Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, einen Werkstoff zur Herstellung von Kraftstoffverteilern
aufzuzeigen, der den genannten Bauteilanforderungen gerecht wird
und eine kostengünstige
und optimierte Fertigung gewährleistet.The invention is therefore the object
based, a material for the production of fuel distributors
to show that meets the specified component requirements
and an inexpensive
and optimized production guaranteed.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Ansprüchen
1 oder 2 gelöst.This object is achieved with the
claims
1 or 2 solved.
Demnach wird eine Stahllegierung,
die im luftvergüteten
Zustand eine Zugfestigkeit Rm von > 850
N/mm2, eine Streckgrenze Rp0,2 von > 700 N/mm2 und
eine Dehnung A5 von > 15 % sowie die Legierungsbestandteile
(in Gewichtsprozent ausgedrückt)
0,09 bis 0,13 % Kohlenstoff, 0,15 bis 0,30 % Silizium, 1,10-1,60
% Mangan, maximal 0,015 % Phosphor, maximal 0,011 % Schwefel, 1,00-1,60
% Chrom, 0,30-0,60 % Molybdän,
0,02-0,05 % Aluminium und 0,12-0,25 % Vanadium, Rest Eisen und erschmelzungsbedingte
Verunreinigungen aufweist, als Werkstoff für Kraftstoffverteiler verwandt.
Dabei wird die Stahllegierung über
AC3 -Temperatur erwärmt, an der Luft abgekühlt und
anschließend
bei 550 bis 650°C
angelassen. Accordingly, a steel alloy with a tensile strength Rm of> 850 N / mm 2 , a yield strength Rp0.2 of> 700 N / mm 2 and an elongation A 5 of> 15% as well as the alloy components (expressed in weight percent) become 0 , 09 to 0.13% carbon, 0.15 to 0.30% silicon, 1.10-1.60% manganese, maximum 0.015% phosphorus, maximum 0.011% sulfur, 1.00-1.60% chromium, 0 , 30-0.60% molybdenum, 0.02-0.05% aluminum and 0.12-0.25% vanadium, balance iron and melting-related impurities, used as a material for fuel rail. The steel alloy is heated above AC 3 temperature, cooled in air and then tempered at 550 to 650 ° C.
Alternativ wird vorgeschlagen, eine
Stahllegierung, die im luftharten Zustand eine Zugfestigkeit Rm
von > 950 N/mm2, eine Streckgrenze Rp0,2 von > 700 N/mm2 und
eine Dehnung A5 von > 14 % sowie die Legierungsbestandteile
(in Gewichtsprozent ausgedrückt)
0,09 bis 0,13 % Kohlenstoff, 0,15 bis 0,30 % Silizium, 1,10-1,60
% Mangan, maximal 0,015 % Phosphor, maximal 0,011 % Schwefel, 1,00-1,60 Chrom,
0,30-0,60 % Molybdän,
0,02-0,05 % Aluminium und 0,12-0,25 % Vanadium, Rest erschmelzungsbedingte
Verunreinigungen aufweist, als Werkstoff für Kraftstoffverteiler zu verwenden.Alternatively, it is proposed to use a steel alloy which, in the air-hard state, has a tensile strength Rm of> 950 N / mm 2 , a yield strength Rp0.2 of> 700 N / mm 2 and an elongation A 5 of> 14%, and the alloy components (expressed in percent by weight ) 0.09 to 0.13% carbon, 0.15 to 0.30% silicon, 1.10-1.60% manganese, maximum 0.015% phosphorus, maximum 0.011% sulfur, 1.00-1.60 chromium, 0.30-0.60% molybdenum, 0.02-0.05% aluminum and 0.12-0.25% vanadium, remainder has contamination due to melting, to be used as fuel distributor material.
Die erfindungsgemäß zu verwendende Stahllegierung
ist ein lufthärtender,
schweißbarer Vergütungsstahl.
Aus diesem Stahl wird als Ausgangsmaterial ein Vollstab oder ein
Rohr, welches nahtlos oder geschweißt sein kann, mit dem benötigten Innen- und / oder Außendurchmesser
bereitgestellt.The steel alloy to be used according to the invention
is an air-hardening,
weldable tempering steel.
A solid rod or a is made from this steel as the starting material
Pipe, which can be seamless or welded, with the required inside and / or outside diameter
provided.
Das Halbzeug Vollstab oder Rohr ermöglicht es,
einen Kraftstoffverteiler durch zerspanende Bearbeitung auf Automaten
zu fertigen und benötigte
Anschlussstutzen anzufügen,
beispielsweise mittels Schweißen.
Zudem eignet sich das homogene Material besser für eine mechanische Bearbeitung
als Guss- oder Schmiedeteile. Bei einem Kraftstoffverteiler, der
aus Stahlguss besteht oder als Schmiedeteil ausgebildet ist, müssen nachträglich mechanische Bearbeitungen
des Innenraums des Druckspeichers und der einstückig angeformten Zuleitungsstutzen vorgenommen werden.
Diese Maßnahmen
erfordern neben den ohnehin hohen Werkzeugkosten bei Guss- oder
Schmiedekörpern
einen zusätzlichen weiteren
Fertigungsaufwand. Insbesondere im Hinblick auf die Werkzeugkosten
sind Kraftstoffverteiler aus Guss oder als Schmiedeteile durchweg
nur bei Großserien
wirtschaftlich gerechtfertigt. Folglich bewirkt die erfindungsgemäße Verwendung
der vorgeschlagenen Stahllegierung, dass ein entsprechender Kraftstoffverteiler
gewichtsmäßig leichter,
fertigungstechnisch einfacher und insgesamt kostengünstiger herzustellen
ist als vergleichbare Kraftstsoffverteiler aus Guss- oder Schmiedehalbzeug.The semi-finished solid rod or tube enables
a fuel distributor through machining on machines
to manufacture and needed
Add connecting pieces,
for example by welding.
