VENTILSITZRINGE SIND DAS VERSCHLEISSPRODUKT IN DER MOTORENINSTANDSETZUNG. HIER FÜR SIE EIN PAAR TIPPS DAZU – AUS DER PRAXIS FÜR DIE PRAXIS.
Sie sehen aus wie gewöhnliche Ringe. Aber sie können viel mehr. Und das müssen sie auch. Schließlich haben sie eine ganz besondere Aufgabe im Motor-raum, mit entsprechend hohen Belastungen. Sie müssen – gemeinsam mit den Ventilen – den Verbrennungsraum abdichten. Sie müssen das Einschlagen der Ventile in den Zylinderkopf verhindern. Und sie müssen die Verbrennungswärme aufnehmen und an den Zylinderkopf weiterleiten. Insbesondere bei Aluminium-Zylinderköpfen sind Ventilsitzringe aufgrund der unterschiedlichen Werkstoff-eigenschaften von Aluminium im Vergleich zu den Stahllegierungen der Ventile nahezu unverzichtbar, um eine ausreichende Abdichtung des Brennraums zu gewährleisten.
BLICK IN DIE FERTIGUNG
Ventilsitzringe werden entweder im Schleuderguss hergestellt oder durch Sintern. Die erstere ist die konventionellere Methode – ein spezielles Gießverfahren, bei dem die flüssige Stahllegierung in eine um ihre Mittelachse rotierende Gussform gefüllt wird. Durch die Zentrifugalkraft wird die Schmelze an die Kokillen-außenwand gepresst. Beim Erstarren nimmt die Schmelze die Form der Gussform an, sodass ein hohles Gussstück mit dem Profil der Kokilleninnenseite entsteht.
Beim Sintern hingegen werden Pulvermassen zunächst so geformt, dass ein minimaler Zusammenhalt der Pulverpartikel gegeben ist. Der vorgepresste sogenannte „Grünling“ wird anschließend durch Wärmebehandlung unterhalb der Schmelztemperatur verdichtet und ausgehärtet. Je nach Anforderung und Appli-kation im Motor kommen beim Sinterprozess unterschiedliche Pulvermaterialien zum Einsatz. Die Auswahl der Pulvermischung richtet sich unter anderem nach der Temperatur, der die Ringe im Betrieb ausgesetzt sind, und der erforderlichen Verschleißfestigkeit. Somit können die Ventilsitzringe exakt auf ihren späteren Einsatz im Motor zugeschnitten werden.
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| Abb. 1: Der Ventilsitzring wird ausgefräst. | Abb. 2: Nach dem Ausfräsen bleibt ein Reststück des Rings sichtbar. |
AUSTAUSCH: DIE BRACHIALMETHODE – UND EINE SANFTERE ALTERNATIVE
Bevor die neuen Ventilsitzringe eingebaut werden können, müssen zuerst die alten Ringe aus dem Zylinderkopf entfernt werden. Die weitverbreitete Methode, auf die verschlissenen Ventilsitzringe ein altes Ventil zu schweißen und dann den Ring mit einem harten Hammerschlag aus dem Sitz im Zylinderkopf zu schlagen, mutet eher brachial an – mit oft nicht absehbaren Folgeschäden am Zylinderkopf. Die schonendere Variante: den verschlissenen Ring aus dem Sitz herausfräsen (Abb. 1 und 2), wobei der Fräskopf von der Ventilführung zentriert wird. Anschließend kann bei Bedarf der Sitz des Rings im Zylinderkopf auf das passende Übermaß des neuen Ventilsitzrings nachbearbeitet werden (Abb. 3). Nach Abschluss der spanenden Bearbeitung wird der Zylinderkopf in der Waschanlage von Spänen befreit.
Abb. 3: Der Fräskopf zum Bearbeiten des Sitzes des Ventilsitzrings.
DIE MONTAGE – EINE HEISSKALTE SACHE
Um den Ventilsitzring in den Zylinderkopf zu montieren, gibt es mehrere Methoden.
- Der Ventilsitzring wird in den Sitz im Zylinderkopf bei Raumtemperatur eingepresst.
- In den zuvor erwärmten Zylinderkopf wird ein raumtemperierter Ventilsitzring eingepresst.
- Der Ring wird in flüssigem Stickstoff gekühlt (Abb. 4) und anschließend in den raumtemperierten Zylinderkopf eingesetzt.
- Der Zylinderkopf wird erwärmt und der Ventilsitzring wird abgekühlt – die optimale Methode für ein nahezu kraftfreies Zusammenfügen.
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Abb. 4: Zur Montageerleichterung werden die Ventilsitzringe mit
flüssigem Stickstoff abgekühlt. | Abb. 5: Ein gerissener Steg – Folge einer zu großen Überdeckung. |
DIE ÜBERDECKUNG – WICHTIGES DETAIL FÜR DEN REPARATURERFOLG
Um den Ventilsitzring im Zylinderkopf zu fixieren, muss zwischen dem Ventilsitz-ring und dem Sitz im Zylinderkopf die korrekte Überdeckung vorhanden sein. Ist die Überdeckung zu groß, kann die starke Verformung des Aluminiums durch das Einpressen des Ventilsitzrings zu einer plastischen Deformierung im Zylinderkopf führen – mit der drohenden Folge einer mangelhaften Fixierung des Rings. Des Weiteren kann es bei zu großer Überdeckung vor allem im Bereich der Stege zwischen den Ventilsitzringen zu Spannungsrissen kommen (Abb. 5). Bei zu geringer Überdeckung besteht hingegen die Gefahr, dass die Ventilsitzringe im Betrieb aus dem Sitz herausfallen.
ENDPHASE: DIE BEARBEITUNG
Nach dem Einsetzen müssen die Ventilsitzringe noch bearbeitet werden. Schließlich soll die Fläche, auf die das Ventil aufsetzt, exakt dem Winkel des Ventils entsprechen (Abb. 6). Nach der letzten spanenden Bearbeitung wird der Zylinderkopf nochmals sorgfältig gereinigt – um auszuschließen, dass bei der späteren Montage Späne in den Motor gelangen.
Abb. 6: Das optimale Montageergebnis mit erneuertem Ventilsitzring.
MAHLE ORIGINAL VENTILSITZRINGE – EINE GUTE WAHL
MAHLE Original Ventilsitzringe werden aus unterschiedlichen Materialien gefertigt. Ventilsitzringe mit Gusseisen-Legierung weisen eine gute Verschleißfestigkeit und Härte bei hohen Temperaturen auf. Ventilsitzringe in Stahllegierung mit hohem Chromanteil zeichnen sich durch entsprechende Verschleiß und Stoßfestigkeit sowie gute Wärmebeständigkeit und Formfestigkeit bei hohen Temperaturen aus. Sintermetall-Legierungen mit sehr guter Verschleißfestigkeit sowohl gegen Abrieb als auch gegen Stoßbeanspruchung hingegen kommen hauptsächlich in modernen Hochleistungs-Saug- und -Turbomotoren im Benzin-, Diesel- und Gasbetrieb zum Einsatz. Achten Sie bitte beim Austausch auf adäquaten Ersatz hinsichtlich Material und Legierung. MAHLE Original bietet Ihnen ein breites Sortiment an hochwertigen Ventilsitzringen für viele Anwendungen. Details finden Sie im aktuellen Katalog „Ventiltriebkomponenten“.