Verbrennungsmotor: Spezialstähle senken Emissionen und Kraftstoffverbrauch für bietet sich Carbo- dur 5920 (18CrNi8) an. Er bringe eine hohe Hitze- und Druckbe- ständigkeit mit. Beim Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahren (ESU) wird der feste Stahl in flüssige Schla- cke getaucht und durch das Zuführen elek- trischer Energie erneut geschmolzen. Beim Durchgang durch die Schlacke erfährt der Stahl eine Veredelung: Verunreinigungen und Oxide werden in der Schlacke gebun- den. Der Umschmelzprozess findet in einer wassergekühlten Kokille statt, so dass der Block gleichmäßig erstarrt. Für hochbelastete dünnwandige Bauteile bietet die Schmolz + Bickenbach Gruppe in ihren Stahlwerken das ESU-Verfahren un- ter Schutzgas an. So werde ein noch höhe- rer Reinheitsgrad erreicht. Für das Hochdruck-Rail im Dieselmotor ha- ben die Deutschen Edelstahlwerke den standardmäßig eingesetzten Edelbaustahl Microdur 5231 (38MnSiVS6+NB) durch die tels spezieller Schmelz- und Walzverfahren sowie durch gezielte Wärmebehandlung werden zusätzlich der Reinheitsgrad und die Feinkörnigkeit des Gefüges erhöht. Da- durch wird das Gehäuse druck- und kraft- stoffundurchlässig. Besonders geeignet sind nach Herstellerangaben die Stähle Acidur 4057, Acidur 4418 und Acidur 4301. Den Acidur 4057 hat die Deutsche Edelstahl- werke GmbH fürs Schweißen und, wie die anderen beiden Stähle auch, für die stei- genden Anforderungen optimiert. Bei Verbindungsstücken im Einspritzsystem liegt die Herausforderung in der Dichtheit bzw. Reinheit sowie der Festigkeit der Werk- stoffe. Ein Beispiel sind Verbindungsteile am Rohr des Hochdruck-Rails, des Kraft- stoffspeichers zwischen Hochdruckpumpe und Einspritzdüse. Um dem aggressiven Benzin standzuhalten und Leckagen zu ver- meiden, sind reine, korrosionsbeständige und mechanisch feste Stähle gefragt. „Für diese Anforderungen empfehlen wir Duplexstähle aus unserer Ugiplex-Reihe“, so Raphael Craen, Automotive Sales Direc- tor bei Ugitech. „Sie bringen im Vergleich zu gewöhnlichen Stählen eine erhöhte Kor- rosionsbeständigkeit bei hohen mechani- schen Eigenschaften mit. Weniger legiert, sind diese Stähle auch preislich nicht unat- traktiv.“ Hoher Reinheitsgrad für den Dieselmotor Die Beanspruchungen der Bauteile in Diesel- motoren sind aufgrund der höheren Zünd- temperatur extremer als in Benzinmotoren. Während das Einspritzsystem im Benziner Drücken bis 300 bar ausgesetzt ist, geht die Entwicklung beim Diesel langfristig in Richtung 3.000 bar. Damit steigen die An- forderungen im Zuge des Downsizings deut- lich. Das erfordert den Einsatz von Stab- stählen mit höheren statischen und dyna- mischen Festigkeiten sowie einem höheren Reinheitsgrad. Je reiner der Stahl ist, desto höheren Kräften kann er auch bei geringen Bauteildurchmessern standhalten. Ein hoch- belastetes Bauteil ist die Einspritzdüse, die den Kraftstoff direkt in den Brennraum führt. Die hier eingesetzten Stähle müssen enormen Temperaturen standhalten. Hier- Alternative Antriebskonzepte sind auf dem Vormarsch. Der klassische Verbrennungsmo- tor ist jedoch noch lange nicht wegzuden- ken, nicht zuletzt weil er viel Potenzial für Optimierung bietet. Um die Grenzwerte einzuhalten, ist das Downsizing ein Entwick- lungsziel: Hubraum und Zylinder von Die- sel- und Ottomotoren werden insgesamt kleiner, sollen aber ebenso leistungsfähig bleiben. Der Schlüssel zu sparsamen und umweltschonenden Motoren sind höhere Wirkungsgrade. In der Diskussion zur Steigerung der Fahr- zeugeffizienz, zum Beispiel durch Leichtbau, stehen Flachstahlprodukte häufig im Fokus. Doch auch hoch- und höherfeste Lang- stahlprodukte sind zur Reduktion von Kraft- und Schadstoffen erforderlich: Ohne die Spezialstähle wären Hochleistungssysteme wie Direkteinspritzung und Turboaufladung nicht denkbar. Sie machen das Downsi- zing des Verbrennungsmotors und damit eine nachhaltige Mobilität erst möglich. Ein Hersteller für Langstahllösungen ist die Schmolz + Bickenbach Gruppe. Die Direkteinspritzung hat sich durch die exakte Dosierbarkeit des Kraftstoffs sowohl in Otto- als auch in Dieselmotoren durch- gesetzt. Bedingt durch den Kraftstofftyp variieren die Anforderungen an die hier eingesetzten Werkstoffe jedoch stark. Im Benzinmotor müssen hochbelastete Bau- teile wie Hochdruckpumpe, Kraftstoffspei- cher, feinste Ventile und Verbindungsteile besonders korrosionsbeständig sein. Mit- Im Verbrennungsmotor ist die Einspritzdüse ein stark belastetes Bauteil, das den Kraftstoff unter Hochdruck in den Brennraum führt. Raphael Craen, Automotive Sales Director bei Ugitech. Beim Umschmelzen werden Schwefel und nichtmetallische Einschlüsse aus dem Stahl herausgefiltert. Dadurch erhält er einen besonders hohen Reinheitsgrad. 8 9 POWERWORLD 05/06-2013 Thermische Antriebstechnik