Schmiedeteile für Windturbinengetriebe Manufacturers

Getriebe von Windkraftanlagen gehören zu den am stärksten beanspruchten Umgebungen im Bereich der erneuerbaren Energien. Geschmiedete Komponenten werden gegenüber Gussteilen bevorzugt, da sie eine überlegene Ermüdungsbeständigkeit, Schlagzähigkeit und eine gleichmäßige Kornstruktur bieten, die dem extremen Drehmoment und der zyklischen Belastung moderner 1 MW- bis 15 MW-Turbinen standhalten kann.

1. Wichtige Schmiedekomponenten in Getrieben

Die meisten rotierenden Teile und hochbelastbaren Lastelemente in einem Windkraftgetriebe sind geschmiedet:

• Getrieberohlinge: Große Scheiben, die für Planetenräder, Sonnenräder und Hohlräder verwendet werden. Diese erfordern eine hohe Oberflächenhärte und Kernzähigkeit.

• Hauptwellen und Eingangs-/Ausgangswellen: Diese übertragen das enorme Drehmoment vom Rotor auf die Hochgeschwindigkeitsstufen des Getriebes.

• Nahtlos gerollte Ringe: Wird für die äußeren Zahnkränze und Lagerringe verwendet.

• Kupplungen und Flansche: Hochleistungsanschlüsse, die die Antriebsstrangkomponenten verbinden.

2. Gemeinsame Materialien und Chemie

Um 20 Jahre in Offshore- oder abgelegenen Umgebungen zu überleben, müssen die Materialien hochreine legierte Stähle sein.

3. Der Herstellungsprozess (Qualitätskette)

Die Herstellung eines geschmiedeten Getriebes für eine Windkraftanlage folgt einer strengen Reihenfolge:

1. Barrenschmelzen: Verwendet EF (Lichtbogenofen), LF (Raffinierung) und VD (Vakuumentgasung), um hochreinen Stahl mit niedrigem Schwefel- und Phosphorgehalt zu gewährleisten.

2. Schmiedeausführung:

   • Freiformschmieden für große Wellen.

   • Gesenkschmieden für hochpräzise Zahnräder und Kupplungen.

   • Ringwalzen für hochfeste kreisförmige Bauteile.

3. Wärmebehandlung: Kritische Schritte wie Normalisieren, Abschrecken und Anlassen zur Verfeinerung der Kornstruktur. Zahnräder werden häufig einer Aufkohlung (Einsatzhärtung) unterzogen, um eine harte Oberfläche zu erzielen und gleichzeitig einen duktilen Kern beizubehalten.

4. Präzisionsbearbeitung: CNC-Schruppen und Fertigschleifen, um Toleranzen von bis zu 0,001 Zoll einzuhalten.

4. Qualitätsstandards und Prüfungen (NDT)

Windgetriebe gelten bekanntermaßen als „Schwachstelle“ in der Lebensdauer einer Turbine. Daher sind die Tests streng:

• Ultraschallprüfung (UT): Obligatorisch, um innere Hohlräume oder nichtmetallische Einschlüsse in der Mitte dicker Schmiedestücke zu erkennen.

• Magnetpulverprüfung (MT): Wird nach der Bearbeitung verwendet, um Mikrorisse an der Oberfläche zu finden.

• Überprüfung des Kornflusses: Sicherstellen, dass die „Fließlinien“ des Metalls der Geometrie des Teils folgen, um die Festigkeit zu maximieren.

• Konformität: Muss Standards wie ISO 61400-4 (Konstruktionsanforderungen für Windkraftgetriebe) und AGMA 6006 erfüllen.

FAQ: Schmiedeteile für Windgetriebe

F: Warum nicht Guss für diese Zahnräder verwenden?

• A: Der Guss weist oft winzige Poren oder „Schrumpfungsfehler“ auf. In einer Windkraftanlage kann ein einzelner Defekt als Stressfaktor wirken und dazu führen, dass ein Zahnradzahn bei starken Windböen abbricht. Schmiedeteile sind im Wesentlichen „hohlraumfrei“.

F: Was ist die größte Bedrohung für diese Schmiedeteile?

• A: Micropitting und White Etching Cracks (WEC). Hierbei handelt es sich um Ermüdungsprobleme auf Oberflächenebene, die durch eine Kombination aus schwankenden Belastungen und chemischen Wechselwirkungen mit Schmierstoffen verursacht werden.

F: Wie lange dauert die Herstellung einer kundenspezifischen Getriebewelle?

• A: Aufgrund der Materialreinheitsanforderungen und Wärmebehandlungszyklen liegen die Lieferzeiten traditionell zwischen 20 und 52 Wochen, spezialisierte „Fast-Track“-Hersteller können diese jedoch auf etwa 10 Wochen verkürzen.