DE102010002708B4

DE102010002708B4 - Verfahren zum Herstellen von Kohlenstoffkolben und Kohlenstoffkolben

Info

Publication number: DE102010002708B4
Application number: DE102010002708.1A
Authority: DE
Inventors: Dr. Thiele Walter; Dr. Jäger Hubert; Dr. Wimmer Karl
Original assignee: SGL Carbon SE
Current assignee: SGL Carbon SE
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2016-09-22
Anticipated expiration: 2030-03-10
Also published as: EP2545015A1; WO2011110607A1; DE102010002708A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen von Kohlenstoffkolben umfassend die folgenden Schritte: – Herstellen eines Verbundmaterials, wobei das Material bezüglich der Wärmedehnung und/oder Wärmeleitung mit einer Anisotropie von 5 bis 50% durch ein anisotropes Formgebungsverfahren eingestellt wird und – Herausschneiden oder spanendes Bearbeiten eines Kolbenrohlings, derart, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient in radialer Richtung höher ist als in axialer Richtung.

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung eines Verbundmaterials, insbesondere zur Verwendung für Kohlenstoffkolben, sowie einen Kohlenstoffkolben.
Es ist bekannt, Kolben, insbesondere für Brennkraftmaschinen, aus Kohlenstoff herzustellen, wobei Kohlenstoff einerseits leicht ist und andererseits sehr gute Notlaufeigenschaften besitzt.
Aus der WO 2008/019814 A1 ist ein aus Kohlenstoff bestehender Kolben für eine Brennkraftmaschine bekannt mit einem Kolbenboden, einem an dem Kolbenboden axial anschließenden Feuersteg, einem Ringabschnitt und einem Kolbenschaft mit einer Nabenbohrung zur Aufnahme eines Kolbenbolzens, wobei die Schaftwand auf der Schaftinnenseite zur Ausbildung der Nabe einander gegenüberliegende Verdickungen aufweist, die sich in die Kolbenbodenunterseite mit einer Rundung hineinerstrecken, wobei die Kolbenbodenunterseite in dem Bereich zwischen den Nabenverdickungen eine Gewölbefläche bildet, die an die Nabenverdickung zumindest im oberen Bereich der Nabenbohrung anschließt. Der Kolben weist eine Kohlenstoffmatrix auf, die durch ein Leichtmetall oder eine Leichtmetalllegierung infiltriert ist, wobei 5 bis 30% des Kolbenvolumens auf das Leichtmetall oder die Leichtmetalllegierung entfallen sollen. Der Ausgangswerkstoff für die Kohlenstoffmatrix des Kolbenstoffkolbens soll ein modifizierter Kohlenstoff sein, der Biegebruchfestigkeiten im Bereich von circa 65 bis 160 MPa aufweist. Der Kolben wird zunächst als poröser Kohlenstoffkolben ausgeführt und dann mittels squeeze-cast-Infiltration mit Aluminium infiltriert.
Aus der DE 4318193 A1 sind ein Verbundmaterial und ein Verfahren zu dessen Herstellung bekannt, wobei ein als Werkstoff für Kolben brauchbares Verbundmaterial mit einer Porosität im Bereich von höchstens 10 Vol.-% 60 bis 95 Vol.-% einer isotropen Graphitmatrix und einer Aluminiumlegierung umfasst, mit der die Poren der Matrix durchtränkt sind. Das Verfahren zur Herstellung dieses Verbundmaterials besteht darin, dass eine isotrope Graphitmatrix mit einer Porosität im Bereich von 5 bis 50 Vol.-% unter einem Druck von wenigstens 100 kg/cm² mit einer geschmolzenen Aluminiumlegierung imprägniert wird. Hierbei wird das Material in Säulenform hergestellt, und anschließend werden die Kolben aus den Säulen heraus durch spanende Bearbeitung hergestellt.
