AT510420B1

AT510420B1 - Verfahren zum gasnitrieren von hochdruckkomponenten

Info

Publication number: AT510420B1
Application number: ATA508/2011A
Authority: AT
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 2011-04-08
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2012-04-15
Also published as: AT510420A4; EP2694694A1; US20140060705A1; WO2012135884A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Gasnitrieren eines Hochdruckspeichers (Rail) für Common-Rail-Einspritzsysteme von Brennkraftmaschinen, bei welchem ein Innengewinde einer die Wand des Hochdruckspeichers durchsetzenden Zu- oder Ablauföffnung während der Begasung abgedeckt wird, wird zum Abdecken des Gewindes eine Abdeckschraube in das Gewinde eingeschraubt.

Description

österreichisches Patentamt AT510 420 B1 2012-04-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gasnitrieren von Hochdruckkomponenten, insbesondere eines Hochdruckspeichers (Rail) für Common-Rail-Einspritzsysteme von Brennkraftmaschinen, bei welchem ein Innengewinde einer die Wand des Hochdruckkomponente durchsetzenden Zu- oder Ablauföffnung während der Begasung abgedeckt wird.

[0002] Hochdruckkomponenten wie z.B. Hochdruckspeicher werden in Common-Rail-Einspritz-systemen für Brennkraftmaschinen eingesetzt. Bei derartigen Einspritzsystemen wird Kraftstoff mittels einer Vorförderpumpe ggf. über einen Kraftstofffilter und über Kraftstoffleitungen zumindest einer Hochdruckpumpe zugeführt, wo der Kraftstoff auf Systemdrücke von höher als 1400 bar, insbesondere auf bis zu 2200 bar verdichtet wird. Der verdichtete Kraftstoff gelangt über Hochdruckleitungen in zumindest einen Hochdruckspeicher (Rail). Vom Hochdruckspeicher ausgehend gelangt der Kraftstoff über einen Durchflussbegrenzer und über weitere Hochdruckleitungen in die einzelnen Einspritzinjektoren.

[0003] Mit Rücksicht auf den hohen Systemdruck von bis zu 2200 bar unterliegen die Hoch-druckkomponenten und insbesondere der Hochdruckspeicher überaus hohen mechanischen Belastungen. Es ist daher erforderlich bestimmte Hochdruckkomponenten einer Härtungsbehandlung zu unterziehen, wobei in der Regel eine Gasnitrierung vorgenommen wird. Beim Gasnitrieren handelt es sich um eine thermochemische Behandlung, bei der das zu behandelnde Werkstück erwärmt und während der Aufheizzeit sowie während der Behandlungszeit einem stickstoffhaltigen Gas, wie z.B. Ammoniak ausgesetzt wird. Durch das Eindiffundieren von Stickstoff entstehen in der Randschicht des Werkstückes Nitride. Durch die Stickstoffanreicherung in der Randschicht werden die Gebrauchseigenschaften, insbesondere das Festigkeitsverhalten bei statischer und dynamischer Beanspruchung, das Verschleißverhalten und das Korrosionsverhalten verbessert. Vorteilhaft dabei ist, dass bei Behandlungstemperaturen von unterhalb 600°C gearbeitet werden kann, sodass eine Gefügeumwandlung des Werkstoffes vermieden wird.

[0004] Das Nitrieren führt aber auch zu einer Erhöhung der Sprödigkeit der behandelten Hochdruckkomponente. Dies führt insbesondere im Bereich der Gewinde zu einer Verringerung der Dauerfestigkeit des Gewindes und in der Folge zu einer Verschlechterung der Festigkeit der entsprechenden Gewindeverbindung und zu Undichtheiten der jeweiligen Hochdruckverbin-dung. Um diesem Umstand abzuhelfen ist es bereits bekannt geworden, Gewinde vor der Nitrierung abzudecken, um die Zähigkeit des Materials am Gewinde zu erhalten. Zum Abdecken wird in der Regel eine Abdeckpaste verwendet. Das Verwenden einer Abdeckpaste ist jedoch umständlich, insbesondere weil die Abdeckpaste nach Durchführung der Nitrierung wieder aufwändig abgetragen werden muss.

[0005] Es sind auch Verfahren bekannt geworden, die ohne ein Abdecken des Gewindes aus-kommen. Hier wird die Hochdruckkomponente nitriert, bevor das Gewinde in die zu-bzw. Ablauföffnung eingeschnitten wird. Dies erfordert jedoch einen zusätzlichen Bearbeitungsschritt, sodass grundsätzlich die zuvor beschriebenen Verfahren mit Abdeckung des Gewindes vor der Nitrierung zu bevorzugen sind.

[0006] Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, ein alternatives Verfahren zum Abdecken des Gewindes zu schaffen, welches einfach und kostengünstig durchzuführen ist.

[0007] Zur Lösung dieser Aufgabe wird das Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß derart durchgeführt, dass zum Abdecken des Gewindes eine Abdeckschraube in das Gewinde eingeschraubt wird. Dadurch entfällt das aufwändige Auf-und Abtragen einer Abdeckpaste. Die Abdeckschraube wird dabei nach dem Nitrieren wieder ausgeschraubt und kann ohne weiteres für das Nitrieren weiterer Hochdruckkomponenten wiederverwendet werden.

