Für den Motor von morgen

Schwerpunkt

Motoren – Mit neuen Werkstoffen für höhere Temperaturen und Zylinderdrücke erweitert Federal-Mogul sein Portfolio hin zu sauberen und effizienteren Motoren in Nutzfahrzeugen.

16. September 2014

Nirgends werden Werkstoffe so hart belastet wie in Motoren, die auch in Nutzfahrzeugen, also mobilen Arbeitsmaschinen, das Herzstück bilden. Die Powertrain Division von Federal-Mogul forscht darum permanent an Hochleistungswerkstoffen für Ventilführungen und -sitze sowie Turboladerbuchsen. Ziele sind umweltfreundlichere und effizientere Motoren dank hoher Verschleißfestigkeit selbst bei hohen Temperaturen. Die eingesetzte Pulvermetalltechnologie sorgt dabei für bessere Korrosionsbeständigkeit und erhöhte mechanische Festigkeit.

»Die Emissionsvorgaben verschärfen sich zusehends. Das Resultat sind hochaufgeladene Turbomotoren mit verkleinerten Hubräumen und moderner Abgasnachbehandlung«, erklärt Frank Zwein, Director Global Application Engineering, Valve Seats and Guides, Federal-Mogul. »Solche Motoren erreichen Temperaturen von 750 Grad Celsius und Drücke von über 230 Bar. Hinsichtlich der Tribologie kann es deshalb zu Schwierigkeiten kommen.«

Die neue Werkstoffreihe FM-G15 für Ventilführungen ist darum speziell für hochkomplexe Nutzfahrzeugmotoren entwickelt. Die Version A gewährleistet erhöhte Verschleißfestigkeit und weniger Abrieb des Ventilschaftes bei sehr hohen Temperaturen und enthält eine Kombination von Festschmierstoffen. Die Ausführung E bietet eine besonders effektive Reibungsreduzierung, eine Vakuum-Öl-Imprägnierung sorgt zusätzlich für gute tribologische Eigenschaften sowie für hohe maschinelle Bearbeitbarkeit und Langlebigkeit.

Haltbar und verschleißfest

Mit dem Werkstoff FM-G15N zielt Federal-Mogul vor allem auf Anwendungen mit äußerst hohen Temperaturen und starken Seitenkräften, er ist zudem noch haltbarer und verschleißfester. Die vakuumölimprägnierte Chromstahl-Legierungsmatrix mit Festschmierstoffen ist leistungsstärker als Gusseisen- oder Pulvermetalllegierungen.

Ventilsitzringe von Federal-Mogul erfüllen dank neuer Materialien auf Basis der Pulvermetallurgie (PM) die Anforderungen der Euro-6-Norm. Das Unternehmen entwickelt laufend spezielle PM-Legierungen samt neuen Fertigungsprozessen. Beispiele sind verschleißfeste Partikel aus einer Karbidlegierung oder Sinterverfahren für eine hohe Dichte. Die jüngsten Entwicklungen umfassen außerdem den Einsatz von Hybrid-PM-Werkzeugstahl und Edelstahlpulvern. Ziele sind die Beständigkeit gegenüber Schwefel und alternativen Kraftstoffen.

Den Turbo zünden

Die neuen Buchsenwerkstoffe für Turbolader namens FM-T90A und FM-T82A bieten laut Hersteller ein außergewöhnliches Verschleißverhalten bei hohen Temperaturen von bis zu 1.050 Grad Celsius und in stark korrosiven Umgebungen.

Pulvermetalltechnologie eignet sich hier besser als gewöhnliche Eisenlegierungen, denn sie ermöglicht komplexe Mikrostrukturen, die durch Schmelz- und Gusstechniken nicht erreichbar sind. Die Kobaltmatrix mit Karbiden und Festschmierstoffpartikeln bietet auch bei hohen Temperaturen Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit sowie eine hohe Festigkeit.

»Herkömmliche Gusswerkstoffe sind angesichts der zunehmend aggressiven Bedingungen, die in modernen hocheffizienten Motoren herrschen, nicht mehr ausreichend. Dies bestätigen unsere Kunden«, sagt Olaf Weidlich. Der Director und General Manager für den Bereich Valve Seats and Guides bei Federal-Mogul ergänzt: »Dank unserer umfassenden Erfahrung in der Pulvermetalltechnologie konnten wir uns auf diesen Wandel vorbereiten. Wir arbeiten eng mit Motorenherstellern zusammen und bieten ihnen eine Vielzahl maßgeschneiderter Lösungen.«

Erschienen in Ausgabe: 07/2014