Höchste Drücke in der Dieseleinspritzung mit neuen Werkstoffen und vertieftem Werkstoffverständnis

07.07.2016

Die Drücke in Dieseleinspritzsystemen steigen weiter. Hirschvogel ist die erste Wahl für die Massivumformung von Hochleistungsbauteilen. Durch Neuentwicklungen, Analysen und Großenserienerfahrung bieten wir unseren Kunden neue Lösungen und die notwendige Unterstützung.

Die Drücke in Dieseleinspritzsystemen steigen weiter. Eine feinere Zerstäubung des Kraftstoffs während der Einspritzung, eine zunehmende Anzahl an Teil-Einspritzungen während des gesamten Einspritzvorgangs und weitere einspritzungstechnische Gründe erfordern steigende Einspritzdrücke. Kraftstoffführende Bauteile weisen dabei an den Bohrungsverschneidungen die höchsten Spannungsbelastungen auf. Erforderlich sind hier Werkstoffe, die hohen pulsierenden Lasten Widerstand bieten können. In mindestens drei Projekten, in denen ein 2.500 bar Nenn-Einspritzdruck in Serie eingesetzt wird, sind derzeit Hirschvogel-Bauteile vertreten.

Ein warm geschmiedetes Common Rail wird seit etwa drei Jahren in einem Baukastenmotor eines nordeuropäischen Herstellers eingesetzt. Hirschvogel liefert das Schmiedeteil an einen Zerspaner für die ersten Bearbeitungsschritte. Finale Bearbeitungsschritte werden beim Systemhersteller durchgeführt. Das Bauteil wird aus einem mikrolegierten 38MnVS6 geschmiedet, der durch Niob-Zugabe und weitere Legierungsoptimierungen eine weiter erhöhte Streckgrenze und Festigkeit aufweist. Analysen der Lage und Form der Mangansulfid-Ausscheidungen („Faserverlauf“) im Rasterelektronenmikroskop erlauben uns hier, den Einfluss der Umformung auf die Leistungsfähigkeit des Bauteils zu verstehen und entsprechende Optimierungsmaßnahmen abzuleiten. Nur durch die intensive Zusammenarbeit zwischen Kunde und Hirschvogel entwickeln sich Anstöße zur verbesserten Einsicht in das Werkstoffverhalten.

In einem anderen Projekt trägt ein warm geschmiedetes Common Rail aus dem bainitischen Werkstoff 32MnCrMo6-4-3 seit etwa zwei Jahren zur Leistungsfähigkeit eines Bi-Turbo-Dieselmotors bei. Hier hat Hirschvogel gemeinsam mit Saarstahl die schmiedetechnische

Herstellung erarbeitet und die optimale Zeit-/Temperatur-Folge zur Einstellung geeigneter Gefüge entwickelt. Auch in diesem Projekt ist der Einfluss der Mangansulfide deutlich geworden. Wir liefern das Schmiedebauteil an das Motorenwerk des Kunden, in dem sämtliche Bearbeitungsschritte durchgeführt werden.

Schließlich liefert Hirschvogel einen halbwarm umgeformten Injektor in ein drittes Projekt, das in diesem Jahr seinen Hochlauf erlebt. Hier haben wir mit unserem bainitischen Stahl H2 den Werkstoff 42CrMo4 ersetzen können. Damit sind wir in der Lage, ein preiswerteres und etwas pulsfesteres Bauteil anzubieten. Der Injektor wird sowohl an einen Zerspaner geliefert wie auch an ein Komponentenwerk des Systemherstellers. Auch hier waren während der Entwicklung Untersuchungen am Rasterelektronenmikroskop bei Hirschvogel ein wichtiger Beitrag zur Sicherung der Druckfestigkeit. Die Common Rails in diesem System werden ebenso von Hirschvogel geliefert.

Hirschvogel ist die erste Wahl für die Massivumformung von Hochleistungsbauteilen. Durch Werkstoff-Neuentwicklungen, durch Analyse-Möglichkeiten mit inzwischen zwei Rasterelektronenmikroskopen (davon ein Feldemitter) und auf der Basis langjähriger Großserienerfahrung bieten wir unseren Kunden neue Lösungen und die notwendige werkstoffliche Unterstützung, um immer anspruchsvollere Komponenten auf die Straße zu bringen.

 

Dr. Hans-Willi Raedt, Vice President Advanced Engineering, Hirschvogel Holding GmbH                                                                                                            

Bild: Einspritzbauteile mit 2.500 bar Nenndruck