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Artikel und Hintergründe zum Thema

Korrosionsbeständigkeit testen

Korrosion versus Verschleiß

Federal-Mogul Powertrain hat ein neues Testverfahren zur Bewertung der Korrosionsbeständigkeit von Zylinderlaufflächen entwickelt, das die Bereitstellung noch langlebigerer Komponenten für höchste Beanspruchungen unterstützt. Die Methode erlaubt einen direkten Vergleich verschiedener Werkstoffe und Beschichtungsverfahren und ermöglicht damit die gezielte Materialentwicklung speziell für korrosionsintensive Bedingungen, wie sie beim Einsatz hochschwefelhaltiger Kraftstoffe und hohen Abgasrückführungsraten (AGR) auftreten.

Federal-Mogul Powertrain hat ein neues Testverfahren zur Bewertung der Korrosionsbeständigkeit von Zylinderlaufflächen entwickelt.

„Höhere Abgasrückführungsraten und die Verwendung hochschwefelhaltiger Dieselkraftstoffe stellen in Bezug auf das Verschleißverhalten eisenbasierter Zylinderlaufflächen eine große Herausforderung dar“, erklärt Gian Maria Olivetti, Chief Technology Officer, Federal-Mogul Powertrain. „Fortschrittliche, thermisch gespritzte Laufbuchsen wie unsere dünnwandigen Sprayfit-Buchsen können eine effiziente Wärmeableitung mit dem Vorteil einer großen Bandbreite an verschleißfesten Oberflächen kombinieren“, ergänzt der CTO. Dafür müsse allerdings die Leistungsfähigkeit in Betracht kommender Werkstoffe zuverlässig beurteilt werden. „Dank unseres neu entwickelten Testverfahrens ist dies nun möglich.“

Bislang gab es im Markt nach Angaben des Automobilzulieferers noch keine für die Werkstoffauswahl anerkannte Methode zur vergleichenden Beurteilung der zu erwartenden Korrosionsbeständigkeit im motorischen Betrieb. Der komplexe Zusammenhang zwischen Korrosion und Verschleiß erfordert, dass beide Aspekte unabhängig voneinander beurteilt werden können, um den beständigsten Werkstoff zu ermitteln. Welcher Effekt überwiegt, ist häufig unklar, denn mechanischer Verschleiß führt dazu, dass Korrosionsprodukte abgetragen werden und ungeschützte Oberflächen entstehen, die ihrerseits Korrosion begünstigen. Korrodierte Oberflächen wiederum sind weniger beständig gegenüber Verschleiß, was diesen kontinuierlich zunehmen lässt.

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Simulation des Motorbetriebs

Für sein neu entwickeltes Bewertungsverfahren hat Federal-Mogul Powertrain die zum Einsatz kommenden Testlösungen genauestens den im motorischen Betrieb entstehenden Kondensaten nachempfunden, darunter Schwefel-, Salpeter- und Essigsäure. Die durchgeführten Prüfungen umfassten Immersionstests in einer entsprechend zusammengesetzten, kochenden Lösung sowie elektromechanische Untersuchungen bei Temperaturen nahe am Siedepunkt der Lösung. Metallografische Analysen komplettierten den Prozess. Die verwendete Testlösung bildete dabei entweder die Eigenschaften eines typischen Schwefelkondensats oder eines AGR-Kondensats ab, um die Bedingungen des Motorbetriebs mit Schlechtkraftstoff oder mit hoher AGR-Rate zu simulieren.

Querschnitt der thermisch gespritzten Sprayfit-Buchse. Oben: LDS-Low-Ox-Zylinderlauffläche gehont; Unten: Leichtmetallmantel LDS AlSi12

Die Ergebnisse des neuen Testverfahrens von Federal-Mogul Powertrain haben gezeigt, dass das Freisetzen von Schwefelkondensat zur höchsten Korrosionsrate führt, sodass sich Schlechtkraftstoff-Kondensat als Testlösung zur beschleunigten Bewertung der Korrosionsbeständigkeit von Werkstoffen empfiehlt. Je höher der Chromanteil des getesteten Werkstoffs war, desto besser stellte sich die Korrosionsbeständigkeit dar. Diese nahm jedoch mit steigendem Oxidgehalt (Eisen- und Chrom-oxide) des Materials wieder ab. Als Referenzobjekt diente jeweils konventionell hergestelltes Gusseisen für Zylinderlaufflächen.

„Mit unserem neuen Testverfahren sind wir in der Lage, auch für die anspruchsvollsten Laufflächenanwendungen sowohl geeignete massive Werkstoffe als auch Oberflächenbeschichtungen mit der notwendigen Korrosions- und Verschleißbeständigkeit zu identifizieren“, sagt Dr.-Ing. Volker Scherer, Director, Liners, Federal-Mogul Powertrain. „Durch die enge Zusammenarbeit mit unseren Kunden können wir von Beginn an Werkstoffeigenschaften sicherstellen, die den individuellen Herausforderungen der jeweiligen Anwendung standhalten.“

Basierend auf den Ergebnissen dieses Test- und Entwicklungsprogramms wird Federal-Mogul Powertrain zukünftig geeignete Materialien für Zylinderlaufbuchsen noch gezielter auswählen und Dieselmotorenhersteller mit der Lieferung von halbfertigen und einbaufertigen Komponenten noch besser unterstützen können. cs

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