Aus der EP 0666247 B1 ist ein metallimprägnierter Kohlenwerkstoff oder Graphitwerkstoff bekannt, der mit einer Magnesiumlegierung imprägniert ist, die 60 bis 90 Gew.-% Magnesium, 0 bis 39 Gew.-% Aluminium, 1,5 Gew.-% Zink und 0 bis 1 Gew.-% Mangan enthält, wobei eine der Imprägnierung zugängliche Porosität von 5 bis 50 Vol.-% vorhanden sein soll, mit der das Basismaterial, wie beispielsweise Elektrographit, Hartbrandkohle oder Kohlenstoffgraphit, imprägniert wird.
Aus der DE 44 11 059 A1 ist ein Werkstoff für Kolben für Verbrennungskraftmaschinen bekannt, wobei dieser aus isotropem Graphit mit hoher Ausgangsfestigkeit bestehen soll, dessen Flüssigkeit zugängliches Porenvolumen mit einem Metall aus der Gruppe Kupfer, Antimon und Silizium oder mit einer Legierung des Kupfers, des Antimons oder Siliziums gefüllt ist.
Aus der DE 10 2008 017 756 A1 ist ein Carbonkörper bekannt, der mit einer Leichtmetalllegierung imprägniert ist. Dieser Carbonkörper soll 5 bis 35 Volumen-% einer Aluminiumlegierung in einer Matrix aus Kohlenstoff- oder Graphitpartikeln mit einer mittleren Teilchengröße im Bereich von 3 bis 20 μm und einer Dichte von 2 bis 2,4 g/cm³ enthalten.
Aus der EP 1 477 467 A1 und der JP 2005-002470 A sind Verbundmaterialien, bestehend aus mit Metall infiltriertem Kohlenstoff bekannt, die in Extrusionsrichtung eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 250 W/mK und einen Wärmeausdehnungskoeffizient von weniger als 4 × 10^–6/K aufweisen und in einer zur Extrusionsrichtung senkrechten Richtung eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 150 W/mK und einen Wärmeausdehnungskoeffizient von höchstens 10 × 10^–6/K aufweisen.
Beim Stand der Technik ist von Nachteil, dass üblicherweise leichtmetallinfiltrierte Kohlenstoff- bzw. Graphitkolben dadurch hergestellt werden, dass ein Block isostatisch gepresst wird, aus dem eine große Anzahl von Kolben spantechnisch hergestellt wird. Diese spanende Bearbeitung ist material- und zeitintensiv.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundmaterials, insbesondere für einen Kohlenstoffkolben, zu schaffen, welches sehr gleichmäßige Eigenschaften besitzt.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Es ist zudem eine Aufgabe der Erfindung, einen Kohlenstoffkolben zu schaffen, welcher vorbestimmte Eigenschaften besitzt.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass unterschiedliche Materialien für Kolben und Zylinder zu wechselnden Breiten des Spiels zwischen Kolben und Zylinder je nach Betriebstemperatur führen. Insbesondere bei niedrigen Temperaturen, wie insbesondere in der Kaltstartphase, kommt es zum sogenannten ”blow-by”, d. h. unverbrannte Kohlenwasserstoffe treten durch den Spalt in das Kurbelgehäuse aus.
Der Wärmeausdehnungskoeffizient (im Folgenden auch kurz CTE genannt, von „coefficient of thermal expansion”) von Grauguss liegt beispielsweise im Bereich von 10 bis 11 × 10^–6 K^–1 und derjenige einer üblichen Aluminiumlegierung beispielsweise im Bereich von 20 bis 22 × 10^–6 K^–1. Bisherige leichtmetallinfiltrierte Kohlenstoffkolbenmaterialien haben beispielsweise einen CTE von im Allgemeinen unter 8,5 × 10^–6 K^–1 bei einer Ausgangsporosität der Kohlenstoffmatrix von circa 10%. Um Kolben mit Vorteilen des metallinfiltrierten Graphits herzustellen, jedoch das Laufspiel zwischen Kolben und Zylinderlaufbuchse geringer zu gestalten und insbesondere dessen Temperaturabhängigkeit zu minimieren, wird erfindungsgemäß ein Kolben anisotrop hergestellt, wobei dessen CTE in radialer Richtung höher ist als in axialer Richtung. Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass zur Spaltminimierung nur der CTE in radialer Richtung in Abhängigkeit des Laufbuchsenmaterials optimiert werden braucht, nicht aber in axialer Richtung.
