Kolben beschichten!

Re: Kolben beschichten!

ich glaube nicht das es Nachteile hat,
die meissten Highendzylinder in der Schooterszene, bzw. die dazugehörigen Kolben sind so beschichtet.

Re: Kolben beschichten!

Hi,

das Laufverhalten des Kolbens wird stark beeinflusst von der Oberflaechenausbildung der Gleitpartner, des Kolbenschafts und der Zylinderlaufflaeche. Das Einlaufen des Kolbens und die Sicherheit gegen Fressen bei Mangelschmierung (bspw. bei Nebenluft, falschem Mischungsverhaeltnis) werden massgeblich durch die Rauhigkeit der Gleitpartner beguenstigt. Beim Kolben wird die Oberflaechenstruktur durch Feinbearbeiten mit Diamanten, beim Zylinder durch Honen hergestellt.

Die beim Kolben angewendeten Oberflaechenbeschichtungen kann man in 4 Bereiche unterteilen:

1.) Schichten zur Verbesserung des Gleitverhaltens:
Der Aufbau eines hydrodynamischen Schmierfilms zwischen Kolben und Zylinder ist durch die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens mit Stillstand im oberen und unteren Totpunkt beeintraechtigt. Es kommt damit zu Mischreibungszustaenden (Zwickelverschleiss) vor allem in der Einlaufphase. Auch wenn die zur Herstellung von Kolben verwendeten Aluminium-Silizium-Legierungen gute Notlaufeigenschaften besitzen, so kann doch eine zusaetzlich aufgebrachte Laufschicht fuer den Einlaufvorgang von Vorteil sein. Hierzu eignen sich duenne metallische, sowie Graphitschichten. Guenstige Laufeigenschaften haben Blei und Zinn, die in Loesungen von Blei- oder Zinnsalzen stromlos durch Ionenaustausch mit der Aluminiumoberflaeche aufgebracht werden. Da beide Metalle in der elektrochemischen
Spannungsreihe edler als Aluminium sind, werden sie auf der Aluminiumoberflaeche abgeschieden. Aluminium wird geloest, bis sich eine geschlossene Oberflaeche aus Blei oder Zinn gebildet hat. Die entstehenden 1 bis 2 µm starken Metallschichten werden wegen ihrer guten Notlaufeigenschaften in großem Umfang bei Kolben für Ottomotoren verwendet. Aus feinem Graphit(PTFE), der mit einem Phenol-Resol-Harz gebunden ist, besteht die Grafal-Kunstharzgraphitschicht. Sie ist etwa 10 bis 20 µm dick und wird nach dem Auftragen durch Spritzen oder durch Siebdruck bei erhoehter Temperatur eingebrannt. Eine Verbesserung der Hafteigenschaften kann durch eine zuvor aufgebrachte duenne Metallphosphatschicht (Bonderschicht) erzielt werden. Grafal-Schichten werden besonders bei groesseren Kolben wegen ihrer oelfreundlicheren Oberflaechen und guten Notlaufeigenschaften verwendet.

2.) Schichten zur Erhoehung des Verschleißverhaltens:
Kolben, die in unbewehrten, uebereutektischen Aluminiumzylindern laufen, benoetigen eine verschleissfeste Oberflaeche, da Aluminium auf Aluminium keine guten Laufeigenschaften besitzt. Der Kolben wird daher an der Laufflaeche mit einer verschleissfesten Eisen- oder Chromschicht versehen, die zusaetzlich noch mit einer duennen Zinn-Einlaufschicht ueberzogen wird. Man spricht in diesem Fall von der Umkehrung. Die Dicke der Eisenschicht betraegt 10 bis 20 µm . Diese Kolben werden als Ferrostankolben bezeichnet.

