风电渗碳齿轮钢产品质量分析及工艺改进_张滨岩.pdf
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1、51 2023.9 Forging&MetalformingManufacture生产 材料风电用齿轮及传动轴是风力发电设备的重要部件之一,关系到风力发电设备的整体性能及设备的安全性并直接影响到整机的工作寿命,为此,主齿轮箱厂对此类零件的采购高度重视。南京高速齿轮制造有限公司针对浙江杰德机械科技有限公司自20202022年供应的风电齿轮类零件,委托湖州吉凯思检测服务有限公司通过大量的检测分析,确定缺陷产生原因,并采取相应的工艺改进措施,产品质量得到提升。技术要求及生产工艺过程技术要求化学成分。渗碳齿轮钢化学成分见表 1。硬度:160 210HBW,同一锻件不同表面点的硬度差 30HBW。力学性
2、能:抗拉强度 1080MPa,屈服强度 905MPa,延伸率 11%,断面收缩率 35%,室温冲击吸收功(KV2)40J。非金属夹杂物。渗碳齿轮钢非金属夹杂物见表 2。风电渗碳齿轮钢产品质量分析及工艺改进 文张滨岩南京高速齿轮制造有限公司李海龙湖州吉凯思检测服务有限公司汤敏僧,祝孔文,胡士龙浙江杰德机械科技有限公司资深质量工程师,6Sigma 黑带,主要从事锻件供应商质量提升改进等工作;编写了公司多种原材料采购规范,主导参与了多项锻造、冶炼供方质量改进,效率提升,材料缺陷率降低等项目。张滨岩牌号CSiMnPSCrNiMoCu18CrNiMo7-60.15 0.21 0.400.50 0.90
3、0.025 0.0351.50 1.801.40 1.700.25 0.35 0.20表 1 渗碳齿轮钢化学成分(质量分数,%)H 2.0 ppm,O 2.0 ppm。A 类B 类C 类D 类Ds 类粗系细系粗系细系粗系细系粗系细系 1.5 1.5 2.5 1.0 2.0 1.0 1.0 1.0 1.0表 2 非金属夹杂物(级)锻造与冲压 2023.952Manufacture生产 材料淬透性。渗碳齿轮钢距淬火端不同距离的硬度见表 3。晶粒度 6 级。超 声 波 探 伤:齿 部 0.8mm,非 齿 部2mm(表面粗糙度 Ra3.2m)。生产工艺过程工艺过程:下料加热锻造热处理机加工理化检测/无
4、损检测入库;原材料冶炼方式须采用 EAF/BOF+LF+VD/RH/VOD+CCM/IC;根据产品类型严格按照技术下发的配料清单使用锯床下料;加 热 使 用 天 然 气 室 式 加 热 炉,加 热 到1220 1240后保温一定时间;主要锻造设备:6000t 快锻机或 8t/4t 电液锤进行自由锻造;锻造完成后采用风冷控制到一定温度后及时装炉进行锻后热处理;锻后热处理使用台车式电炉或台车式天然气炉,加热到 936 964保温一定时间后快速冷却到一定温度,再次回炉在 676 704温度范围内保温,炉内冷却后及时出炉空冷;机加工采用数控车床;理化检测委托第三方检测机构吉凯思检测,超声波探伤使用奥林
5、巴斯或 GE 探伤设备检测。产品质量调查以杰德公司生产的行星轮及太阳轮产品为例,通过对锻造工艺的改进,目前工艺技术已经成熟,产品质量一直保持稳定,具有代表意义。表 4 为 2020 年1 月 2021 年 6 月的质量问题统计数据。原因分析。折叠:原材料表面有折叠,尤其是坯料,经过二次加工后表面有折叠倾向,经冲孔后扩孔容易产生折叠。尺寸:主要是偏心导致的单边车不出,锻造余量稍小;局部存在黑皮打磨后尺寸小于要求尺寸;车距淬火端的距离/mm硬度/HRCMaxMin1.548433484354842748419474011474013463915463820443625433530423435413
6、3404133表 3 距淬火端不同距离的硬度时间折叠/t尺寸/t探伤/t合计/t2020 年 1 6 月6.352.2818.2526.882020 年 7 12 月7.853.7820.4032.032021 年 1 6 月8.254.5521.5534.35表 4 2020 年 1 月 2021 年 6 月的质量问题统计削时未及时借车导致尺寸报废。探伤:原材料冶炼质量及浇铸问题;锻造镦拔不够。质量控制改进措施。折叠:装炉前仔细检查原料表面质量,如有折叠、重皮等表面缺陷及时清除;冲孔时内孔最后一次用成形冲头再冲一次,确保内孔毛刺、冲孔重皮等冲干净,保障最后扩孔时不出现折叠。尺寸:适当增加工艺
7、余量;制作中心孔定心卡钳等辅助工装,确保冲头冲孔对正不偏心;产品车削前要先划线,确保能够借车出来。探伤:会同原材料供应商对冶炼成分及辅料进行工艺攻关;合理制定锻造工艺,控制材料的锻造比,53 2023.9 Forging&MetalformingManufacture生产 材料确保内部锻透。经以上原因分析及制定的纠正措施后,统计2021 年 7 月2022 年 12 月的质量问题,不合格汇总见表 5,可以看出,平均控制水平逐期提高,不合格品数量减少,质量波动减小,趋于平稳,这说明在渗碳齿轮钢质量的控制上思路是正确的,措施是得力的。内脆性相如果排列较密,则可缩短位错堆塞距离,使解理断裂不易发生,
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