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Verschleißfest: Neue Werkstofftechnologie für Ventilsitzringe

Unter dem Namen Lean Tool Steel hat der Zulieferer Federal-Mogul eine neue und hochverschleißfeste Werkstofftechnologie für Ventilsitzringe entwickelt. Mit dieser Technologie sollen Autohersteller in der Lage sein, die erhöhten Anforderungen zu erfüllen, die durch Downsizing sowie alternative Mischkraftstoffe - beispielsweise ethanolhaltige - vor allem im Bezug auf die Lebensdauer entstehen. Die neue Technologie sei effizienter als herkömmliche Legierungen zu bearbeiten, erklärt das Unternehmen.

Kleinere, hochaufgeladene und mit alternativen Treibstoffen betriebene Motoren laufen im Vergleich zu herkömmlichen Motoren bei deutlich höheren Temperaturen und Drücken. Das bringt erhöhte Anforderungen an den Ventiltrieb und ganz besonders an die Ventilsitzringe mit sich. Um die Anforderungen bezüglich Härte, Verformungswiderstand und Verschleiß bei erhöhten Temperaturen zu erfüllen, werden Werkzeugstahl-Legierungen eingesetzt, die relativ hohe Bestandteile von Molybdän und Wolfram enthalten. Dieses sind typischerweise die kostentreibenden Bestandteile eines Werkstoffes, erklärt Federal-Mogul.

Bei der neuen Lean-Tool-Steel-Werkstofftechnologie erhöht der Zulieferer von Komponenten, Modulen und Systemen für die Automobilindustrie andere Bestandteile der Legierung wie beispielsweise Chrom, fügt kostengünstiges Karbid hinzu und schafft auf diese Weise eine mehrphasig zusammengesetzte Mikrostruktur. Mit diesem Material können Ventilsitzringe mit einer dem Werkzeugstahl vergleichbaren Verschleißfestigkeit gefertigt werden. Die Bearbeitungseigenschaften sollen jedoch deutlich besser sein. Die Härtephase des Metalls misst mehr als 1000HV50 auf der Vickers-Härte-Skala, betont das Unternehmen. Dagegen sorge die weiche Matrix für eine längere Lebensdauer des Werkzeugs, zum Beispiel bei der Erstellung der Ventilsitzkontur. Die erweiterte Werkzeug-Lebensdauer ermöglicht bessere Produktivitätsraten bei der Bearbeitung von Zylinderköpfen durch schnellere Schnittgeschwindigkeiten und erhöhten Vorschub.

Das neue Material soll für Aluminum- und Grauguss-Zylinderköpfe einsetzbar und kompatibel zu Benzin-, Ethanol-, Diesel- und Biodiesel-Kraftstoffen sein. "Im Vergleich zu anderen Materialien ist es leichter aber trotzdem stabiler bei der Verarbeitung. So können unsere Kunden eine bessere Zylinderkopf-Bearbeitbarkeit und erhöhte Motorperformance erreichen. Das neue Material könnte die zukünftige Basis unseres Ventilsitzring-Werkstoffportfolios darstellen", erklärt Denis Christopherson, R&D Manager Valve Seats and Guides, Federal-Mogul.

Das Unternehmen hat die Produktion der neuen Werkstofftechnologie bereits mit einem nicht näher benannten Kunden begonnen. Zudem werde geprüft, ob das Potenzial zur Anwendung dieser Technologie auf andere Produktbereiche, die Hochtemperaturfestigkeit verlangen, zum Beispiel in Komponenten für Turbolader, gegeben sei.
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