Применение биметаллической лазерной наплавки в ветроэнергетике 

По мере того, как глобальная энергетическая структура переходит на более чистую энергию, установленная мощность ветроэнергетики продолжает расти. В 2024 году рынок ветроэнергетики Китая продолжит поддерживать быстрый рост, а совокупная мощность ветроэнергетики, подключенной к сети, в стране достигнет 467 миллионов киловатт, что станет первым показателем в мире. Однако такие проблемы, как износ и коррозия ветроэнергетического оборудования в сложных рабочих условиях, становятся все более заметными.

В настоящее время отказ редукторов ветровых турбин составляет 40% от общего числа отказов ветровых турбин и является основным отказом ветровых турбин. Технология лазерной наплавки становится одной из основных технологий в области эксплуатации и обслуживания ветроэнергетики благодаря высокоэффективному ремонту, точному укреплению и экологичной защите окружающей среды.

1. Лазерная наплавка новой поверхности оси планетарного центра

Марка материала вала планетарного центра: 42CrMo4
Материал наплавки: порошок сплава Cu

Вал планетарного центра в редукторе ветряной турбины должен выдерживать высокие нагрузки, переменные напряжения и сложные условия. Его качество играет ключевую роль в работе редуктора. В то же время, с учетом срочной необходимости снижения затрат и повышения эффективности, быстро внедряются новые производственные процессы для вала планетарного центра. Технология лазерной наплавки позволяет подготовить высокосмазочные, коррозионно-стойкие и устойчивые к усталости покрытия из сплава на поверхности планетарного вала, значительно улучшая прочность на кручение и износостойкость планетарного вала и продлевая его срок службы.

Поверхность 42CrMo4 наплавлена ​​лазером антифрикционным покрытием из сплава Cu, а сформированная поверхность не имеет дефектов, таких как ямки, выступы и нерасплавленные частицы; разница высот между пиками и впадинами мала, а объем обработки невелик. После обточки дефектоскопия поверхности PT не выявила трещин или отверстий.

2. Ремонт водила планетарной передачи

Сорт материала водила планетарной передачи: QT700-2A
Материал покрытия: сплав на основе никеля

Водила планетарной передачи подвергаются воздействию высокого крутящего момента, ударных нагрузок и соляного тумана ветряных турбин в течение длительного времени и легко повреждаются. Для изношенных или поврежденных водил планетарной передачи лазерная наплавка может эффективно и точно реализовать локальный аддитивный ремонт, улучшить твердость поверхности, коррозионную стойкость и усталостную прочность, а также значительно снизить расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание.

3. Ремонт главного вала и шестерни

Сорт материала главного вала: 42CrMo4
Материал покрытия: сплав на основе железа

В связи с длительной работой при высоких нагрузках поверхность главного вала и шестерни ветряной турбины подвержена износу, образованию язв и отслаиванию. Лазерная наплавка может завершить локальный ремонт поврежденной области. Твердость слоя покрытия превышает HRC30, что повышает износостойкость и сокращает отходы материала. Общая стоимость на 40% ниже, чем при традиционном замене.

Благодаря композитному процессу производства остаточное напряжение слоя лазерной наплавки шпинделя значительно снижается, и даже достигается заданное остаточное сжимающее напряжение (обнаружение остаточного напряжения после лазерной наплавки положения подшипника шпинделя -312,43 МПа), что повышает усталостную прочность шпинделя после лазерного ремонта.

Марка материала планетарной передачи: 42CrMo4
Материал наплавки: порошковый материал сплава FeCr

Для ремонта царапин на внутренней стенке планетарной передачи глубиной 0,5-1 мм и средней твердостью 55HRC используется роботизированная платформа лазерной наплавки с поворотным столом для точного ремонта. Головка лазерной обработки внутреннего отверстия наплавки оснащена для покрытия области износа спиральной траекторией, а масляное отверстие герметизируется с помощью технологии предварительной обработки. Для однослойной наплавки толщиной 1,5 мм выбран порошковый материал сплава FeCr, что обеспечивает повышение износостойкости при сохранении ударопрочности редуктора.

4. Техническое обслуживание коробки

Марка материала: QT400
Материал наплавки: сплав на основе Ni

Отверстия коробки передач имеют такие проблемы, как износ, разрывы и удары, которые влияют на нормальную работу деталей. Технология лазерной наплавки позволяет сформировать износостойкое и коррозионно-стойкое покрытие из сплава на поверхности коробки и добиться эффективного и высококачественного ремонта и укрепления внутреннего отверстия за счет оптимизации процесса, тем самым повышая эффективность работы ветряной турбины.

Для решения проблем износа и разрывов положения установки подшипника внутреннего отверстия редуктора ветряной турбины для ремонта использовалась технология лазерной наплавки с низким подводом тепла в сочетании с процессом подачи тонкого порошка. Порошок сплава на основе никеля был нанесен на поверхность подложки из ковкого чугуна QT400 для достижения градиентной металлургической связи между ремонтным слоем и подложкой. Металлургические дефекты были хорошо контролированы, без пор и трещин.