DE102014201097A1 - Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils Download PDF

Info

Publication number
DE102014201097A1
DE102014201097A1 DE102014201097.7A DE102014201097A DE102014201097A1 DE 102014201097 A1 DE102014201097 A1 DE 102014201097A1 DE 102014201097 A DE102014201097 A DE 102014201097A DE 102014201097 A1 DE102014201097 A1 DE 102014201097A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
base material
diffusion layer
solenoid valve
producing
nitrogen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102014201097.7A
Other languages
English (en)
Inventor
Christian Suenkel
Joerg ABEL
Martin Buehner
Guido Pilgram
Thomas Sailer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102014201097.7A priority Critical patent/DE102014201097A1/de
Priority to PCT/EP2014/075286 priority patent/WO2015110199A1/de
Publication of DE102014201097A1 publication Critical patent/DE102014201097A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/168Assembling; Disassembling; Manufacturing; Adjusting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/24Nitriding
    • C23C8/26Nitriding of ferrous surfaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/166Selection of particular materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/90Selection of particular materials
    • F02M2200/9053Metals
    • F02M2200/9061Special treatments for modifying the properties of metals used for fuel injection apparatus, e.g. modifying mechanical or electromagnetic properties

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils vorgeschlagen, insbesondere eines Brennstoffeinspritzventils, mit einer in axialer Richtung verschiebbar geführten Ventilnadel, mit einem Magnetkern, mit einem dem Magnetkern axial gegenüberliegend angeordneten Magnetanker, wobei der Magnetanker an der Ventilnadel angeordnet ist, wobei der Magnetanker ein erstes Grundmaterial und der Magnetkern ein zweites Grundmaterial aufweist, wobei in einem Hochdruckaufstickprozess (HT-N-Prozess) auf dem ersten Grundmaterial eine erste Diffusionsschicht und/oder auf dem zweiten Grundmaterial eine zweite Diffusionsschicht erzeugt wird.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Solche Verfahren sind allgemein bekannt. Die Härte nichtrostender Stähle ist für viele Anwendungen, bei denen Verschleiß oder eine schlagartige Beanspruchung auftritt, typischerweise nicht ausreichend.
  • Bei elektromagnetisch betätigbaren Magnetaktoren zur Betätigung von Magnetventilen, insbesondere von Einspritzventilen, ist es bekannt, dass zur Erhöhung der Verschleißbeständigkeit gegen schlagenden und reibenden Verschleiß die Kontaktpartner (Magnetanker und Innenpol) mit einer Chromschicht beschichtet werden
  • In der Regel werden solche Chromschichten nasschemisch mittels elektrolytischer Abscheidung aus sechswertigem Chrom (Cr6+) erzeugt. Nachteilig dabei ist allerdings, dass die Aufbringung der Hartchromschicht typischerweise vergleichsweise teuer ist, so dass die Vermeidung einer solchen, insbesondere galvanisch aufgebrachten, Hartchromschicht wünschenswert ist. Weiterhin weist Cr6+ eine vergleichsweise hohe Toxizität auf.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils vorzuschlagen, welches ohne Cr6+ als Prozessstoff auskommt und kostengünstiger ist, wobei dennoch die magnetischen Eigenschaften des Grundmaterials weitestgehend erhalten bleiben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils und das erfindungsgemäße Magnetventil gemäß den nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass als eine Alternative zum Verchromen ein wärmetechnisches Verfahren zur Erzeugung verschleißfester Oberflächen des ersten und zweiten Grundmaterials bereitgestellt wird, wobei insbesondere die magnetischen Eigenschaften des Grundmaterials weitestgehend erhalten bleiben. Giftiges Cr6+ kommt hierbei nicht mehr zum Einsatz. Darüber hinaus ist das Herstellungsverfahren gegenüber dem Verchromen deutlich kostengünstiger. Insbesondere ermöglicht die Erfindung die Erzeugung einer stickstoffgehärteten Schicht mit geringer Streuung über diverse Stoffchargen mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung.
