EN 
Ang isang ductile iron rotor hub para sa isang modernong wind turbine ay maaaring tumimbang ng higit sa sampung tonelada. Ito ay hinagis, ginawang makina, at pagkatapos ay i-bold sa isang tore na maaaring tumaas ng tatlong daang metro sa ibabaw ng lupa. Kapag na-install na, ito ay ilo-load at idi-diskarga ng milyun-milyong beses, sa temperatura na kasingbaba ng minus apatnapung degrees Celsius, at inaasahang mananatiling maayos sa istruktura sa loob ng dalawampung taon o higit pa.
Ang kumbinasyong iyon ng mabibigat na seksyon, malupit na klima, at serbisyong pinangungunahan ng pagod ang dahilan kung bakit tinukoy ang wind turbine castings halos kasingdalas sa EN-GJS-400-18U-LT ferritic ductile iron gaya ng steel para sa pangunahing shaft. Ang ductile iron ay nagbibigay sa taga-disenyo ng lakas at tibay upang makabuo ng malalaking structural na hugis, at ginagawa nito ito sa halaga ng casting at machining na hindi maaaring tumugma sa mga huwad o gawa-gawang alternatibong bakal.
Bakit nangingibabaw ang ductile iron castings sa wind turbine hardware
Sa ductile iron, ang graphite sa loob ng microstructure ay spherical kaysa sa flake-like. Ang mga nodule na iyon ay nakakaabala sa ductile metal matrix na mas mababa kaysa sa matutulis na graphite flakes ng gray iron, kaya naman ang ductile iron ay naghahatid ng masusukat na pagpahaba at lakas ng epekto sa malawak na hanay ng mga temperatura. Para sa mga bahagi ng wind turbine, ang praktikal na resulta ay isang materyal na maaaring magdala ng mabibigat na karga, makaligtas sa malamig na klima, at maihagis sa malalaking istrukturang malapit sa hugis ng lambat gaya ng mga hub, frame, at housing.
Ang pangunahing wind turbine castings na ginawa sa ductile iron ay kinabibilangan ng:
- Mga rotor hub
- Pangunahing tindig housings
- Mga frame ng kama at pangunahing mga frame
- Mga pabahay ng gearbox
- Mga bisig ng metalikang kuwintas
- Yaw at pitch drive housings
- Mga brake calipers at mounting bracket
Ang gray na bakal ay mas mura at mas madaling i-cast, ngunit ang flake graphite nito ay ginagawa itong malutong; ito ay limitado sa mga bahaging may kaunting karga gaya ng mga counterweight, cover, at cable tray. Ang cast steel ay nag-aalok ng mas mataas na halaga ng lakas sa papel, ngunit ang mas mataas na temperatura ng pagkatunaw nito, mas mahal na paghuhulma, mas mahabang oras ng pagma-machine, at mas malaking tendensya sa pag-urong ng mga depekto ay ginagawa itong eksepsiyon kaysa sa panuntunan para sa malalaking bahaging ito. Iyon ang dahilan kung bakit ang ductile iron, ang materyal na pamilya na inaasahan nating gawing mas transparent Ano ang Ductile Iron , sinasakop ang sentro ng bawat talakayan sa paghahagis ng wind turbine.
EN-GJS-400-18U-LT: Ang grado na tumutukoy sa kategorya
Karamihan sa mga detalye ng European wind turbine ay tumutukoy sa karaniwang EN 1563 at tinatawag na EN-GJS-400-18U-LT, ang mababang temperatura na ferritic ductile iron na dating kilala bilang GGG 40.3. Ipinapaliwanag ng grade code ang materyal: 400 MPa minimum tensile strength, 18 percent minimum elongation, U para sa mandatoryong notched impact test, at LT para sa low-temperature toughness.
