DE102011078006B4 - Method and device for producing a high pressure body of a high pressure device - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Herstellen eines Hochdruckkörpers (10) einer Hochdruckvorrichtung, bei dem – der Hochdruckkörper (10) mit einer Ausnehmung (12) bereitgestellt wird, die eine Wand (14) aufweist, wobei der Hochdruckkörper (10) mindestens im Bereich der Wand (14) ein Material aufweist, das einen vorgegebenen Anteil an Austenit hat, und – auf die Ausnehmung (12) mindestens einmal für eine vorgegebene Zeitdauer ein Fluid mit einem vorgegeben Druck von mindestens 270 MPa einwirkt, derart, dass in dem Hochdruckkörper (10) wenigstens im Bereich der Wand (14) der Ausnehmung (12) mindestens ein Teil des Austenit in Martensit umgewandelt wird.A method of manufacturing a high pressure body (10) of a high pressure apparatus, wherein? the high-pressure body (10) is provided with a recess (12) having a wall (14), the high-pressure body (10) having at least in the region of the wall (14) a material which has a predetermined proportion of austenite, and ; acting on the recess (12) at least once for a predetermined period of time a fluid having a predetermined pressure of at least 270 MPa, such that in the high-pressure body (10) at least in the region of the wall (14) of the recess (12) at least a part of the Austenite is transformed into martensite.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Hochdruckkörpers einer Hochdruckvorrichtung.The invention relates to a method and apparatus for producing a high pressure body of a high pressure device.
Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich der zulässigen Schadstoffemission von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, machen es erforderlich, diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch welche die Schadstoffemissionen gesenkt werden. Ein Ansatzpunkt hierbei ist, die von der Brennkraftmaschine erzeugten Schadstoffemissionen zu senken. Die Bildung von Schadstoffen ist stark abhängig von der Aufbereitung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine.Ever stricter legal regulations regarding the permissible pollutant emissions of internal combustion engines, which are arranged in motor vehicles, make it necessary to carry out various measures by which the pollutant emissions are reduced. One starting point here is to reduce the pollutant emissions generated by the internal combustion engine. The formation of pollutants is highly dependent on the treatment of the air / fuel mixture in the respective cylinder of the internal combustion engine.
Eine entsprechend verbesserte Gemischaufbereitung kann erreicht werden, wenn der Kraftstoff unter sehr hohem Druck zugemessen wird. Im Falle von Diesel-Brennkraftmaschinen betragen die Kraftstoffdrücke über 200 MPa. Derart hohe Drücke stellen hohe Anforderungen an die Konstruktion verschiedener Komponenten eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine. Dies gilt insbesondere für die Konstruktion eines Pumpenkörpers einer Hochdruckpumpe oder eines Common Rails oder eines Injektorkörpers eines Einspritzventils, in denen Kraftstoff führende Ausnehmungen mit den entsprechenden Druckbelastungen angeordnet sind.A correspondingly improved mixture preparation can be achieved if the fuel is metered under very high pressure. In the case of diesel internal combustion engines, the fuel pressures are above 200 MPa. Such high pressures make high demands on the construction of various components of a fuel injection system of an internal combustion engine. This applies in particular to the construction of a pump body of a high-pressure pump or a common rail or an injector body of an injection valve, in which fuel-carrying recesses are arranged with the corresponding pressure loads.
Die Druckschrift
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Hochdruckkörpers einer Hochdruckvorrichtung zu schaffen, das beziehungsweise die kostengünstig realisierbar ist, und einen zuverlässigen und präzisen Betrieb der Hochdruckvorrichtung ermöglicht.The object of the invention is to provide a method and an apparatus for producing a high-pressure body of a high-pressure device, which can be realized cost-effectively, and enables reliable and precise operation of the high-pressure device.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object is solved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Herstellen eines Hochdruckkörpers einer Hochdruckvorrichtung. Der Hochdruckkörper mit einer Ausnehmung, die eine Wand aufweist, wird bereitgestellt, wobei der Hochdruckkörper mindestens im Bereich der Wand ein Material aufweist, das einen vorgegebenen Anteil an Austenit hat. Auf die Ausnehmung wirkt mindestens einmal für eine vorgegebene Zeitdauer ein Fluid mit einem vorgegeben Druck ein, derart, dass in dem Hochdruckkörper wenigstens im Bereich der Wand der Ausnehmung mindestens ein Teil des Austenit in Martensit umgewandelt wird.The invention relates to a method and a corresponding device for producing a high pressure body of a high pressure device. The high-pressure body with a recess which has a wall is provided, wherein the high-pressure body at least in the region of the wall has a material which has a predetermined proportion of austenite. At least once for a predetermined period of time, a fluid having a predetermined pressure acts on the recess, such that at least part of the austenite is converted into martensite in the high-pressure body at least in the region of the wall of the recess.
