DE4003384C2 - Composite metal pipe for the fuel injection of diesel engines and process for its manufacture - Google Patents
Composite metal pipe for the fuel injection of diesel engines and process for its manufactureInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein dickwandiges kleines Verbundme tallrohr für die Kraftstoffeinspritzung von Dieselmotoren, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.The invention relates to a thick-walled small composite me tall pipe for the fuel injection of diesel engines, and a process for its manufacture.
Sie betrifft insbesondere ein Hochdruckrohr für die Ein spritzung bei der Kraftstoffversorgung eines Dieselmotors, insbesondere ein dickwandiges kleines Metallrohr für die Kraftstoffeinspritzung, das einen Außendurchmesser von höchstens 30 mm besitzt - wobei die Außen- und Innenrohr teile metallurgisch miteinander preßverbunden sind - und gegenüber Kavitation, Korrosion und Druck äußerst beständig ist.It relates in particular to a high-pressure pipe for the one injection in the fuel supply of a diesel engine, especially a thick-walled little metal pipe for the Fuel injection that has an outer diameter of has a maximum of 30 mm - the outer and inner tubes parts are metallurgically pressed together - and extremely resistant to cavitation, corrosion and pressure is.
Wenn die Kraftstoffeinspritzung unter hohem Druck erfolgt, wie z. B. bei Dieselmotoren, fließt der Kraftstoff im Ein spritzrohr unter Bedingungen, wie einer Injektionszeit von ca. 5 ms (Millisekunden), einer Kraftstofffließgeschwin digkeit von maximal ca. 15 m/s (Meter/Sekunden) und einem Innendruck zwischen 200-600 kg/cm2 (Spitzendruck), wobei Flußgeschwindigkeit oder Innendruck oft stark variieren.If the fuel injection is under high pressure, such as. B. in diesel engines, the fuel flows in a spray tube under conditions such as an injection time of about 5 ms (milliseconds), a fuel flow speed of a maximum of about 15 m / s (meters / seconds) and an internal pressure between 200-600 kg / cm 2 (peak pressure), with the flow rate or internal pressure often varying widely.
Derartige Verbundmetallrohre für Kraftstoffe unter hohem Druck wurden bislang nach einem Verfahren hergestellt, das das Druckeinpassen eines hochdruckbeständigen Kohlenstoff stahlrohrs großer Dicke mit einem solchen geringen Durch messers (JIS G 3455 STS 38) mit jeweils einer vorläufigen plattierten Kupferschicht auf den Umfängen der aufeinan derpassenden Oberflächen umfaßte. Dann wurden die Rohre wärmebehandelt, wobei die plattierten Kupferfilme als Füllmittel auf den Umfangsbereichen der aufeinanderpassen den Oberflächen diente; oder auch durch ein einfaches Ver fahren, bei dem ein oder zwei Rohre unterschiedlichen Durchmessers ineinandergesteckt und durch Ziehen im festen Zustand od. dgl. miteinander preßverbunden wurden. Such composite metal pipes for fuels under high So far, printing has been produced using a process that pressure fitting a high pressure resistant carbon steel tube of great thickness with such a small diameter knife (JIS G 3455 STS 38), each with a preliminary plated copper layer on the circumference of the one another suitable surfaces included. Then the pipes heat treated, the plated copper films as Fillers on the circumferential areas of the match served the surfaces; or by a simple ver drive where one or two pipes are different Diameter nested and by pulling in the fixed Condition or the like were press-connected to one another.
Die bisherigen Verfahren waren jedoch sehr aufwendig, weil die Kupferplattierung auf die gesamte Innen- und Außenober fläche der Röhren herum aufgebracht werden mußte. Wenn aber das Hartlöten nicht ordnungsgemäß erfolgt, zeigen die mit einander preßverbundenen aufeinanderliegenden Oberflächen ein Relaxationsphänomen und es entsteht ein Spalt. In die sem Bereich können dann aufgrund der Materialermüdung Risse und Brüche auftreten. Aber auch bei ordnungsgemäßem Hartlöten kann nur eine begrenzte Vibrationsfestigkeit er zielt werden, da das Grundmetall beim Hartlöten durch die Wärme weich wird. Die bisherigen Einspritzrohre aus Ver bundmaterial sind daher unzureichend.However, the previous methods were very complex because the copper plating on the entire inside and outside surface surface of the tubes had to be applied around. If but the brazing is not done properly, show with mutually press-connected superimposed surfaces a relaxation phenomenon and there is a gap. In the This area can then crack due to material fatigue and breaks occur. But even if it is correct Brazing can only have a limited vibration resistance targets because the base metal when brazing through the Heat becomes soft. The previous injection pipes from Ver Bundle materials are therefore insufficient.
Bei konventionell hergestellten Anordnungen wurden die auf einanderliegenden Oberflächen auch einfach nur miteinander preßverbunden. Die aufeinanderliegende Zwischenschicht zeigt daher ein Relaxationsphänomen, das zur Reduktion der mechanischen Widerstandskraft führt und die Verwendung des Verbundmetallrohrs als Kraftstoffeinspritzleitung beein trächtigt. Gemeinsam mit den Vibrationen des Motors führt dies häufig zur Entstehung von Rissen und Brüchen.In the case of conventionally manufactured arrangements, the lying surfaces just together press-connected. The superimposed intermediate layer therefore shows a relaxation phenomenon that reduces the mechanical resistance and the use of the Composite metal pipe as a fuel injection line is pregnant. Together with the vibrations of the engine this often leads to the formation of cracks and breaks.
