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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Komponente für einen Fluidinjektor sowie ein Wellrohr für einen Fluidinjektor, die eine kostengünstige Konstruktion und einen zuverlässigen Betrieb des Fluidinjektors ermöglichen.
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Brennkraftmaschinen sind häufig dazu ausgelegt, hohe Drehmomente zu erzeugen, welche große Einspritzmengen erfordern. Andererseits erfordern gesetzliche Vorschriften bezüglich der zulässigen Schadstoffemissionen von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch die Schadstoffemissionen geringgehalten werden.
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Die Verringerung von Schadstoffemissionen von Brennkraftmaschinen sowie eine genaue Dosierung eines zuzumessenden Fluids sind bei der Konstruktion von Fluidinjektoren eine große Herausforderung. Dabei ist unter anderem ein zuverlässiges Zusammenwirken der Komponenten des Fluidinjektors erforderlich, welche vorzugsweise kostengünstig angefertigt werden können.
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Es ist eine Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ein Verfahren zum Herstellen einer Komponente für einen Fluidinjektor sowie ein Wellrohr für einen Fluidinjektor zu schaffen, die zu einer kostengünstigen Konstruktion und zu einem zuverlässigen und sicheren Betrieb des Fluidinjektors beitragen.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer Komponente für einen Fluidinjektor ein Bereitstellen eines metallischen Rohkörpers zum Ausbilden der Komponente, welcher eine materialabhängige martensitische Schwellentemperatur und eine materialabhängige austenitische Schwellentemperatur aufweist, wobei die austenitische Schwellentemperatur größer ist als die martensitische Schwellentemperatur. Das Verfahren umfasst weiter ein Bereitstellen eines Umformmediums mit vorgegebenen Materialeigenschaften zum drucktechnischen Umformen des Rohkörpers. Außerdem umfasst das Verfahren ein Erhitzen des bereitgestellten Rohkörpers bis oberhalb der austenitischen Schwellentemperatur und dadurch Ausbilden eines austenitischen, weichgeglühten Zustands des Rohkörpers. Das Verfahren umfasst weiter ein Abkühlen des erhitzten Rohkörpers bis in einen Bereich von einschließlich 50 % bis 150 % der martensitischen Schwellentemperatur. Das Verfahren umfasst außerdem ein Umformen des Rohkörpers mittels des Umformmediums zum Ausgestalten einer vorgegebenen Geometrie und dadurch Ausbilden der Komponente für den Fluidinjektor.
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Mittels des beschriebenen Verfahrens kann eine Komponente für den Fluidinjektor kostengünstig gefertigt werden, sodass infolgedessen zu geringen Konstruktionskosten des Fluidinjektors beigetragen wird. Zudem ermöglicht die mittels des beschriebenen Verfahrens hergestellte Komponente einen sicheren und zuverlässigen Betrieb des Fluidinjektors.
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Die Komponente für den Fluidinjektor ist beispielsweise als Wellrohr ausgeformte Rohrfeder realisiert, welche ein zuverlässiges Abdichten und Vorspannen eines piezoelektrischen Aktors des Fluidinjektors ermöglicht. Mittels des beschriebenen Verfahrens kann eine kombinierte Vorspann- und Abdichtfunktion des Wellrohrs für den piezoelektrischen Aktor kostengünstig bei relativ niedrigen Temperaturen erzielt werden. Dabei bezeichnen relativ niedrige Temperaturen im Rahmen eines Umformprozesses einen Bereich, der abhängig vom verwendeten Material des Rohkörpers ist. Um beispielsweise ein Wellrohr aus einem hochfesten Federstahl aus der Gruppe der Maraging-Stähle zu fertigen, ist ein Umformen in einem relativ niedrigen Temperaturbereich von 20 °C bis 300 °C möglich.
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Ein solches kontrolliertes Umformen im Bereich der martensitischen Schwellentemperatur ermöglicht eine deutliche Reduktion von Herstellungskosten der Komponente für den Fluidinjektor im Vergleich zu Warmumformprozessen, die beispielsweise bei Temperaturen von 750 °C bis 950 °C oberhalb der austenitischen Schwellentemperatur durchgeführt werden. Darüber hinaus wirken sich die relativ niedrigen Temperaturen vorteilhaft auf das Kriechverhalten des Materials des erhitzten Umformwerkzeuges aus, welches in der Regel geringer ausgeprägt ist als bei hocherhitzten Materialien. Aufgrund des geringeren Kriechverhaltens im Bereich der martensitischen Schwellentemperatur können bei einem Umformprozess höhere Werkzeugstandzeiten realisiert werden und somit benötigte Umformungen des Rohkörpers zuverlässiger und kontrollierter durchgeführt werden als dies üblicherweise der Fall im Bereich der austenitischen Schwellentemperatur ist.