  • Bevorzugt wird Stickstoff während des Hochdruckaufstickprozesses (HT-N-Prozess) in einer Stickstoffatmosphäre mit 0,5-3,5 bar Überdruck - d.h. einem Stickstoffgasdruck, welcher der Summe aus Normaldruck (1013,25 Hektopascal) und Überdruck entspricht – bei Haltetemperaturen zwischen 1000°C und 1300°C in den Basiswerkstoff – d.h. dem ersten und zweiten Grundmaterial – eindiffundiert. Haltezeiten und Haltetemperaturen sind insbesondere so zu wählen, dass folgende Eigenschaften erreicht werden:
    • – das erste und/oder zweite Grundmaterial weist im Bereich der ersten und/oder zweiten Diffusionsschicht Härte zwischen 550 HV (Vickershärte) und 700 HV auf, und/oder
    • – eine Schichtdicke der ersten und/oder zweiten Diffusionsschicht beträgt zwischen 100 Mikrometer und 250 Mikrometer, und/oder
    • – durch den HT-N Prozess wird das Gefüge des ersten und/oder zweiten Grundmaterials nicht oder nur vernachlässigbar gering beeinflusst, und/oder
    • – der Magnetanker und/oder Magnetkern weist eine vergleichsweise hohe Permeabilität im ersten bzw. zweiten Grundmaterial und in der ersten bzw. zweiten Diffusionsschicht – welche auch als Randschicht bezeichnet wird – auf,
    • – in dem HT-N-Prozess wird eine Sättigungsinduktion gegenüber dem Basiszustand nicht reduziert (kein Restaustenit).
  • Bevorzugt umfasst das erste und/oder zweite Grundmaterial ein Gefüge mit einem Werkstoff – insbesondere nicht rostende Stähle –, welche insbesondere originär ferritisch, bevorzugt ideal ferromagnetisch, eingestellt sind. Durch das Aufsticken jenseits von 1000°C (austenitisieren) wird erreicht, dass sich Stickstoff (insbesondere in ausreichenden Mengen) in der Matrix (des Gefüges des ersten und/oder zweiten Grundmaterials) löst. Ein schnelles Abkühlen wirkt guten magnetischen Eigenschaften entgegen führt jedoch zu der anvisierten Härtesteigerung durch Martensitbildung. Langsames Abkühlen würde zur Bildung von Cr-Nitriden führen, welche zwar zu einer Härtesteigerung führen, jedoch durch Stickstoff den Chrom in größeren Mengen abbinden und somit die Korrosionsbeständigkeit drastisch reduzieren. Erfindungsgemäß wird der HT-N-Prozess so geführt, dass Haltezeiten und Glühtemperaturen (Haltetemperaturen) bei einem gleichzeitig hohe Stickstoffangebot reduziert werden.
  • Durch das Verfahren zur Herstellung der Materialeigenschaften des Magnetankers und/oder Magnetkerns (harte Diffusionsschicht bei gleichzeitig geringer Beeinflussung der magnetischen Eigenschaften des Grundmaterials) wird in besonders vorteilhafter Weise eine Einstellung dieser Materialeigenschaften mit geringer Streuung über diverse Stoffchargen mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung realisiert. Bevorzugt weist der Magnetanker und/oder Magnetkern (Innenpol) ein nichtrostendes Stahlmaterial auf, welches insbesondere aufgrund einer vorgegebenen Schwankungsbreite der chemischen Zusammensetzung bei Temperaturen jenseits von 1100°C einen vergleichsweise stark schwankenden Austenitanteil aufweist. Entsprechend schwankt auch der mögliche Martensitanteil und somit die Sättigungspolarisation, Permeabilität und Koerzitivfeldstärke nach Tiefkühlen und Anlassen.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in dem HT-N-Prozess eine Haltezeit und/oder eine Haltetemperatur derart gesteuert werden,
    • – dass sich eine magnetische Sättigungsinduktion der ersten Diffusionsschicht von einer magnetischen Sättigungsinduktion des ersten Grundkörpers um weniger als 20 %, bevorzugt weniger als 10 %, besonders bevorzugt um weniger als 1 %, ganz besonders bevorzugt um weniger als 0,1 % unterscheidet, und/oder,
    • – dass sich eine magnetische Sättigungsinduktion der zweiten Diffusionsschicht von einer magnetischen Sättigungsinduktion des zweiten Grundkörpers um weniger als 20 %, bevorzugt weniger als 10 %, besonders bevorzugt um weniger als 1 %, ganz besonders bevorzugt um weniger als 0,1 % unterscheidet, wobei insbesondere das Gefüge des ersten und/oder zweiten Grundmaterials ferritisch, bevorzugt ferromagnetisch, besonders bevorzugt ideal ferromagnetisch, eingestellt wird.
  • Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, eine stickstoffgehärtete erste und/oder zweite Diffusionsschicht zu erzeugen, wobei die magnetischen Eigenschaften des ersten und/oder zweiten Grundmaterials dennoch erhalten bleiben. Im Unterschied zu Verschleißlösungen (Cr-Schicht) wird bei der erfindungsmäßigen Diffusionsschicht die Haftbeständigkeit nicht nachteilhaft beeinflusst, da die Diffusionsschicht nicht aufwächst, sondern in den Kern kontinuierlich „einwächst“.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in dem HT-N-Prozess die Haltezeit und/oder Haltetemperatur derart gesteuert wird, dass das erste und/oder zweite Grundmaterial im Bereich der ersten und/oder zweiten Diffusionsschicht eine Vickershärte zwischen 100 HV und 800 HV, bevorzugt zwischen 400 HV und 750 HV, besonders bevorzugt zwischen 550 HV und 700 HV, aufweist.
  • Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, ein vergleichsweise verschleißfestes Magnetventil bereitzustellen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in dem HT-N-Prozess die Haltezeit und Haltetemperatur derart gesteuert wird, dass die erste und/oder zweite Diffusionsschicht eine Schichtdicke zwischen 10 Mikrometer und 500 Mikrometer, bevorzugt zwischen 50 Mikrometer und 350 Mikrometer, besonders bevorzugt zwischen 100 Mikrometer und 250 Mikrometer, aufweist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in dem HT-N-Prozess Stickstoff in das erste und/oder zweite Grundmaterial bei einem Stickstoffüberdruck zwischen 0 bar und 5 bar, bevorzugt zwischen 0,1 und 4 bar, besonders bevorzugt zwischen 0,5 bar und 3,5 bar und/oder einer Haltetemperatur zwischen 800 °C und 1500 °C, bevorzugt zwischen 900 °C und 1400 °C, besonders bevorzugt zwischen 1000 °C und 1300 °C, eindiffundiert wird.
  • Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, eine stickstoffgehärtete erste und/oder zweite Diffusionsschicht zu erzeugen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Basisprozess des HT-N-Prozess die folgenden, insbesondere zeitlich aufeinanderfolgenden, Verfahrensschritte umfasst:
    • – Halten bei der Haltetemperatur und dem Stickstoffüberdruck,
    • – Abschrecken in einer Stickstoffatmosphäre auf eine Abschrecktemperatur, wobei die Abschrecktemperatur bevorzugt 70 °C beträgt,
    • – insbesondere Tiefkühlen bei einer Tiefkühltemperatur, wobei die Tiefkühltemperatur bevorzugt zwischen –90 °C und –60 °C beträgt,
    • – insbesondere Anlassen bei Einer Anlasstemperatur, wobei die Anlasstemperatur bevorzugt zwischen 180 °C und 600 °C beträgt.
  • Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, dass der Magnetanker eine martensitische Randschicht und einen ferritischen bzw. ferromagnetischen Kern aufweist und/oder der Magnetkern (Innenpol) ebenso im Kern ferritisch bzw. ferromagnetisch und in der Randschicht martensitisch ist. Insbesondere sind das erste und/oder zweite Grundmaterial als nichtrostende ferritische Stäbe ausgebildet.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das erste und/oder zweite Grundmaterial mit Niob und/oder Titan legiert.
  • Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, stabilere magnetische Eigenschaften und Korrosionseigenschaften auch bei Schwankungen der Werkstoffchemie zu gewährleisten.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Magnetventils ist vorgesehen, dass ein Stickstoffgehalt der ersten Diffusionsschicht von einer Oberfläche der ersten Diffusionsschicht zu einem Kern des ersten Grundmaterials hin, insbesondere stetig, abnimmt und/oder ein Stickstoffgehalt der zweiten Diffusionsschicht von einer Oberfläche der zweiten Diffusionsschicht zu einem Kern des zweiten Grundmaterials hin, insbesondere stetig, abnimmt.
  • Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, das Magnetventil besonders kostengünstig und dennoch mit einer besonders guten Verschleißfestigkeit bzw. mit einer besonders guten Lebensdauerstabilität zu realisieren.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen
  • 1 und 2 schematisch Ansichten eines Magnetventil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
  • 1 zeigt schematisch eine Schnittdarstellung eines Magnetventils 113 gemäß der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt schematisch einen Detailausschnitt der Schnittdarstellung gemäß 1. Das Magnetventil 113 ist insbesondere ein Einspritzventil für flüssigen Kraftstoff. Das Magnetventil weist eine Ventilnadel 110 und eine Rückstellfeder 114 auf. Das Magnetventil 113 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich einer Achse 112. Ein weichmagnetischer, d.h. insbesondere aus einem ferromagnetischen Material gefertigter, Anker 106 (im Folgenden auch Magnetanker 106 genannt) ist axial verschiebbar gelagert und wird bei eingeschalteter Spule 103 (im Folgenden auch Magnetspule 103 genannt) durch die resultierende Magnetkraft von einem weichmagnetischen Innenpol 111 (im Folgenden auch Magnetkern 111 genannt) angezogen. Für eine große Magnetkraft ist anzustreben, dass der magnetische Fluss möglichst vollständig einen – beispielsweise in 2 dargestellten – Ankerluftspalt 107 (zwischen Magnetanker 106 und Magnetkern 111) durchsetzt. Hierzu ist insbesondere eine Ventilhülse 105 (im Folgenden auch Hülse 105 genannt) im Bereich des Ankerluftspalts 107 mit einer Ringnut (im Folgenden auch als Nut bzw. als Dünnwandbereich bezeichnet) versehen. Dieser Dünnwandbereich bewirkt aufgrund der geringen Restwandstärke (der Hülse 105) eine Reduzierung des Querschnitts der Ventilhülse 105, so dass der magnetische Fluss fast vollständig im Ankerluftspalt 107 und nicht ungenutzt in der Hülse 105 verläuft. Die Ventilhülse 105 hat die Aufgabe, den Innenraum gegen die Umgebung abzudichten. Der Kraftstoffdruck im inneren der Hülse 105 ist dabei in der Regel deutlich größer als der Umgebungsdruck, so dass die Hülse 105 druckbeaufschlagt ist und hohe Radialkräfte aufnehmen muss.
  • Zur Verstärkung des Materials (nachfolgend auch Grundmaterial genannt) des Magnetankers 106 und/oder des Magnetkerns 111 – insbesondere in solchen Bereichen (insbesondere Oberflächenbereichen) von Magnetanker 106 und/oder Magnetkern 111, die einem erhöhten Verschleiß gegen reibenden bzw. schlagenden Verschleiß ausgesetzt sind – ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine erste Diffusionsschicht 108 am Magnetanker 106 vorgesehen ist und/oder dass eine zweite Diffusionsschicht 109 am Magnetkern 111 vorgesehen ist. Die erste Diffusionsschicht 108 und/oder die zweite Diffusionsschicht 109 werden erfindungsgemäß in einem Hochdruckaufstickprozess (HT-N-Prozess) erzeugt.
  • Die erste Diffusionsschicht 108 und/oder die zweite Diffusionsschicht 109 weist insbesondere eine größere Verschleißbeständigkeit als das Grundmaterial von Magnetanker 106 und/oder Magnetkern 111 auf, so dass die Langlebigkeit der sich relativ zueinander bewegenden und auf ihre magnetischen Eigenschaften hin optimierten Elemente (d.h. der Magnetanker 106 und/oder der Magnetkern 111) in vorteilhafter Weise erhöht werden kann.
