Oberflächentechnik Plasmanitrieren senkt Kosten im Großgetriebebau

Nitriervergleiche sprechen mehr für das Plasma- und weniger für das Gasnitrieren. Beide Verfahren liefern jedoch Schichtkombinationen aus harter Deckschicht und dickerer Stützschicht ohne merkliche Maßänderung. Die Funktionsteilung zwischen Randschicht und Substrat zahlt sich im Großgetriebebau aus.

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In der Windenergiebranche gibt es zwei wesentliche Tendenzen: den Trend zu immer größeren Anlagen sowie den Schritt zum Offshoremarkt. Daraus resultieren besondere Forderungen an die Getriebe. Sie müssen zuverlässig und wartungsfreundlich sein, um eine hohe Verfügbarkeit der Anlage sicherzustellen. Gleichzeitig werden Kompaktheit und Geräuscharmut verlangt [1].

Windkraft-Getriebe müssen hohen Beanspruchungen standhalten

Die höchsten Beanspruchungen der Getriebekomponenten lokalisieren sich auf deren Randbereich. So ist in [2] vermerkt: Der hohen Beanspruchung der Randschicht kann man durch Fertigung des gesamten Bauteils aus einem Hochleistungswerkstoff Rechnung tragen.

Kostengünstiger ist jedoch eine Funktionsteilung zwischen der Randschicht und dem Grundkörper durch Einsatz eines Randschicht-Verbundwerkstoffes. Diese Randschicht schützt das Bauteil vor Verschleiß, Korrosion und vor der Wirkung hoher Spannungsgradienten.

Werkstoffe mit Funktionsteilung bei Windkraft-Getrieben

Der Grundwerkstoff verleiht dem Bauteil dagegen die notwendige Festigkeit und Steifigkeit. Eine Funktionsteilung wird zwingend, wenn es keinen Grundwerkstoff gibt, der den Anforderungen entspricht, oder wenn die Anforderungen an Rand und Kern so gegensätzlich sind, dass sie nicht durch einen einzigen Werkstoff erfüllt werden können.

Umgesetzt wird dies im Großgetriebebau durch Einsatzhärten oder Nitrieren, wie wieder in [2] formuliert wird: Die Kombination einer harten, dünnen, artfremden Schicht mit einer dickeren, verfestigten, arteigenen Stützschicht ist nur für Nitrierschichten charakteristisch.

Nitrieren bietet zahlreiche Vorteile

Daraus ergibt sich die von anderen Verfahren der Randschichttechnik unerreichte Anwendungsvielfalt des Nitrierens. Die relativ niedrigen Behandlungstemperaturen, gemessen am Einsatzhärten und thermischen Randschichthärten, gewährleisten niedrige Maß- und Formänderungen, aus denen sich aber auch Grenzen für die erreichbare Diffusionstiefe ergeben.

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