Stahl

Spezialstähle senken Emissionen und Kraftstoffverbrauch

Für effiziente Verbrennungsmotoren sind druck- und hitzebeständige Stähle gefragt, damit die optimale Menge an Luft und Kraftstoff zugeführt werden kann.

| Redakteur: Dorothee Quitter

Für Verbindungsteile am Hochdruck-Rail sind reine, korrosionsbeständige und mechanisch feste Stähle gefordert.
Für Verbindungsteile am Hochdruck-Rail sind reine, korrosionsbeständige und mechanisch feste Stähle gefordert. (Bild: Schmolz + Bickenbach)

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Für effiziente Verbrennungsmotoren sind besonders druck- und hitzebeständige Stahlwerkstoffe gefragt, damit die optimale Menge an Luft und Kraftstoff zugeführt werden kann.

In der Diskussion zur Steigerung der Fahrzeugeffizienz, zum Beispiel durch Leichtbau, stehen Flachstahlprodukte häufig im Fokus. Doch auch hoch- und höherfeste Langstahlprodukte sind zur Reduktion von Kraft- und Schadstoffen erforderlich: Ohne die Spezialstähle wären Hochleistungssysteme wie Direkteinspritzung und Turboaufladung nicht denkbar. Sie machen das Downsizing des Verbrennungsmotors und damit eine nachhaltige Mobilität erst möglich.

Die Direkteinspritzung hat sich durch die exakte Dosierbarkeit des Kraftstoffs sowohl in Otto- als auch in Dieselmotoren durchgesetzt. Bedingt durch den Kraftstofftyp variieren die Anforderungen an die hier eingesetzten Werkstoffe jedoch stark. Im Benzinmotor müssen hochbelastete Bauteile wie Hochdruckpumpe, Kraftstoffspeicher, feinste Ventile und Verbindungsteile besonders korrosionsbeständig sein. „Benzin wirkt sehr aggressiv. Für das Gehäuse der Hochdruckpumpe wurde daher der Schwefelgehalt im Stahl auf ein Minimum reduziert. Damit wird die Korrosionsbeständigkeit erhöht und einer Rissbildung an den Schweißnähten vorgebeugt“, erklärt Manfred Maslow, Vertriebsleiter Automotive Rostfrei der Deutschen Edelstahlwerke GmbH, eines Unternehmens der Schmolz+Bickenbach Gruppe. Mittels spezieller Schmelz- und Walzverfahren sowie durch gezielte Wärmebehandlung werden zusätzlich der Reinheitsgrad und die Feinkörnigkeit des Gefüges erhöht. Dadurch wird das Gehäuse druck- und kraftstoffundurchlässig. Besonders geeignet sind die Stähle Acidur 4057, Acidur 4418 und Acidur 4301. Den Acidur 4057 hat die Deutsche Edelstahlwerke GmbH fürs Schweißen und, wie die anderen beiden Stähle auch, für die steigenden Anforderungen optimiert.

Auf die magnetischen Eigenschaften kommt es beim Steuerventil in der Einspritzdüse an. Um die effiziente Dosierung des Benzins per Öffnen und Schließen regulieren zu können, muss der Werkstoff für das Ventil elektromagnetisch ansteuerbar sein. Nur wenige Stahlhersteller bringen das Knowhow mit, die erforderlichen magnetischen Eigenschaften präzise einzustellen. Das Geheimnis liegt in der gezielten Wärmebehandlung. Außerdem spielt die fachgerechte Weiterverarbeitung des Stahls eine große Rolle, da die magnetischen Werte sensibel auf mechanische Eingriffe reagieren. Mit UGIPERM12FM hat Ugitech, ebenfalls eine Konzerntochter von Schmolz+Bickenbach, einen geeigneten Werkstoff auf den Markt gebracht: Der Stahl verbindet optimierte magnetische Eigenschaften mit einer guten Zerspanbarkeit. Letztere begünstigt die Anarbeitung und ermöglicht in der Folge kürzere Durchlaufzeiten beim Kunden.

Bei Verbindungsstücken im Einspritzsystem liegt die Herausforderung in der Dichtheit bzw. Reinheit sowie der Festigkeit der Werkstoffe. Ein Beispiel sind Verbindungsteile am Rohr des Hochdruck-Rails, des Kraftstoffspeichers zwischen Hochdruckpumpe und Einspritzdüse. Um dem aggressiven Benzin standzuhalten und Leckagen zu vermeiden, sind reine, korrosionsbeständige und mechanisch feste Stähle gefragt. „Für diese Anforderungen empfehlen wir Duplexstähle aus unserer UGIPLEX-Reihe“, so Raphael Craen, Automotive Sales Director bei Ugitech. „Sie bringen im Vergleich zu gewöhnlichen Stählen eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit bei hohen mechanischen Eigenschaften mit. Weniger legiert, sind diese Stähle auch preislich nicht unattraktiv.“

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