  • In 2 ist erkennbar, dass die Ventilnadel 110 ein Element 110‘ aufweist, das insbesondere fest (d.h. insbesondere formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig) und damit nicht relativbeweglich mit dem Grundmaterial der Ventilnadel 110 verbunden ist. Gegenüber diesem mit der Ventilnadel 110 verbundenen Element 110‘ ist der Magnetanker 106 relativverschieblich (bzw. relativbeweglich) parallel zur axialen Erstreckung der Ventilnadel 110 (d.h. parallel zur Achse 112), wobei die Relativbeweglichkeit des Magnetankers 106 durch zwei Bünde (mit dem Bezugszeichen 110‘ bezeichnet und nachfolgend auch Anschlagbünde genannt) des mit der Ventilnadel 110 verbundenen Elements 110‘ begrenzt ist. Der Magnetanker 106 stößt im Betrieb des Magnetventils 113 jedoch (aufgrund seiner Relativbewegung bezüglich der Ventilnadel 110 und damit auch bezüglich dem mit der Ventilnadel 110 verbundenen Element 110‘) an den Bünden an, wobei in diesen Oberflächenbereichen des Magnetankers 106 ein Verschleißschutz in Form der ersten Diffusionsschicht 108 vorgesehen ist.
  • Die zweite Diffusionsschicht 109 ist erfindungsgemäß insbesondere am Magnetkern 111 derart vorgesehen, dass es den dem Magnetanker 106 gegenüberliegenden Oberflächenbereich des Magnetkerns 111 abdeckt (d.h. in diesem Bereich das Grundmaterial des Magnetkerns 111 abdeckt). Dieser Bereich ist ebenfalls im Wesentlichen senkrecht zur axialen Richtung der Ventilnadel 110 (d.h. senkrecht zur Achse 112) angeordnet. Weiterhin ist die zweite Diffusionsschicht 109 erfindungsgemäß insbesondere auch in demjenigen Bereich des Magnetkerns 111 angeordnet, gegenüber dem sich die Ventilnadel 110 (bzw. ein mit der Ventilnadel sich mitbewegendes Element) bewegt. In diesem Bereich ist der Oberflächenbereich des Magnetkerns 111 zylinderförmig und parallel zur axialen Richtung der Ventilnadel 110 vorgesehen.
  • Erfindungsgemäß ist bei allen Ausführungsformen vorgesehen, die erste Diffusionsschicht 108 und/oder die zweite Diffusionsschicht 109 mittels eines Hochdruckaufstickprozess zu erzeugen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform (nicht dargestellt) wird der Magnetanker 106 und/oder der Innenpol 111 vollständig von der ersten bzw. zweiten Diffusionsschicht 108, 109 umhüllt, wobei sich insbesondere die erste und/oder zweite Diffusionsschicht überall dort bildet, wo die Bauteiloberfläche in Kontakt zur Ofenatmosphäre steht. Beispielsweise kann eine den Magnetanker 106 und/oder Innenpol 111 nur teilweise (d.h. nicht vollständig) umhüllende Schicht in einem Nachbearbeitungsschritt erzeugt werden.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils (113), insbesondere eines Brennstoffeinspritzventils, mit einer in axialer Richtung verschiebbar geführten Ventilnadel (110), mit einem Magnetkern (111), mit einem dem Magnetkern (111) axial gegenüberliegend angeordneten Magnetanker (106), wobei der Magnetanker (106) an der Ventilnadel (110) angeordnet ist, wobei der Magnetanker (106) ein erstes Grundmaterial und der Magnetkern (111) ein zweites Grundmaterial aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Hochdruckaufstickprozess (HT-N-Prozess) auf dem ersten Grundmaterial eine erste Diffusionsschicht (108) und/oder auf dem zweiten Grundmaterial eine zweite Diffusionsschicht (109) erzeugt wird.
  2. Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils (113) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem HT-N-Prozess eine Haltezeit und/oder eine Haltetemperatur derart gesteuert werden, – dass sich eine magnetische Sättigungsinduktion der ersten Diffusionsschicht (108) von einer magnetischen Sättigungsinduktion des ersten Grundkörpers um weniger als 20 %, bevorzugt weniger als 10 %, besonders bevorzugt um weniger als 1 %, ganz besonders bevorzugt um weniger als 0,1 % unterscheidet, und/oder, – dass sich eine magnetische Sättigungsinduktion der zweiten Diffusionsschicht (109) von einer magnetischen Sättigungsinduktion des zweiten Grundkörpers um weniger als 20 %, bevorzugt weniger als 10 %, besonders bevorzugt um weniger als 1 %, ganz besonders bevorzugt um weniger als 0,1 % unterscheidet, wobei insbesondere das Gefüge des ersten und/oder zweiten Grundmaterials ferritisch, bevorzugt ferromagnetisch, besonders bevorzugt ideal ferromagnetisch, eingestellt wird.