Erfindungsgemäß erfolgt die Herstellung derart, dass ein Grundmaterial mit Kohlenstoff und/oder Graphit nach dieser Herstellung bezüglich der Wärmedehnung und/oder Wärmeleitung eine Anisotropie von 5 bis 50%, insbesondere 10 bis 40%, insbesondere 20 bis 30% durch ein anisotropes Formgebungsverfahren und anschließendes Herausschneiden oder spanendes Bearbeiten eines Kolbenrohlings aufweist. Dies kann durch sogenanntes near-net-shaping (d. h. endformnahes Herstellen) durch Gesenkpressen und anschließendes Nachbearbeiten durch Fräsen oder eine andere spanende Bearbeitung erfolgen. Der Vorteil des Pressens ist, dass sich die Graphitplättchen senkrecht zum Pressdruck orientieren, wodurch eine Anisotropie von beispielsweise 1,25 zu 1 erzielt wird (auch mit 25% bezeichnet). Als anisotropes Formgebungsverfahren kommt des Weiteren ein Vibrationsverdichten (beispielsweise wiederum als Gesenkpressen) in Frage.
Darüber hinaus kann der Graphit bzw. die Graphitkörner als anisotropes Formgebungsverfahren extrudiert bzw. stranggepresst werden, wobei sich die Graphitplättchen bzw. Graphitkörnchen parallel zur Pressrichtung ausrichten. Dementsprechend müssen die Kolben aus dem extrudierten Strang herausgeschnitten werden. Die Porosität des so hergestellten Kohlenstoffmaterials beträgt hierbei circa 10 bis 15%.
Darüber hinaus besteht eine Möglichkeit, das Kolbenmaterial durch Sintern von Mesophasen-Kohlenstoff zu erzielen, wobei die Anisotropie hier durch insbesondere entsprechend ausgerichtete Zuschlagsstoffe erzielt wird, die ausgebrannt oder ausgegast werden. Hierbei wird eine Porosität von 15 bis 20% erzielt.
An diese Formgebungsverfahren schließt sich jeweils das Infiltrieren mit einem Metall an. Da vorzugsweise circa 80% des Porenvolumens des erhaltenen Kohlenstoffkörpers offene Porosität ist, ist eine gute Infiltrierbarkeit gegeben. Da bei allen erfindungsgemäßen Herstellverfahren eine hohe Porosität der Kohlenstoff/Graphitmatrix und somit ein hoher Metallgehalt des metallinfiltrierten Materials erreicht wird, wird auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit des metallinfiltrierten Materials erzielt.
Zum Infiltrieren kann als Metall vorteilhafterweise ein Leichtmetall oder eine Leichtmetalllegierung eingesetzt werden, wie etwa Aluminium, Magnesium oder eine Legierung mit Aluminium und/oder Magnesium.
Es kann auch vorteilhaft sein, dass als Metall ein Metall aus der Gruppe Kupfer, Zinn, Zink und Antimon oder eine Legierung mit zumindest einem Bestandteil aus dieser Gruppe eingesetzt wird. Beispielsweise kann eine Cu-Sn-Bronze mit einem Cu-Sn-Verhältnis von etwa 80 zu 20 Gew.-% als Metalllegierung vorliegen.
Vorteilhafterweise können bezüglich der Wärmeausdehnung und der Wärmeleitung unterschiedliche Anisotropien gezielt eingestellt werden.
Weiter von Vorteil ist es wenn das Ausgangsmaterial mit einer Porosität von 12 bis 20%, insbesondere 15 bis 18% ausgebildet wird und das Ausgangsmaterial anschließend mit Metall infiltriert wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird das Ausgangsmaterial im Wesentlichen bestehend aus Graphit extrudiert bzw. stranggepresst, wobei sich die Graphitplättchen oder Graphitkörner sich parallel zur Extrudierrichtung ausrichten.
Hierbei werden vorteilhafterweise zur Herstellung von Kolben die Kolbenrohlinge senkrecht zur Extrusionsrichtung aus dem extrudierten Strang herausgeschnitten.
