风电设备偏航齿轮是风电主机偏航系统的核心传动部件，需承受交变载荷、强冲击和户外恶劣环境，其加工成型工艺以高精度、高可靠性、高耐磨性为核心目标，主流分为整体式偏航齿轮和拼接式偏航齿轮两类，加工流程差异显著。具体如下：
一、偏航齿轮的核心特性与材质选择
偏航齿轮多为环形齿轮（内齿圈或外齿圈），直径通常1.5-5m，模数8-30，齿面硬度要求HRC58-62，需具备优异的疲劳强度和耐磨性能。主流材质：20CrMnTi、42CrMo、17CrNiMo6（低碳合金结构钢），通过渗碳淬火提升齿面硬度，芯部保持韧性。
二、整体式偏航齿轮加工成型工艺（中小机型，直径≤3m）
整体式齿轮结构紧凑，无拼接焊缝，适用于2MW以下中小功率风电机组，加工流程如下：
毛坯锻造与热处理（核心基础）
锻造：采用模锻+环形轧制工艺，将钢锭加热至1200-1250℃，经锻压机镦粗、冲孔，再通过环形轧机轧制成环形毛坯，确保金属流线沿齿圈圆周分布，提升抗疲劳性能。
正火+回火：锻造后进行正火（920-950℃保温）+低温回火，消除锻造应力，细化晶粒，改善切削加工性能，硬度控制在HB180-220。
粗加工（去除大部分余量）
车削加工：在大型立式车床或卧式车床上，粗车外圆、内孔、端面和齿顶圆，预留精加工余量（2-5mm）。
钻孔攻丝：加工螺栓孔、定位孔，为后续装配做准备。
齿部加工（关键精度控制环节）
滚齿/插齿：采用大型数控滚齿机（针对外齿圈）或插齿机（针对内齿圈）进行粗滚齿/插齿，齿形预留0.3-0.5mm磨齿余量；滚齿时需严格控制齿向、齿距误差，精度等级初步达GB/T100958级。
齿端倒棱：对齿顶和齿根倒棱（0.5×45°），避免应力集中和尖角磨损。
渗碳淬火（提升表面硬度）
渗碳：将齿轮放入连续式渗碳炉，900-930℃保温，通入煤油或丙烷，使碳原子渗入齿面，渗碳层深度2.0-3.5mm（根据模数调整）。
淬火+低温回火：渗碳后油淬至室温，再经180-200℃低温回火，消除淬火应力，齿面硬度达HRC58-62，芯部硬度HRC30-40。
精加工（保障最终精度）
磨齿：采用数控成型磨齿机或蜗杆磨齿机，对齿面进行高精度磨削，修正淬火变形，齿形精度提升至GB/T100956-7级（风电行业核心要求），齿面粗糙度Ra≤0.8μm。
精车基准面：以磨齿后的齿圈为基准，精车安装端面和内孔，保证端面跳动≤0.05mm，满足装配同轴度要求。
探伤检测：对齿面和齿根进行磁粉探伤（MT）和超声波探伤（UT），排查裂纹、夹渣等缺陷。
三、拼接式偏航齿轮加工成型工艺（大功率机型，直径＞3m）
大功率风电机组（3MW以上）的偏航齿轮直径大、重量大，整体锻造难度高、成本高，采用多段齿块拼接焊接工艺，流程如下：
齿块毛坯加工
按齿轮圆周分块（通常4-8块），每块齿块单独锻造、正火回火、粗车、粗滚齿，工艺同整体式齿轮的前4步。
齿块拼接面加工成坡口形状（如V型坡口），预留焊接余量。
齿块拼接与焊接
组对定位：在专用工装平台上，将齿块按圆周精度组对，用定位销固定，确保齿距累积误差符合要求。
焊接：采用埋弧焊或气体保护焊，多层多道焊接，控制焊接电流和层间温度（≤150℃），减少焊接变形；焊接后进行去应力退火（600-650℃保温），消除焊接应力。
整体精加工与检测
车削整形：对焊接后的环形齿轮整体精车外圆、内孔和端面，修正焊接变形。
磨齿：同整体式齿轮的磨齿工艺，需注意拼接处齿形的连续性，避免拼接缝影响传动精度。
焊缝探伤：对拼接焊缝进行100%超声波探伤和磁粉探伤，确保焊缝无缺陷。
四、关键工艺控制点
热处理变形控制：渗碳淬火后齿轮易出现齿向、齿形变形，需通过优化淬火冷却速度、采用等温淬火工艺，或预留足够磨齿余量来修正。
精度检测：全程采用三坐标测量仪、齿轮测量中心检测齿距、齿形、齿向误差，确保符合风电行业标准。
表面强化：部分高端机型会对齿面进行喷丸强化，提升齿根弯曲疲劳强度，延长齿轮使用寿命。
