Autofrettage - Maximaler Druck für extreme Stabilität

In Common Rail-Motoren, im Anlagen- und Maschinenbau oder in hydraulischen Systemen ist oftmals ein extrem hoher oder pulsierender Druck vorherrschend. Die sogenannte Autofrettage ist eine hervorragende Möglichkeit, die betroffenen Bauteile extrem fest und stabil zu produzieren. So bearbeitete Teile können hohen Druckbelastungen lange Zeit standhalten.


Felss Modular Autofrettage Center MAC
Felss Modular Autofrettage Center MAC

Während des Autofrettierens, einem Verfahren zur Festigkeitssteigerung von Rohrleitungen, wird das fertige bearbeite Rohr einem Innendruck ausgesetzt, der über dem später benötigten maximalen Betriebsdruck liegt. Dabei wird zuerst eine Flüssigkeit in das Rohr eingefüllt. Dann werden die Rohrenden zur Bearbeitung fest verschlossen. Anschließend erhöhen Druckübersetzer den Druck im Inneren des Rohrs für kurze Zeit auf bis zu 12.000 bar. Dabei verändert sich die Mikrostruktur der Rohrinnenwand.

Das Felss Modular Autofrettage Center (MAC) übernimmt das Autofrettieren wirtschaftlich, flexibel und hochproduktiv zugleich und kann sowohl für Kleinst- und Großserienfertigung, als auch als Laboranlage eingesetzt werden. Durch ihren modularen Aufbau kann auch diese Anlage speziell auf die Bedürfnisse des Anwenders ausgelegt werden. Mit dem MAC kann fast jede komplexe Rohrgeometrie ohne Sonderwerkzeuge autofrettiert werden, die Rüstzeiten und Stillstandszeiten sind dabei minimal.


Wie genau funktioniert der Autofrettage-Effekt?

Autofrettieren eines Common-Rails
Autofrettieren eines Common-Rails
Felss Einspritzleitung
Felss Einspritzleitung

Der Autofrettage-Effekt entsteht, weil der Bauteilwerkstoff unter Extremdruck in besonderer Weise reagiert:

  • Die innere Zone des Teils wird dabei plastifiziert, der Werkstoff verformt sich und nimmt auch nach der Krafteinwirkung nicht mehr seine ursprüngliche Form an.
  • Die äußere Zone des Teils wird hingegen nur elastisch verformt, sie könnte nach der Krafteinwirkung ihre ursprüngliche Form wieder annehmen.
  • In der Folge treten gegenläufige Zugspannungen zwischen innerer und äußerer Zone auf: Die äußere und eigentlich elastische Zone kann die ursprüngliche Form nicht mehr einnehmen, weil sie von der plastifizierten inneren Zone daran gehindert wird. Gleichzeitig wird die innere Zone von der äußeren unter Spannung und Druck gesetzt.
  • Diese Zugspannungen sorgen unter anderem dafür, dass die unter normalem Betriebsdruck auftretenden Spannungen, wie z.B. bei Motoren mit einer Common-Rail-Einspritzung, an der innersten Schicht des Rohrs kompensiert werden können.

Welche Vorteile hat das Verfahren?

Nach der Autofrettage sind Rohre deutlich widerstandsfähiger. Entweder verlängert sich ihre Betriebsdauer oder sie können mit höheren Innendrücken eingesetzt werden – und das ohne Änderungen an der Konstruktion oder neuen Werkstoffen. Dieses Rohrbearbeitungs-Verfahren ist sehr flexibel und kann auch in bestehende Produktionssysteme integriert werden.