大型風電偏航與變槳軸承套圈用鋼的研究

【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)水平的迅速發(fā)展，大尺寸構(gòu)件也被越來越廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)生活中。實驗法作為傳統(tǒng)的材料性能研究方法，不僅需要大量的工作時間和試驗成本，而且對尺寸較大的工件無法進行較準確的性能評估。而隨著計算機水平的提升，有限元法在理論上已日趨成熟，有限元仿真在熱處理領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越全面和深入。因此本文選擇計算機仿真模擬與實驗法相結(jié)合的方法來研究本課題。 創(chuàng)建有限元仿真所需的三維模型采用三維設(shè)計軟件Solidworks建立風電軸承套圈的三維實體模型。 本文利用有限元分析軟件DEFORM-3D對大功率風電機組用偏航變槳軸承套圈的冷卻過程進行數(shù)值模擬，從而得到其冷卻過程中材料不同部位的時間、溫度和即時冷卻速度，并且通過模擬還得到了不同冷卻介質(zhì)下的冷卻曲線。 通過端淬試驗和模擬熱處理對大功率風電偏航軸承套圈用鋼42CrMo、40CrNiMo以及42CrMnMoB的淬透性和力學(xué)性能進行了研究。模擬熱處理工藝為利用DEFORM軟件模擬出的套圈壁厚四分之一處的油淬冷卻曲線，在模擬熱處理爐中進行處理，經(jīng)高溫回火對試樣進行金相、硬度、拉伸、沖擊等綜合力學(xué)性能測試。 端淬試驗結(jié)果表明，42CrMnMoB鋼的淬透性最高，綜合力學(xué)性能的測試結(jié)果表明，42CrMnMoB鋼的強度稍低于40CrNiMo，但遠高于42CrMo，且其沖擊韌性最高，在本研究的三種鋼中擁有最好的強度和韌性配合。因此自研材料42CrMnMoB基于其高淬透性和良好的強韌性配合，在改進冶金質(zhì)量后有希望用于大功率風電偏航與變槳軸承套圈的制造。 【關(guān)鍵詞】：有限元 淬透性 模擬熱處理 力學(xué)性能 軸承鋼 DEFORM
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TG142.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 國內(nèi)外風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與前景9-10
• 1.2 我國風電設(shè)備制造水平現(xiàn)狀10-11
• 1.3 國內(nèi)外風電設(shè)備偏航變槳軸承用鋼11-12
• 1.4 硼鋼及硼鋼應(yīng)用現(xiàn)狀12-13
• 1.5 大功率風電偏航系統(tǒng)及軸承套圈簡介13-14
• 1.6 常規(guī)偏航軸承套圈用鋼的化學(xué)成分及作用14-16
• 1.7 偏航軸承套圈的熱處理16-17
• 1.8 本文研究的目的和內(nèi)容17-19
• 第2章 試驗材料及方法19-31
• 2.1 試驗材料19
• 2.2 42CrMnMoB 鋼的基本資料19-22
• 2.2.1 42CrMnMoB 鋼的化學(xué)成分（％）19-20
• 2.2.2 熱加工20
• 2.2.3 熱處理20-21
• 2.2.4 機械性能21-22
• 2.2.5 42CrMnMoB 鋼的淬透性22
• 2.3 試驗方案22-30
• 2.3.1 末端淬透性試驗22-23
• 2.3.2 油淬冷卻曲線的模擬23-24
• 2.3.3 模擬熱處理24-26
• 2.3.4 金相試驗26
• 2.3.5 硬度試驗26-27
• 2.3.6 拉伸試驗27
• 2.3.7 沖擊試驗27-28
• 2.3.8 GLEEBLE 試驗機28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 大型風電偏航與變槳軸承套圈模擬研究31-43
• 3.1 大型風電偏航、變槳軸承套圈的三維建模31-33
• 3.1.1 SolidWorks 軟件的簡介31
• 3.1.2 風電偏航、變槳軸承的幾何參數(shù)和模型的建立31-33
• 3.2 大型風電偏航與變槳軸承套圈溫度場模擬及分析33-41
• 3.2.1 DEFORM 軟件簡介33-34
• 3.2.2 軸承套圈在油、水及空氣中冷卻的溫度場計算34-37
• 3.2.3 大型軸承套圈模擬結(jié)果在熱處理試驗中的應(yīng)用37-38
• 3.2.4 模擬不同壁厚的軸承套圈冷卻的規(guī)律38-41
• 3.3 本章總結(jié)41-43
• 第4章 風電軸承套圈用鋼的試驗結(jié)果與分析43-55
• 4.1 末端淬透性試驗結(jié)果分析43-44
• 4.2 組織與性能分析44-50
• 4.2.1 微觀組織44-46
• 4.2.2 力學(xué)性能分析46-49
• 4.2.3 回火油冷對性能的影響49-50
• 4.3 42CrMnMoB 鋼低溫韌性改善方法及其討論50-53
• 4.3.1 冶金質(zhì)量改善50-51
• 4.3.2 抑制硼脆的鍛后冷卻51-52
• 4.3.3 抑制硼脆的熱處理工藝52-53
• 4.4 本章小結(jié)53-55
• 結(jié)論55-57
• 參考文獻57-60
• 攻讀碩士期間承擔的科研任務(wù)和主要研究成果60-61
• 致謝61-62
• 作者簡介62

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