Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schwierige Zukunft für Krümmer aus Grauguss

05.07.2000


... mehr zu:
»Abkühlen »Grauguss »Krümmer
Jenaer Werkstoff-Experte prophezeit das Ende herkömmlicher Auspuffrohre

Jena (05.07.00) "Wenn die neue EU-Abgasnorm für alle Neufahrzeuge -

oder gar eine noch schärfere Norm - in Kraft tritt, hat Grauguss als Material für Auspuffkrümmer von Otto-Motoren ausgedient", prophezeit Prof. Dr. Uwe Glatzel. Der Werkstoffwissenschaftler von der Friedrich-Schiller-Universität Jena hat gemeinsam mit der Adam Opel AG, Rüsselsheim, in rund zweijährigen Forschungsarbeiten die Materialqualität herkömmlicher Auspuffkrümmer untersucht. "Die Möglichkeiten der traditionellen Graugusskrümmertechnologie sind ausgeschöpft", lautet ein Fazit von Glatzels Forschungen. Darüber ist er sich mit der Kraftfahrzeug- und Zuliefer-Industrie einig.

Ab nächstem Jahr soll die Abgasnorm E3 der Europäischen Union (EU), die bereits seit Jahresbeginn für neue Fahrzeugmodelle gilt, für alle neu zugelassenen Kraftfahrzeuge verpflichtend sein. Sie stellt bedeutend höhere Ansprüche an die Schadstoffemission. Um die geforderten niedrigen Abgaswerte zu erhalten, muss der Katalysator näher an den Motor rücken, denn nur so erreicht er frühzeitig seine Betriebstemperatur. Aber, so platziert, sorgt er auch für einen Anstieg des Abgasdrucks und damit für eine längere Verweildauer der heißen Abgase im Krümmerbreich - das Gussmaterial heizt sich stärker auf. Beim Abkühlen bilden sich Spannungszustände, die bei ungünstigen Bedingungen zum Riss und so zu einer Bauteilundichtigkeit führen können.

Grauguss ist ein preiswertes Material, und sein Graphitanteil dämpft Schwingungen sehr gut. Allerdings kann dessen Kohlenstoff Ketten bilden, die die Nahtlinien zukünftiger Brüche sind, wie die Jenaer Wissenschaftler nachgewiesen haben. Hauptnachteil von Grauguss ist aber vor allem, dass er ab etwa 700 °C verhältnismäßig weich wird und dadurch externe Belastungen nur noch auf Grund der recht hohen Wandstärken ertragen kann.

Exakte Daten zu diesem Vorgang haben Prof. Glatzel und sein Mitarbeiter Dipl.-Ing. Henrik Banse während des Forschungsprojektes durch Werkstoffprüfungen und Materialuntersuchungen gesammelt. Dabei konnten sie, ergänzt durch Simulationen des Motorzyklus’, am konkreten Objekt nachweisen, dass der Krümmer sich durch die Erhitzung um 2 % bis 4 % ausdehnt. Mit den in Jena ermittelten Werkstoffdaten haben die Ingenieure der Adam Opel AG ein gutes Werkzeug zur präzisieren Lokalisation der kritischen Stellen im Krümmer, an denen die schädlichen Spannungen und schließlich erste Risse auftreten können.

"Die Spannungen im Krümmer sind während der Fahrt relativ gering", bemerkt Prof. Glatzel. In den rund zwanzig Minuten nach dem Abstellen des Motors entstehen jedoch "enorme Wärmespannungen, die zu Mikrorissen führen". Solche Dehnungen, die vom heißen Material relativ problemlos absorbiert werden können, führen beim erkaltenden Krümmer viel schneller zu Brüchen. "Das Abkühlen unter Last schädigt den Werkstoff extrem", bestätigt Glatzel. Sein Team konnte erstmals nachweisen, dass die Dehnungen beim Abkühlen im Bereich von etwa 1,2 % liegen. Sie werden um so stärker, je heißer das Material ist und je mehr die beim Abkühlen entstehenden Bewegungen behindert werden. Abkühlender Grauguss kann so große bleibende Deformationen kaum aufnehmen.

Diese Erkenntnis kommt die Industrie auf Grund des Veränderungszwanges durch die EU-Abgasnorm teuer. Es gibt zwar Materialien, wie Werkstoffe auf Nickel-Basis, die den neuen Ansprüchen gerecht würden. Diese sind der Auto-Industrie aber auf Grund kostspieliger Nachbearbeitung und zu erwartender hoher Ausschussanteile beim Gießen für den Großserieneinsatz im Mittel- und Kompaktwagensegment zu teuer. Sie setzt deshalb auf neue konstruktive Lösungen. Daher bereitet Prof. Glatzel gerade ein neues Forschungsprojekt vor, in dem mehrlagige Krümmer in Rohr- oder Schalenbauweise aus verschiedenen Materialien untersucht werden sollen. Dazu hofft er nicht nur auf weitere Partner aus der Industrie. Glatzel sucht auch neue Mitarbeiter, denn "sowohl die Doktoranden als auch die Studenten haben nach Abschluss ihres Studiums keine Probleme, eine Anstellung in der Industrie zu finden", sagt der Jenaer Professor für Metallische Werkstoffe.

Ansprechpartner:
Prof. Dr.-Ing. Uwe Glatzel
Technisches Institut der Universität Jena
Löbdergraben 32
07743 Jena
Tel.: 03641/947790
Fax: 03641/947792
E-Mail: uwe.glatzel@uni-jena.de

Friedrich-Schiller-Universität
Referat Öffentlichkeitsarbeit
Axel Burchardt M. A.
Fürstengraben 1
07743 Jena
Tel.: 03641/931041
Fax: 03641/931042
E-Mail: hab@sokrates.verwaltung.uni-jena.de

Axel Burchardt |

Weitere Berichte zu: Abkühlen Grauguss Krümmer

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Forscherin entwickelt elektronische Textilstruktur für Medizinprodukte
17.02.2017 | Hochschule Niederrhein - University of Applied Sciences

nachricht Untergrund beeinflusst Halbleiter-Monolagen
16.02.2017 | Philipps-Universität Marburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie