Smeedstukken voor versnellingsbakken van windturbines Fabrikanten

Tandwielkasten van windturbines behoren tot de meest stressvolle omgevingen in de sector van de hernieuwbare energie. Gesmede componenten hebben de voorkeur boven gegoten onderdelen, omdat ze een superieure weerstand tegen vermoeiing, slagvastheid en een uniforme korrelstructuur bieden die bestand is tegen het extreme koppel en de cyclische belasting van moderne turbines van 1 MW tot 15 MW.

1. Belangrijke gesmede componenten in versnellingsbakken

De meeste roterende onderdelen en zware lastdragende elementen in een windturbinetandwielkast zijn gesmeed:

• Gear Blanks: Grote schijven die worden gebruikt voor de planetaire tandwielen, zonnetandwielen en ringtandwielen. Deze vereisen een hoge oppervlaktehardheid en kerntaaiheid.

• Hoofdassen en in-/uitgaande assen: deze brengen het enorme koppel van de rotor over naar de hogesnelheidstrappen van de versnellingsbak.

• Naadloos gerolde ringen: gebruikt voor de buitenste ringtandwielen en lagerringen.

• Koppelingen en flenzen: robuuste connectoren die de aandrijflijncomponenten met elkaar verbinden.

2. Algemene materialen en chemie

Om 20 jaar in offshore of afgelegen omgevingen te overleven, moeten de materialen gelegeerd staal met een hoge zuiverheidsgraad zijn.

3. Het productieproces (kwaliteitsketen)

De productie van het smeden van een windturbinetandwielkast volgt een strikte volgorde:

1. Ingotsmelten: maakt gebruik van EF (elektrische boogoven), LF (raffinage) VD (vacuümontgassing) om ultraschoon staal met een laag zwavel- en fosforgehalte te garanderen.

2. Uitvoering smeden:

   • Open-matrijs smeden voor grote assen.

   • Gesloten matrijssmeedwerk voor uiterst nauwkeurige tandwielen en koppelingen.

   • Ringwalsen voor ronde componenten met hoge sterkte.

3. Warmtebehandeling: cruciale stappen zoals normaliseren, blussen en temperen om de korrelstructuur te verfijnen. Tandwielen ondergaan vaak carbureren (Case Hardening) om een ​​hard oppervlak te verkrijgen met behoud van een ductiele kern.

4. Precisiebewerking: CNC-ruwdraaien en naslijpen om te voldoen aan toleranties zo strak als $\pm 0,001$ inch.

4. Kwaliteitsnormen en testen (NDT)

Windtandwielkasten staan erom bekend dat ze het ‘zwakke punt’ van de levensduur van een turbine zijn, dus het testen is rigoureus:

• Ultrasoon testen (UT): Verplicht om interne holtes of niet-metalen insluitsels in het midden van dikke smeedstukken te detecteren.

• Magnetische deeltjesinspectie (MT): Gebruikt na bewerking om microscheurtjes in het oppervlak te vinden.

• Graanstroomverificatie: ervoor zorgen dat de "stroomlijnen" van het metaal de geometrie van het onderdeel volgen om de sterkte te maximaliseren.

• Naleving: Moet voldoen aan normen zoals ISO 61400-4 (ontwerpvereisten voor tandwielkasten voor windturbines) en AGMA 6006.

Veelgestelde vragen: Smeedstukken voor windversnellingsbakken

Vraag: Waarom gebruik je geen casting voor deze tandwielen?

• A: Gietwerk bevat vaak kleine poriën of "krimp"-defecten. In een windturbine kan één enkel defect een spanningsverhogend effect hebben, waardoor een tandwieltand afbreekt bij harde windstoten. Smeedstukken zijn in wezen 'leegtevrij'.

Vraag: Wat is de grootste bedreiging voor deze vervalste onderdelen?

• A: Micropitting en witte etsscheuren (WEC). Dit zijn vermoeidheidsproblemen op oppervlakteniveau die worden veroorzaakt door een combinatie van fluctuerende belastingen en chemische interacties met smeermiddelen.

Vraag: Hoe lang duurt het om een ​​op maat gemaakte versnellingsbakas te vervaardigen?

• A: Vanwege de materiaalzuiverheidseisen en warmtebehandelingscycli variëren de doorlooptijden traditioneel van 20 tot 52 weken, hoewel gespecialiseerde "fast-track" fabrikanten dit kunnen terugbrengen tot ongeveer 10 weken.