Seit einigen Jahren wird versucht, die Motorleistung zu er höhen und dabei die NOx- und Rußbildung zu reduzieren. Da bei nimmt der Trend zu, den Kraftstoff unter hohem Druck zu injizieren. Es besteht daher ein Bedarf nach einer Kraft stoffhochdruckeinspritzleitung, unter den Bedingungen einer Einspritzzeit von 1 bis 2 ms, einer Flußgeschwindigkeit von höchstens 50 m/s und einem Innendruck von 600 bis 1.000 kg/cm2 (Spitzendruck) geeignet ist.For some years now, attempts have been made to increase the engine output and to reduce the formation of NO x and soot. The trend to inject the fuel under high pressure is increasing. There is therefore a need for a high-pressure fuel injection line, under the conditions of an injection time of 1 to 2 ms, a flow rate of at most 50 m / s and an internal pressure of 600 to 1,000 kg / cm 2 (peak pressure) is suitable.
Aufgrund dieser extremen Bedingungen muß eine Kraftstoff
hochdruckeinspritzleitung daher folgende Eigenschaften be
sitzen:
Due to these extreme conditions, a fuel high-pressure injection line must have the following properties:
- 1) Ermüdungsfestkeit gegenüber sich wiederholenden hohen Druckbelastungen; 1) Fatigue resistance to repetitive high pressure loads;
- 2) Beständigkeit gegenüber kavitationsbedingter Korrosion; und2) resistance to cavitation-related corrosion; and
- 3) Beständigkeit gegenüber Vibrationen von der Kfz-Karosse rie.3) Resistance to vibrations from the car body yelled.
Es ist daher sehr wichtig, Vorsichtsmaßnahmen zur Vermei dung von Riß- und Bruchbildung in der Einspritzleitung zu treffen.It is therefore very important to take precautions to avoid formation of cracks and breaks in the injection line to meet.
Es wurde daher, um den extremen Bedingungen zu begegnen, vorgeschlagen, für das Innenrohrteil der Einspritzhoch druckleitung ein dickwandiges Rohr mit kleinem Durchmesser und einer Wandstärke von 25 bis 40% des Außendurchmessers zu verwenden. Dadurch sollte vermieden werden, daß auf der Innenwand des Rohrinnenteils irreguläre, wellenförmige, ei nen turbulenten Kraftstofffluß und Strömungswiderstand ver ursachende Ausbauchungen auftreten, und auch, daß ein Spalt zwischen den dickwandigen Innen- und Außenrohrteilen auftritt, der einen Bruch des Innenrohrteils und/oder Kraftstoffaustritt verursachen kann, vermieden wird. Ein Turbulenzen erzeugender Strömungswiderstand verursacht ferner Kavitation, was zu kavitationsbedingter Korrosion der Innenrohrwand und zu Bruch führt.It was therefore, in order to face the extreme conditions, proposed for the inner tube part of the injection high pressure line a thick-walled tube with a small diameter and a wall thickness of 25 to 40% of the outer diameter to use. This was to avoid that on the Inner wall of the inner tube part irregular, wavy, egg turbulent fuel flow and flow resistance causative bulges occur, and also that a gap between the thick-walled inner and outer tube parts occurs, a break of the inner tube part and / or Can cause fuel leakage is avoided. A Flow resistance causing turbulence cavitation, which leads to corrosion due to cavitation the inner tube wall and leads to breakage.
Aus der GB 21 80 182 A ist ein dickwandiges, mehrteiliges Metallrohr bekannt, das dadurch hergestellt wird, daß ein Stahlrohr geringen Durchmessers in ein Stahlrohr größeren Durchmessers eingeführt wird, diese durch ein Gesenk und über einen Dorn gezogen werden, so daß beide aneinander an liegen, das zusammengesetzte Rohr in einer nichtoxidieren den Atmosphäre bei einer Temperatur zwischen 1000°C und 1200°C erhitzt wird, um "integration bonding" der mitein ander im Eingriff stehenden Flächen der rohrförmigen Teile zu erzeugen.GB 21 80 182 A is a thick-walled, multi-part Metal pipe known, which is manufactured in that a Steel tube of small diameter in a steel tube larger Is introduced by a die and diameter can be pulled over a mandrel so that they touch each other lying, do not oxidize the assembled pipe in a the atmosphere at a temperature between 1000 ° C and 1200 ° C is heated to "integration bonding" the with each other other engaging surfaces of the tubular parts to create.
