在整個(gè)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈中，風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的制造是關(guān)鍵，其中重要零部件，如主軸、葉片等傳動(dòng)部件占據(jù)成本的 70%左右。因此，降低成本，提高零部件的性能是實(shí) 現(xiàn)風(fēng)電高速發(fā)展的前提。而從現(xiàn)階段看，風(fēng)機(jī)主軸的毛坯都是用鍛造生產(chǎn)的，其工藝復(fù)雜，操作困難，質(zhì)量要求苛刻，導(dǎo)致材料消耗大，成品率不高；同時(shí)又與世界市場(chǎng)巨大的需求形成尖銳的矛盾，使得大量的資源得不到合理的利用。為此，設(shè)想如果能將鍛造工藝改為鑄造，勢(shì)必會(huì)降低生產(chǎn)成本，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，緩解供需矛盾，充分利用資源。

將廢舊的低碳鋼板材或線材投人20 t中頻感應(yīng)爐，通過(guò)Ni板加人合金元素Ni，采用原材料控制S、P等有害元素，利用包底加人鋁塊的方式對(duì)鋼液脫氧，再經(jīng)過(guò)變質(zhì)處理和吹氬鎮(zhèn)定后，在合金液液相線以上40 °C 時(shí)澆注到金屬型中。澆注后對(duì)冒口電加熱，以提高冒口的補(bǔ)縮能力，內(nèi)澆道外側(cè)設(shè)有冷鐵，通過(guò)CAE技術(shù)實(shí)現(xiàn)順序凝固。開箱后的風(fēng)機(jī)主軸毛坯照片。毛坯開箱后直接進(jìn)行正火+回火處理，最后在水中調(diào)質(zhì)。

將上述毛坯的冒口和內(nèi)澆道切去，即為研究的鑄件。為了能精確、全面的評(píng)估鑄造生產(chǎn)的風(fēng)機(jī)主軸的性能，對(duì)風(fēng)機(jī)主軸所切取11塊試樣，并按切取位置進(jìn)行編號(hào)，后文均按此編號(hào)進(jìn)行闡述；從11塊試樣中切取3個(gè)020 mmx210 mm的圓柱形 試樣和15個(gè)55 mmxlO mmxlO mm的長(zhǎng)方體試樣；再?gòu)膱A柱形試樣中機(jī)械切削出1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的拉伸試樣、3個(gè) (P20 mmxl5 mm和3個(gè)少20 mmxlO mm的小圓柱體試樣，這里3個(gè)02O_xl5 mm的試樣分別用于做夾雜物 測(cè)定（不腐蝕）、晶粒度測(cè)定（腐蝕）和備用件；3個(gè) $20 mmxlO mm的試樣分別用作密度測(cè)試、硬度測(cè)試和備用件；通過(guò)線切割將15個(gè)長(zhǎng)方體試樣加工成標(biāo)準(zhǔn)的U型缺口夏比沖擊試樣。

按照金屬材料室溫力學(xué)性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)分別對(duì)以上試樣進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)果的平均值。由于本文在一開始就提出了風(fēng)機(jī)主軸以鑄代鍛工藝的設(shè)想，因此，在比較相關(guān)力學(xué)性能的時(shí)候，采用與鍛件相同成分的合金鋼材料，不僅橫向比較各個(gè)不同位置的性能優(yōu)劣，而且縱向比較與鍛件性能的高低，所以，加人了相應(yīng)的鍛件標(biāo)準(zhǔn)。

從測(cè)試結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：任意部位試樣的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度都高于鍛造標(biāo)準(zhǔn)要求；除A1-3和A3-2處試樣的伸長(zhǎng)率高于鍛造標(biāo)準(zhǔn)外，其余各處試樣的伸長(zhǎng)率均未達(dá)到鍛造標(biāo)準(zhǔn)；除A1-3和A3-2處試樣的斷面收縮率高于鍛造標(biāo)準(zhǔn)外，其余各部分?jǐn)嗝媸湛s率均未達(dá)到鍛造標(biāo)準(zhǔn)；除Al-l和A4-1處試樣的沖擊吸收功低于鍛造標(biāo)準(zhǔn)外，其余各部分沖擊吸收功均高于鍛造標(biāo)準(zhǔn); 任意部位試樣的布氏硬度值均高于鍛造標(biāo)準(zhǔn)。所以, 用本文所述的鑄造工藝制備的風(fēng)機(jī)主軸在強(qiáng)度、硬度方面達(dá)到了并超過(guò)了相應(yīng)的鍛件標(biāo)準(zhǔn)。

通過(guò)對(duì)鑄造成形的風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸的前期設(shè)計(jì)、 模擬以及對(duì)試生產(chǎn)鑄件性能測(cè)試的結(jié)果發(fā)現(xiàn)：風(fēng)機(jī)主軸以鑄代鍛的成形工藝是可行的。這一新的制造工藝將會(huì)對(duì)資源的合理利用、風(fēng)力發(fā)電的普及及推廣、緩解風(fēng)機(jī)市場(chǎng)的矛盾等起到巨大的推動(dòng)作用。利用金屬 型重力鑄造的成形工藝生產(chǎn)出來(lái)的風(fēng)機(jī)主軸，主要存在著塑性、韌性不足的缺點(diǎn)，其他方面的性能都能達(dá)。