Funktionsoberflächen eines Common-Rail-Injector messen

An den Komponenten eines Injektors für einen Dieselmotor soll die Oberflächenanalyse mittels optischer 3D-Messtechnik durchgeführt werden. Dafür werden die Düsennadelspitze, der Ventilkörper und die Ventilplatte an den relevanten Stellen vermessen und sowohl profilbasierte als auch flächenbasierte Rauheitskenngrößen ermittelt.

Rauheitsmessung an Düsennadelsitz

Die Düsennadel eines Common-Rail-Injektors soll an der Sitzfläche untersucht werden. Dazu soll die Rauheit profilbasiert nach DIN EN ISO 4287/4288 und DIN EN ISO 13565 sowie flächenbasiert nach DIN EN ISO 25178 bestimmt werden. Aufgrund der Geometrie der Düsennadel steht die für diese Oberfläche vorgeschriebene Messstrecke von 1,5 mm nicht zur Verfügung. In diesem Fall kann bei einer Angabe der Messstrecke und der Filterung auch ein kürzeres Profil für die Auswertung verwendet werden.

Die aus einem Profilschnitt gewonnenen Amplituden-Parameter nach ISO 4287 ermöglichen die Bewertung der Oberfläche nur in eingeschränktem Maße, da sie jeweils nur entlang einer Linie ermittelt werden. Strukturbestandteile, die außerhalb dieser Linie liegen, bleiben dabei unberücksichtigt. Dies kann zu Fehlbewertungen führen. Deshalb bietet die Analyse-Software MountainsMap® eine Funktion zur automatischen Erstellung mehrerer über den gesamten gemessenen Oberflächenabschnitt verteilter Profilschnitte. (Siehe links)

Flächenhafte Auswertung (SK-Parameter) gemäß DIN EN ISO 25178

Zur Charakterisierung verschiedener Strukturen der Oberfläche hinsichtlich ihres tribologischen Verhaltens wird die Flächenmaterial- anteilkurve (Abbott-Kurve) verwendet. Sie beschreibt den Flächenmaterialanteil Smr abhängig von der Tiefe einer Schnittebene durch die Oberfläche.
Am höchsten Punkt der Struktur beträgt der Flächenmaterialanteil 0%, am tiefsten Punkt 100%.

Untersuchung der Oberfläche auf Droplets

Die Oberfläche weist zahlreiche Droplets aus. Diese beeinträchtigen unter Umständen die Funktionalität des Bauteil. Deshalb wurde eines der Droplets genauer analysiert und dessen Größe und Ausmaß ermittelt.

Messgerät und Messverfahren

Die Messungen erfolgen auf dem kompakten Standard-Messsystem ConfoSurf CLV150. Ausgestattet mit dem 2-in-1-Scanmodul Confocam C1+ bietet das Messsystem zwei Messverfahren in einem System: Formmessungen werden aufgrund der hohen Flankenwinkel im Messmodus „Fokusvariation“ aufgenommen.
Die Rauheitsmessungen werden konfokal  im Messmodus „Strukturierte Beleuchtung“ durchgeführt. Die patentierte Technologie basierend auf der Konfokal-Messtechnik misst sogar spiegelnde Oberflächen problemlos.