Sphäroguss bringt Leichtbau bei Windenergieanlagen voran

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Weiter unterstützen lässt sich dieser Optimierungsprozess, indem das Eigenschaftspotenzial des Werkstoffs hinsichtlich der Gewährleistung über die einschlägigen DIN-Normen hinaus ausgeschöpft wird. So hat Meuselwitz für Windenergieanlagen Gussteile aus Ferrocast hergestellt, die vom Festigkeitsniveau her einem EN-GJS-400-18U-LT entsprechen, jedoch bei –40 °C eine Kerbschlagarbeit von 12 bis 14 J erreichen. Diese Bauteile sind inzwischen in Windenergieanlagen verbaut, die in der antarktischen Region zur Versorgung von Forschungsstationen installiert wurden.

Das im ferritischen Gusseisen mit Kugelgraphit vorhandene Eigenschaftspotenzial zeigt sich auch bei einer Rotornabe einer Windenergieanlage für 4,5 MW Leistung. Nach erneuten Bauteilberechnungen, Beratungen mit der Gießerei und Vereinbarung bezüglich höherer Qualitätsparameter bei der Spezifikation kommt diese Rotornabe nun in einer 7,5-MW-Anlage zum Einsatz.

Gewünschte Eigenschaftskombination durch einphasiges Ferritgefüge erzielt

Bei den höherfesten ferritischen Sphärogusslegierungen GJS-450-18, GJS-500-14 und GJS-600-10 handelt es sich um Neuentwicklungen, für die ein einphasiges ferritisches Gefüge mit eingelagertem Kugelgraphit im Gegensatz zu den klassischen ferritsch-perlitischen Mischgefügen (EN-GJS-500-7 und 600-3) kennzeichnend ist.

Aufgrund der einphasigen ferritischen Struktur haben diese Legierungen höhere Festigkeiten bei hohen Dehnungswerten – und das bei gleichzeitig besserer Bearbeitbarkeit, verglichen mit perlitischen Werkstoffen. Im Rahmen einer weiteren Werkstoffentwicklung müssen diese mechanischen Kennwerte weiter spezifiziert werden.

Werkstoffkennwerte sicher im Bauteil „implizieren“

Die Weiterentwicklung dieser Werkstoffgruppe birgt insofern großes Anwendungspotenzial, als die Kombination aus Festigkeit und Dehnung eine konsequente Umsetzung von Leichtbautechniken ermöglicht (Tabelle 2). Wie aus den Anwendungsbildern ersichtlich wird, ist diese Werkstoffgruppe für Bauteile unterschiedlichster Größen- und Gewichtsbereiche prädestiniert.

Durch geeignete Einstellung der Werkstoff- und Fertigungsparameter – unter anderem über Kohlenstoffäquivalent, Gehalt an Spurenelementen, Magnesiumbehandlung, Impftechnik, Gießtemperatur und Formfüllparameter – lassen sich die geforderten Werkstoffkennwerte sicher im Bauteil „implizieren“.

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