风力发电机轴承是风力发电机的关键部件之一。由于其恶劣的使用环境和较高的维护成本，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。钢球坯以优质轴承钢为原料，采用热锻工艺，锻后控制冷却和球形退火工艺，确保网状、带状、液体分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。

　　高速镦锻机生产钢球毛坯

　　直径范围为45~70mm，适用于高速镦锻机的生产。AMP50XL高速热镦机是瑞士哈特贝尔开发的一种先进的自动化多工位精密热锻设备。如图1所示，总成吨位为80000kN，整合切割下料模块和4个成形工位，生产速度为每分钟60~100件，最大直径为104件mm，特别适合大批量生产精密锻件。风电轴承钢球坯基于AMP50XL进行工艺开发，实现批量生产。

　　工艺流程

　　钢球坯的原材料为优质轴承钢，一般需要根据原材料质量协议进行定制、检验，检验合格后存放。在锻造过程中，圆棒材料自动进料，通过中频感应加热炉进行加热，然后通过剪切机构进行材料。锻造过程如图2所示，先进行镦粗，去除氧化皮，然后进行预锻，两端形成球形;然后最后锻造成球形。

　　模具装配图如图3所示。热剪切和材料切割后，材料段由材料段夹紧器夹紧，送至第一工位进行镦粗，以去除氧化皮。镦粗成型后，由四点接触机械手将镦粗后的工件送至第二工位进行预锻，第三工位由半球形凸模和凹模组成。高速镦粗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的尺寸，这将大大降低模具的材料成本。生产速度快，工件与模具接触时间很短。在生产过程中，成型模具直接用水冷却，大大降低了模具的表面工作温度，提高了模具的使用寿命。

　　钢球坯锻造后需要快速控制冷却，然后进行球化退火，然后在出厂前检查球坯的外观缺陷和内部金相组织。

　　关键技术

　　锻造温度控制

　　考虑到钢球的锻后组织，钢球毛坯的初始锻温范围为1050~1080℃，终锻温度一般为950~980℃。棒材加热后，通过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头锻机控制系统。对于不在设定温度范围内的棒材，剪切机构将材料扔入废罐中，以避免不合格的锻件。

　　球坯出料改良

　　图3模具装配图

　　AMP50XL四个工位为水平水平布置，第四工位凹模侧下设有出料口。球坯从第三工位凹模腔顶出后，有时球坯会滚动，现有机械手通过四点接触夹紧(图)

　　控制冷却锻后

　　在高碳铬轴承钢的冷却过程中，随着奥氏体中碳溶解度的降低，过饱和碳沿奥氏体晶体边界以碳化物的形式从奥氏体中分离出来，形成碳化物网状组织，这在随后的球形退火中无法消除。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，锻件可以控制输送带上的冷却。然而，钢球空白的固体锻造表面冷却速度快，心脏冷却速度慢，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。各部分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，然后进行喷雾冷却，最后进行室温。

　　经过多次试验和工艺验证，球化退火后的钢球毛坯网状组织可达到2级以下，锻造流线连续，分布合理

　　结束语

　　通过以上技术，风电钢球毛坯最终实现AMP50XL对于高速镦粗机的批量生产，图7显示了一些钢球坯。目前，8小时单班平均可生产20000~30000件。通过测试，该工艺生产的钢球坯大大提高了轴承质量，满足了使用寿命要求。

　　工艺工程师，主要从事高速镦锻和热模锻设备的技术开发。“减少牙套的毛刺”获得浙江省机械行业优秀质量管理团队一等奖;“提高国产HUB零件生产效率”荣获绍兴市QC活动成果二等奖;拥有两项专利。