Ventilführungen, -sitze und Turboladerbuchsen sorgen für saubere Nutzfahrzeugdieselmotoren Höhere Temperaturen durch neue Werkstoffe - AutomobilKONSTRUKTION

Ventilführungen, -sitze und Turboladerbuchsen sorgen für saubere Nutzfahrzeugdieselmotoren

Höhere Temperaturen durch neue Werkstoffe

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Mit der jüngsten Erweiterung seiner Hochleistungswerkstoffe für Ventilführungen und -sitze sowie Turboladerbuchsen unterstützt Federal-Mogul Powertrain Division die Nutzfahrzeugindustrie bei der Entwicklung von umweltfreundlicheren und effizienteren Motoren.

Die neuen Materialien verfügen über eine besonders gute Verschleißfestigkeit selbst bei hohen Temperaturen. Federal-Mogul setzt dabei auf seine bewährte Pulvermetalltechnologie, die abhängig von der jeweiligen Anwendung unter anderem für bessere Korrosionsbeständigkeit und erhöhte mechanische Festigkeit sorgt.

„Die Emissionsvorgaben verschärfen sich zusehends. Das Resultat sind hochaufgeladene Turbomotoren mit verkleinerten Hubräumen, die mit modernster Abgasnachbehandlung ausgestattet sind, wie beispielsweise Partikelfiltersysteme und der selektiven katalytischen Reduktionstechnik”, erklärt Frank Zwein, Director Global Application Engineering, Valve Seats and Guides, Federal-Mogul. „Solche Motoren laufen wesentlich heißer als ihre Vorgänger. Die Spitzenzylinderdrücke sind von etwa 180 Bar auf über 230 Bar angestiegen. Zudem werden Auslassventile und Turbolader mit Temperaturen von 750°C und höher belastet. Hinsichtlich der Tribologie kann es deshalb zu Schwierigkeiten kommen, beispielweise bei einer starken Verformung im Zylinderkopfbereich oder hohen Seitenkräften, die durch Ventilbremssysteme auf die Ventilschäfte wirken. Auch die höheren Temperaturen des Turboladers können zu Problemen führen, wenn die Presspassungen aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnung beeinträchtigt werden.“
Federal-Mogul reagiert auf diese Anforderungen mit der neuen Werkstoffreihe FM-G15 für Ventilführungen und den neuen Materialien FM-T90A beziehungsweise FM-T82A für Buchsen in Turboanwendungen. „Die FM-G15 Reihe ist speziell für heutige und zukünftige hochkomplexe Nutzfahrzeugmotoren entwickelt“, sagt Denis Christopherson, Director, Global R&D, Valve Seats and Guides, Federal-Mogul.
FM-G15 Werkstoffreihe für Ventilführungen
FM-G15A zeichnet sich durch erhöhte Verschleißfestigkeit und einen reduzierten Abrieb des Ventilschaftes in Hochtemperaturanwendungen aus. Das Material verfügt dazu über eine Kombination von Festschmierstoffen in einer kohlenstoffreichen Stahlmatrix. Zusammen mit einer Vakuum-Öl-Imprägnierung verzögert der Festschmierstoff den Verschleiß am Ventilschaft auch bei hohen Seitenkräften.
FM-G15E bietet neben einer guten Verschleißfestigkeit eine besonders effektive Reibungsreduzierung, die unter verstärktem Einsatz von eingebetteten Festschmierstoffen in einer wärmebehandelten Molybdänstahl-Mikrostruktur erreicht wird. Eine Vakuum-Öl-Imprägnierung sorgt zusätzlich für gute tribologische Eigenschaften sowie für hohe maschinelle Bearbeitbarkeit und Langlebigkeit. Die besondere Materialzusammensetzung und ein spezielles Fertigungsverfahren ermöglichen in Summe eine wesentlich bessere Performance der Ventilführungen als herkömmliche Werkstoffe.
