Harte Schale – weicher Kern

Foto: Ein Strommast aus Beton

Dampfturbinen sind der Schlüssel zur Energieversorgung. Von ihrer Zuverlässigkeit und Lebensdauer hängt die Sicherheit der Stromversorgung ab. Sie sind enormen Belastungen ausgesetzt und werden stark beansprucht. Einerseits durch hohe statische und zyklische mechanische Belastungen. Andererseits sorgen winzige Wassertröpfchen für intensiven Verschleiß.

„Um diesem Beanspruchungs-Mix länger zu widerstehen, sind zäh-harte Gefügezustände nötig, die bei hohen Festigkeiten noch ausrechend plastisch verformbar sind", erklärt Prof. Dr. Berndt Brenner vom Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik in Dresden. Besonders hoch beanspruchte Schaufeln werden deshalb aus ausscheidungshärtbaren Stählen gefertigt. Ein Verfahren um die Randschicht zu härten, gab es für diese Werkstoffklasse jedoch bisher noch nicht.

Nun entwickelte das Dresdner Team ein neuartiges Randschichthärtungsverfahren. Zunächst wird durch eine komplette Lösungsglühung der gesamten Turbinenschaufel und einer anschließenden Aushärtung bei sehr hohen Temperaturen ein überalterter, weicher und ausreichend zäher Gefügezustand eingestellt. Anschließend wird die Eintrittskante der Schaufel, also nur die verschleißbeanspruchte Zone, noch einmal mit dem Laser bei höheren Temperaturen lösungsgeglüht und abgeschreckt. Schließlich wird die gesamte Turbinenschaufel erneut ausscheidungsgehärtet, allerdings bei geringerer Temperatur. So wird nur die Randschicht hart, der Kern bleibt zäh.

"Der damit verbundene Härteanstieg vermindert den Verschleiß im Kavitationsverschleißtest um etwa den Faktor drei. Damit können wir die Lebensdauer der Turbinenschaufel erhöhen", so Frank Tietz vom Fraunhofer-Institut.

COMPAMED.de; Quelle:
Fraunhofer-Gesellschaft