Dimensionierung von Keramik-Ventilen unter mechanisch-thermischer Beanspruchung
- Die Sprödigkeit von technischer Keramik und das ihr eigene unterkritische Risswachstum machen bei der Dimensionierung von Ventilen für Verbrennungsmotoren eine genaue FE-Analyse erforderlich. Aufbauend auf Berechnungen von rein mechanischen Ventilbelastungen, wird eine thermo-mechanische Beanspruchungsermittlung für Si3N4-Auslaßventile eines 4-Zylinder / 5-Ventil-Ottomotors durchgeführt. Besondere Aufmerksamkeit ist dem Sitzbereich des Keramik-Ventils entgegengebracht worden. Durch eine entsprechende Sitz- und Tellergestaltung konnte das vorhandene Rissinitiierungspotential von punkförmigen Krafteinleitungsstellen auf dem Ventilsitz gesenkt werden. Eine ausschließende bruchmechanische Lebensdauerabschätzung ergab eine ausreichende Ventillebensdauer für geforderte 4000 Betriebsstunden.
