风力发电轴承是风力发电机的关键部件之一。由于其使用环境恶劣，维护成本高，通常需要20年以上的使用寿命。因此，轴承钢球等附件的质量要求也较高。钢球毛坯以优质轴承钢为原料，采用热锻工艺，锻造后控制冷却和球化退火工艺，确保网、带、液析组织符合质量要求，有效提高成品钢球的可靠性，为保证风电轴承的使用寿命奠定了坚实的基础。

　　钢球毛坯

　　风电轴承钢球毛坯需求量大，质量要求高，直径45~70mm，适用于高速镦锻机的生产。AMP50XL瑞士哈特贝尔开发的先进自动化多工位精密热锻设备，如图1所示，总成型吨位为8万kN，切割下料模块和4个成型站集成，每分钟生产60~100件，锻件最大直径104件mm，特别适用于精密锻件的大规模生产。风电轴承钢球毛坯基于AMP50XL开发工艺，实现大规模生产。

　　工艺流程

　　钢球毛坯的原材料为优质轴承钢，一般需要定制，按原材料质量协议进行检验，检验合格后入库。锻造时，圆棒材料自动送料，通过中频感应加热炉加热，然后由剪切机构卸料。锻造工艺如图2所示。首先，将氧化皮去除，然后预锻，两端形成球形;然后最终锻造成球形。

　　模具装配图如图3所示。热剪切下料后，材料段由材料段夹持器夹紧送至第一站，去除氧化皮。成型后，四点接触机械手将成型后的工件送至第二站进行预锻，第三站由半球形凸模和凹模组合成型。高速锻造机模具采用组合结构设计，在满足模具使用寿命要求的前提下，尽可能降低参与成型的易损件模具尺寸，大大降低了模具的材料成本。生产速度快，工件与模具接触时间短。成型模具在生产过程中直接用水冷却，大大降低了模具的表面工作温度，提高了模具的使用寿命。

　　锻造后，钢球毛坯需要快速控制冷却，然后进行球化退火，然后在出厂前检查外观缺陷和内部金相组织。

　　关键技术

　　控制锻造温度

　　考虑到钢球的锻造组织，钢球毛坯的初始锻造温度范围为1050~1080℃，最终锻炼温度一般为950~980℃。棒材加热后，固定双温度测量枪进行实时温度监测，并将相关信息传输到高速锻造机控制系统。对于不在设定温度范围内的棒材，剪切机构应将其放入废料罐中，以避免不合格的锻件。

　　改进了球坯出料

　　AMP50XL四个站为水平布置，第四站凹模侧下方设有出料口。球坯从第三站凹模腔顶出后，有时球坯会滚动。现有机械手夹住四点接触方式(图4)。球面与机械钳指之间有点接触，接触面积小。传输过程中夹持不稳定，影响工艺稳定性。因此，球坯接料槽是自行设计的，第三站形成的球坯通过接料槽顺利移至出料口。经生产验证，球坯出料稳定，生产稳定性好。

　　高碳铬轴承钢在热锻成型后的冷却过程中，随着碳在奥氏体中溶解度的降低，过饱和碳以碳化物的形式从奥氏体中沿奥氏体晶体边界沉淀，形成碳化物网状组织，在随后的球化退火中无法消除。网状碳化物的存在严重影响了轴承钢的性能，并将直接影响成品轴承钢球的使用寿命。因此，网状碳化物水平的控制是钢球锻件的关键指标之一。一般来说，锻件可以在输送带上进行控制和冷却。然而，实心锻件表面冷却快，心冷却慢，容易沉淀网状碳化物，造成质量缺陷。因此，优化和改进了钢球锻造后的控制冷却过程，采用了分段冷却方法。各段控制的钢球空白表面温度变化趋势如图5所示。首先进行水冷却，然后进行风冷却，然后喷雾冷却，最后空冷至室温。

　　经过多次试验和工艺验证，球化退火后的钢球毛坯网组织可达到2级以下，锻造流线连续，分布合理，如图6所示，满足质量要求。　　结束语

　　通过以上技术，风电钢球毛坯最终实现AMP50XL批量生产在高速锻造机上，图7显示了一些钢球空白。现在平均每班8小时可生产2万~3万件。通过测试，该工艺生产的钢球空白大大提高了轴承的质量，满足了使用寿命的要求。

　　工艺工程师主要从事高速锻造和热模锻设备的技术开发。“减少牙套扩大毛刺”获浙江省机械工业优秀质量管理组一等奖;“提高国产HUB零件生产效率”荣获绍兴市QC二等奖活动成果;有两项专利。