Ang mga karaniwang minimum na kinakailangan para sa gradong ito sa mga aplikasyon ng wind turbine ay ibinubuod sa ibaba.
| Ari-arian | Minimum na kinakailangan | Kondisyon ng pagsubok |
|---|---|---|
| Lakas ng makunat Rm | 400 MPa | Hiwalay na nagsumite ng sample ng pagsubok |
| 0.2% proof strength Rp0.2 | 240 MPa | Hiwalay na nagsumite ng sample ng pagsubok |
| Pagpahaba A | 18% | Hiwalay na nagsumite ng sample ng pagsubok |
| Lakas ng epekto KV | 12 J average, 9 J single | Sa -20 °C, V-notch |
| Opsyon sa mababang temperatura | 10 J average | Sa -40 °C, idinagdag ng maraming OEM |
Ang kritikal na kinakailangan ay ang ferritic matrix. Ang Ferrite ay ang malambot, ductile phase ng cast iron; kapag napapalibutan nito ang mga graphite nodule, ang isang umuunlad na bitak ay dapat na patuloy na muling simulan ang landas nito sa halip na dumaan sa matigas na perlite. Ang ibig sabihin ng U sa pagtatalaga ay ang halaga ng epekto ay dapat ipakita, hindi ipinapalagay, kaya dapat kontrolin ng isang pandayan ang as-cast o annealed microstructure nang may pag-iingat. Para sa mga lugar ng pag-install sa hilagang bahagi, ang mga turbine OEM ay karaniwang nagdaragdag ng -40 °C impact test, mas mataas na minimum na nodularity, o pareho. Kung hindi magagarantiyahan ng isang pandayan ang mga halagang iyon sa isang seksyong may dalawang toneladang hub, nabigo na ang pag-cast sa detalye bago ito umalis sa tindahan.
Ang buhay ng pagkapagod ay namamahala sa disenyo
Ang mga wind turbine casting ay idinisenyo sa paligid ng pagod kaysa sa static na lakas. Ang hanay ng stress sa isang hub o bed frame ay maaaring umikot ng sampung milyong beses o higit pa, kaya ang anumang volumetric na depekto ay may potensyal na maging isang crack nucleus. Ang EN-GJS-400-18U-LT, kasama ang ferritic matrix nito, ay nag-aalok ng crack tolerance upang mahawakan ang tungkuling iyon. Ngunit ang grado lamang ay hindi sapat. Ang pagiging sensitibo sa seksyon ay ang nakatagong panganib: ang isang pader sa isang hub na 100 mm ang kapal ay lumalamig sa ganap na naiibang bilis kaysa sa isang manipis na tadyang sa tabi nito. Ang mas magaspang na grapayt, mas mababang bilang ng nodule, at mga natitirang carbide ay maaaring lumabas nang lokal, at kasama ng mga ito ang mas mababang tibay at paglaban sa pagkapagod.
Nakakatulong ang magandang disenyo. Panatilihing pare-pareho ang kapal ng seksyon hangga't maaari, ihalo ang mga mabibigat na seksyon sa mga tadyang na may unti-unting paglipat, at bilugan ang bawat sulok ng muling pagpasok, dahil ang mga konsentrasyon ng stress ay kung saan nagsisimula ang mga basag ng pagkapagod.
Kontrol ng proseso sa pandayan
Ang malalaking ductile iron wind turbine castings ay hindi ginawa ng suwerte. Ang bawat hakbang ng proseso ng pandayan ay dapat na disiplinado:
- Nodularisasyon. Ang magnesiyo ay idinagdag sa matunaw upang mabago ang grapayt sa mga nodule; ang pagkakapare-pareho ng paggamot na ito ay nagpapasya kung ang bahagi ay umabot sa 90 porsiyentong nodularity o mas kaunti.
- Inoculation. Ang paulit-ulit na inoculation na may ferrosilicon-based inoculants ay nagpapataas ng nodule count at pinipigilan ang mga libreng carbide sa manipis na mga gilid.
- Pagbuhos. Ang mga filter at kontroladong bilis ng pagbuhos ay pumipigil sa mga produkto ng dross at reoxidation na mauwi sa mga kritikal na landas ng pagkarga.
- Pagpapakain. Ang disenyo ng riser ay dapat ma-validate laban sa solidification simulation upang ang mga nakahiwalay na hot spot ay hindi lumiit sa panahon ng paglamig.
- Paggamot ng init. Ang isang ferritising anneal ay dissolves carbides at homogenises ang matrix, ibinabalik ang pagpahaba at epekto halaga na kinakailangan ng mga detalye.
Ang mga foundry na may nakadokumentong mga gawain sa paggamot sa init at ang kakayahang gayahin ang pagpuno at solidification ay may mapagpasyang kalamangan sa klase ng produktong ito.