In einer Ausführungsform ist die Hochdruckvorrichtung insbesondere eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine. In weiteren Ausführungsformen ist die Hochdruckvorrichtung insbesondere ein Common Rail oder ein Einspritzventil eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine.In one embodiment, the high-pressure device is in particular a high-pressure pump of a fuel injection system of an internal combustion engine. In further embodiments, the high-pressure device is in particular a common rail or an injection valve of a fuel injection system of an internal combustion engine.
Bei einem Einwirken des Fluids auf die Ausnehmung mit dem vorgegeben Druck unter mindestens teilweiser Umwandlung des Austenit in Martensit gelangt Martensit durch das umgebende nicht umgewandelte Gefüge unter Druck, da Martensit ein größeres Volumen einnimmt als Austenit. Dies hat den Vorteil, dass damit Druckeigenspannungen in den Bereichen des Hochdruckkörpers, die direkt an die Ausnehmung grenzen, aufgebaut werden können. Die aufgebauten Druckeigenspannungen in den Bereichen des Hochdruckkörpers, die direkt an die Ausnehmung grenzen, bleiben bei den Arbeitstemperaturen des Hochdruckkörpers erhalten, da der Martensit bei diesen Temperaturen seine mechanischen Eigenschaften nicht ändert. Da eine Umwandlung des Austenits in Martensit langzeitstabil erhalten bleiben kann, kann eine hohe Dauerhaltbarkeit des Hochdruckkörpers gegenüber Druckeinwirkungen erreicht werden. Während des Betriebs der Hochdruckvorrichtung können die Druckeigenspannungen in den Bereichen des Hochdruckkörpers, die direkt an die Ausnehmung grenzen, den Druckkräften des Fluids entgegenwirken. Des Weiteren kann durch ein zusätzliches plastisches Umformen des Hochdruckkörpers eine hohe Festigkeit des Hochdruckkörpers erreicht werden. Des Weiteren kann eine glatte innere Oberfläche der Ausnehmung des Hochdruckkörpers mit einer geringen Reibung des Fluids an der Wand der Ausnehmung erreicht werden. Des Weiteren kann auf eine zusätzliche Wärmebehandlung des Hochdruckkörpers verzichtet werden.When the fluid acts on the recess at the predetermined pressure with at least partial transformation of the austenite into martensite, martensite comes under pressure through the surrounding unconverted structure, since martensite occupies a greater volume than austenite. This has the advantage that pressure residual stresses in the areas of the high-pressure body that directly adjoin the recess can be built up therewith. The built-up residual compressive stresses in the areas of the high-pressure body, which border directly on the recess, are maintained at the working temperatures of the high-pressure body, since the martensite does not change its mechanical properties at these temperatures. Since a conversion of austenite into martensite can be maintained for a long time, a high durability of the high pressure body against pressure effects can be achieved. During operation of the high-pressure device, the compressive residual stresses in the regions of the high-pressure element that directly adjoin the recess can counteract the pressure forces of the fluid. Furthermore, a high strength of the high pressure body can be achieved by an additional plastic deformation of the high pressure body. Furthermore, a smooth inner surface of the recess of the high-pressure body with a low friction of the fluid can be achieved on the wall of the recess. Furthermore, can be dispensed with an additional heat treatment of the high pressure body.