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In diesem Zusammenhang beschreibt die austenitische Schwellentemperatur eine Grenztemperatur, ab der das verwendete Material des Rohkörpers von seinem martensitischen Zustand in den austenitischen Zustand übergeht und seine Phase beziehungsweise seine Gitterstruktur geändert wird. In dem austenitischen Zustand weist das Material ein nutzbringendes plastisches Verformungsvermögen auf, allerdings werden diesbezüglich hochwarmfeste Werkzeugwerkstoffe benötigt, die für ein solches Warmumformen geeignet sind. Kühlt der austenitisierte Rohkörper wieder ab und unterschreitet die martensitische Schwellentemperatur, ändert sich die Phase und Gitterstruktur des Materials und der Rohkörper nimmt wieder einen martensitischen Gefügezustand an. Ein solches Verhalten des Materials wird unter anderem mittels eine Dilatometerkurve illustriert, welche den Längenausdehnungskoeffizient in Abhängigkeit der Temperatur darstellt. Das Material kann zum Beispiel ein Metall, eine Metallkombination oder eine Legierung sein.
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Es ist eine Erkenntnis im Rahmen der Erfindung, dass ein kontrollierbares Umformen des Rohkörpers auch im Bereich der martensitischen Schwellentemperatur erfolgen kann, sodass mittels des beschriebenen Verfahrens deutliche günstigere Werkzeugwerkstoffe eingesetzt werden können und ein signifikant geringerer Energieaufwand zum Umformen des Rohkörpers mittels des Umformmediums benötigt wird.
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Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst das Umformen des Rohkörpers mittels des Umformmediums ein Umformen in Abhängigkeit einer materialabhängigen Bruchdehnung des Rohkörpers. Im Rahmen eines solchen Verfahrens wird der Werkstoff beziehungsweise das Material des Rohkörpers zunächst mittels Erhitzen in einen weichgeglühten Zustand versetzt, in dem der erhitzte Rohkörper eine materialabhängige Bruchdehnung aufweist. Die Bruchdehnung gibt beispielsweise als relative Angabe Auskunft über eine maximal zulässige Dehnung bevor ein Brechen des Rohkörpers erfolgt. Weist der erhitzte Rohkörper zum Beispiel eine Bruchdehnung von etwa 15 % auf, kann er auf das 1,15fache seiner Länge gedehnt werden, bevor er bricht. Entsprechend wirkt sich die Bruchdehnung als Materialeigenschaft des Rohkörpers auf ein zulässiges Umformen aus.
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Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst das Umformen des Rohkörpers mittels des Umformmediums ein Kaltumformen des Rohkörpers unterhalb der materialabhängigen martensitischen Schwellenreparatur des bereitgestellten Rohkörpers. Mittels des beschriebenen Verfahrens ist es insbesondere möglich, eine Komponente für einen Fluidinjektor in einem vergleichsweise niedrigen Temperaturbereich umzuformen, welcher sich von einer Raumtemperatur bis hin zur martensitischen Schwellentemperatur erstrecken kann. Ein solches Kaltumformen des erhitzten Rohkörpers unterscheidet sich daher deutlich von einem Warmumformprozess, welcher üblicherweise bei Temperaturen von 750 °C bis 950 °C durchgeführt wird.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung des Verfahrens umfasst das Verfahren ein Bereitstellen des Rohkörpers aufweisend einen Maraging-Stahl mit einer martensitischen Schwellentemperatur in einem Temperaturbereich von einschließlich 120 °C bis einschließlich 220 °C. Maraging-Stahl ist ein bevorzugtes Material zum Ausbilden der Komponente für den Fluidinjektor, insbesondere als Wellrohr zum Abdichten und Vorspannen eines piezoelektrischen Aktors, und bezeichnet eine Gruppe hochfester Stähle mit hoher Zähigkeit. Solche Stähle weisen unter anderem einen langanhaltenden austenitisierten Zustand auf und besitzen üblicherweise eine austenitische Schwellentemperatur im Temperaturbereich zwischen 600 °C und 700 °C.