Der Nachteil dieses Verfahrens ist, daß für das "integration bonding" entweder sehr lange wärmebehandelt werden muß, oder die Verbindung nur sehr schwach ist. Die miteinander "integration bonded" Oberflächen können wei terhin Relaxationsphänomene zeigen, wodurch Spaltbildung auftritt. In diesem Bereich können dann Risse und Brüche auftreten.The disadvantage of this method is that for "integration bonding" either heat treated for a very long time must be, or the connection is very weak. The "integration bonded" surfaces can be white still show relaxation phenomena, causing gap formation occurs. Cracks and breaks can then occur in this area occur.
Nichtsdestoweniger ist bislang keine zuverlässige Kraft stoffeinspritzleitung für Dieselmotoren, die für die ex tremen Bedingungen geeignet wäre, entwickelt worden.Nonetheless, so far it is not a reliable force fuel injection line for diesel engines, which are used for the ex treme conditions would have been developed.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verbund- Kraftstof feinspritzrohr, insbesondere für Dieselmotoren, zur Verfü gung zu stellen, das sogar unter extremen Bedingungen her vorragende Eigenschaften in bezug auf Kavitationsfestigkeit und Druckfestigkeit aufweist.It is therefore an object of the invention to use a composite fuel Fine spray pipe, especially for diesel engines, available to make it even under extreme conditions excellent properties in terms of cavitation resistance and has compressive strength.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verbund
metallrohr für die Kraftstoffeinspritzung von Dieselmoto
ren, bestehend aus:
The object is achieved according to the invention by a composite metal tube for the fuel injection of diesel engines, consisting of:
- a) einem Außenrohr aus Kohlenstoffstahl;a) an outer tube made of carbon steel;
- b) einem metallbeschichteten Innenrohr aus rostfreiem Stahl, das mit dem im Durchmesser größeren Kohlen stoffstahlrohr durch Preßpassung mittels Ziehen verbunden ist und die aufeinanderliegenden preßverbundenen Oberflä chen der Innen- und Außenrohre metallurgisch miteinander verbunden sind, wobei mindestens eine Innenwandoberfläche des Innenrohrs aus rostfreiem Stahl eine Diffusionsschicht basierend auf mindestens einem Metall oder einer Legierung aus einer Kombination aus zwei oder mehreren Metallen be sitzt, die Diffusionsschicht weist also Stahl mit einem oder mehreren Metallen, ausgewählt aus der Gruppe Ni, Cr, Mo, Co, Al und Cu, auf.b) a metal-coated inner tube made of stainless Steel with the coals larger in diameter steel tube connected by press fit by pulling is and the superimposed press-connected surfaces the inner and outer tubes metallurgically are connected, at least one inner wall surface a diffusion layer of the inner tube made of stainless steel based on at least one metal or alloy from a combination of two or more metals sits, so the diffusion layer has steel with one or more metals selected from the group Ni, Cr, Mo, Co, Al and Cu.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung
eines Verbundmetallrohres für die Kraftstoffeinspritzung
gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch:
The invention also relates to a method for producing a composite metal tube for fuel injection according to one of claims 1 to 4, characterized by:
- (a) Preßverbinden eines beschichteten Innenrohres aus rost freiem Stahl mit einem Außenrohr aus Kohlenstoffstahl durch Ziehen, wobei die Beschichtung mindestens ein Metall oder eine Legierung aus einer Kombination von zwei oder mehreren Metallen, ausgewählt aus der Gruppe Ni, Cr, Mo, Co, Al und Cu, aufweist; und(a) Press-connecting a coated inner tube made of rust free steel with an outer tube made of carbon steel Pull, the coating being at least one metal or an alloy of a combination of two or more Metals selected from the group Ni, Cr, Mo, Co, Al and Cu has; and
- (b) Erwärmen der preßverbundenen Innen- und Außenrohre in einem Vakuumofen oder einem Ofen mit nicht-oxidierender At mosphäre, so daß eine Diffusionsbindung zwischen den auf einanderliegenden Oberflächen des Innen- und des Außenroh res entsteht und auf mindestens einer Innenwandoberfläche des Innenrohres eine Diffusionsschicht mit dem Metall oder der Legierung gebildet wird.(b) heating the press-connected inner and outer tubes in a vacuum oven or a non-oxidizing oven atmosphere, so that a diffusion bond between the mutually facing surfaces of the inner and outer tubes res arises and on at least one inner wall surface of the inner tube a diffusion layer with the metal or the alloy is formed.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous developments of the invention result from the subclaims.
Die vorgenannten und weitere erfindungsgemäßen Vorteile, Merkmale und Aufgaben sind dem Fachmann aus der nachfolgen den detaillierten Beschreibung unter Bezug auf die Zeich nungen ersichtlich, wobei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft gezeigt sind. Es zeigen:The aforementioned and further advantages according to the invention, Features and tasks are apparent to those skilled in the following the detailed description with reference to the drawing can be seen, preferred embodiments of the Invention are shown by way of example. Show it:
Fig. 1 eine Teilansicht des erfindungsgemäßen kleinen, dickwandigen Kraftstoffeinspritzrohrs; Figure 1 is a partial view of the small, thick-walled fuel injection pipe according to the invention.
Fig. 2 einen Teilschnitt der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab; und Fig. 2 is a partial section of Figure 1 on an enlarged scale. and
Fig. 3 den Querschnitt nach der Linie A-A in Fig. 2. Fig. 3 shows the cross section along the line AA in Fig. 2.
