Frühzeitige Lagerschäden vermeiden

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Maßnahmen gegen das „White Structure Flaking“

In den vergangenen Jahren hat NSK große Anstrengungen unternommen, um das in der Branche viel diskutierte Schadensbild des „White Structure Flaking“ (WSF) in den Griff zu bekommen. Dabei handelt es sich um Strukturveränderungen unterhalb der Oberfläche der Lagerlaufbahnen, die den Werkstoff schwächen und zu Rissen und Abblätterungen führen können. Kennzeichnend für dieses Schadensbild ist es, dass die Schäden relativ früh während der Laufzeit einer Windkraftanlage auftreten können.

Die Ursachen des WSF sind nicht vollständig erschlossen. Bereits vor vielen Jahren wurden jedoch im Automotive-Geschäftsbereich von NSK ähnliche Schäden an den Wälzlagern von Kfz-Lichtmaschinen beobachtet. Hierbei wurde festgestellt dass auch elektrische Ströme eine Rolle spielen und daraufhin erfolgreich Gegenmaßnahmen entwickelt. Für die Windkraft konnten später weitere wichtige negative Einflüsse identifiziert werden, insbesondere Wasserstoffeintrag durch den Schmierstoff und Schlupf bzw. Gleiten an den Kontaktflächen.

Für Lager in Windkraftanlagen stellt NSK bereits seit längerem eine Reihe von Optionen bereit, um derartige Schäden zu reduzieren – zum Beispiel brünierte Laufbahnen (Black Oxide Coating; BOC) und STF-Werkstoffe mit carbonitierten Oberflächen.

Neuer Werkstoff für die Windkrafttechnik

Den F&E-Ingenieuren von NSK in Japan gelang es, das Schadensbild des WSF weitgehend nachzubilden. Auf der Basis dieser Erkenntnisse wurde die Entwicklung neuer Werkstoffe vorangetrieben. Das Ergebnis dieser Maßnahmen, ein neuer Werkstoffe mit extrem hoher Resistenz gegen WSF wird auf der Wind Energy am Beispiel eines Zylinderrollenlagers vorgestellt.

Damit bietet NSK eine neue Option gegen eine Schadensursache, die viele Frühausfälle verursacht hat. Für die erhöhte Widerstandsfähigkeit dieses neuen Werkstoffes gegen „White Structure Flaking“ konnte in Versuchen der Faktor Sieben ermittelt werden (im Vergleich zu Standard-Wälzlagerstahl). Darüber hinaus erreichen die Lager bei herkömmlichem Verschleiß – d.h. bei Abblätterungen an der Laufbahn, die aus Strukturveränderungen direkt an der Oberfläche resultieren („Flaking“) – ebenfalls eine deutlich längere Lebensdauer. Bei der Simulation von eindringenden Partikeln, die über den Schmierstoff ins Lager gelangen, wurde im Vergleich zu Standard-Wälzlagerstahl eine dreifache Lebensdauer erzielt.

Mit diesem Eigenschaftsprofil eignen sich Wälzlager aus diesem Werkstoff nicht nur für den Einsatz in Windkraftanlagen, sondern auch in den Getrieben von anderen Großanlagen z.B. der Stahl- und Grundstoffindustrie sowie in großen Baumaschinen.

Austausch unter Experten

Für die kommende Wind Energy erwartet NSK einen regen Austausch mit den Wälzlager-Experten der Hersteller von Komplettanlagen und von Getrieben der Windkrafttechnik. Dabei werden neben den neuen Baureihen der Wälzlager sicherlich auch die Anforderungen diskutiert, die sich aus neueren Anwendungen der Windkrafttechnik ergeben und Auswirkungen auf die Gestaltung von Wälzlagern haben. Stichworte sind hier neben den immer größeren Leistungen der Anlagen auch die Offshore-Technik, das „Repowering“ und spezielle Anlagen für Schwachwindgebiete, die besonders hohe Anforderungen an die Effizienz und die Leichtlaufeigenschaften der Lager stellen. (ud)

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