Werkstofftechnische Beurteilung ... von Original-, Untersuchung Kolben ETZ 250

Der Megu-Kolben hat die größte Längenausdehnung.

Okay, damit hätte ich jetzt nicht gerechnet.

Die Funkenspektro und Gefügeanalyse sind die zerstörungsfrei?
Kann mich nicht mehr errinnern

Sonst Respekt vor der Arbeit

Sehr schön, ich stehe ja auf solche Details. Aber mach's doch mal kurz und gib uns die Zusammenfassung mit den signifikanten Unterschieden und deren Auswirkungen in der Praxis. Die Gefügestruktur in den Schliffbildern ist doch abhängig von der Materialzusammensetzung und den Abkühlbedingungen, wer sagt denn, dass die nächste Charge von Megu nicht so aussieht wie Indien 150 und umgekehrt? Ich habe vor 15 Jahren mal so was ähnliches mit Si-Solarzellen gemacht, ganz schwierig von einem Sample auf die "richtigen" Bedingungen für die Serie zu schließen. Und wenn man das für verschiedene Materialien und Prozessbedingungen macht, hat man ganz schnell ganz viele Daten, aus denen man auch kaum noch sinnvolle Ergebnisse herausziehen kann. Stichwort Design of Experiments, da gibt es heute sicher ganz andere Möglichkeiten um viele Einflussgrößen auszuwerten.

Was war denn das Ziel der Untersuchung? Sollte nur Materialuntersuchung "geübt" werde oder sollten am Ende Prozessbedingungen optimiert werden? Wenn ja in welcher Richtung sollte optimiert werden? Ich kann mir z.B. gut vorstellen, dass alte Megu-Kolben hinsichtlich Haltbarkeit und Langlebigkeit optimiert sind und die neuen Indien-Kolben sind hinsichtlich kurze Produktionszeit und damit relativ schnelles Abkühlen optimiert, damit in kurzer Zeit möglichst viele Kolben gegossen werden können und mit hohem Durchsatz und Umsatz ein möglichst großer Profit gemacht wird.

Die Funkenspektro würde ich jetzt nicht als zerstörungsfrei bezeichnen. Du erzeugst ja ein Plasma und trägst Material ab. Des Weiteren musst du ja meist nen Stück aus der Probe rausschneiden. Von daher nicht wirklich ohne Zerstörung realisierbar. Ähnlich verhält sich mit der Gefügeanalyse.

Die Ergebnisse stammen aus einem Komplexpraktikum von Masterstudenten (Materials Engineering). Dort konnte man sich ein Thema selbst raus suchen und bearbeiten. Dabei sollte die Analytik und vieles mit eingeschlossen sein. Und ähnlich wie den Simsonkolben gibt es ja bzw. hält sich langen der Mythos, dass die Nachkolben alle Asche sein sollen und es wegen ihnen unnötig viele Klemmer geben soll.

Ich hatte die Simsonkolben schon unter die Lupe genommen. Hier explizit nur einen Megukolben und einen Nachbaukolben (leider ließ sich der Herteller nicht feststellen). Dort kam im Endeffekt raus, dass es keinen siginifikanten Unterschied (bis auf leichte Unterschiede in der Legierungszusammensetzung) gab. Das heißt, die Koleb selber (Original oder Nachbau) sollten von Haltbarkeit fast gleich sein. Die Kolbenringe sind hier meiner Meinung die Übeltäter. Heißt im Endeffekt, dass die häufigen Klemmer (bei Simsonkolben) eher auf eine Fehlbedienung des Fahrer zurück zu führen sind oder die Kolbenringe (Nachbau) anders geartet sind als die Originalringe.

Leider können nicht unendlich viele Kolben (aus unterschiedlichen Chargen etc.) untersucht werden, da das zeittechnisch nicht realisierbar ist. Deshalb konnten bzw. wurden nur die hier aufgeführten untersucht. Eine Prozessoptimierung oder gar einen wirtschaftlichen Hintergrund gibt es hier nicht.

Wegen den Simson Kolben.
Die Kolben sind nicht richtig bearbeitet. Der Kolbenboden deht sich bei Hitze weiter aus als das Kolbenhemd, dann passt das Spiel nicht mehr und dann ist Ende. Mal abgesehen davon das die Paarung meistens sowieso nicht stimmt.

Meine Meinung.

Da der Ausdehnungskoeffizient materialtypisch über gleich sein sollte, würde ich mal bei dieser Aussage vorsichtig sein. Da der Kolben theoretisch keinen Kontakt zur Laufbuchse und die Oberseite eher Kontakt höheren Temperaturen bekommt.