Die Erfindung ist insbesondere für kleine, dickwandige Kraftstoffeinspritzrohre aus Verbundmaterial (nachstehend als Verbund-Kraftstoffeinspritzrohr bezeichnet) geeignet, wie in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigt. The invention is particularly suitable for small, thick-walled composite fuel injection pipes (hereinafter referred to as composite fuel injection pipes), as shown in FIGS. 1, 2 and 3.
Die Fig. 2 und 3 zeigen ein Verbund-Kraftstoffeinspritzrohr 1 aus einem Metalldoppelrohr. Dieses besteht aus einem rohrförmigen Außenteil 11 und einem rohrförmigen Innenteil 12, das in das rohrförmige Außenteil 11 eingesetzt ist und dieses durchsetzt. Das rohrförmige Innenteil 12 besitzt auf der Innenwandoberfläche eine Diffusionsschicht 13. Die Diffusionsschicht kann sich alternativ auch auf der Au ßenoberfläche des rohrförmigen Innenteils 12, d. h. an der Grenzfläche zwischen den aufeinanderliegenden Außen- und Innenrohrteilen 11, 12, befinden. Figs. 2 and 3 show a composite fuel injection tube 1 made of a metal double tube. This consists of a tubular outer part 11 and a tubular inner part 12 which is inserted into the tubular outer part 11 and passes through it. The tubular inner part 12 has a diffusion layer 13 on the inner wall surface. The diffusion layer can alternatively also be located on the outer surface of the tubular inner part 12 , ie at the interface between the outer and inner tube parts 11 , 12 lying one on top of the other.
Als Außenrohrteil wird erfindungsgemäß ein Kohlen stoffstahlrohr (z. B. JIS G 3455 STS 38 und JIS G 3455 STS 42) mit erhöhter Druckfestigkeit verwendet. Als Innenrohr teil 12 wird aus Gründen der Beständigkeit gegenüber kavi tationsbedingter Korrosion ein Rohr aus rostfreiem Stahl (z. B. JIS G 3459 SUS 304TP, SUS 304LTP) verwendet.According to the invention, a carbon steel tube (e.g. JIS G 3455 STS 38 and JIS G 3455 STS 42) with increased pressure resistance is used as the outer tube part. A tube made of stainless steel (e.g. JIS G 3459 SUS 304TP, SUS 304LTP) is used as the inner tube part 12 for reasons of resistance to corrosion due to cavitation.
Die chemischen Zusammensetzungen der vorgenannten kohlen stoffhaltigen und rostfreien Stähle sind in Tabelle 1 ge zeigt. The chemical compositions of the aforementioned coal Material-containing and stainless steels are shown in Table 1 shows.
(Chemische Zusammensetzungen der Außen- und Innenrohre)(Chemical compositions of the outer and inner tubes)
(Chemische Zusammensetzungen der Außen- und Innenrohre)(Chemical compositions of the outer and inner tubes)
Um den Kraftstoff unter hohem Druck zuverlässig zu leiten, besitzt das Verbund-Kraftstoffeinspritzrohr 1 vorzugsweise ein doppelwandiges Metallrohr mit einem Außendurchmesser von höchsten 30 mm und einer Wanddicke von 25 bis 40% des äußeren Durchmessers. Der Außendurchmesser und die Wand dicke können vom Fachmann leicht bestimmt und auf den vor gegebenen Wert eingestellt werden.In order to reliably conduct the fuel under high pressure, the composite fuel injection pipe 1 preferably has a double-walled metal pipe with an outer diameter of at most 30 mm and a wall thickness of 25 to 40% of the outer diameter. The outside diameter and the wall thickness can easily be determined by a person skilled in the art and set to the given value.
Beim Herstellen des Verbund-Kraftstoffeinspritzrohrs 1 ist es wichtig, daß zwischen den Außen- und Innenrohrteilen kein Spalt entsteht und, daß keine wellenförmigen Ausbau chungen auf der Innenwandoberfläche 14 der Einspritzrohr entstehen. Das heißt, jeglicher Fließwiderstand auf der Wandoberfläche der Durchgangsrohr sollte aus Gründen der Beständigkeit- gegenüber kavitationsbedingter Korrosion auf das Äußerste vermieden werden.When manufacturing the composite fuel injection pipe 1 , it is important that no gap is formed between the outer and inner pipe parts and that no undulations are formed on the inner wall surface 14 of the injection pipe. That is, any flow resistance on the wall surface of the through pipe should be avoided to the utmost for reasons of resistance to corrosion due to cavitation.