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Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Verfahren ein Kaltumformen des Rohkörpers unterhalb der martensitischen Schwellentemperatur des Maraging-Stahls in einem Temperaturbereich bis einschließlich 20 °C. Mittels des beschriebenen Verfahrens ist insbesondere ein Kaltumformen des Rohkörpers bis hinunter zu einer üblichen Raumtemperatur möglich, sodass ein einfacher Werkzeugaufbau verwendbar mit kostengünstigen Werzeugwerkstoffen und ein aufwandsarmer und kontrollierter Umformprozess durchführbar sind.
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Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Verfahren ein Umformen des Rohkörpers oberhalb der martensitischen Schwellentemperatur des Maraging-Stahls in einem Temperaturbereich bis einschließlich 300 °C. Auch in diesem Temperaturbereich kann ein zuverlässiger Umformprozess erfolgen und im Vergleich zu Warmumformprozessen deutlich vereinfacht werden.
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Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst das Verfahren ein Bereitstellen des Umformmediums mit vorgegebenen Materialeigenschaften derart, dass das Umformmedium bei dem Umformen des Rohkörpers einen flüssigen Aggregatszustand aufweist. Der beschriebene Umformprozess des Verfahrens im Bereich relativ niedriger Temperaturen ermöglicht außerdem einen Einsatz eines flüssigen Umformmediums. Im Vergleich zu einem gasförmigen Umformmedium, die zwangsläufig bei Warmumformprozessen gegeben sind, kann mittels eines flüssigen Umformmediums ein zum Umformen des Rohkörpers erforderlicher Druck mit deutlich geringerem Energieaufwand bereitgestellt werden. Ein solches flüssiges Umformmedium ist beispielsweise als ionische Flüssigkeit, als Hochtemperaturöl oder als mit Zusätzen versehenes Wasser realisiert, sodass das Umformmedium ein zuverlässiges und kontrolliertes Umformen des Rohkörpers bei den beschriebenen niedrigen Temperaturen ermöglicht.
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Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst das Verfahren ein mehrstufiges Erhitzen, Abkühlen und Umformen des Rohkörpers zum Ausbilden der Komponente mit vorgegebener Geometrie für den Fluidinjektor. Gegebenenfalls ist es aufgrund der Bruchdehnung des Materials nicht nutzbringend, eine gewünschte Geometrie des Rohkörpers in einem Prozessschritt auszuformen, sodass ein mehrstufiger Umformprozess mit einem zwischengeschalteten Weichglühprozess zielführend ist. Zum Beispiel weist der erhitzte Rohkörper eine Bruchdehnung von 10 % auf, aber zur Ausformung einer vorgegebenen Geometrie des Rohkörpers beziehungsweise der Komponente für den Fluidinjektor ist eine plastische Dehnung von etwa 25 % erwünscht. In einem solchen Fall wäre es nutzbringend, einen dreistufigen Umformprozess mit einer jeweiligen plastischen Verformung des Rohkörpers von etwa 8 % seiner Ausdehnung und zweimaligem Zwischenglühen durchzuführen.
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Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Verfahren ein Umformen des Rohkörpers und dadurch Ausbilden der Komponente in Form eines Wellrohrs zum Vorspannen und Abdichten eines piezoelektrischen Aktors für den Fluidinjektor. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Wellrohr zum Vorspannen und Abdichten eines piezoelektrischen Aktors für einen Fluidinjektor mittels Umformen eines bereitgestellten Rohkörpers im Bereich einer materialabhängigen martensitischen Schwellentemperatur des Rohkörpers ausgebildet.
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Ein solches Wellrohr repräsentiert eine bevorzugte Ausgestaltung der Komponente für einen Fluidinjektor, welche die Funktionalität des piezoelektrischen Aktors nutzbringend unterstützten und sich vorteilhaft auf einen Betrieb des Fluidinjektors auswirken kann. Das Wellrohr ist insbesondere mittels eines der zuvor beschriebenen Verfahren herstellbar, sodass sämtliche Eigenschaften und Merkmale des zuvor beschriebenen Verfahrens auch für das Wellrohr offenbart sind und umgekehrt.
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Das Wellrohr bildet im Wesentlichen eine geschlossene Hülse mit Federeigenschaften um die piezoelektrischen Elemente des Aktors und realisiert aufgrund seines geringen Bauraumbedarfs eine platzsparende Möglichkeit für eine kombinierte Vorspann- und Abdichtfunktion für den piezoelektrischen Aktor, sodass ein verbesserter Wirkungsgrad des Aktors erzielbar ist. Dabei ist es nutzbringend eine geringe Federkonstante des Wellrohrs auszubilden, um Spannungen im Material gering zu halten und eine vorgegebene Vorspannkraft zu erzielen.