FM-G15N ist insbesondere für Anwendungen mit äußerst hohen Temperaturen und starken Seitenkräften geeignet und zeichnet sich außerdem durch zusätzlich verbesserte Haltbarkeit und Verschleißfestigkeit aus. Die vakuumölimprägnierte Chromstahl-Legierungsmatrix enthält Festschmierstoffe und sorgt so für eine weitere Leistungssteigerung über die typischen Eigenschaften von Gusseisen- oder Pulvermetalllegierungen hinaus.
Ventilsitzring-Lösungen für hochaufgeladene Anwendungen
Federal-Moguls Portfolio von Ventilsitzringen (Valve Seat Insert, VSI) umfasst Werkstoffe, die mithilfe neuester PM-Technologien die Anforderungen der Euro-6-Norm und anderer Motoranwendungen erfüllen. Eine auf Werkzeugstahl basierende Werkstoffreihe aus hochlegierten PM-Materialien hat sich bereits in vielen modernen Motorauslegungen bewährt.
Um den hohen Leistungsanforderungen zukünftiger Motoren gerecht zu werden hat Federal-Mogul spezielle PM-Legierungen und Prozesse entwickelt. Dazu zählen verschleißfeste Partikel aus einer Karbidlegierung, Sinterverfahren zur Erreichung einer hohen Dichte sowie komplexe Phasenmikrostrukturen.
Die jüngsten Entwicklungen umfassen außerdem den Einsatz von Hybrid-PM-Werkzeugstahl und Edelstahlpulvern. Zusammen mit leistungssteigernden Zusatzstoffen bietet diese Kombination höchste Korrosionsbeständigkeit gegenüber Schwefel und alternativen Kraftstoffen unter Einhaltung der erforderlichen Druck- und Verschleißfestigkeit.
FM-T90A und FM-T82A für Buchsen in Turbomotoren
Die neuen Buchsenwerkstoffe für Turboladeranwendungen bieten ein außergewöhnliches Verschleißverhalten bei hohen Temperaturen und in stark korrosiven Umgebungen. FM-T90A, eine hochdichte Sinterlegierung auf Kobaltbasis, ist speziell für extreme Bedingungen von bis zu 1.050 Grad Celsius in korrosiver oder oxidierender Umgebung entwickelt. Gerade für solche extremen Anwendungen ist FM-T90A besser geeignet als gewöhnliche Eisenlegierungen, da die Pulvermetalltechnologie komplexe Mikrostrukturen ermöglicht, die durch Schmelz- und Gusstechniken in der Art nicht erreichbar sind. Die Kobaltmatrix mit Karbiden und Festschmierstoffpartikeln bietet auch bei hohen Temperaturen Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit sowie eine hohe Festigkeit.
FM-T82A ist eine hochdichte Eisenlegierung mit reduziertem Nickelgehalt. Der Buchsenwerkstoff mit sehr guten Hochtemperatureigenschaften stellt eine kosteneffektive Lösung für den Einsatz in aggressiven Umgebungen von Turboladeranwendungen dar. Die komplexe Mikrostruktur von FM-T82A besteht aus Austenit, Legierungscarbiden und reibungsreduzierenden Festschmierstoffpartikeln und eignet sich für Betriebstemperaturen von bis zu 1.050 Grad Celsius. Der Werkstoff ist ein Derivat des bewährten FM-8100 Werkstoffs von Federal-Mogul und bietet eine im Vergleich zu ferritischen Legierungen verbesserte Hochtemperaturfestigkeit. Gleichzeitig entspricht FM-T82A hinsichtlich Oxidationsbeständigkeit und Wärmeausdehnung gängigen Turboladergehäusewerkstoffen.
„Herkömmliche Gusswerkstoffe sind angesichts der zunehmend aggressiven Bedingungen, die in modernen hocheffizienten Motoren herrschen, nicht mehr ausreichend. Dies bestätigen Kunden aus dem Bereich der Nutzfahrzeuge“, so Olaf Weidlich, Director und General Manager, Valve Seats and Guides, Federal-Mogul. „Dank unserer umfassenden Erfahrung in der Pulvermetalltechnologie konnten wir uns mit bewährten Lösungen auf diesen Wandel vorbereiten. Dabei arbeitet Federal-Mogul eng mit Motorenherstellern zusammen und bietet ihnen eine Vielzahl maßgeschneiderter Lösungen.“
Federal-Mogul
Tel.: 0611 201 9112
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