Für das Herstellungsverfahren des Verbund-Kraftstoffein spritzrohrs aus dem Metalldoppelrohr bedeutet dies, daß eine Spaltbildung zwischen den rohrförmigen Außen- und In nenteilen und die Bildung von irregulären Ausbuchtungen oder Wellen auf der Innenwandoberfläche 14 der Einspritz rohr verhindert werden müssen. Dieses gilt insbesondere, wenn die rohrförmigen Außen- und Innenteile durch Ziehen, um deren Durchmesser zu vermindern, preßverbunden werden und vor allem, wenn die preßverbundenen rohrförmigen Außen- und Innenteile nach der Wärmebehandlung durch Formrollen geformt werden. (In der Praxis wird aber ein doppelwandiges Metallrohr bei einer zu starken Wärmebehandlung leicht verformt).For the manufacturing process of the composite fuel injection pipe from the metal double pipe, this means that a gap formation between the tubular outer and inner parts and the formation of irregular bulges or waves on the inner wall surface 14 of the injection pipe must be prevented. This applies in particular if the tubular outer and inner parts are press-connected by pulling in order to reduce their diameter, and especially if the press-connected tubular outer and inner parts are formed by shaping rolls after the heat treatment. (In practice, however, a double-walled metal tube is easily deformed if the heat treatment is too strong).
Aufgrund dieser Kenntnisse wurde gefunden, daß es wichtig ist, die Dicke des Innenrohrteils 12 zu begrenzen, so daß kein Spalt und keine irregulären Ausbuchtungen auf der In nenwand des Verbund-Kraftstoffeinspritzrohrs entstehen. Das erfindungsgemäße Verbund-Kraftstoffeinspritzrohr 1 besitzt deshalb ein rohrförmiges Innenteil 12 aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke von vorzugsweise 1,5 bis 8,5% des Außendurchmessers des gesamten Metalldoppelrohrs.Based on this knowledge, it has been found that it is important to limit the thickness of the inner tube part 12 so that no gap and no irregular bulges arise on the inner wall of the composite fuel injection tube. The composite fuel injection pipe 1 according to the invention therefore has a tubular inner part 12 made of stainless steel with a thickness of preferably 1.5 to 8.5% of the outer diameter of the entire metal double pipe.
Dieser Wert ergibt sich folgendermaßen: Wenn das Innenrohr teil mehr als 8,5% dick ist, nehmen Spaltbildungsneigung zwischen Außen- und Innenrohrteilen sowie plastische De formationen entlang der Achse des Außenrohrteils 11 dra stisch zu, da nach dem Ziehen, vor der Diffusion und wäh rend des Verbundpressens durch Wärmebehandeln geformt wird. Wenn aber das Innenrohrteil weniger als 1,5% dick ist, besteht die nicht zu vernachlässigende Gefahr, daß beim Formen des Innenrohrteils auf der Walzstraße irreguläre oder wellenförmige Ausbuchtungen auf der Innenwand 14 der Durchgangspassage entstehen.This value results as follows: If the inner tube part is more than 8.5% thick, the tendency to form gaps between the outer and inner tube parts as well as plastic deformations along the axis of the outer tube part 11 increase drastically, since after drawing, before diffusion and while is formed by the composite pressing by heat treatment. However, if the inner tube part is less than 1.5% thick, there is a not insignificant risk that irregular or undulating bulges occur on the inner wall 14 of the passage passage when the inner tube part is formed on the rolling mill.
Ein erfindungswesentliches Merkmal besteht darin, daß zu mindest auf der Innenwand des Innenrohrteils 12 eine Dif fusionsschicht aus mindestens einem Metall oder einer Le gierung aus einer Kombination von zwei oder mehreren Metal len einer Gruppe, bestehend aus Ni, Cr, Mo, Co, Al und Cu, besitzt. Die Diffusionsschicht kann alternativ auch auf der Außenwandoberfläche des rohrförmigen Innenteils 12, d. h. auf der gemeinsamen Grenzschicht zwischen den auf einanderliegenden Außen- und Innenrohrteilen 11, 12, ange ordnet sein. In diesem Fall ist das Metall oder die Legie rung an der gemeinsamen Grenzfläche zwischen den Außen- und Innenrohrteilen 11, 12 diffundiert, so daß es die Ver bindung der beiden Rohrteile unterstützt.An essential feature of the invention is that at least on the inner wall of the inner tube part 12, a diffusion layer made of at least one metal or an alloy from a combination of two or more metals from a group consisting of Ni, Cr, Mo, Co, Al and Cu. The diffusion layer can alternatively also be arranged on the outer wall surface of the tubular inner part 12 , ie on the common boundary layer between the outer and inner pipe parts 11 , 12 lying on top of one another. In this case, the metal or alloy is diffused at the common interface between the outer and inner tube parts 11 , 12 so that it supports the connection of the two tube parts.
Die Diffusionsschicht aus dem o.g. Metall oder Legierung wird hergestellt, indem eine Metall- oder Legierungsschicht zuvor auf der Innenwand 14 des Innenrohrteils 12, z. B. durch Plattieren, aufgebracht wird und dann die Außen- und Innenrohrteile 11, 12 miteinander preßverbunden und wärme behandelt werden. Zur Herstellung des Innenrohrteiles kann alternativ auch ein Reifen oder Band aus rostfreiem Stahl durch Plattieren oder Aufbringen der obigen Metalle oder der Legierung beschichtet werden. Das resultierende Innen rohrteil wird dann wärmebehandelt, so daß eine Diffusions schicht aus Metall oder Legierung entsteht. Die Herstel lungsverfahren für die Diffusionsschicht sind jedoch nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt.The diffusion layer made of the above-mentioned metal or alloy is produced by a metal or alloy layer previously on the inner wall 14 of the inner tube part 12 , for. B. is applied by plating and then the outer and inner tube parts 11 , 12 are press-connected and heat treated. Alternatively, a tire or band made of stainless steel can be coated by plating or applying the above metals or alloy to produce the inner tube part. The resulting inner tube part is then heat treated so that a diffusion layer of metal or alloy is formed. The manufacturing process for the diffusion layer is not limited to the examples shown.
