Inbetriebnahme eines Prüfstands zur Bestimmung des Einflusses von kombinierter TMF/HCF-Belastung auf die Lebensdauer von Aluminiumkolben

Dieselkolben aus Aluminium-Silizium-Legierungen müssen im Betrieb hohen Temperaturen und Drücken standhalten. Aufgrund der thermischen und hochfrequenten mechanischen Belastung bilden sich in Aluminiumkolben kleinste Ermüdungsrisse aus. Diese können zu Rissen im Bereich des Muldenrands führen. Zusätzlich entsteht innerhalb des Kolbens eine inhomogene Temperaturverteilung, welche innere Spannungen induziert. Ziel dieser Arbeit ist es eine spezifische Temperaturverteilung an einem Aluminium-Diesel-Kolben einzustellen. Mit dem Ziel einen möglichst hohen Temperaturgradienten zwischen Muldenrand und Muldenmitte zu generieren, wurden Temperaturfelder eines Aluminium-Diesel-Kolbens aufgenommen und die Auswirkungen verschiedener Kühlmöglichkeiten untersucht. Nach der Auswahl einer geeigneten Kühlung des Kolbens, über dessen Ringkanal, konnten weitere Einflüsse bezüglich der Heißgasanströmung des Kolbens und der Kühlrichtung analysiert werden. Zur Abschätzung der thermischen Ausdehnung der Probe wurden ebenfalls Messungen vorgenommen, welche für TMF-Versuche mit Dehnungsbehinderung herangezogen werden können.

Diesel pistons made up of aluminium-silicium-alloys have to resist high temperatures and pressures during operation. Because of the thermal and mechanical stress at a high frequency, little splits of tiredness can result in the area of the bowl edge. These can develop to a crack. Additional an inhomogeneous temperature distribution inside the piston causes internal tension. The goal of this thesis is to generate a specific temperature distribution inside of an aluminium-diesel-piston. Because of the aim to create a big as possible temperature-gradient between the bowl edge and the bowl middle, temperature fields were recorded during the use of different cooling strategies. After selecting an appropriate cooling method other effects, like the cooling direction and the hotgas-flow were tested. Also the piston's thermal expansion was measured, which can be used for a TMF-Experiment with total expansion prevention.