Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) und das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik (IWM) haben in einem Kooperationsprojekt ein Berechnungsmodell entwickelt, mit dem sich die Lebensdauer von Abgasturboladern berechnen lässt.
Abgasturbolader kommen bei vi[ds_preview]elen Verbrennungsmotoren zum Einsatz, um die Energie der Abgase zumindest teilweise zu nutzen. Das Bauteil wird, etwa bei einem Fischtrawler, über viele Stunden beansprucht. Es sei daher gut zu wissen, wie lange es voraussichtlich halten werde, um die Wartungsintervalle entsprechend zu planen, so die BAM.
Diese werden unter anderem durch die Radialverdichterräder aus Aluminium vorgegeben. Beim Verdichten der Luft steigt jedoch die Temperatur an, das Material altert und verliert seine ursprüngliche Festigkeit. Bislang sei es nicht möglich gewesen, diesen Alterungsprozess und damit die Lebensdauer des Bauteils ausreichend präzise vorherzusagen.
Wissenschaftler der BAM haben deswegen das Material, eine Aluminiumlegierung, genauer unter die Lupe genommen. Es wird im Herstellungsprozess bei 195°C ausgehärtet und erhält so seine optimale Festigkeit. Beim Verdichten der Luft erhöht sich die Temperatur und das Material altert.
Veränderung der Aluminiumlegierung wurde untersucht
»Um mehr über den Verlauf des Alterungsprozesses zu erfahren, haben wir uns angeschaut, wie sich die Mikrostruktur und damit die Festigkeit der Aluminiumlegierung über einen Zeitraum von fast drei Jahren verändert, wenn die Temperaturen bei 190°C oder knapp darunter liegen«, erklärt Birgit Skrotzki, Leiterin des ?Fachbereichs Experimentelle und modellbasierte Werkstoffmechanik. Die gewonnenen mikrostrukturellen Daten seien die Grundlage für ein erweitertes Berechnungsmodell, das den Festigkeitsverlust des Materials mitberücksichtige. Dadurch könnten bestehende Alterungs-, Verformungs- und Lebensdauermodelle verbessert werden.
»Das Berechnungsmodell trägt so dazu bei, die Lebensdauer von Radialverdichterrädern aus Aluminium auch unter starker Beanspruchung besser vorherzusagen«, fasst Skrotzki zusammen. So könnten Hersteller und Nutzer besser kalkulieren, wie lange der Motor zuverlässig laufe.
