EN 
Hab pemutar besi mulur untuk turbin angin moden boleh mempunyai berat lebih daripada sepuluh tan. Ia dibuang, dimesin, dan kemudian dilekat ke menara yang mungkin naik tiga ratus meter di atas tanah. Setelah dipasang, ia akan dimuatkan dan dipunggah berjuta-juta kali, pada suhu serendah tolak empat puluh darjah Celsius, dan dijangka kekal kukuh dari segi struktur selama dua puluh tahun atau lebih.
Gabungan bahagian berat, iklim yang keras dan perkhidmatan yang dikuasai keletihan itulah sebabnya tuangan turbin angin dinyatakan hampir sekerap dalam besi mulur ferit EN-GJS-400-18U-LT sebagaimana keluli ditentukan untuk aci utama. Besi mulur memberikan pereka bentuk kekuatan dan keliatan untuk membentuk bentuk struktur yang besar, dan ia melakukannya dengan kos tuangan dan pemesinan yang alternatif keluli palsu atau fabrikasi tidak dapat dipadankan.
Mengapa tuangan besi mulur menguasai perkakasan turbin angin
Dalam besi mulur, grafit di dalam struktur mikro adalah sfera dan bukannya seperti serpihan. Nodul tersebut mengganggu matriks logam mulur jauh lebih rendah daripada kepingan grafit tajam besi kelabu, itulah sebabnya besi mulur menyampaikan pemanjangan dan kekuatan hentaman yang boleh diukur merentasi pelbagai suhu. Untuk komponen turbin angin, hasil praktikal ialah bahan yang boleh membawa beban berat, bertahan dalam iklim sejuk, dan dilemparkan ke dalam struktur besar berbentuk hampir jaring seperti hab, bingkai dan perumah.
Tuangan turbin angin utama yang dibuat dalam besi mulur termasuk:
- Hab pemutar
- Perumah galas utama
- Rangka katil dan rangka utama
- Perumah kotak gear
- Lengan kilas
- Perumah pacuan yaw dan padang
- Angkup brek dan pendakap pelekap
Besi kelabu lebih murah dan lebih mudah dituang, tetapi grafit serpihannya menjadikannya rapuh; ia terhad kepada bahagian yang dimuatkan ringan seperti pemberat balas, penutup dan dulang kabel. Keluli tuang menawarkan nilai kekuatan yang lebih tinggi di atas kertas, tetapi suhu leburnya yang lebih tinggi, pengacuan yang lebih mahal, masa pemesinan yang lebih lama, dan kecenderungan yang lebih besar untuk mengecutkan kecacatan menjadikannya pengecualian dan bukannya peraturan untuk komponen bahagian besar ini. Itulah sebabnya besi mulur, keluarga material yang kami harap dapat jadikan lebih telus Apa Itu Besi Mulur , menduduki pusat setiap perbincangan pemutus turbin angin.
EN-GJS-400-18U-LT: Gred yang mentakrifkan kategori
Kebanyakan spesifikasi turbin angin Eropah merujuk kepada standard EN 1563 dan memanggil EN-GJS-400-18U-LT, besi mulur ferit suhu rendah yang sebelum ini dikenali sebagai GGG 40.3. Kod gred menerangkan bahan: kekuatan tegangan minimum 400 MPa, pemanjangan minimum 18 peratus, U untuk ujian impak berlekuk mandatori, dan LT untuk keliatan suhu rendah.
Keperluan minimum biasa untuk gred ini dalam aplikasi turbin angin diringkaskan di bawah.
| Harta benda | Keperluan minimum | Keadaan ujian |
|---|---|---|
| Kekuatan tegangan Rm | 400 MPa | Hantar sampel ujian secara berasingan |
| 0.2% kekuatan bukti Rp0.2 | 240 MPa | Hantar sampel ujian secara berasingan |
| Pemanjangan A | 18% | Hantar sampel ujian secara berasingan |
| Kekuatan impak KV | Purata 12 J, 9 J tunggal | Pada -20 °C, takuk-V |
| Pilihan suhu rendah | Purata 10 J | Pada -40 °C, ditambah oleh banyak OEM |
Keperluan kritikal ialah matriks ferit. Ferit ialah fasa lembut, mulur besi tuang; apabila ia mengelilingi nodul grafit, retakan yang berkembang mesti terus memulakan semula laluannya dan bukannya melalui pearlit keras. U dalam penetapan bermaksud nilai impak perlu ditunjukkan, bukan diandaikan, jadi faundri mesti mengawal struktur mikro as-cast atau anil dengan berhati-hati. Untuk tapak pemasangan utara, OEM turbin biasanya menambah ujian impak -40 °C, nodulariti minimum yang lebih tinggi, atau kedua-duanya. Jika faundri tidak dapat menjamin nilai tersebut dalam bahagian hab dua tan, tuangan itu telah gagal dalam spesifikasi sebelum ia meninggalkan kedai.
Kehidupan keletihan mengawal reka bentuk
Tuangan turbin angin direka bentuk sekitar keletihan dan bukannya kekuatan statik. Julat tegasan dalam hab atau rangka katil boleh berkitar sepuluh juta kali atau lebih, jadi sebarang kecacatan isipadu berpotensi menjadi nukleus retak. EN-GJS-400-18U-LT, dengan matriks feritnya, menawarkan toleransi retak untuk mengendalikan tugas tersebut. Tetapi gred sahaja tidak mencukupi. Kepekaan bahagian ialah risiko tersembunyi: dinding dalam hab setebal 100 mm menyejuk pada kadar yang sama sekali berbeza daripada rusuk nipis di sebelahnya. Grafit yang lebih kasar, kiraan nodul yang lebih rendah dan sisa karbida boleh muncul secara tempatan, dan dengan keliatan yang lebih rendah dan rintangan keletihan.