Die Erfindung betrifft zudem einen Kohlenstoffkolben, wobei ein den Kolben ausbildendes Grundmaterial mit Kohlenstoff und/oder Graphit bezüglich der Wärmedehnung und/oder Wärmeleitung bezüglich der axialen und radialen Richtung eine Anisotropie von 5 bis 50%, insbesondere 10 bis 40%, insbesondere 20 bis 30% besitzt und zudem die offene Porosität des Kohlenstoffmaterials mit Metall infiltriert ist.
Das Metall kann vorteilhafterweise ein Leichtmetall oder eine Leichtmetalllegierung sein, wie etwa Aluminium, Magnesium oder eine Legierung mit Aluminium und/oder Magnesium.
Es kann auch vorteilhaft sein, dass als Metall ein Metall aus der Gruppe Kupfer, Zinn, Zink, oder eine Legierung mit zumindest einem Bestandteil aus dieser Gruppe eingesetzt wird. Beispielsweise kann eine Cu-Sn-Bronze mit einem Cu-Sn-Verhältnis von etwa 80 zu 20 Gew.-% als Metalllegierung vorliegen.
Vorteilhafterweise sind bei dem Kolben bezüglich der Wärmeausdehnung und der Wärmeleitung unterschiedliche Anisotropien vorhanden. Dies hat von Vorteil, dass Wärmeausdehnung und Wärmeleitung unabhängig voneinander eingestellt, insbesondere optimiert werden können.
Weiter von Vorteil ist, wenn das Kohlenstoffmaterial eine Porosität von 12 bis 20%, insbesondere 15 bis 18% vor dem Infiltrieren besitzt.
Weiter von Vorteil ist, wenn das Kohlenstoffmaterial des Kohlenstoffkolbens ein Graphitmaterial ist, welches durch Gesenkpressen und/oder Vibrationsverdichten endformnah geformt ist, wobei durch das Pressen bzw. Verdichten die Graphitplättchen im Wesentlichen senkrecht zum Pressdruck mit ihrer Längserstreckung in radialer Richtung ausgerichtet sind.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Kohlenstoffmaterial des Kohlenstoffkolbens im Wesentlichen aus Graphit ausgebildet und ein extrudiertes oder stranggepresstes Kohlenstoffmaterial, wobei die Graphitfläche bzw. Graphitkörner im Wesentlichen längs zur Extrudierrichtung und parallel zu einer radialen Richtung des Kolbens ausgerichtet sind.
Unter Graphitmaterial ist im Rahmen der Erfindung Kohlenstoff und/oder Graphit zu verstehen, wobei Graphit aufgrund seiner eigenen Anisotropie einen besonders hohen Anteil an der Bildung einer Anisotropie im erfindungsgemäßen Kohlenstoffkolben trägt. Das Graphitmaterial kann vollständig graphitierten Graphit und/oder teilgraphitierten Graphit aufweisen. Vollständig graphitierter Graphit ist beispielsweise durch Graphitierung bei Temperaturen von über 2600°C hergestellt, teilgraphitierter Graphit beispielsweise vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 2200 und 2600°C, wie etwa im Bereich von etwa 2400°C. Teilgraphitierter Graphit kann vorteilhafterweise eine höhere Festigkeit als vollständig graphitierter Graphit aufweisen. Somit lassen sich Festigkeit und Anisotropie durch verschiedene Anteile an Graphit verschieden hohen Graphitierungsgrads gezielt einstellen.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigen dabei:
1: schematisch einen Kolben in einem Zylinder;
2: die Porenanordnung und Teilchenanordnung in einem isostatisch gepressten Kohlenstoffmaterial;
3: die Orientierung der Poren und Teilchen in einem erfindungsgemäß gesenkgepressten Kohlenstoffkolben;
4: die Orientierung der Poren und Teilchen in einem extrudierten Kohlenstoffmaterial.
In 1 sieht man stark schematisiert einen Zylinder 30 bzw. eine Zylinderlaufbuchse 30, wobei innerhalb des Zylinders ein Kolben 31 angeordnet ist.