Ang isang malaking ductile iron casting ay namarkahan sa sandaling ito ay nagpapatigas. Walang halaga ng machining ang magwawasto sa isang microstructure na nabigong bumuo ng maayos.
Ano ang tinutukoy ng isang responsableng mamimili
Para sa mga mamimili, ang talakayan tungkol sa ductile iron wind turbine castings ay isang talakayan tungkol sa mga kinakailangan. Ang isang seryosong teknikal na detalye ay dapat sumasaklaw ng hindi bababa sa:
- Materyal na grado at pamantayan: EN-GJS-400-18U-LT hanggang EN 1563 sa Europe, o ASTM A536 Grade 65-45-12 na may napagkasunduang low-temperature impact clause para sa mga proyekto sa North American.
- Pagtanggap ng microstructure: pinakamababang nodularity, hanay ng laki ng graphite, at maximum na nilalaman ng perlite sa matrix.
- Subukan ang sample na posisyon at dalas: magkahiwalay na cast kumpara sa mga sample ng cast-on, at kung gaano karaming mga Charpy test ang kinakailangan sa bawat pagtunaw.
- Hindi mapanirang pagsubok: antas ng pagsubok ng ultrasonic, mga limitasyon sa pagtanggap, at pag-inspeksyon ng magnetic particle ng mga machined na kritikal na ibabaw.
- Patakaran sa pag-aayos: kung aling mga maliliit na depekto ang maaaring kumpunihin, sa pamamagitan ng aling pamamaraan, at kung paano muling sinusuri ang mga naayos na lugar.
- Dokumentasyon: EN 10204 3.1 na sertipiko ng materyal, mga tsart ng paggamot sa init, at mga ulat ng NDT.
Tinutukoy ng kakayahan ng pandayan ang integridad ng paghahagis
Ang hakbang mula sa maliliit na ductile iron castings hanggang wind turbine scale ay hindi linear. Ang mga mabibigat na seksyon ay nangangailangan ng karanasan sa gating, feeding, inoculation, heat treatment, crane handling, at non-destructive testing na ang mga operator lang ng large-section na casting ang naiipon. Kaya naman sinusuri ng turbine OEM o tier-one na supplier hindi lang ang chemistry kundi ang buong production floor ng foundry.
Isang praktikal na halimbawa ang Haian Aoyu Machinery Manufacturing, isang Chinese ductile at gray iron foundry na may 20,000 tonelada ng taunang casting capacity, isang 30,000 square-meter workshop, at mga pag-export sa Denmark, Germany, Italy, Spain, at United States. Ang pang-araw-araw na produksyon nito ay sumasaklaw sa mabibigat na structural casting, pressure-containing body, at kumplikadong core assemblies, lahat ay nagbabahagi ng parehong metalurhiko at dimensional na disiplina na kinakailangan ng mga bahagi ng wind turbine.
Ang mga base at column ng makina ay malalaki at matibay na istruktura na ang kinokontrol na nodularity at kalayaan mula sa porosity ay mapagpasyahan, eksakto tulad ng sa isang turbine bed frame.
Ang mga katawan ng bomba at mga katawan ng balbula ay dapat magkaroon ng panloob na presyon sa loob ng mga dekada, na pinipilit ang parehong siksik na microstructure na hinihingi ng isang casing ng gearbox.
Ang mga katawan ng compressor at mga cylinder ay mga kumplikadong core assemblies kung saan ang paulit-ulit na dimensional at metalurhiko na katumpakan ay mahalaga, ang parehong disiplina na kinakailangan ng wind turbine hub.
Upang buod, ang ductile iron castings para sa wind turbines ay hindi mga kakaibang materyales. Sila ang napatunayang backbone ng engineering ng mga modernong turbine. Ang naghihiwalay sa isang mapagkakatiwalaang supplier ay kung talagang kinokontrol ng foundry ang microstructure sa mabibigat na seksyon, pinatutunayan ito ng pagsubok sa epekto sa mababang temperatura, at tapat na nakikipag-usap tungkol sa mga resulta ng NDT. Tukuyin ang grado. Ayusin ang temperatura ng pagsubok. I-audit ang proseso. Ang paghahagis ay tahimik na dadalhin ang rotor sa pamamagitan ng dalawampung taon ng mga bagyo sa taglamig.