In addition, the homogeneous material is more suitable for mechanical processing
as castings or forgings. With a fuel distributor that
is made of cast steel or is designed as a forged part, mechanical processing must subsequently
the interior of the pressure accumulator and the one-piece molded connection piece are made.
These measures
require in addition to the already high tool costs for casting or
wrought bodies
an additional one
Production expense. Especially with regard to tool costs
are fuel distributors made of cast iron or as forgings
only for large series
economically justified. Consequently, the use according to the invention brings about
the proposed steel alloy that a corresponding fuel rail
lighter in weight,
easier to manufacture and overall less expensive to manufacture
is a comparable fuel distributor made of cast or forged semi-finished products.
Die erfindungsgemäß zur Verwendung vorgeschlagene
Stahllegierung erreicht die benötigte Betriebsfestigkeit
besser als Edelstahl. Insbesondere die hohen Schwingfestigkeitskennwerte
des Materials und die gute Kaltzähigkeit
heben sich von anderen Stahlsorten ab und garantieren auch bei einer Dauerbeanspruchung
von 10 Millionen Schwingspielen und Arbeitstemperaturen von bis
zu – 40° C, beispielsweise
bei einem Kaltstart des Motors in sehr kalten Gegenden, die geforderte
Dichtheit und Betriebssicherheit des Kraftstoffverteilers.The one proposed according to the invention for use
Steel alloy achieves the required operational strength
better than stainless steel. In particular the high fatigue strength values
of the material and the good cold toughness
stand out from other types of steel and also guarantee long-term use
of 10 million cycles and working temperatures from to
to - 40 ° C, for example
when the engine is cold started in very cold areas, the required
Tightness and operational safety of the fuel rail.
Insbesondere führen bei der erfindungsgemäßen Verwendung
der vorgeschlagenen Stahllegierung Fügeoperationen im Rahmen der
Herstellung des Kraftstoffverteilers, die einen Wärmeeintrag in
das Material bedingen, nicht zu einem nachhaltigen Festigkeitsverlust
im Material an den gefügten Stellen.
Gerade die Fügestellen
bei bisher aus hochfestem Stahl hergestellten Kraftstoffverteilern
erweisen sich als problematisch. Die beispielsweise mit einer Schweißoperation
in einen hochfesten Stahl eingebrachte Wärme führt zu einer Gefügeumwandlung im
Fügebereich,
wodurch die Martensitstruktur des Stahls aufgehoben wird und der
Stahl an Festigkeit verliert. Daher kann es an den Fügestellen
zum Bruch des Materials kommen.In particular, lead in the fiction According to the use of the proposed steel alloy, joining operations in the course of the manufacture of the fuel distributor, which involve heat input into the material, do not lead to a permanent loss of strength in the material at the joined points. The joints in fuel distributors previously made from high-strength steel have proven to be problematic. The heat introduced into a high-strength steel, for example with a welding operation, leads to a structural change in the joining area, as a result of which the martensite structure of the steel is canceled and the steel loses strength. Therefore, the material may break at the joints.
Herkömmlich zur Herstellung von
Kraftstoffverteilern eingesetzte Stähle können nach einer Erwärmung über AC3-Temperatur nur durch Abschrecken, sei es
mittels Öl
oder mittels Wasser gehärtet werden.
Diese Härtung
ist während
einer Fügeoperation
schlecht durchführbar.
Folglich ist die durch den Wärmeeintrag
hervorgerufene Gefügeumwandlung mit
Festigkeitsverlust ohne eine weitere Wärmebehandlung mit anschließender Härtung eine
dauerhafte. Der erfindungsgemäß zur Herstellung
der Kraftstoffverteiler vorgeschlagene Stahl erfährt zwar durch den Wärmeeintrag
wäh rend
des Fügens
auch eine Gefügeumwandlung,
härtet
aber an der Luft, so dass sich auch an den gefügten Stellen durch die Luftabkühlung wieder
martensitische Strukturen mit den gewünschten Härtewerten einstellen. Ein kritischer
Festigkeitsverlust in den Fügebereichen
tritt erfindungsgemäß gerade
nicht auf. Daher erlaubt die Verwendung der vorgeschlagenen Stahllegierung gerade
im Hinblick auf bereits bisher verwendete Stahlsorten eine konstruktive
Freiheit, die aus den Festigkeitsvorteilen des Materials resultiert.Steels conventionally used in the manufacture of fuel distributors can only be quenched after heating to above AC 3 temperature, be it with oil or water. This hardening is difficult to carry out during a joining operation. As a result, the structural transformation with loss of strength caused by the heat input is permanent without further heat treatment with subsequent hardening. The steel proposed according to the invention for the production of the fuel distributor does indeed undergo a structural change due to the heat input during the joining, but hardens in the air, so that martensitic structures with the desired hardness values also re-occur at the joined points due to the air cooling. A critical loss of strength in the joining areas does not occur according to the invention. Therefore, the use of the proposed steel alloy allows a constructive freedom that results from the strength advantages of the material, especially with regard to steel grades already used.