  3. Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils (113) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Grundmaterial mit Niob und/oder Titan legiert wird.
  4. Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils (113) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem HT-N-Prozess die Haltezeit und/oder Haltetemperatur derart gesteuert wird, dass das erste und/oder zweite Grundmaterial im Bereich der ersten und/oder zweiten Diffusionsschicht (108, 109) eine Vickershärte zwischen 100 HV und 800 HV, bevorzugt zwischen 400 HV und 750 HV, besonders bevorzugt zwischen 550 HV und 700 HV, aufweist.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils (113) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem HT-N-Prozess die Haltezeit und Haltetemperatur derart gesteuert wird, dass die erste und/oder zweite Diffusionsschicht (108, 109) eine Schichtdicke zwischen 10 Mikrometer und 500 Mikrometer, bevorzugt zwischen 50 Mikrometer und 350 Mikrometer, besonders bevorzugt zwischen 100 Mikrometer und 250 Mikrometer, aufweist.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils (113) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem HT-N-Prozess Stickstoff in das erste und/oder zweite Grundmaterial bei einem Stickstoffüberdruck zwischen 0 bar und 5 bar, bevorzugt zwischen 0,1 und 4 bar, besonders bevorzugt zwischen 0,5 bar und 3,5 bar und/oder einer Haltetemperatur zwischen 800 °C und 1500 °C, bevorzugt zwischen 900 °C und 1400 °C, besonders bevorzugt zwischen 1000 °C und 1300 °C, eindiffundiert wird.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils (113) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Basisprozess des HT-N-Prozess die folgenden, insbesondere zeitlich aufeinanderfolgenden, Verfahrensschritte umfasst: – Halten bei der Haltetemperatur und dem Stickstoffüberdruck, – Abschrecken in einer Stickstoffatmosphäre auf eine Abschrecktemperatur, wobei die Abschrecktemperatur bevorzugt 70 °C beträgt, – insbesondere Tiefkühlen bei einer Tiefkühltemperatur, wobei die Tiefkühltemperatur bevorzugt zwischen –90 °C und –60 °C beträgt, – insbesondere Anlassen bei Einer Anlasstemperatur, wobei die Anlasstemperatur bevorzugt zwischen 180 °C und 600 °C beträgt.
  8. Magnetventil (113), hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Diffusionsschicht (108) eine erste Stickstoff gehärtete Oberfläche des ersten Grundmaterials und/oder die zweite Diffusionsschicht (109) eine zweite Stickstoff gehärtete Oberfläche des zweiten Grundmaterials ist, wobei insbesondere das erste und/oder zweite Grundmaterial ein Stahlmaterial umfasst.
  9. Magnetventil (113) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stickstoffgehalt der ersten Diffusionsschicht (108) von einer Oberfläche der ersten Diffusionsschicht (108) zu einem Kern des ersten Grundmaterials hin, insbesondere stetig, abnimmt und/oder ein Stickstoffgehalt der zweiten Diffusionsschicht (109) von einer Oberfläche der zweiten Diffusionsschicht (109) zu einem Kern des zweiten Grundmaterials hin, insbesondere stetig, abnimmt.
DE102014201097.7A 2014-01-22 2014-01-22 Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils Pending DE102014201097A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014201097.7A DE102014201097A1 (de) 2014-01-22 2014-01-22 Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils
PCT/EP2014/075286 WO2015110199A1 (de) 2014-01-22 2014-11-21 Verfahren zur herstellung eines magnetventils

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014201097.7A DE102014201097A1 (de) 2014-01-22 2014-01-22 Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014201097A1 true DE102014201097A1 (de) 2015-07-23

Family

ID=51932360

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014201097.7A Pending DE102014201097A1 (de) 2014-01-22 2014-01-22 Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102014201097A1 (de)
WO (1) WO2015110199A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018149635A1 (de) * 2017-02-14 2018-08-23 Robert Bosch Gmbh Magnetanker und verfahren zum herstellen eines magnetankers
DE102016205102B4 (de) 2015-12-17 2022-01-05 Robert Bosch Gmbh Ventil in einer Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems und Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems mit diesem Ventil

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018212111A1 (de) * 2018-07-20 2020-01-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem Stahl mit einer stickstoffhaltigen Schutzschicht und entsprechend hergestelltes Bauteil

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2708470B2 (ja) * 1988-06-08 1998-02-04 株式会社日立製作所 電磁式燃料噴射弁
DE4033706A1 (de) * 1990-10-24 1991-02-21 Hans Prof Dr Ing Berns Einsatzhaerten mit stickstoff zur verbesserung des korrosionswiderstandes martensitischer nichtrostender staehle
ES2118531T3 (es) * 1993-12-09 1998-09-16 Bosch Gmbh Robert Valvula accionable electromagneticamente.
