风机主轴锻件圆角成形工艺研究
文章出处：山西中重重工集团
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发表时间：2021-04-22 16:05
风机主轴是风电设备的核心部件。针对风机主轴批量大、截面变化大的特点，尤其是法兰过渡圆角比较大，需设计出科学合理的工装模具,研究出合理、可行的工艺方案，以保证各截面的锻比和心部组织的致密,确保后期无损检测合格。对大型锻件单一的进行物理模拟存在许多困难，本文通过FORGE有限元模拟软件,研究法兰过渡圆角处成形过程中的等效应力、等效应变分布,为以后的工艺改进提供合理的科学依据。
由于风力发电机存在使用的地域环境不同， 纬度相差悬殊,野外风口使用无法进行大规模的维修等特点，使风机主轴的材料选择尤为重要。根据服役地点，如沿海、温带、准寒带、寒带的不同,材料选择应满足不同地域的要求，如20尤、 0X、-20t、-401工作环境的材料，并保证各个温度期间的力学性能和使用寿命,34CrNiMo6成 为我们的***材料。
控制的设定采用行程控制，始锻温度设为1 2401，设定上站压下速率为20 mm/s。
控制的设定采用行程控制，始锻温度设为1 2401，设定上站压下速率为20 mm/s。
风机轴圆角成形模拟结果分析
借助于FORGE软件对风机轴圆角成形的模拟模型进行了有限元分析计算并进行后处理，获得其成形效果图、应力场、应变场及温度场等数
法兰圆角成形后的模拟效果，风机轴法兰成形后的模拟效果图，总体模拟效果较好，法兰外表面平整，其外缘 处壁变薄，导致法兰厚度不均，这与现实情况比较吻合，圆角部分成形较好,无折叠。
风机轴IM丨角成形过程
风机轴圆角成形过程，因对称，现只分析坯料一半时的成形过程。将加热好的风机轴坯料放入漏盘中，上砧接触风机轴法兰部分。上砧开始施加压力，与上砧接触部分金属开始运动，金属一部分流向法 兰，另一部分流向圆角处。随着上砧的旋转加 压，法兰表面变为平整，圆角处的金属受三向压应力作用，***终完成法兰及圆角成形。
等效应力、等效应变、温度场的分析
圆角成形***后阶段时的应力分布图。应力分布总体上均匀对称。与上砧接触位置受力较大,符合应力分布规律，等效应力值***大能达到90 MPa。法兰圆角处，金属流动剧烈，受力较大。圆角成形***后阶段时等效应变分布图。应变***终集中在法兰处、圆角处，应变***大值为0.3。应特别注意，圆角处应变大时金属容易出现折叠现象，温度场分布。可以看出温度场的***终分布情况与等效应变的分布一致，即应变大的部分温度高。锻件表 面***高温度约为1100尤，***低温度约为1OOOt， 总体分布比较均匀，约为i 030T：。
通过对风机轴锻件圆角处成形过程的有限元 模拟,使成形过程更加形象化，直观化。模拟结果与现实锻件产品对比分析可以得到以下结论：
利用FORGE有限元软件对风机轴锻件圆角成形过程进行的数值模拟结果令人满意成形过程金属流动顺畅，表面无裂纹，法兰表面平整，圆角处无折叠，饱满成形,与实际锻出的产品较吻合。
由终锻温度场分布可知，终锻温度平均在1030尤左右，在34CrNiMo6锻造温度范围之内,，111终锻等效应变场可知，***终应变集中在圆角处、法兰外缘表面，应变***大值为0.3。终锻时，辟1角处应力***大值为90 MPa。
通过模拟结果可知，法兰边缘处应变比较大，产生薄壁，导致整个法兰厚度不均，这与现实情况比较符合，在实际生产中需要增加一道滚圆工序。
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