風機主軸鍛件圓角成形工藝研究
文章出處：山西中重重工集團
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發表時間：2021-04-22 16:05
風機主軸是風電設備的核心部件。針對風機主軸批量大、截面變化大的特點，尤其是法蘭過渡圓角比較大，需設計出科學合理的工裝模具,研究出合理、可行的工藝方案，以保證各截面的鍛比和心部組織的致密,確保后期無損檢測合格。對大型鍛件單一的進行物理模擬存在許多困難，本文通過FORGE有限元模擬軟件,研究法蘭過渡圓角處成形過程中的等效應力、等效應變分布,為以后的工藝改進提供合理的科學依據。
由于風力發電機存在使用的地域環境不同， 緯度相差懸殊,野外風口使用無法進行大規模的維修等特點，使風機主軸的材料選擇尤為重要。根據服役地點，如沿海、溫帶、準寒帶、寒帶的不同,材料選擇應滿足不同地域的要求，如20尤、 0X、-20t、-401工作環境的材料，并保證各個溫度期間的力學性能和使用壽命,34CrNiMo6成 為我們的***材料。
控制的設定采用行程控制，始鍛溫度設為1 2401，設定上站壓下速率為20 mm/s。
控制的設定采用行程控制，始鍛溫度設為1 2401，設定上站壓下速率為20 mm/s。
風機軸圓角成形模擬結果分析
借助于FORGE軟件對風機軸圓角成形的模擬模型進行了有限元分析計算并進行后處理，獲得其成形效果圖、應力場、應變場及溫度場等數
法蘭圓角成形后的模擬效果，風機軸法蘭成形后的模擬效果圖，總體模擬效果較好，法蘭外表面平整，其外緣 處壁變薄，導致法蘭厚度不均，這與現實情況比較吻合，圓角部分成形較好,無折疊。
風機軸IM丨角成形過程
風機軸圓角成形過程，因對稱，現只分析坯料一半時的成形過程。將加熱好的風機軸坯料放入漏盤中，上砧接觸風機軸法蘭部分。上砧開始施加壓力，與上砧接觸部分金屬開始運動，金屬一部分流向法 蘭，另一部分流向圓角處。隨著上砧的旋轉加 壓，法蘭表面變為平整，圓角處的金屬受三向壓應力作用，***終完成法蘭及圓角成形。
等效應力、等效應變、溫度場的分析
圓角成形***后階段時的應力分布圖。應力分布總體上均勻對稱。與上砧接觸位置受力較大,符合應力分布規律，等效應力值***大能達到90 MPa。法蘭圓角處，金屬流動劇烈，受力較大。圓角成形***后階段時等效應變分布圖。應變***終集中在法蘭處、圓角處，應變***大值為0.3。應特別注意，圓角處應變大時金屬容易出現折疊現象，溫度場分布。可以看出溫度場的***終分布情況與等效應變的分布一致，即應變大的部分溫度高。鍛件表 面***高溫度約為1100尤，***低溫度約為1OOOt， 總體分布比較均勻，約為i 030T：。
通過對風機軸鍛件圓角處成形過程的有限元 模擬,使成形過程更加形象化，直觀化。模擬結果與現實鍛件產品對比分析可以得到以下結論：
利用FORGE有限元軟件對風機軸鍛件圓角成形過程進行的數值模擬結果令人滿意成形過程金屬流動順暢，表面無裂紋，法蘭表面平整，圓角處無折疊，飽滿成形,與實際鍛出的產品較吻合。
由終鍛溫度場分布可知，終鍛溫度平均在1030尤左右，在34CrNiMo6鍛造溫度范圍之內,，111終鍛等效應變場可知，***終應變集中在圓角處、法蘭外緣表面，應變***大值為0.3。終鍛時，辟1角處應力***大值為90 MPa。
通過模擬結果可知，法蘭邊緣處應變比較大，產生薄壁，導致整個法蘭厚度不均，這與現實情況比較符合，在實際生產中需要增加一道滾圓工序。
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