Automobilkomponenten – Ventilführungsverarbeitung

Die Ventilführung (auch Ventilführungsbuchse oder Führungshülse genannt) im Automobilmotor ist eine Schlüsselkomponente in der Zylinderkopfmontage. Sie dient hauptsächlich dazu, die Auf- und Abbewegung des Ventilschafts (Einlass-/Auslassventil) zu führen. Sie ist im Ventilkanal des Zylinderkopfes installiert und arbeitet mit dem Ventilsitzring (Ventilsitz) zusammen, um eine effiziente Verbrennung und Abdichtung des Motors zu gewährleisten.
 

Strukturmerkmale

• Grundform: Zylindrische Hülsenstruktur, Außendurchmesser passend zum Zylinderkopfkanal, Innendurchmesser präzise passend zum Ventilschaft (Spielraum normalerweise 0,02-0,05 mm). Ein Ende hat eine Führungskegelfläche zur einfachen Installation; das andere Ende kann eine Anschlagstruktur haben.
• Einbauposition: Wird in den Ventilkanal des Zylinderkopfes eingepresst und koaxial zum Ventilsitz angeordnet, wodurch ein "koaxiales Gruppenloch" entsteht. Die Einlassventilführung ist kürzer, die Auslassventilführung muss hitzebeständiger sein.
• Abmessungen: Typischer Innendurchmesser 5-10 mm, Länge 30-60 mm, je nach Zylinderdurchmesser und Ventiltyp des Motors (z. B. Single Overhead Camshaft SOHC oder Double Overhead DOHC).
• Innovatives Design: Moderne Ventilführungen verwenden häufig Mehrfachmaterialverbunde (z. B. Kupferlegierung in der Innenschicht und Gusseisen in der Außenschicht), um die Wärmeleitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern.

Gängige Materialien

• Grauguss: Kostengünstig, gute Verschleißfestigkeit, geeignet für Mittel- und Niedrigklassemotoren, aber die Wärmeleitfähigkeit ist im Allgemeinen gering.
• Kupferlegierung: Hohe Wärmeleitfähigkeit (für High-End-Fahrzeuge), kann Wärme schnell ableiten und die Hochtemperaturverformung des Ventilschafts reduzieren.
• Pulvermetallurgisch gesintertes Metall: Hohe Festigkeit, geringe Porosität, beständig gegen Hochtemperaturkorrosion, wird häufig in Turbomotoren verwendet.
• Andere: Edelstahl- oder Keramikbeschichtungsvarianten, die in elektrifizierten Hybridsystemen verwendet werden, um die Haltbarkeit zu verbessern. Die Materialauswahl muss an die Motorbetriebstemperatur angepasst werden (Einlass 200-300 °C, Auslass 400-600 °C).

Kurze Beschreibung des Bearbeitungsprozesses

Die Ventilführungsverarbeitung betont hohe Präzision (Koaxialität <0,01 mm) und verwendet häufig CNC-Werkzeugmaschinen und Spezialwerkzeuge:

1. Vorbearbeitung: Reiben eines flachen Führungslochs, Entfernen von Aufmaß (0,3-0,5 mm belassen), Verwendung von Hartmetallwerkzeugen.
2. Feinbearbeitung: Feinreiben der Innenbohrung + Aufbohren der Kegelfläche, Verwendung von Diamantwerkzeugen (PCD), um Rundheit und Oberflächenrauheit Ra 0,4 μm sicherzustellen.
3. Kombinierte Bearbeitung: Spezielle Tieflochbohrwerkzeuge vervollständigen gleichzeitig die Führungsbohrung und die Ventilsitzkegelfläche, wodurch die Koaxialität verbessert und Montagefehler reduziert werden.
4. Positionierung und Inspektion: Verwendung von "eine Fläche, zwei Stifte" oder ebene Fläche + Außendurchmesserpositionierung; die Nachbearbeitung umfasst thermisches Einpressen und dynamische Auswuchtprüfung. Die Schwierigkeit bei der Bearbeitung liegt in der Rissanfälligkeit von pulvermetallurgischen Materialien, daher müssen Kühlmittel und Schnittparameter optimiert werden. Der Takt für die Serienproduktion beträgt ca. 10-20 Sekunden/Stück.