Durch die Verbrennung in dem Verbrennungsmotor ergibt sich eine Wärmeausdehnung 33 in axialer Richtung und eine Wärmeausdehnung 34 in radialer Richtung. Die Wärmeausdehnung 34 in radialer Richtung führt dazu, dass ein zwischen dem Zylinder und dem Kolben bestehender Spalt 32 geschlossen wird bzw. bei einer entsprechenden Ausdehnung des Zylinders durch eine darauf abgestimmte Ausdehnung in radialer Richtung des Kolbens der Spalt zumindest bei hohen Temperaturen nicht größer wird.
In 2 ist stark schematisiert zu erkennen, wie ein Material 10 für einen Kohlenstoffkolben nach dem Stand der Technik aussieht, wenn es durch isostatisches Pressen hergestellt wird. Beim isostatischen Pressen wird allseitig Druck auf das Material aufgebracht, so dass durch den allseitigen Druck die Poren 11 und Graphitteilchen 12 keine Orientierung zeigen. Die maximale Anisotropie bezüglich der Wärmeleitfähigkeit in radialer Richtung zur Wärmeleitfähigkeit in axialer Richtung beträgt 1 zu 1,05, bzw. 5%. Die Porosität beträgt üblicherweise 10%.
Erfindungsgemäß können die Kolben endformnah in entsprechenden Matrizen gesenkgepresst werden. Wie in 3 ersichtlich ist, richten sich hierbei im Material die Poren 2, aber auch die Graphitkörner/-plättchen 3 entsprechend des Drucks 4 aus, so dass eine Anisotropie sowohl bezüglich der Wärmeleitung als auch bezüglich der Wärmedehnung erzielt wird. Durch die Ausrichtung während des Gesenkpressens besteht bezüglich der radialen Richtung eine größere Wärmedehnung als bezüglich der axialen Richtung.
Es ergibt sich hierbei insbesondere eine Porosität von 10 bis 18%, insbesondere von 12 bis 15%.
Bei einem nach einer Variante des Ausführungsbeispiels hergestellen Kolbens wird mit Vibrationsverdichten ein ähnliches Ergebnis erzielt, wie in 3 dargestellt.
In 4 ist ersichtlich, wie sich das Material beim Extrudieren verhält, wobei der Pfeil 5 die Extrusionsrichtung anzeigt. Durch das Extrudieren richten sich sowohl die Graphitteilchen 3 als auch die Poren 2 entlang der Bewegungsrichtung 5 im Extrusionsstrang 6 aus. Es ergibt sich insbesondere eine Porosität von 14 bis 20%, insbesondere 15 bis 18%.
Wie sich aus einem Vergleich der 3 und 4 ergibt, müssen, um gleiche Orientierung und gleiche Anisotropien wie beim Gesenkpressen zu erhalten, die extrudierten Stränge 6 mit einem entsprechenden Schneid- oder Stanzwerkzeug 7 quer zur Extrusionsrichtung zu Kolbenrohlingen geschnitten werden.
Erfindungsgemäß können sowohl bezüglich der Wärmeausdehnung als auch bezüglich der Wärmeleitung unterschiedliche Anisotropien gezielt eingestellt werden, d. h. z. B. auch, dass die Anisotropie bezüglich der Wärmeleitung und der Wärmedehnung unterschiedliche Größen und unterschiedliche Richtungen haben können.
Bei dem erfindungsgemäßen Material ist von Vorteil, dass die Wärmeleitfähigkeit insbesondere durch die hohe Porosität und gute Infiltrierbarkeit deutlich besser ist als bei Kohlenstoffkolben im Stand der Technik, was wiederum zur Folge hat, dass eine Gleichmäßigkeit der Temperatur derart erzielt wird, dass im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem der Kolben teilweise höhere Temperaturen hat als der umgebende Zylinder, diese Temperaturen aneinander angeglichen werden.
