Wasserturbinenrad Michelberger

Das Laufrad – Herzstück der Wasserkraftanlage

Herstellungsprozeß einteilig gegossener Laufräder

Wasserturbinenräder

Abb: Pelton-, Francis- Turgo- Kaplan

Werkstoff:
Gegossene Räder werden heute überwiegend im Chrom-Nickelstahl 13 4 hergestellt. Für kostengünstigere Lösungen wird eine Aluminiumbronze verwendet. Der Edelstahl zeichnet sich durch höhere Festigkeitswerte aus:

Streckgrenze N/mm^2
max.Zugfestigkeit N/mm^2
Dehnung %
Edelstahl
>550
>860
>15
Al-Bronze
>270
>600
>12


Gießverfahren:
Auf der Grundlage von Konstruktionszeichnungen wird zuerst eine wieder verwendbare Modelleinrichtung aus Holz oder Kunststoff gefertigt. Sie dient dazu, eine Form aus kunstharzgebundenem Sand herzustellen, in die das flüssige Metall eingegossen wird.

Nach einer mehrtägigen Abkühlzeit wird der Rohguß ausgelehrt und dabei die Form zerstört.

Nun wird der Abguß geglüht und die gießtechnischen Materialzugaben und das Angußsystem abgetrennt.

Flüssiges Material schrumpft bei der Erstarrung. Deshalb werden Laufräder thermisch berechnet und an bestimmten Stellen Materialzugaben vorgesehen, damit keine Hohlräume im Gußteil entstehen. Der Rohguß ist fast doppelt so schwer wie das fertige Laufrad.

Jetzt folgt die eigentliche Glühbehandlung für die Festlegung der Werkstoffeigenschaften Streckgrenze, max. Zugfestigkeit, Dehnung und Kerbschlagzähigkeit. Stahlräder werden vergütet (härten, anlassen), Bronzeräder werden lösungsgeglüht.

 

Werkstoffprüfung:

Bevor der Abguß weiter bearbeitet wird, müssen die korrekten Werkstoffwerte durch chemische Analyse und Härteprüfung nachgewiesen werden. Bei höher belasteten Rädern wird zusätzlich eine umfangreiche Werkstoffprüfung mit Zerreiß- und Kerbschlagproben durchgeführt.

 

Bearbeitung:

In der Dreherei werden alle Durchmesser und Flächen mit 3mm Materialzugabe vorbearbeitet, so daß die Schleiferei in der Lage ist, die Übergänge zur hydraulischen Kontur herzustellen..

Am Rohguß entspricht die Maßgenauigkeit der durchströmten Bereiche nur der allgemeinen Gußtoleranz.(betrifft: Teilung, Schaufeldicke, Profilverlauf und Schaufelwinkel).

Das Schleifen der hydraulischen Gußkontur hat mehrere Gründe:

Rohguss
Abb.: Rohguss
Schleifzugaben
Abb.: Schleifzugaben

 

Als nächster Fertigungszyklus folgt nun die ZFP-Prüfung und Fehlerbeseitigung: Unter zerstörungsfreier Prüfung versteht man die Prüfung auf Volumenfehler im Gußstück durch Ultraschall- oder Röntgenprüfung und die Oberflächenrißprüfung mit Farbeindring- oder Magnetrißprüfverfahren

Prüfungen
Abb.: Prüfungen

 

Die festgestellten Anzeigen werden ausgeschliffen, geschweißt, verschliffen und nachgeprüft. Dieser Zyklus kann sich mehrfach wiederholen. Abschließend wird das Laufrad einer Spannungsarmglühung unterzogen.
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Die mechanische Endbearbeitung und das Auswuchten können ebenfalls angeboten werden. In der Regel führt der Kunde jedoch diese Arbeiten selbst durch..

Schweissen
Abb.: Schweißen
Auswuchten
Abb.: Auswuchten