Die Beschichtung der Innenwand des Innenrohrteils 12 - oder dessen Innen- und Außenwand - kann auch durch chemisches Plattieren erfolgen. Die Beschichtung ist dann gewöhnlich 1 bis 20 µm dick, soll aber keineswegs darauf beschränkt sein.The coating of the inner wall of the inner tube part 12 - or its inner and outer wall - can also be done by chemical plating. The coating is usually 1 to 20 µm thick, but should not be limited to this.
Die Außen- und Innenrohrteile 11, 12 werden erfindungsgemäß preßverbunden und in einem Vakuumofen oder einem Ofen mit nicht-oxidierender oder reduzierender Atmosphäre wärme behandelt. Dabei werden die aufeinanderliegenden Grenzflä chen der Außen- und Innenrohrteile 11, 12 metallurgisch und integral verbunden. Bei der Wärmebehandlung wird also die Diffusionsschicht gebildet. The outer and inner tube parts 11 , 12 are press-connected according to the invention and heat treated in a vacuum furnace or a furnace with a non-oxidizing or reducing atmosphere. The superimposed Grenzflä surfaces of the outer and inner tube parts 11 , 12 are metallurgically and integrally connected. The diffusion layer is thus formed during the heat treatment.
Die Wärmebehandlung im Vakuumofen oder in dem Ofen mit re duzierender Atmosphäre erfolgt nach dem obigen Verbundpres sen. Sie dauert bei 700 bis 1.200°C gewöhnlich 1 bis 30 Minuten. Dies reicht im allgemeinen aus, um die auf ein anderliegenden Grenzflächen der Außen- und Innenrohrteile metallurgisch miteinander zu verbinden.The heat treatment in the vacuum oven or in the oven with right creating atmosphere follows the above composite press sen. It usually lasts 1 to 30 at 700 to 1,200 ° C Minutes. This is generally sufficient to get the one other interfaces of the outer and inner tube parts connect metallurgically.
Das erfindungsgemäße dickwandige kleine Kraftstoffein
spritzverbund führt u. a. zu folgenden Vorteilen:
The thick-walled small injection molded fuel assembly according to the invention leads to the following advantages, among others:
- (i) Es besitzt eine Innenwandoberfläche mit großer Härte, da auf der Innenwand Innenrohrteils eine Nickeldiffusions schicht vorliegt, so daß deren Druckfestigkeit und Bestän digkeit gegenüber kavitationsbedingter Korrosion verbessert ist.(i) It has an inner wall surface with great hardness, there is a nickel diffusion on the inner wall of the inner tube part Layer is present, so that its compressive strength and resistance improved resistance to cavitation-related corrosion is.
- (ii) Die beiden Rohrteile sind durch Pressen und Biegen kaum noch voneinander zu trennen, da die aufeinanderliegen den Flächen vom Außenrohrteil (aus Kohlenstoffstahl) und Innenrohrteil (aus rostfreiem Stahl) durch Diffusion fest miteinander verbunden sind. (Wenn nämlich ein Spalt zwi schen dem Außen- und Innenrohrteil entstehen würde, würde das Innenrohrteil innerhalb kurzer Zeit wegen der abrupten Druckveränderungen im Kraftstoff unter Hochdruck brechen. Ein solcher Spalt kann aber erfindungsgemäß nicht mehr auftreten.(ii) The two pipe parts are by pressing and bending can hardly be separated from each other, because they lie on top of each other the surfaces of the outer tube part (made of carbon steel) and Inner tube part (made of stainless steel) fixed by diffusion are interconnected. (If a gap between would arise between the outer and inner tube part the inner tube part within a short time because of the abrupt Break pressure changes in fuel under high pressure. Such a gap can no longer, however, according to the invention occur.
- (iii) Es besitzt eine verbesserte Druckfestigkeit und Be ständigkeit gegenüber kavitationsbedingter Korrosion, da wegen der erfindungsgemäßen Begrenzung der Innenrohrdicke keine irregulären Ausbuchtungen auf der Innenwand des In nenrohrteils mehr auftreten. Die wellenförmigen und irregu lären Ausbuchtungen auf der Innenwand des Innenrohrteils entstehen nämlich gewöhnlich beim Formen, insbesondere in der Endphase beim Formen unter Formdruck, bei der Herstel lung derartiger Verbund-Kraftstoffeinspritzrohre. Sie ver mindern die Beständigkeit der Rohre gegenüber kavitations bedingter Korrosion.(iii) It has improved compressive strength and loading resistance to cavitation-related corrosion, because because of the limitation of the inner tube thickness according to the invention no irregular bulges on the inner wall of the In tube part occur more. The wavy and irregu bulges on the inner wall of the inner tube part usually arise during molding, especially in the final phase in molding under molding pressure, in the manufacture development of such composite fuel injection pipes. You ver reduce the resistance of the pipes to cavitation conditional corrosion.