Der erfindungsgemäße Kolben ist insbesondere zu Verwendung als Kolben in Kraftmaschinen, wie etwa Kraftmaschinen mit innerer oder äußerer Verbrennung, insbesondere Brennkraftmaschinen, Stirling-Motoren, sowie Druckluftmotoren, und Arbeitsmaschinen, wie etwa Kompressoren und Expander, geeignet. Der Kolben kann in allen bekannten Geometrien ausgebildet sein, wie etwa als Hubkolben, beispielsweise für einen Ottomotor, oder als Rotationskolben, beispielsweise für eine Wankelmotor.

Claims

Verfahren zum Herstellen von Kohlenstoffkolben umfassend die folgenden Schritte: – Herstellen eines Verbundmaterials, wobei das Material bezüglich der Wärmedehnung und/oder Wärmeleitung mit einer Anisotropie von 5 bis 50% durch ein anisotropes Formgebungsverfahren eingestellt wird und – Herausschneiden oder spanendes Bearbeiten eines Kolbenrohlings, derart, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient in radialer Richtung höher ist als in axialer Richtung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich der Wärmeausdehnung und der Wärmeleitung unterschiedliche Anisotropien gezielt eingestellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial mit einer Porosität von 12 bis 20% ausgebildet wird und das Ausgangsmaterial anschließend mit Metall infiltriert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Metall ein Leichtmetall oder eine Leichtmetalllegierung eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Metall ein Metall aus der Gruppe Kupfer, Zinn, Zink und Antimon oder eine Legierung mit zumindest einem Bestandteil aus dieser Gruppe eingesetzt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundmaterial ein Kohlenstoffmaterial enthält und das Kohlenstoffmaterial durch Gesenkpressen endformnah geformt wird, wobei sich durch das Pressen die im Kohlenstoffmaterial enthaltenen Graphitplättchen (3) im Wesentlichen senkrecht zum Pressdruck ausrichten.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundmaterial ein Kohlenstoffmaterial enthält und das Kohlenstoffmaterial im Wesentlichen bestehend aus Graphit extrudiert bzw. stranggepresst wird, wobei sich die im Kohlenstoffmaterial enthaltenen Graphitplättchen bzw. Graphitkörner (3) im Wesentlichen in Extrudierrichtung (5) ausrichten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material durch Sintern von Mesophasen-Kohlenstoff erzielt wird, wobei dem Mesophasen-Kohlenstoff vor dem Sintern Zuschlagstoffe zugesetzt werden, die bei der Sintertemperatur ausbrennen oder ausgasen.
Kohlenstoffkolben, wobei das den Kolben ausbildende Kohlenstoffmaterial bezüglich der Wärmedehnung und/oder Wärmeleitung bezüglich der axialen und radialen Richtung eine Anisotropie von 5 bis 50% besitzt und zudem die offene Porosität des Kohlenstoffmaterials mit Metall infiltriert ist und das Kohlenstoffmaterial im Wesentlichen bestehend aus Graphit ein extrudiertes oder stranggepresstes Kohlenstoffmaterial ist, wobei die Graphitplättchen bzw. Graphitkörner im Wesentlichen längs zur Extrudierrichtung und parallel zu einer radialen Richtung des Kolbens ausgerichtet sind.
Kohlenstoffkolben nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich der Wärmeausdehnung und der Wärmeleitung unterschiedliche Anisotropien vorhanden sind.
Kohlenstoffkolben nach Anspruch 9 und/oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenstoffmaterial eine Ausgangsporosität von 12 bis 20% besitzt.
Kohlenstoffkolben nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenstoffmaterial ein Graphitmaterial ist, welches durch Gesenkpressen endformnah geformt ist, wobei durch das Pressen die Graphitplättchen im Wesentlichen senkrecht zum Pressdruck mit ihrer Längserstreckung in radialer Richtung ausgerichtet sind.
Kohlenstoffkolben nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben als Hubkolben oder als Rotationskolben ausgebildet ist.
Verwendung eines Kohlenstoffkolbens nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 13, als Kolben in einer Kraftmaschine und/oder einer Arbeitsmaschine.
Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmaschine eine Kraftmaschine mit innerer oder äußerer Verbrennung ist.
Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsmaschine ein Kompressor oder ein Expander ist.