Seit über einem Jahrhundert versuchen Ingenieure, den größten Feind des Verbrennungsmotors zu besiegen: die Reibung. Im Inneren des Motors liefern sich die Metallkomponenten einen heftigen Kampf mit hoher Geschwindigkeit.
Nirgends ist diese Reibung schädlicher als am Kontaktpunkt zwischen der rotierenden Nockenwelle und dem Ventilstößel . Diese Metall-auf-Metall-Gleitbewegung überträgt immensen Druck, während sie die Ventile gegen starke Stahlfedern öffnet. Üblicherweise führt zu heißem, zu dünnem oder zu verschmutztem Motoröl ein schnelles Abrieb- und Zerstörungsverhalten der Nockenwelle am Ventilstößel.
Um auch extremen Belastungsfällen gerecht zu werden, setzt ein führender Stößelhersteller , der höchste Langlebigkeit anstrebt, nun auf eine Lösung aus der Luft- und Raumfahrt: diamantähnlicher Kohlenstoff (DLC) . Lassen Sie uns genauer betrachten, warum DLC-beschichtete Stößel den Bau von Hochleistungsmotoren und die Lebensdauer von Nutzfahrzeugen revolutionieren.
Was ist diamantähnlicher Kohlenstoff (DLC)?
Die meisten Menschen betrachten Diamanten ausschließlich als Schmuck. Für einen Ingenieur hingegen ist ein Diamant der ultimative Konstruktionswerkstoff. Er ist das härteste natürlich vorkommende Material der Erde und besitzt von Natur aus einen unglaublich niedrigen Reibungskoeffizienten.
DLC (Diamond-Like Carbon) ist eine spezielle Nanokompositbeschichtung, die die wünschenswertesten Eigenschaften von echtem Diamanten – extreme Härte, massive Verschleißfestigkeit und hohe Glätte – nutzt und diese chemisch direkt mit der Oberfläche von metallischen Automobilteilen verbindet.
Anders als herkömmliche Verfahren wie einfache Nitrid- oder Verchromungsbeschichtungen (die den Stahl lediglich härten) verändert eine DLC-Beschichtung die Oberfläche des Stößels grundlegend. Die Beschichtung wird in hochmodernen Vakuumkammern mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) aufgebracht. Die resultierende schwarze, glasartige Oberfläche ist nicht nur eine physikalische Schicht, sondern verbindet sich chemisch mit dem Stahl. Die fertige Beschichtung ist in der Regel nur wenige Mikrometer dick, verdreifacht aber nachweislich die Lebensdauer des Ventiltriebs.
Technische Berichte der MS Motorservice Engineering Division über Ventiltriebtechnik belegen, dass DLC-Beschichtungen die Reibungskoeffizienten drastisch auf nahezu 0,05 senken und so eine lebensrettende extreme Grenzschmierung beim Kaltstart des Motors gewährleisten.
Vorteile der DLC-Beschichtung gegenüber der Hartverchromung
1. Extreme Reibungsreduzierung
Die „glasartige“ Beschaffenheit einer DLC-Beschichtung sorgt für einen extrem niedrigen Reibungskoeffizienten. Wenn ein schwerer Nockenwellennocken aus Stahl mit hoher Geschwindigkeit über einen herkömmlichen mechanischen Stößel aus Stahl gleitet, entsteht immense Hitze. Um nicht zu verbrennen, ist ein dicker Ölfilm aus ZDDP-haltigem Rennöl erforderlich. Ein DLC-Stößel gleitet so mühelos über die Nockenwelle, dass die Öltemperaturen im Betrieb drastisch sinken und zuvor verlorene Leistung freigesetzt wird.
2. Verbesserter Schutz gegenüber Standard-Nitridbeschichtungen
Der Großteil des Motorverschleißes entsteht genau in dem Moment, in dem man einen kalten Motor startet. Dickflüssiges Öl sammelt sich über Nacht in der Ölwanne und lässt den Ventiltrieb im oberen Drehzahlbereich für zwei Sekunden völlig trocken, bevor die Ölpumpe nacharbeitet. Da DLC-Beschichtungen von Natur aus gleitfähig sind, bieten sie eine hervorragende „Trockenschmierung“ und schützen den Ventiltrieb so optimal vor Verschleiß bei aggressiven Kaltstarts.
3. Fähigkeit zur Bewältigung aggressiver Nockenwellenprofile
Im Rennsport und bei Hochleistungs-Dieselmotoren verwenden Motorenbauer massive, aggressive Nockenwellen, die die Einlassventile mit unglaublicher Geschwindigkeit und hohem Druck öffnen. Dieser extreme geometrische Druck führt bei herkömmlichem einsatzgehärtetem Stahl zu Lochfraß (Mikrorissen) und Fressen. Die diamantharte Gitterstruktur einer DLC-Beschichtung hingegen verhindert Lochfraß und hält Federkräften mühelos stand, die ein Standard-OEM-Bauteil zerstören würden.
Sind DLC-Ventilstößel für jeden Motor notwendig?
Da für das Aufbringen einer makellosen DLC-Beschichtung millionenschwere Dampfabscheidungsanlagen benötigt werden, ist der Preis für diese Bauteile bei der Beschaffung über einen Motorenteilehändler deutlich höher.
Für ein serienmäßiges Alltagsauto, das hauptsächlich für Einkäufe genutzt wird, ist serienmäßiger, wärmebehandelter Stahl völlig ausreichend. Die immensen Kosten von DLC-Teilen sind für ein Fahrzeug mit niedriger Drehzahl mathematisch übertrieben.
Wenn Sie jedoch einen Motor bauen, der regelmäßig Drehzahlen von über 7.000 U/min erreicht, an Langstreckenrennen teilnimmt oder eine Flotte schwerer Nutzfahrzeuge mit Dieselmotoren betreiben, bei denen Ausfallzeiten täglich Tausende von Dollar kosten, ist DLC nicht übertrieben. Es handelt sich um eine äußerst strategische Investition. Die anfänglichen Kosten amortisieren sich sofort durch die Verhinderung eines einzigen katastrophalen Nockenwellenschadens.
Optimieren Sie Ihre Projekte mit erstklassiger Ventiltechnologie.
Wenn Motoren bis an ihre physikalischen Grenzen belastet werden, kann man nicht auf mittelständische Fertigungsunternehmen setzen. Ihr Unternehmen benötigt einen bewährten, technologisch hoch entwickelten OEM-Fertigungspartner .
TOPU ist ein weltweit anerkannter, IATF 16949-zertifizierter Hersteller von Ventilstößeln und umfassender Lieferant von Motorenteilen. Mit modernsten, hauseigenen Anlagen zur Oberflächenbehandlung und CNC-Schleiftechnik bieten wir alles von der tiefen Aufkohlung bis hin zu hochwertigen , DLC-beschichteten Ventilstößeln für höchste Belastungen im Rennsport und in der Nutzfahrzeugindustrie.
Wir beliefern führende Automobilhersteller, ambitionierte Rennteams und große internationale Vertriebspartner weltweit. Wenn Sie die Reibung im Ventiltrieb minimieren und Ihre Produktpalette deutlich aufwerten möchten, kontaktieren Sie TOPU noch heute, um kundenspezifische Anwendungen und DLC-Optionen für große Mengen zu besprechen.