Reka bentuk yang baik membantu. Pastikan ketebalan bahagian sekata yang mungkin, campurkan bahagian berat ke dalam rusuk dengan peralihan beransur-ansur, dan bulatkan setiap sudut masuk semula, kerana kepekatan tegasan adalah tempat retakan keletihan bermula.
Kawalan proses dalam faundri
Tuangan turbin angin besi mulur besar tidak dihasilkan oleh nasib. Setiap langkah proses pengecoran mesti berdisiplin:
- Nodularisasi. Magnesium ditambah kepada leburan untuk mengubah grafit menjadi nodul; konsistensi rawatan ini menentukan sama ada bahagian itu mencapai 90 peratus nodularity atau kurang.
- Inokulasi. Inokulasi berulang dengan inokulan berasaskan ferrosilicon meningkatkan kiraan nodul dan menyekat karbida bebas di tepi nipis.
- Menuang. Penapis dan kelajuan menuang terkawal menghalang produk najis dan pengoksidaan semula daripada berakhir di laluan beban kritikal.
- Memberi makan. Reka bentuk riser mesti disahkan terhadap simulasi pemejalan supaya titik panas terpencil tidak mengecut semasa penyejukan.
- Rawatan haba. Anil ferritis melarutkan karbida dan menghomogenkan matriks, memulihkan pemanjangan dan nilai hentaman yang diperlukan oleh spesifikasi.
Foundri dengan rutin rawatan haba yang didokumenkan dan keupayaan untuk mensimulasikan pengisian dan pemejalan mempunyai kelebihan yang menentukan dalam kelas produk ini.
Tuangan besi mulur besar digredkan pada masa ia menjadi pejal. Tiada jumlah pemesinan akan membetulkan struktur mikro yang gagal berkembang dengan betul.
Apa yang ditentukan oleh pembeli yang bertanggungjawab
Bagi pembeli, perbincangan tentang tuangan turbin angin besi mulur adalah perbincangan tentang keperluan. Spesifikasi teknikal yang serius hendaklah meliputi sekurang-kurangnya:
- Gred dan standard bahan: EN-GJS-400-18U-LT kepada EN 1563 di Eropah, atau ASTM A536 Gred 65-45-12 dengan klausa kesan suhu rendah yang dipersetujui untuk projek Amerika Utara.
- Penerimaan struktur mikro: nodulariti minimum, julat saiz grafit, dan kandungan pearlit maksimum dalam matriks.
- Uji kedudukan sampel dan kekerapan: tuang secara berasingan berbanding sampel tuang, dan bilangan ujian Charpy yang diperlukan setiap leburan.
- Ujian tidak merosakkan: tahap ujian ultrasonik, had penerimaan, dan pemeriksaan zarah magnet permukaan kritikal yang dimesin.
- Dasar pembaikan: kecacatan kecil mana yang boleh dibaiki, dengan prosedur yang mana, dan cara kawasan yang dibaiki diperiksa semula.
- Dokumentasi: EN 10204 3.1 sijil bahan, carta rawatan haba dan laporan NDT.
Keupayaan faundri menentukan integriti tuangan
Langkah daripada tuangan besi mulur kecil kepada skala turbin angin adalah tidak linear. Bahagian berat memerlukan pengalaman dalam pengasingan, penyusuan, inokulasi, rawatan haba, pengendalian kren dan ujian tidak merosakkan yang hanya pengendali tuangan bahagian besar terkumpul. Oleh itu, OEM turbin atau pembekal peringkat satu sedang menilai bukan sahaja kimia tetapi tahap pengeluaran penuh faundri.
Haian Aoyu Machinery Manufacturing, faundri besi mulur dan kelabu China dengan kapasiti tuangan tahunan 20,000 tan, bengkel seluas 30,000 meter persegi, dan penghantaran eksport ke Denmark, Jerman, Itali, Sepanyol dan Amerika Syarikat, adalah contoh praktikal. Pengeluaran hariannya meliputi tuangan struktur berat, badan yang mengandungi tekanan, dan pemasangan teras yang kompleks, semuanya berkongsi disiplin metalurgi dan dimensi yang sama yang diperlukan oleh komponen turbin angin.
Tapak dan tiang mesin adalah struktur tegar yang besar yang kebocoran terkawal dan kebebasan daripada keliangan adalah penentu, sama seperti dalam rangka katil turbin.
Badan pam dan badan injap mesti menahan tekanan dalaman selama beberapa dekad, yang memaksa struktur mikro padat yang sama seperti yang diperlukan oleh selongsong kotak gear.
Badan dan silinder pemampat ialah pemasangan teras yang kompleks di mana ketepatan dimensi dan metalurgi yang berulang adalah penting, disiplin yang sama yang diperlukan oleh hab turbin angin.
Untuk meringkaskan, tuangan besi mulur untuk turbin angin bukanlah bahan eksotik. Mereka adalah tulang belakang kejuruteraan terbukti turbin moden. Apa yang membezakan pembekal yang boleh dipercayai ialah sama ada faundri benar-benar mengawal struktur mikro dalam bahagian berat, membuktikannya dengan ujian kesan suhu rendah dan berkomunikasi secara jujur tentang keputusan NDT. Nyatakan gred. Betulkan suhu ujian. Audit proses. Pemutus akan membawa pemutar secara senyap-senyap melalui dua puluh tahun ribut musim sejuk.