[0008] Um das Gewinde an der Innenseite gegen das Nitriergas abzudichten, wird bevorzugt so vorgegangen, dass die Abdeckschraube eine vorspringende Dichtkante aufweist, die gegen eine radial außerhalb eines Dichtkegels der Zu- bzw. Ablauföffnung angeordnete Anschlagflä- 1 /4 österreichisches Patentamt AT510 420B1 2012-04-15 che geschraubt wird. Dadurch, dass der Dichtkegel der Abdeckschraube radial außerhalb des Dichtkegels an der Anschlagfläche anliegt, wird erreicht, dass der weiter innen als die Anschlagfläche liegende Dichtkegel selbst nicht gegen das Nitriergas abgedichtet wird und somit der Nitrierbehandlung unterworfen wird.

[0009] Um das Gewinde gleichzeitig auch außen gegen das Nitriergas abzudichten, ist bevorzugt vorgesehen, dass nach dem Einschrauben der Abdeckschraube eine weitere Abdeckschraube verwendet wird, die mit ihrer vorspringenden Dichtkante gegen eine das Gewinde umgebende Planfläche des Hochdruckspeichers geschraubt wird.

[0010] Die Verwendung von zwei gesonderten Abdeckschrauben dient hierbei der Vermeidung einer Doppelpassung, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Abdeckschraube und die weitere Abdeckschraube im eingeschraubten Zustand einen axialen Abstand voneinander aufweisen.

[0011] Um die Abdeckschraube(n) mehrmals verwenden zu können, ist eine geeignete Materialwahl von Bedeutung. Eine bevorzugte Ausführung sieht hierbei vor, dass die Abdeckschraube und ggf. die weitere Abdeckschraube aus einem temperaturfesten und elastischen Material, wie z.B. einer Kupfer-Beryllium Legierung besteht.

[0012] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser ist schematisch ein Endbereich eines Hochdruckspeichers 1 gezeigt. Der Hochdruckspeicher 1 weist eine Zu- bzw. Ablauföffnung 2 auf, die über einen Dichtkegel 3 in das Innere 4 des Hochdruckspeichers 1 mündet. Der Dichtkegel 3 dient hierbei der Anlage einer kegeligen Sitzfläche einer in die Zu- bzw. Ablauföffnung 2 eingeschraubten Hochdruckleitung. Das entsprechend Gewinde ist mit 5 bezeichnet. Um zu verhindern, dass das Gewinde 5 beim Gasnitrieren dem Nitriergas ausgesetzt wird, wird vor dem Beginn der Nitrierbehandlung eine Abdeckschraube 6 in das Gewinde 5 eingeschraubt. Die Abdeckschraube 6 weist an ihrer Stirnfläche eine ringförmige bzw. kreisförmige Dichtkante 7 auf, die beim Einschrauben gegen die radiale Anschlagfläche 8 gedrückt wird. Die Abdeckschraube 6 wird hierbei mit einem solchen Drehmoment eingeschraubt, dass sich ein für die Abdichtung des Gewindes 5 ausreichender Anpressdruck der Dichtkante 7 gegen die Anschlagfläche 8 ergibt. Die radiale Anschlagfläche 8 schließt nach außen hin an den Dichtkegel 3 an, sodass das in der Folge in das Innere 4 des Hochdruckspeichers 1 geleitete Nitriergas auch den Dichtkegel erreichen kann.

[0013] Nach dem Eindrehen der Abdeckschraube 6 wird die weitere Abdeckschraube 9 in das Gewinde 5 eingedreht, sodass diese mit ihrer an einem den Rand der Zu- bzw. Ablauföffnung 2 übergreifenden Abschnitt ausgebildeten Dichtkante 10 gegen die den Rand der Zu- bzw. Ablauföffnung 2 umgebende Planfläche 11 gedrückt wird. Dadurch wird das Gewinde 5 auch außen gegen das Eindringen von Nitriergas abgedichtet. Die Länge der Abdeckschrauben 6 und 9 ist so bemessen, dass die mit dem Außengewinde versehenen Abschnitte der jeweiligen Schrauben zusammen kürzer ausgebildet sind als die Länge des Innengewindes 5. Es entsteht im eingeschraubten Zustand der Abdeckschrauben 6 und 9 somit ein Abstand a zwischen den einander zugewandten Stirnflächen der Abdeckschrauben.

[0014] Nach der Nitrierbehandlung können die Abdeckschrauben 6 und 9 entfernt werden. 2/4

Claims

österreichisches Patentamt AT510 420B1 2012-04-15 Patentansprüche 1. Verfahren zum Gasnitrieren von Hochdruckkomponenten, insbesondere eines Hochdruckspeichers (Rail) für Common-Rail-Einspritzsysteme von Brennkraftmaschinen, bei welchem ein Innengewinde einer die Wand des Hochdruckspeichers durchsetzenden Zu- oder Ablauföffnung während der Begasung abgedeckt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abdecken des Gewindes eine Abdeckschraube in das Gewinde eingeschraubt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckschraube eine vorspringende Dichtkante aufweist, die gegen eine radial außerhalb eines Dichtkegels der Zu- bzw. Ablauföffnung angeordnete Anschlagfläche geschraubt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einschrauben der Abdeckschraube eine weitere Abdeckschraube verwendet wird, die mit ihrer vorspringenden Dichtkante gegen eine das Gewinde umgebende Planfläche des Hochdruckspeichers geschraubt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckschraube und die weitere Abdeckschraube im eingeschraubten Zustand einen axialen Abstand voneinander aufweisen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckschraube und ggf. die weitere Abdeckschraube aus einem temperaturfesten und elastischen Material, wie z.B. einer Kupfer-Beryllium Legierung besteht. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 3/4