Wenn nun das Hemd sich stärker erwärmt als die Oberseite, ist irgendwas falsch. Unterschiedliche Temperarturverteilung im Kolben könnte zu unterschiedlichen Abmaßen führen. Wie nun die Verteilung im Zylinder/ Kolben ist lässt nur schwer messen.

Oben am Kolben ist mehr Material, richtig? Also dehnt es sich da auch mehr aus.

Man sieht es sehr gut wie die Kolben alle nachgedreht werden. Die sind niemals richtig zylindrisch. Und das haben halt manche Nachbauer immer noch nicht verstanden.

Es egal, ob viel oder wenig Material da ist. Dieser ALSi-Werkstoff hat einen definierten Ausdehnungskoeffizienten und dehnt sich bei Änderung der Temperatur um 1 K.um einen exakten Wert X aus..

So, die wichtisten Fakten/Messergebnisse habe ich schon vorgestellt.

Die Legierungszusammensetzungen zeigen eine deutliche Abweichung im Si-Anteil. Alle Nachbaukolben zeigen einen geringeren Si-Anteil als die Original-Legierung, jedoch liegen alle Legierungen im übereutektischen Bereich des binären AlSi-Zustandsdiagramm. Die Zusammensetzung des BERTA-Kolben (Ungarn) sowie die indischen Kolben liegen mit deutlich unter 20 wt% Si weit weg von der Original-Legierung. Die Streuung der Ni, Cu und Mg ist nur minimal.

Lichtmroskopisch zeigen besonders die INDIEN-Kolben mit ihren groben Primär-Si-Ausscheidungen, welche weniger dicht verteilt sind, ein deutlichen Unterschied zu den MEGU-Kolben. Die annähernd beste Übereinstimmung mit dem Originalgefüge besitzen ALMOT- und ALMET-Legierung. Jedoch bleibt festzustellen, dass die ungleichmäßige Verteilung der Primär-Si-Verteilung in allen Nachbaukolben zu finden. Teilweise treten sogar größere Bereiche ohne Primär-Si auf. Dies könnte auf eine ungenügende Behandlung mit Phosphor schließen lassen. Bis auf die INDIEN_250 (hier könnten negative Auswirkungen bezülgich der Haltbarkeit auftreten) sollte das für die übrigen in Punkto Haltbarkeit keine signifikanten Einschränkungen darstellen.

Die Härtewerte zeigen (bis auf INDIEN_250 bzw. 150) keine Auffäligkeiten. Die Kolben sind jodoch auffällig. Die Ursachen hierfür konnten aber noch nocht geklärt werden.

Die Alpha-Werte (Linearer Ausdehungskoeffizient) sind unauffällig, jedoch entsprechen sie nicht den für Al-Legierungen. Hier scheint sich ein Fehler im Messaufbau eingeschlichen zu haben. Diese Messungen müssen wiederholt werden.


Schlussendlich kann gesagt werden, dass sich aus den bisher durchgeführten Untersuchungen an keiner Probe so gravierenden Mängel ergeben, die einen sicheren und dauerhaften Betrieb ausschließen würden. Insbesondere die Kolben von ALMOT und ALMET können im Hinblick auf das Material bedenkenlos eingesetzt werden. Die Kolben aus Indien sollten jedoch noch weitgehenderen Untersuchungen unterzogen werden, um eine genaue Aussage treffen zu können.
Es bleibt zu beachten, dass die Zuverlässigkeit des Kolbens nicht allein vom Material abhängig ist. Vor allem konstruktionelle Aspekte spielen eine ebenso entscheidende Rolle. Daher sollte die Kolben-Formgebung und Maßhaltigkeit hinsichtlich Ovalität und Konizität immer in eine abschließende Bewertung mit einfließen. Gleiches gilt im Allgemeinen für die Paarung von Kolben und Zylinder, welche ein präzise aufeinander abgestimmtes System darstellt. [Autoren der Arbeit]

Super, du hast das geschafft, was ich mir seit Jahren vornehme. Ich habe noch einige Proben da, falls du das noch ausbauen willst.

Eine Frage: Hast du neue (Thermisch unbelastete) Kolben verwendet oder gebrauchte und damit thermisch belastete? Ich kann mir durchaus vorstellen, dass sich das Gefüge durch die Wärmebehandlung im Betreib ändern kann.

Weiter so.

Der Tim