Werkstoffbearbeitung

Oberflächenlösungen für die Windkraftenergie

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Nitrieren

Eine hervorragende Alternative zum Einsatzhärten insbesondere bei großen Zahnrädern und Zahnkränzen bietet das Plasmanitrieren mittels E.IONIT-Verfahren.

Der Grund dafür ist die niedrige Temperatur von 400 °C bis 550 °C beim Nitrieren, die Verzug an den Bauteilen vermeidet. Üblicherweise liegt beim Nitrieren die Behandlungstemperatur ca. 30 °C unterhalb der Anlasstemperatur des verwendeten Werkstoffs. Dadurch wird Verzug vermieden. Ist Verzug in Gefahr, z.B. bei passgenauen Bauteilen, kann die Behandlung weit unterhalb von 500 °C gewählt werden. Durch Aufstickung der Randzone werden mit diesem Verfahren höhere Randhärten als beim Einsatzhärten erzielt.

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Allerdings ist die nitrierte Randzone mit maximal 0,8 mm Tiefe geringer als im Fall des Einsatzhärtens. Dagegen ist nach dem Plasmanitrieren eine Nacharbeit nicht mehr notwendig. Durch die Behandlung wird zudem beim E.IONIT Prozess eine dünne, sehr duktile Verbindungsschicht aufgebaut, die sehr hart ist und vor Grübchenbildung und Verschleiß schützt.

Fressneigung kann vollständig beseitigt werden

Bei hochchromhaltigen, rost- und säurebeständigen Stählen kann durch eine Niedertemperaturbehandlung zudem die Fressneigung vollständig beseitigt werden, ohne dass die Korrosionsbeständigkeit verlorengeht. Durch den Einbau von Stickstoff wird zudem die Lochfrasskorrosion unterdrückt.

Durch die E.IONIT Behandlung werden Stähle in ihrer Dauerfestigkeit und Torsionsfestigkeit auf höchstem Niveau eingestellt. Zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit von Windkraftanlagen sind dies entscheidende Werkstoffkenngrößen, die mitunter auch durch die Auswahl geeigneter Stähle mit der entsprechenden Nitrierbehandlung zu der gewünschten Leistungssteigerung bei längeren Standzeiten führen.

Eigenschaften und Vorteile von E.IONIT:

  • Verbindungsschichtdicke: 3 µm bis 5 µm
  • Oberflächenhärte (Vergütungsstähle, Einsatzstähle, Nitrierstähle) OH: 600–1200 HV (vom Werkstoff abhängig)
  • Nitrierhärtetiefe Nht: max. 0,8 mm
  • Erhöhung der Dauerfestigkeit
  • Erhöhung der Torsionsfestigkeit
  • Gute Verschleiß- und Gleiteigenschaften

E.IONIT OX

Neben dem Nitrieren bietet die Sulzer Metaplas auch Nitrocarburierverfahren an. Bei diesem Verfahren wird bei Temperaturen zwischen 500 °C und 570 °C neben Stickstoff auch Kohlenstoff in die Randzone eingebaut. Der E.IONIT-OX-Prozess wird dann angewandt, wenn neben guten Reib- und Gleiteigenschaften, sehr gute Verschleißeigenschaften und zudem ein hervorragender Korrosionsschutz gefordert ist.

Das E.IONIT-OX-Verfahren ist eine Kombination aus Nitrieren, Gasnitrocarburieren, Plasmaaktivierung und Oxidation, welches sich seit über 15 Jahren fest in der Automobilindustrie etabliert hat. Er ist vor allem für den Schutz in Salzwasser bzw. mariner Umgebung ausgelegt.

Bei dem Verfahren sind Kosteneinsparungen durch Substitution von teuren Werkstoffen möglich. So können beispielsweise deutlich günstigere Vergütungsstähle an Stelle von rostfreien Stählen eingesetzt werden. Das Verfahren veredelt konventionelle Stähle mit all ihren Vorteilen der Dehnbarkeit und Zähigkeit zu Hochleistungswerkstoffen. Die gewünschten Eigenschaften wie Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Schwingungsfestigkeit und Dauerfestigkeit werden dort eingestellt, wo sie später im Einsatz abgerufen werden, nämlich in den Randzonen und an der Oberfläche der Bauteile.

Umweltverträgliche Alternative zur Hartverchromung

Der umweltfreundliche Prozess erweist sich außerdem als umweltverträgliche Alternative zur Hartverchromung und ist für die Anwendung von hydraulischen Bauteilen, wie zum Beispiel Kolbenstangen und Getriebeteilen, hervorragend geeignet. In maritimer Umgebung bietet das E.IONIT-OX-Verfahren einen weitaus besseren Korrosionsschutz als hartverchromte Oberflächen.

Eigenschaften und Vorteile von E.IONIT OX:

  • Verbindungsschichtdicke: 12–28 µm
  • Oberflächenhärte Vergütungsstähle: 550 bis 600 HV (vom Werkstoff abhängig)
  • Temperaturbeständigkeit: 600°C
  • sehr guter Korrosionsschutz in maritimer Umgebung

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