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Um den Wirkungsgrad des piezoelektrischen Aktors nutzbringend zu beeinflussen, ist es vorteilhaft, diesen mit einer vom Querschnitt abhängigen Kraft vorzuspannen. Darüber hinaus ist eine vorgegebene Vorspannkraft erforderlich, um eine ausreichende Dauerlauffähigkeit des piezoelektrischen Aktors zu erzielen. Außerdem ist es für eine zuverlässige Funktionalität des Aktors und des Fluidinjektors vorteilhaft, den Aktor vor Kontakt mit Kraftstoff zu schützen, um Beschädigungen von Isolierungen und elektrischen Kontaktierungen zu verhindern oder zumindest entgegenzuwirken.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel eines Fluidinjektors in einer schematischen Schnittdarstellung,
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2 ein Ausführungsbeispiel einer Komponente für den Fluidinjektor in Form eines Wellrohrs,
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3 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Komponente für den Fluidinjektor,
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4 qualitativer Zusammenhang zwischen dem Längenausdehnungskoeffizienten eines Materials und der Temperatur.
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Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind gegebenenfalls nicht alle dargestellten Elemente in sämtlichen Figuren mit zugehörigen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 illustriert in einer schematischen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines Fluidinjektors 1, welcher einen Injektorkörper 3 und einen Düsenkörper 5 umfasst, der mit dem Injektorkörper 3 gekoppelt ist. Innerhalb einer Ausnehmung des Injektorkörpers 3, welche entlang einer Längsachse L des Fluidinjektors 1 von einer Wandung des Injektorkörpers 3 begrenzt ist, ist ein piezoelektrischer Aktor 7 angeordnet, welcher mit einer Düsennadel 8 gekoppelt ist, um diese bezogen auf die Längsachse L axial zu bewegen und in einer Schließposition der Düsennadel 8 einen Fluidstrom durch den Fluidinjektor 1 zu unterbinden und ansonsten freizugeben.
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Der piezoelektrische Aktor 7 ist von einem Wellrohr 10 umgeben, welches als umschließende Hülse um den Aktor 7 eine vorgegebene Vorspann- und Abdichtfunktion realisiert und zu einen zuverlässigen, sicheren und langlebigen Betrieb des Fluidinjektors 1 beiträgt. Wie anhand der nachfolgenden 2 bis 4 erläutert wird, ist das Wellrohr 10 auf besonders einfache und kostengünstige Weise fertigbar, sodass außerdem ein Betrag für eine kostengünstige Konstruktion des Fluidinjektors 1 geleistet wird.
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Darüber hinaus ist eine Hochdruckbohrung 6 des Fluidinjektors 1 illustriert, die mit einem Speicherraum koppelbar ist, um den Fluidinjektor 1 mit Fluid versorgen zu können und ein Zumessen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine zu ermöglichen.
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2 illustriert ein Ausführungsbeispiel des Wellrohrs 10, welches als Komponente für den Fluidinjektor 1 um den piezoelektrischen Aktor 7 angeordnet ist. Das Wellrohr 10 weist nach seiner Herstellung eine vorgegebene Rohrfedergeometrie mit einer Vielzahl von Wellen 12 auf. Das Wellrohr 10 ist zum Vorspannen und Abdichten des piezoelektrischen Aktors 7 mittels Umformen eines bereitgestellten Rohkörpers im Bereich einer materialabhängigen martensitischen Schwellentemperatur TM des Rohkörpers ausgebildet.
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Das Wellrohr 10 unterstützt die Funktionalität des Aktors 7 nutzbringend und kann sich vorteilhaft auf einen Betrieb des Fluidinjektors 1 auswirken. Das Wellrohr 10 bildet im Wesentlichen eine geschlossene Hülse mit Federeigenschaften um die piezoelektrischen Elemente des Aktors 7 und realisiert eine kombinierte Vorspann- und Abdichtfunktion für den piezoelektrischen Aktor 7, sodass ein verbesserter Wirkungsgrad des Aktors 7 erzielbar ist. Dabei wirkt sich das Wellrohr 10 mit einer vorgegebenen Vorspannkraft nutzbringend auf eine Dauerlauffähigkeit des piezoelektrischen Aktors 7 aus und dichtet zudem den Aktor 7 vor Kontakt mit Kraftstoff ab, um Beschädigungen von Isolierungen und elektrischen Kontaktierungen entgegenzuwirken.