Gemäß der Erfindung wirkt auf die Ausnehmung mindestens einmal für eine vorgegebene Zeitdauer ein Fluid mit einem Druck von mindestens 270 MPa ein. Dies hat den Vorteil, dass bei diesem Druck ein besonders effektives Umwandeln mindestens eines Teils des Austenits in Martensit erreicht werden kann.According to the invention, a fluid having a pressure of at least 270 MPa acts on the recess at least once for a predetermined period of time. This has the advantage that at this pressure a particularly effective converting at least Part of the austenite in martensite can be achieved.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wirkt auf die Ausnehmung mindestens einmal für eine vorgegebene Zeitdauer ein Fluid mit einem Druck von zirka 480 MPa ein. Dies hat den Vorteil, dass die Plastifizierungsgrenze des Austenits (Streckgrenze) erreicht und eine Beschädigung des Gefüges vermieden werden kann.In a further advantageous embodiment, a fluid having a pressure of approximately 480 MPa acts on the recess at least once for a predetermined period of time. This has the advantage that the plastication limit of the austenite (yield strength) can be achieved and damage to the microstructure can be avoided.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Material, das der Hochdruckkörper mindestens im Bereich der Wand aufweist, Gusseisen mit Kugelgraphit. Dies hat den Vorteil, dass so der Hochdruckkörper sehr kostengünstig gefertigt werden kann.In a further advantageous embodiment, the material which has the high pressure body at least in the region of the wall, cast iron with nodular graphite. This has the advantage that the high-pressure body can be manufactured very inexpensively.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings.
Es zeigen:Show it:
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Elements of the same construction or function are provided across the figures with the same reference numerals.
In
In einer Ausführungsform kann die Hochdruckvorrichtung vorzugsweise eine Hochdruckpumpe, insbesondere eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine, sein. In weiteren Ausführungsformen ist die Hochdruckvorrichtung vorzugsweise als Common Rail oder als Einspritzventil ausgebildet, insbesondere als Bestandteil eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine.In one embodiment, the high-pressure device may preferably be a high-pressure pump, in particular a fuel injection system of an internal combustion engine. In further embodiments, the high-pressure device is preferably designed as a common rail or as an injection valve, in particular as part of a fuel injection system of an internal combustion engine.
Der Hochdruckkörper
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Hochdruckkörper
Der Hochdruckkörper
Im Folgenden soll das Verfahren zum Herstellen des Hochdruckkörpers
Der Hochdruckkörper
Auf diese Weise wird die Erkenntnis genutzt, dass Austenit unter mechanischer Beanspruchung in Martensit umgewandelt werden kann. Eine derartige Umwandlung von Austenit in Martensit unter mechanischer Beanspruchung kann sowohl durch Spannung im Austenit als auch durch plastische Dehnung des Austenits hervorgerufen werden. Die Umwandlung von Austenit in Martensit wird in diesem Fall dehnungsinduziert. Der Martensit entsteht unter der Einwirkung der plastischen Verformung des Austenits. Da im kubisch flächenzentrierten Gitter die Packungsdichte größer ist als im raumzentrierten Gitter, kommt es durch die Umwandlung zu einer Volumenzunahme dort, wo Martensit in dem Gefüge vorliegt. Die Bereiche
Vorzugsweise wirkt auf die Ausnehmung
Neben der unter mechanischer Beanspruchung stattfindenden Umwandlung des Austenits in Martensit werden Teile des Hochdruckkörpers
Wirkt während des Betriebs der Hochdruckvorrichtung, die einen derartig behandelten Hochdruckkörper
Besonders vorteilhaft ist, dass in Bereichen der Wand
Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist es möglich, die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander zu kombinieren, sodass auch derartige Anordnungen von der Erfindung umfasst sind.The invention is not limited to the specified embodiments. In particular, it is possible to combine the features of the various embodiments with each other, so that such arrangements are included in the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- HochdruckkörperHigh pressure body
- 1212
- Ausnehmungrecess
- 1414
- Wandwall
- 1616
- Bereiche aus AustenitAreas of austenite
- 1818
- Bereiche aus MartensitMartensitic areas
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DE1458976B2 (en) * | 1964-01-13 | 1971-05-19 | The Boeing Co , Seattle, Wash (V St A) | METHOD FOR MANUFACTURING A HOLLOW BODY FROM STEEL AND DEVICE FOR PERFORMING THIS METHOD |
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