Es werden nun Beispiele der Erfindung beschrieben. Die Er findung ist jedoch nicht auf diese einzelnen Beispiele be schränkt.Examples of the invention will now be described. The he However, the invention is not based on these individual examples limits.
Als rohrförmiges Außenteil wurde ein Rohr (Außendurchmesser 10 mm, Innendurchmesser 5 mm) aus STS38-Kohlenstoffstahl verwendet. Das rohrförmige Innenteil bestand aus einem Rohr (Außendurchmesser 5 mm, Dicke 0,5 mm) aus rostfreiem SUS304-Stahl, das auf der Innenwand mit einer 7 µm dicken Nickelplattierung beschichtet war. Die Außen- und Innen rohrteile wurden gereinigt und insbesondere Verschmutzungen wie Öl- und Kohlenstoffresten von den inneren und äußeren kreisförmig gebogenen Oberflächen der Außen- und In nenrohrteile entfernt. Danach wurde das Innenrohrteil in das Außenrohrteil eingeschoben. Durch Ziehen auf einer Ziehbank wurden dann die Außenrohr- und Innenrohrteile an einandergepaßt. Als Resultat wurde ein Metalldoppelrohr erhalten, das einen Außendurchmesser von 6,35 mm und einen Innendurchmesser von 2,0 mm besaß.A tube (outer diameter 10 mm, inner diameter 5 mm) made of STS38 carbon steel used. The tubular inner part consisted of a tube (Outer diameter 5 mm, thickness 0.5 mm) made of stainless SUS304 steel, which on the inner wall with a 7 µm thick Nickel plating was coated. The outside and inside pipe parts have been cleaned and in particular dirt like oil and carbon residues from the inner and outer circular curved surfaces of the exterior and interior Removed tube parts. Then the inner tube part was in inserted the outer tube part. By dragging on one The drawing bench then became the outer tube and inner tube parts matched. As a result, a double metal pipe get that an outer diameter of 6.35 mm and one Had an inner diameter of 2.0 mm.
Danach wurde das Metalldoppelrohr 5 Minuten bei 1.100°C in einem kontinuierlich betriebenen Ofen unter nicht-oxidie render Atmosphäre wärmebehandelt, um die aufeinanderlie genden Oberflächen der rohrförmigen Außen- und Innenrohr teile metallurgisch miteinander zu verbinden. Dabei wurde auch eine nickelreiche Diffusionsschicht mit großer Härte und hervorragenden Ermüdungseigenschaften hergestellt, da die aufgebrachte Nickelbeschichtung allseitig in die Innen wand des Innenrohrteils diffundiert. Das so erhältliche metallische Doppelrohr wurde dann entsprechend wei terbearbeitet, z. B. durch Anbringen eines Verbindungskopf stücks. Es wurde eine Hochdruckkraftstoffeinspritzver bundrohr erhalten, die für Dieselmotoren geeignet war. Die erfindungsgemäße Rohr war, verglichen mit bisherigen Roh ren, äußerst druckfest und beständig gegenüber kavitations bedingter Korrosion.The metal double tube was then in 5 minutes at 1,100 ° C. a continuously operated furnace under non-oxidie render atmosphere heat-treated to match each other surfaces of the tubular outer and inner tubes to connect parts metallurgically. It was also a nickel-rich diffusion layer with great hardness and excellent fatigue properties the applied nickel coating on all sides in the interior wall of the inner tube part diffuses. The so available metallic double tube was then white accordingly reworked, e.g. B. by attaching a connection head pieces. A high pressure fuel injection ver Obtained bundtube that was suitable for diesel engines. The pipe according to the invention was compared to previous raw extremely pressure-resistant and resistant to cavitation conditional corrosion.
Es wurde ein Kavitationskorrosionstest mit einem einwandi gen Einspritzrohr bisheriger Bauart durchgeführt. Die ver wendete Einspritzrohr bestand aus angelassenem STS 38-Stahl und besaß einen Außendurchmesser und eine Dicke wie oben beschrieben. Die Injektionsbedingungen waren so gewählt, daß die Druckwellen, die die Kavitationskorrosion im Rohr verursachen, höchstens 0,6 mm betrugen. Dabei stellte sich heraus, daß auf der Innenwandoberfläche der einwandigen In jektionsrohr keine Korrosion aufgrund von Kavitation auftrat. Im Vergleich mit bisherigen Rohren zeigte sich ferner, daß auch die Ermüdungsfestigkeit gegenüber sich wiederholenden Hochdruckbelastungen um ca. das 2,4fache verbessert war.It was a cavitation corrosion test with a flawless gen injection pipe of previous design. The ver The injected injection pipe was made from tempered STS 38 steel and had an outside diameter and a thickness as above described. The injection conditions were chosen that the pressure waves that cause cavitation corrosion in the pipe cause a maximum of 0.6 mm. It turned out out that on the inner wall surface of the single-walled In injection tube no corrosion due to cavitation occurred. In comparison with previous pipes it showed up further that the fatigue strength against itself repetitive high pressure loads by about 2.4 times was improved.
