Festigkeitssteigerung moderner PKW-Dieselkolben durch innovatives Kokillen-Kuhlkonzept unter Zuhilfenahme der numerischen Erstarrungssimulation

摘要

Die weiter andauernde Forderung nach reduziertem Kraftstoffverbrauch und damit einher gehendem, reduziertem CO_2-Ausstoss fuhren zu neuen Motorkonzepten (Down-Sizing und Down-Speeding). Aufgrund der thermodynamischen Realisierung fuhrt dies zu hoheren Temperaturen und Drucken im Brennraum. Der Kolben -ublicherweise eine Al-Si-Legierung-ist dabei das Bauteil, welches am starksten durch die geanderten Randbedingungen belastet wird: Er muss nicht nur Temperaturen von uber 400°C und Drucke von mehr als 200 bar ertragen, sondern wird gleichzeitig entsprechend einer Umdrehungszahl von bis zu 5.000 1/min beschleunigt und abgebremst. Die hier vorgestellte Arbeit stellt die Auswirkungen eines neuen Kokillen-Kuhlkonzepts vor, mit welchem die mechanische Festigkeit in den hoch belasteten Bereichen eines modernen Dieselkolbens erhoht werden sollte. Auf Basis von mikrostrukturellen Untersuchungen wurde eine Reduktion der primaren Silizium-Kristallgrossen nachgewiesen und eine damit verbundene Steigerung der Wechselfestigkeit um 10% festgestellt. Dies bedeutet eine wesentliche Verlangerung der Lebensdauer.