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Dicht auch bei Abgastemperaturen von über 1000 Grad Celsius

Zulieferer Federal-Mogul hat eine neue Familie von Hochtemperatur-Legierungen und -Beschichtungen entwickelt. Diese Entwicklung soll sicher stellen, dass Abgasdichtungen auch bei sehr anspruchsvollen Anwendungen mit schwankend hohen Temperaturen und dynamisch-mechanischen Belastungen ihre Dichtfähigkeit behalten. Die HTA- und HTC-Technologien (HTA = High Temperature Alloy; HTC = High Temperature Coating) sind bereits im Schwerlast-Dieselsektor in der Serienanwendung. Jetzt wurden sie auf leichte Diesel- und Benzinmotoren erweitert. Auch in diesen Anwendungsbereichen, in denen Abgastemperaturen von über 1000 Grad Celsius entstehen, leisten sie einen Beitrag zum Erreichen der immer strengeren Emissionsgrenzwerte.

Der Trend in der modernen Fahrzeugindustrie geht dahin, aus kleineren Motoren mehr Leistung zu erzielen. "Dafür werden Turbolader oder andere Technologien eingesetzt, die extrem hohe Abgastemperaturen erzeugen", erklärt Gerard Chochoy, Senior Vice President Powertrain Sealing and Bearings. "Bei manchen Anwendungen erreichen wir schnell einen Punkt, an dem die konventionellen Mehrlagen-Edelstahldichtungen an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit stoßen, sowohl in thermischer wie in mechanischer Hinsicht." Deshalb werden neue Dichtungssysteme gebraucht. Turbolader und Abgasrückführung (AGR) bringen zusätzliche Herausforderungen mit, weil sie mehr Dichtstellen ins Abgassystem bringen. An den Flanschen sind Relativbewegungen und plastische Verformungen für die Funktion der Dichtung über die Laufzeit entscheidend. "Bei vielen Verbindungsstellen und extrem hohen Temperaturgradienten ist eine herkömmliche Dichtung ineffektiv", fasst Chochoy zusammen.

Mit der Entwicklung einer ganzen Familie von HTA-Dichtungsmaterialien hat der Zulieferer diese Herausforderungen gelöst. Auch bei höchsten Temperaturen sind Mikrohärte, Dauerfestigkeit und dynamische Dichtigkeit des HTA-Materials dem ASTM-Standard "301 full hard"-Edelstahl überlegen. Denn bei mehr als 427 Grad Celsius verliert das ASTM-301-Material seine mechanische Eigenschaften und dadurch seine Dichtfähigkeit. Darüber hinaus kann es auch reißen. HTA-Dichtungen sind in unterschiedlichen Spezifikationen erhältlich, die den individuellen thermischen und mechanischen Anforderungen von Turboladern, Abgaskrümmern, Katalysatoren und AGR-Dichtstellen entsprechen.

Die Problemlösung mit der Entwicklung passender Hochtemperatur Materialien sei aber nur ein Teil der Geschichte, betont Chochoy. "Die Mikro-Abdichtung einer Abgasdichtung trägt entscheidend zur Einhaltung der Emissionsbestimmungen und des Schadstoffausstoßes bei und stellt exakte Daten für das Motormanagement sicher. Dieses verbessert das Zusammenspiel aller Motorenkomponenten und Systeme." Durch eine schadhafte Dichtung kann zum Beispiel Luft ins Abgassystem kommen, was zu einer Anreicherung des Kraftstoffgemisches führt. So werden Motoreffizienz und Kraftstoffeinsparung geringer, während der Schadstoffausstoß zunimmt", erklärt er weiter. Um dem vorzubeugen habe der Zulieferer eine besondere Hoch-Temperatur-Beschichtung entwickelt. Sie werde auf die Dichtfläche appliziert, um Abgasverbindungen im Mikrobereich abzudichten und die Schäden durch Relativbewegung zu minimieren.

HTC ist ein umweltfreundliches, auf Wasser basierendes Produkt, das Materialien mit Molybdändisulfid ersetzt. Es enthält ein sorgfältig zusammengestelltes dreifaches Vernetzungssystem, das sowohl höhere Dichtleistungen wie auch konsistenteres Reibungsverhalten über eine große Temperaturbreite bietet. "HTC ist thermisch stabil bis über 1000 Grad Celsius. Bei solchen Temperaturen werden herkömmliche Molybdän-basierte Beschichtungen zu Asche", erläutert Jim Zwick, bei Federal-Mogul weltweit für Hot Gaskets und Hitzeschilde verantwortlicher Director of Product Technology.
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