Der Biegeermüdungstest, der sogenannte "5.8 Biegeermüdungs test", nach Bremsleitungstestverfahren JA SOM 104 zeigte, daß auch die Vibrationsfestigkeit um 15% verbessert war.The flex fatigue test, the so-called "5.8 flex fatigue test ", according to the brake line test procedure JA SOM 104 showed that the vibration resistance was also improved by 15%.
Es wurde ein metallisches Doppelrohr wie im Beispiel 1 her gestellt, nur daß das rostfreie Rohr für das Innenrohrteil aus einem rostfreien Reifen (Stahlband) bestand. Das Innen rohrteil wurde dabei hergestellt, indem auf dem rostfreien Stahlreifen eine 1 µm dicke Nickelschicht und dann eine 6 µm dicke Chromschicht aufgebracht wurden. Der so beschich tete Reifen aus rostfreiem Stahl wurde dann zu einer Rohr geformt und schließlich durch Ziehen mit Hilfe von Stopfen zu einer Rohr geformt. Es wurde auch versucht, das Innen rohrteil aus-einem beschichteten Stahlband mit einer Nickelbeschichtung der gleichen Dicke herzustellen. Aus dem resultierenden metallischen Doppelrohr wurde dann ein Ver bund-Kraftstoffeinspritzrohr hergestellt. Die resultierende Rohr war wie das in Beispiel 1 hergestellte äußerst beständig gegenüber Druck und kavitationsbedingter Korro sion.A metallic double tube as in Example 1 was produced only that the stainless tube for the inner tube part consisted of a stainless tire (steel band). The inside The pipe part was manufactured by using the stainless steel Steel tires a 1 micron thick nickel layer and then a 6th µm thick chrome layer were applied. The so insisted Stainless steel tires then became a tube shaped and finally by pulling with the help of plugs shaped into a tube. It was also tried the inside Pipe part made of a coated steel strip with a nickel coating of the same thickness. From the resulting metallic double tube was then a Ver bund fuel injection pipe manufactured. The resulting one Pipe was extremely like that made in Example 1 resistant to pressure and cavitation-related corrosion sion.
Claims (6)
- a) einem Außenrohr (11) aus Kohlenstoffstahl;
- b) einem metallbeschichteten Innenrohr (12) aus rostfreiem Stahl, das mit dem im Durchmesser größeren Kohlenstoff stahlrohr durch Preßpassung mittels Ziehen verbunden ist und die aufeinanderliegenden preßverbundenen Oberflächen der Innen- (12) und Außenrohre (11) metallurgisch miteinan der verbunden sind, wobei mindestens eine Innenwand oberfläche des Innenrohres (12) aus rostfreiem Stahl eine Diffusionsschicht (13) basierend auf mindestens einem Metall oder einer Legierung aus einer Kombination aus zwei oder mehreren Metallen besitzt, die Diffusionsschicht (13) weist also Stahl mit einem oder mehreren Metallen, ausgewählt aus der Gruppe Ni, Cr, Mo, Co, Al und Cu, auf.
- a) an outer tube ( 11 ) made of carbon steel;
- b) a metal-coated inner tube ( 12 ) made of stainless steel, which is connected to the larger-diameter carbon steel tube by press fit by pulling and the superimposed press-connected surfaces of the inner ( 12 ) and outer tubes ( 11 ) are metallurgically connected to one another, at least an inner wall surface of the inner tube ( 12 ) made of stainless steel has a diffusion layer ( 13 ) based on at least one metal or an alloy of a combination of two or more metals, the diffusion layer ( 13 ) thus has steel with one or more metals, selected from the group Ni, Cr, Mo, Co, Al and Cu.
- (a) Preßverbinden eines beschichteten Innenrohres aus rost freiem Stahl mit einem Außenrohr aus Kohlenstoffstahl durch Ziehen, wobei die Beschichtung mindestens ein Metall oder eine Legierung einer Kombination von zwei oder mehreren Metallen, ausgewählt aus der Gruppe Ni, Cr, Mo, Co, Al und Cu, aufweist; und
- (b) Erwärmen der preßverbundenen Innen- und Außenrohre in einem Vakuumofen oder einem Ofen mit nicht-oxidierender Atmosphäre, so daß eine Diffusionsbindung zwischen den auf einanderliegenden Oberflächen des Innen- und des Au ßenrohres entsteht und auf mindestens einer Innenwandober fläche des Innenrohres eine Diffusionsschicht mit dem Me tall oder der Legierung gebildet wird.
- (a) Press-connecting a coated inner tube made of stainless steel to an outer tube made of carbon steel by drawing, wherein the coating comprises at least one metal or an alloy of a combination of two or more metals, selected from the group Ni, Cr, Mo, Co, Al and Cu has; and
- (b) heating the press-connected inner and outer tubes in a vacuum oven or an oven with a non-oxidizing atmosphere so that a diffusion bond is formed between the surfaces of the inner and outer tubes lying on one another and a diffusion layer with at least one inner wall surface of the inner tube the Me tall or the alloy is formed.
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