Was stoppt „Karies“ bei Zylinderlaufbuchsen?

Eines ist klar: Löcher in Laufbuchsen sind kein gutes Zeichen! Aber wie kommt es zu diesem Schadensbild? Wo kommen die kleinen Löcher auf der Außenseite der Laufbuchsen her? Waren sie von Anfang an da oder entstehen sie erst im Lauf der Zeit? Wir klären auf: Woher diese Löcher stammen, was ihre Entstehung begünstigt und was es zu beachten gilt, um diesen Lochfraß möglichst zu vermeiden.

Bad Vibrations – wie Schwingungen zu Löchern führen

Abbildung 1: „Lochfraß“ im Bereich des Oberen Totpunkts
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Eines vorweg: Die kleinen Löcher sind nicht von Anfang da. Es handelt sich dabei um einen erst nach und nach einsetzenden Materialverlust, der sogenannten Kavitation – auch schlicht als Lochfraß bekannt. Doch wie kommt es dazu? Der Schaden tritt ausschließlich bei „nassen“, also direkt von Kühlmittel umspülten Laufbuchsen auf. Und das nicht ohne Grund.

Während der Kolben sich im Zylinder auf und ab bewegt, wechselt er im oberen und unteren Totpunkt die Anlageseite. Genau dieser Wechsel kann gerade bei „nassen“ Buchsen zu Schwingungen führen. Denn jedes Mal, wenn der Kolben die Anlageseite wechselt, entsteht ein Impuls, der sich direkt auf die Laufbuchse und in das Kühlwasser überträgt.

Abbildung 2: Laufbuchse mit Kavitationsschaden
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Im Verlauf einer Schwingungsphase entsteht kurzzeitig ein Vakuum zwischen Laufbuchse und dem Kühlwasser. An der Zylinderaußenseite bilden sich kleine Dampfblasen, die beim Zurückschwingen der Wassersäule implodieren. Dabei werden winzige Partikel aus der Außenseite der Laufbuchse herausgerissen. Ist die Oberfläche erst einmal beschädigt, kann an dieser Stelle Kühlwasser in den Verbrennungsraum eindringen. Tritt zuviel Kühlwasser in den Zylinder ein, kann es zu einem sogenannten „Wasserschlag“ kommen. Dabei gelangt so viel Kühlwasser in den Zylinder, dass durch die Verdichtung Kolben und Pleuel so stark beschädigt werden, dass der Motor einem Totalschaden erliegt.

 

In der Ruhe liegt die Kraft

Wird einem erst einmal bewusst, welche Rolle die Schwingungen für die Kavitation spielen, wird schnell eines klar: Je ruhiger der Kolben läuft, desto geringer die Schwingung, desto länger die Lebensdauer. Dies ist genau einer der Gründe, warum wir bei MAHLE höchsten Wert auf absolute Laufruhe legen! Um dieses Ziel zu erreichen, werden von uns zahlreiche motorische Versuche durchgeführt. Dementsprechend wird der Kolben optimiert. Auch die Zylinderlaufbuchse selbst sollte schwingungsarm betrieben werden. Dies ist dann sichergestellt, wenn sie oben, direkt unter dem Buchsenbund, und unten, im Motorblock, ganz exakt fixiert ist. Wir zeigen, wie das funktioniert. Einbauempfehlungen für Zylinderlaufbuchsen

Immer nur cool bleiben hilft auch nichts

Abbildung 3: Unterschiedliche Stadien im Schnittbild: Kavitation im Anfangsstadium (links) und stark fortgeschritten (rechts). Typisch: die höhlen-ähnliche Struktur die bis in den Zylinder reichen kann
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Im Gegenteil: Motoren, die bei niedrigen Kühlmitteltemperaturen zwischen 50° und 70° C betrieben werden, sind für Lochfraß besonders anfällig! Erst ab ca. 80 Grad baut sich im geschlossenen Kühlsystem der benötigte Überdruck auf – und je höher dieser Druck ist desto weniger Dampfblasen entstehen. Daher müssen auch der Verschluss des Kühlers oder der Einfülldeckel des Ausgleichsbehälters absolut dicht abschließen. ACHTUNG: Auch Frostschutzmittel erfüllt in diesem Zusammenhang eine äußerst wichtige Aufgabe! Es verschiebt den Siedepunkt des Kühlwassers nach oben und verringert so die Gefahr der Dampfblasenbildung. Gleichzeitig verhindert es Korrosion im Motor und dient als Schmiermittel, z.B. für die Wasserpumpe. Daher gilt: Niemals auf Frostschutzmittel im Kühlwasser verzichten – auch nicht im Sommer oder in heißen Ländern! Zudem muss die Dichtheit des Kühlsystems geprüft werden, denn ohne Druck gibt’s „Karies“.

Erstklassig gegen „Karies“ bei Zylinderlaufbuchsen

Bei MAHLE werden Laufbuchsen aus hochqualitativen Werkstoffen in engen Fertigungstoleranzen hergestellt. Insbesondere die Qualität der Gefüge, der äußeren und inneren Oberflächen und der perfekt angepassten Dichtungen sind unsere Qualitätsmerkmale und tragen zuverlässig zum Schutz vor Kavitation bei. Was zum Schluss noch zu erwähnen ist: Kavitation wird oft mit Gießfehlern oder Materialeinschlüssen verwechselt, das ist bei unseren Laufbuchsen aber gar nicht möglich! Zylinderlaufbuchsen werden bei MAHLE im Schleudergussverfahren hergestellt. Beim Gießprozess verhindern die hohen Zentrifugalkräfte absolut zuverlässig die Bildung von Lufteinschlüssen oder Lunkern in der Schmelze.

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