JP2001050020A (ja) * 1999-05-31 2001-02-23 Nippon Piston Ring Co Ltd 内燃機関用の弁装置
US6564777B2 (en) * 1999-10-15 2003-05-20 Westport Research Inc. Directly actuated injection valve with a composite needle
DE102004039926B4 (de) * 2004-08-18 2016-09-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines temperatur- und korrosionsbeständigen Kraftstoffinjektorkörpers
DE102007038983A1 (de) * 2007-08-17 2009-02-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Verschleißschutzschicht an einem weichmagnetischen Bauteil
EP2378106A1 (de) * 2010-04-13 2011-10-19 Continental Automotive GmbH Ventilanordnung für ein Einspritzventil und Einspritzventil
DE102011077179A1 (de) * 2011-06-08 2012-12-13 Robert Bosch Gmbh Anker für ein Magnetventil und Verfahren zur Herstellung eines Ankers

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016205102B4 (de) 2015-12-17 2022-01-05 Robert Bosch Gmbh Ventil in einer Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems und Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems mit diesem Ventil
US11300087B2 (en) 2015-12-17 2022-04-12 Robert Bosch Gmbh Valve, in particular a suction valve, in a high-pressure pump of a fuel injection system
WO2018149635A1 (de) * 2017-02-14 2018-08-23 Robert Bosch Gmbh Magnetanker und verfahren zum herstellen eines magnetankers

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015110199A1 (de) 2015-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2045339B1 (de) Für eine Wälzbeanspruchung ausgebildetes Werkstück aus durchhärtendem Stahl und Verfahren zur Wärmebehandlung
DE102010061219B4 (de) Elektromagnetisches Stellglied
EP1516107B1 (de) Lagefixierung eines bolzens
DE102009007118A1 (de) Druckregelventil
EP2097913B1 (de) Verfahren zur herstellung eines festen magnetkreisbauteils
DE102014201097A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils
WO2012113587A1 (de) Steuerventil für einen kraftstoffinjektor sowie kraftstoffinjektor
DE102008031690B4 (de) Kraftstoffeinspritzventil
DE102012219453A1 (de) Mehrfachnocken
DE112020001983T5 (de) Baugruppe für kraftstoffinjektor und beschichtungsverfahren für die gleiche
DE102013225860B4 (de) Gleitlager
EP2644879B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils
WO2009109369A1 (de) Elektromagnetische stellvorrichtung
EP2811150B1 (de) Kraftstoffeinspritzventil
DE102011084724A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer magnetischen Trennung für ein Magnetventil
WO2018137913A1 (de) Magnetventil, brennkraftmaschine mit magnetventil und verfahren zur herstellung eines magnetventils
DE102012023394A1 (de) Eisenbasierte Legierung, daraus hergestelltes Halbzeug oder Bauteil mit magnetischem Trennbereich, und Verfahren zu deren Herstellung
DE102018115181A1 (de) Elektromagnetische Ventilvorrichtung und System
DE102014210571A1 (de) Bauteilelement einer Baugruppe und Herstellungsverfahren dafür
DE102010062077A1 (de) Ventileinrichtung mit einem wenigstens abschnittsweise zylindrischen Bewegungselement
DE102016222673B4 (de) Elektromagnetventil für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen
EP1753887B1 (de) Hochbeanspruchtes motorenbauteil
DE102015016929A1 (de) Nockenelement für eine Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftwagens
DE102020216227A1 (de) Komponente für Kraftstoffinjektor und deren Beschichtungsmethode
DE102016001060A1 (de) Elektrohydraulisches Ventil und Verfahren zu seiner Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed