在整個風(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 現(xiàn)風(fēng)電高速發(fā)展的前提。而從現(xiàn)階段看，風(fēng)機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；同時又與世界市場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，勢必會降低生產(chǎn)成本，簡化生產(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鋼液脫氧，再經(jīng)過變質(zhì)處理和吹氬鎮(zhèn)定后，在合金液液相線以上40 °C 時澆注到金屬型中。澆注后對冒口電加熱，以提高冒口的補縮能力，內(nèi)澆道外側(cè)設(shè)有冷鐵，通過CAE技術(shù)實現(xiàn)順序凝固。開箱后的風(fēng)機主軸毛坯照片。毛坯開箱后直接進行正火+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、全面的評估鑄造生產(chǎn)的風(fēng)機主軸的性能，對風(fēng)機主軸所切取11塊試樣，并按切取位置進行編號，后文均按此編號進行闡述；從11塊試樣中切取3個020 mmx210 mm的圓柱形 試樣和15個55 mmxlO mmxlO mm的長方體試樣；再從圓柱形試樣中機械切削出1個標(biāo)準(zhǔn)的拉伸試樣、3個 (P20 mmxl5 mm和3個少20 mmxlO mm的小圓柱體試樣，這里3個02O_xl5 mm的試樣分別用于做夾雜物 測定（不腐蝕）、晶粒度測定（腐蝕）和備用件；3個 $20 mmxlO mm的試樣分別用作密度測試、硬度測試和備用件；通過線切割將15個長方體試樣加工成標(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)性能測試標(biāo)準(zhǔn)分別對以上試樣進行力學(xué)性能測試，并將實驗結(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)性能的時候，采用與鍛件相同成分的合金鋼材料，不僅橫向比較各個不同位置的性能優(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)。

從測試結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：任意部位試樣的抗拉強度和屈服強度都高于鍛造標(biāo)準(zhǔn)要求；除A1-3和A3-2處試樣的伸長率高于鍛造標(biāo)準(zhǔn)外，其余各處試樣的伸長率均未達到鍛造標(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，其余各部分斷面收縮率均未達到鍛造標(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)機主軸在強度、硬度方面達到了并超過了相應(yīng)的鍛件標(biāo)準(zhǔn)。

通過對鑄造成形的風(fēng)力發(fā)電機主軸的前期設(shè)計、 模擬以及對試生產(chǎn)鑄件性能測試的結(jié)果發(fā)現(xiàn)：風(fēng)機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對資源的合理利用、風(fēng)力發(fā)電的普及及推廣、緩解風(fēng)機市場的矛盾等起到巨大的推動作用。利用金屬 型重力鑄造的成形工藝生產(chǎn)出來的風(fēng)機主軸，主要存在著塑性、韌性不足的缺點，其他方面的性能都能達。