兆瓦级风电机组齿轮箱用行星架的关键工艺研究

摘要

本论文围绕MW级风电齿轮箱用关键部件行星架的生产工艺展开研究，通过对行星架铸造过程速度场和温度场的数值模拟，改善优化了行星架的铸造工艺，减少了铸造缺陷的产生：通过热处理实验确定行星架最佳正火热处理工艺，提高了行星架的力学性能；在改善了行星架铸造缺陷和力学性能的前提下，为了减少能耗，降低生产成本，本课题进行了利用铸造余热取消铸件正火热处理的相关实验研究，主要研究成果如下：
　　 铸造过程速度场和温度场的数值模拟结果表明：冲型过程的平稳性和凝固过程的补缩能力是厚断面球墨铸铁件生产过程中的关键因素，通过改变浇注方式，增加内浇口的数量，降低横浇道和内浇口之间的竖直距离，改变横浇道的形状等方式有效降低了内浇口处铁水的流速，提高了冲型过程的平稳性；通过在铸件厚大热节和胃口颈两侧部位合理设置随型冷铁，有效改善了铸件凝固过程的补缩能力，充分利用球墨铸铁凝固过程白补缩的特性，减少了铸造缺陷的产生，不但提高了产品的成品率，而且降低了生产成本，提高了企业效益。
　　 由于厚断面球墨铸铁铸态下很难获得珠光体基的基体组织，需要进行正火热处理，正火保温温度对铸件室温下的力学性能有很大的影响，保温温度过低铸件奥氏体化过程不充分，影响珠光体含量；正火温度过高会因为奥氏体品粒粗化而影响共析转变，影响珠光体的数量和形貌，导致珠光体团晶粒粗化，珠光体层片间距增大，降低铸件力学性能。
　　 通过对横截面积为70mm×70mm单铸试块高温开箱实验的研究表明：通过高温开箱空冷的方式可以实现利用铸造余热取消正火热处理，实现铸件铸态下获得珠光体基的基体组织。开箱温度对铸件的室温力学性能有比较明显的影响。