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3 illustriert schematisch ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Wellrohrs 10 nach 2, das mittels Umformen in einem relativ niedrigen Temperaturbereich um eine martensitische Schwellentemperatur TM ausgebildet wird. In einem Schritt S1 wird zum Ausbilden des Wellrohrs 10 ein metallischer Rohkörper bereitgestellt, welcher eine materialabhängige martensitische Schwellentemperatur TM und eine austenitische Schwellentemperatur TA aufweist. Die austenitische Schwellentemperatur TA ist größer als die martensitische Schwellentemperatur TM (vgl. 4).
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Die austenitische Schwellentemperatur TA ist eine Grenztemperatur, ab der das verwendete Material des Rohkörpers von seinem martensitischen Zustand in den austenitischen Zustand übergeht und eine im Vergleich zum martensitischen Zustand andere Phase beziehungsweise Gitterstruktur aufweist. In dem austenitischen Zustand weist das Material ein nutzbringendes plastisches Verformungsvermögen auf, allerdings werden diesbezüglich hochwarmfeste Werkzeugwerkstoffe, wie zum Beispiel Nickelbasislegierungen, benötigt, die für ein solches Warmumformen geeignet sind. So beschaffene Werkezuge sind kostenintensiv und schwierig zu bearbeiten.
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Kühlt der austenitisierte Rohkörper wieder ab und unterschreitet die martensitische Schwellentemperatur TM, ändert sich die Phase und Gitterstruktur des Materials und der Rohkörper nimmt wieder einen martensitischen Gefügezustand an. Das Material kann zum Beispiel ein Metall, eine Metallkombination oder eine Legierung sein. Bevorzugt weist das Material des Rohkörpers einen hochfesten Maraging-Stahl auf.
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In einem weiteren Schritt S3 wird ein Umformmedium mit vorgegebenen Materialeigenschaften zum drucktechnischen Umformen des Rohkörpers bereitgestellt, welches beispielsweise als flüssiges Umformmedium ein zuverlässiges und effizientes Weiterleiten eines vorgegebenen Druckes zum Ausformen einer vorgegebenen Geometrie des Wellrohrs 10 ermöglicht. Der Einsatz eines flüssigen Umformmediums ist im Rahmen dieses Verfahrens möglich, weil das Umformen in einem „kalten“ beziehungsweise relativ niedrigen Temperaturbereich zwischen 20 °C und 240 °C erfolgen kann. Im Gegensatz dazu müssen sich Warmumformprozesse bei 750 °C bis 950 °C als Umformmedium eines Gases, wie Stickstoff, bedienen, welches einen deutlich höheren Energieaufwand benötigt, um eine entsprechende Kompression zu erzielen und den zum Umformen erforderlichen Druck bereitzustellen.
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In einem weiteren Schritt S5 wird der bereitgestellte Rohkörper bis oberhalb der austenitischen Schwellentemperatur TA erhitzt und dadurch ein austenitischer, weichgeglühter Zustand des Rohkörpers ausgebildet. Eine solche Austenitisierung kann zum Beispiel bei etwa 950 °C durchführt werden, um einen weichgeglühten Zustand des Rohkörpers als Vorbereitung zum Umformen auszubilden.
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In einem darauffolgenden Schritt S7 wird der erhitzte Rohkörper zum Beispiel bis in einen Bereich von 50 % der martensitischen Schwellentemperatur TM abgekühlt. Anders formuliert weist der erhitzte Rohkörper gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Temperatur das 0,5 fache bis 1,5 fache der martensitischen Schwellentemperatur TM auf.
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In einem weiteren Schritt S9 wird der Rohkörper daraufhin mittels des flüssigen Umformmediums zum Ausgestalten einer vorgegebenen Geometrie kontrolliert umgeformt, sodass das Wellrohr 10 als Komponente für den Fluidinjektor 1 ausbildbar ist. Ein solches Umformen kann insbesondere unterhalb der martensitischen Schwellentemperatur TM erfolgen und sogar bei Raumtemperatur durchgeführt werden. Dann ist es zutreffend, das Umformen als Kaltumformen zu bezeichnen.