3.) Schichten zur Verbesserung der thermischen Eigenschaften:
Um thermischen und mechanischen Ueberbeanspruchungen, insbesondere am Kolbenboden, vorzubeugen und Muldenrand- und Bodenanrisse zu vermeiden, werden Hartanodisierschichten eingesetzt. In speziellen Elektrolyten wird die Oberflaeche zu einer ca. 40 bis 80 µm dicken keramischen Schicht aus Aluminiumoxyd umgewandelt. Da die Schicht nicht aufgebracht, sondern das Grundmaterial an der Oberflaeche umgewandelt wird, bestehen keine Probleme bei der Haftfestigkeit. Die guenstige Wirkung dieser Schicht auf das Anrissverhalten oder Anreißverhalten des
Kolbenwerkstoffs im Bereich des Kolbenbodens ist auf Zugspannungen in der Schicht
zurueckzufuehren, die sich mit den Druckspannungen aus der thermischen und mechanischen Belastung des Kolbenbodens überlagern.

4.) Schichten zur Erhoehung der Klopffestigkeit:
Mit der zunehmenden Ausnuetzung des Kraftstoffs bis an die Klopfgrenze des Verbrennungsmotors muessen in einzelnen Faellen Klopfschutzschichten am Kolbenboden vorgesehen werden, um Materialabtragungen am Kolbenboden, am Feuersteg und in der ersten Ringnut durch klopfende Verbrennung zu vermeiden. Besonders geeignet sind dabei Chrom und eine chemisch, d. h. ohne Strom aufgebrachte Nickelschicht mit einer Dicke von 10 bis 15 µm. Sie lassen sich konturgetreu, maßgenau und glatt, auch in der oftmals sehr schmalen ersten Ringnut, aufbringen.

Habe das mal fuer euch aufbereitet, damit man mal die Komplexitaet und Verfahren der jeweiligen Beschichtungen/ Werkstoffumwandlungen versteht.
Quelle ist u. A. das Buch "Verbrennungsmotoren" des Vieweg-Verlages von den Autoren Dr.-Ing. habil Eduard Koehler, Prof. Dr.-Ing Rudolf Flierl, Dr.-Ing. E.h. Richard van Basshuysen sowie Prof. Dr.-Ing. Fred Schaeferbeides, alles "alte Hasen" der Entwicklung und Konstruktion von Verbrennungskarftmaschinen .

Stay tuned, b_k2

Re: Kolben beschichten!

alles in allem eine gute sache....

wie lange hält so eine schicht ?

wenn die schicht weg ist hat mann ja ein größeres einbauspiel....

was mich zwingt den kolben wieder zu beschichten !

mfg rico

Re: Kolben beschichten!

Zitat von robbx79

alles in allem eine gute sache....
wie lange hält so eine schicht ?
wenn die schicht weg ist hat mann ja ein größeres einbauspiel....
was mich zwingt den kolben wieder zu beschichten !
mfg rico

Die Haltbarkeit wird durch die Kanalgestaltung des Zylinders, des Kolbens, des Hubes sowie der durchschnittlich gefahrenen Drehzahlen festgelegt. Wie Rainer schon sagte, geht es im MX-Bereich bis auf 10h runter, im Strassenbereich kann dies aufgrund der geringeren Ausreizung aller Nebenkomponenten hoeher ausfallen. Als Beispiel kann ich dir sagen, das ich den 105er Athena-Kolben bei Kexel fuer 35€ beschichten lassen hab, und die Beschichtung gerade in den Umkehrbereichen sowie an der Auslasszone noch gut in schuss ist. Es sind zwar Abtragungen feststellbar, jedoch schimmert noch kein Aluminium des Kolbenhemdes hindurch.

Klar vergroessert sich das Einbauspiel, jedoch liegt dies aufgrund der "Einsinterung" in die Aluminium-Matrix sicherlich im 100stel-1000stel-Bereich. Den Kolben neu beschichten macht keinen Sinn, da die oberste Ringzone nicht beschichtet ist...sie liegt also frei und ist somit der Verbrennungshitze ausgesetzt. Dadurch resultiert ein Materialabtrag durch die Waerme sowie Zwickelverschleiss im Umkehrbereich durch ungenuegende Schmierung .

Best regards, b_k2

Re: Kolben beschichten!

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