Kolben - Überholung von Ersatzteilen für Kraftwerks- und Marine Dieselmotoren

Die Herstellung und Überholung von Kolben gehört zur Kernkompetenz der SECO GmbH.

Bei mehr als 85% der heute im Einsatz befindlichen Kolben für 4-Takt Kraftwerks- und Marine Dieselmotoren handelt es sich um sogenannte Baukolben. Kolben also, die aus einem Kolbenunterteil und einem Kolbenoberteil einbaufertig montiert werden. Bei den restlichen 15% der heute im Einsatz befindlichen Kolben handelt es sich dann noch um sogenannte Monoblockkolben. Entweder aus Aluminium-Kokillenguss oder aber Sphäroguss gefertigt, handelt es sich hierbei um einteilige – also aus einem Stück – gefertigte Kolben. Diese Kolben werden in aller Regel jedoch nur komplett ersetzt, nicht aber überholt oder repariert.

Was aber unterscheidet eigentlich den Baukolben vom Monoblockkolben und warum gibt es diese unterschiedlichen Ausführungen? Die Begründung hierfür liegt in der fortschreitenden Entwicklung der Motorentechnik. In den 1960er Jahren waren Motoren mit einem Zünddrück von 120 bar noch die Obergrenze des technisch Machbaren. Heute hingegen fahren moderne Kraftwerks- und Marine Dieselmotoren mit Zünddrücken von bis zu 240 bar. Die hierdurch auftretenden Belastungen für den Kolben brachten die Monoblock Kolben rasch an ihre Belastungsgrenze. Andere, höher belastbare Werkstoffe mussten zum Einsatz gebracht werden.

Eine Kombination aus Stahl - für das Kolbenoberteil - und Sphäroguss - für das Kolbenunterteil - erfüllte dann die gestiegenen Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften. Diese Kombination war es dann aber auch, die erstmals eine planbare Überholung von Kolben überhaupt erst ermöglichte. Spricht man bei einem gebauten Kolben von der Lebensdauer, ist eigentlich nur der Zeitraum gemeint, innerhalb dessen das Kolbenoberteil seine -vom Motorenhersteller vordefinierte- Verschleißgrenze erreicht. Eine zeitlich verbindliche Angabe darüber wann ein Kolbenoberteil gewechselt werden muss, gibt es in aller Regel und verständlicherweise nicht von den Motorenherstellern. Zu vielfältig und unterschiedlich sind die, den Verschleiß bestimmenden, Faktoren wie z.B.: Kraftstoffqualität, Verbrennungsqualität, Separationsqualität für Kraftstoff und Schmierstoff, Einhaltung von Wartungszyklen etc.

Auch das Kolbenunterteil unterliegt einem gewissen Verschleiß. Dieser ist aber deutlich geringer als beim Kolbenoberteil und demzufolge vernachlässigbar. Um aber Ermüdungsbrüchen bei Kolbenunterteilen vorzubeugen, legen sich einige Motorenhersteller innerhalb einer Bandbreite von 70.000 - 90.000 Laufstunden für das Auswechseln eines Kolbenunterteils fest.

Aus dieser, durch entsprechende FEM-Berechnungen, auch nachvollziehbaren Vorgabe einiger Motorenhersteller lässt sich dann als grobe Richtlinie formulieren:

Auf ein neues Kolbenunterteil können 2 bis 3 neue Kolbenoberteile montiert werden, bevor dann auch das Kolbenunterteil ersetzt werden muss.

Aus diesem Grunde bieten wir unseren Kunden die professionelle und fachgerechte Überprüfung und Überholung von Kolben, d.h. den Austausch von Kolbenoberteilen für MAN, Himsen, MaK und Wartsila Motoren an. Hierbei wird jedes einzelne Kolbenunterteil zu 100% einer Magnetpulverrissprüfung (MP-Prüfung) unterzogen.

• Nach der Wareneingangsprüfung werden die Kolben demontiert.
• Das Kolbenoberteil und das Montagezubehör wird entsorgt
• Das Kolbenunterteil wird zunächst gereinigt und die Graphitschicht wird entfernt.
• Das Kolbenunterteil wird auf unserem MP-Prüfstand auf eventuell bereits vorhandene Risse untersucht.
• Sofern Risse gefunden werden, wird ein Prüfbericht mit Fotos erstellt und dem Kunden zur abschließenden Entscheidung in Bezug auf die Weiterverwendung vorgelegt.
  (Unser Erfahrungswert hierbei: Bei ca. 8% aller untersuchten Kolben-
  unterteile asiatischer Herkunft wurden bei der MP-Prüfung bereits nach kurzer Laufzeit Anrisse gefunden).
• Im Anschluß an die MP-Prüfung wird das Kolbenunterteil neu graphitiert.
• Dann erfolgt abschließend die Montage eines neuen Kolbenoberteils mit neuem Montagezubehör.
• Auslieferung der Kolben

Wichtig hierbei ist die MP-Prüfung des Kolbenunterteils. Als Hersteller von Kolben verfügen wir über einen Prüfstand, der speziell für Kolbenober- und Kolbenunterteile entwickelt wurde. Die Magnetisierung des Kolbenunterteils im Vorfeld der eigentlichen Prüfung erfolgt vollständig und gerichtet. Die so von uns durchgeführte MP-Prüfung ist qualitativ weitaus höher einzustufen wie die Prüfung mit einem einfachen Magnetisierungsjoch an Bord oder im Kraftwerk.

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