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Alternativ kann das Umformen in Schritt S9 geringfügig oberhalb der martensitischen Schwellentemperatur TM durchgeführt werden. Ein solches Umformen findet dann geringfügig oberhalb der Rückwandlungstemperatur in den martensitischen Zustand statt, welche zum Beispiel bei Maraging-Stahl knapp 200 °C beträgt.
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Beiden Varianten der Prozessführung ist gemein, dass sie bei relativ niedrigen Umformtemperaturen, zum Beispiel zwischen 20 °C und 260 °C, durchgeführt werden und daher einen kostengünstigen Umformprozess ermöglichen. Das kontrollierte Umformen kann mittels kostengünstiger Werkzeugwerkstoffe erreicht werden und zudem sind hohe Werkzeugstandzeiten realisierbar. Diese resultieren aus einem geringeren Kriechverhalten des erhitzten Materials im Bereich der martensitischen Schwellentemperatur TM im Vergleich zu dem Kriechverhalten des Materials im Bereich der austenitischen Schwellentemperatur TA.
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Darüber hinaus kann als Umformmedium anstelle von Gas eine temperaturbeständige Flüssigkeit, wie Hochtemperaturöle oder eine ionische Flüssigkeit eingesetzt werden, sodass zur Erzeugung eines erforderlichen Umformdruckes ein deutlich geringerer Energieaufwand benötigt wird. Infolgedessen wird weiter zu einer kostengünstigen Fertigung des Wellrohrs 10 und somit zu einer effizienten Konstruktion des Fluidinjektors 1 beigetragen.
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Außerdem kann das Umformen gemäß Schritt S9 in Abhängigkeit einer Bruchdehnung des Materials des Rohkörpers erfolgen, welche zum Beispiel in einem erhitzten Zustand um die martensitische Schwellentemperatur TM etwa 10 % beträgt. Der erhitzte Rohkörper kann dann um etwa 10 % seiner Länge gedehnt werden, bevor er bricht. Gegebenenfalls ist eine solche Bruchdehnung nicht ausreichend, um eine gewünschte Wellenfedergeometrie des Wellrohrs 10 in einem Prozessschritt darzustellen, sodass beispielsweise die Schritte S5 bis S9 erneut durchgeführt werden und ein mehrstufiger Umformprozess mit jeweils einem zwischengeschalteten Weichglühprozess erfolgt.
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4 repräsentiert eine Dilatometerkurve, welche den Längenausdehnungskoeffizient σ des Materials des Rohkörpers in Abhängigkeit der Temperatur darstellt. Beispielsweise repräsentiert der dargestellte Verlauf einen temperaturabhängigen Zustand eines Maraging-Stahls mit einer martensitischen Schwellentemperatur TM von etwa 160 °C und einer austenitischen Schwellentemperatur TA von etwa 640 °C.
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Bei einem Erhitzen des Rohkörpers folgt der Längenausdehnungskoeffizient σ dem oberen Kurvenverlauf gemäß dem eingezeichneten Pfeil bis das erhitzte Material den austenitischen Schwellentemperatur TA überschreitet und somit ein austenitischer, weichgeglühter Zustand des Rohkörpers ausgebildet wird. Kühlt der erhitzte Rohkörper daraufhin ab, so behält der weichgeglühte Rohkörper den austenitischen Zustand bei und der Längenausdehnungskoeffizient σ folgt dem unteren Kurvenverlauf gemäß dem eingezeichneten Pfeil bis das austenitisierte Material den martensitischen Schwellentemperatur TA unterschreitet und seinen martensitische Phase und Gitterstruktur annimmt. Im Bereich der martensitischen Schwellentemperatur TM erfolgt dann, wie zuvor beschrieben, ein kontrolliertes und „kaltes“ Umformen des Rohkörpers und Ausbilden des Wellrohrs 10.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fluidinjektor
- 3
- Injektorkörper
- 4
- elektrischer Anschluss
- 5
- Düsenkörper
- 6
- Hochdruckbohrung
- 7
- piezoelektrischer Aktor
- 8
- Düsennadel
- 10
- Wellrohr
- 12
- Wellen des Wellrohrs
- L
- Längsachse des Fluidinjektors
- S(i)
- Schritte eines Verfahrens zum Herstellen des Wellrohrs
- σ
- Längenausdehnungskoeffizient
- T
- Temperatur
- TA
- austenitische Schwellentemperatur
- TM
- martensitischer Schwellentemperatur
