Mehr-Lagen-Stahl (MLS)-Zylinderkopfdichtungen

Innovative Dichtungssysteme für neue Motorenkonzepte

Richtungsweisende Trends
Drehmoment und Leistung steigern, Verbrauch und Emissionen senken. Die Entwicklungsziele im Motorenbau bestimmen die Anforderungen an moderne Dichtungssysteme. Immer höhere Zünddrücke und Temperaturen setzen Zylinderkopfdichtungen unter Stress.
Die Lösung:
Mehr-Lagen-Stahl-Zylinderkopfdichtungen – kurz MLS-Zylinderkopfdichtungen.

Bereits 1992 realisierte Dana Sealing Products die ersten MLS-Zylinderkopfdichtungen bis zur Serienproduktion. Heute sind diese Dichtungen Standard und unterstützen Entwickler weltweit bei der erfolgreichen Umsetzung innovativer Motorenkonzepte.

Höheres Abdichtpotenzial durch Mehr-Lagen-Stahl
Zylinderkopfdichtungen aus Mehr-Lagen-Stahl bestehen aus zwei bis fünf Federstahl- bzw. Kohlenstoffstahlblechen, die zu einer Mehr-Lagen-Stahl-Zylinderkopfdichtung aufgeschichtet sind.

Zur sicheren Gas- und Medienabdichtung erhöhen Sicken an den Brennräumen sowie an den Ölund Wasserdurchtritten die lokale Pressung (Makroabdichtung), vollflächige oder partielle Elastomerbeschichtungen verbessern die Dichtwirkung zusätzlich (Mikroabdichtung).


Typische 3-lagige MLS-Zylinderkopfdichtung mit Deckblech, Aktivlage mit Wellen-Stopper und Bodenblech. Sicken sowie vollflächige (innen) und partielle Elastomerbeschichtungen (außen) verbessern das Abdichtpotenzial dieser modernen Dichtungssysteme. Makroabdichtung durch Sicken und Mikroabdichtung durch Elastomerbeschichtungen.

Innovative Dichtungssysteme für neue Motorenkonzepte

Höheres Abdichtpotenzial durch Mehr-Lagen-Stahl
Zylinderkopfdichtungen aus Mehr-Lagen-Stahl bestehen aus zwei bis fünf Federstahl- bzw. Kohlenstoffstahlblechen, die zu einer Mehr-Lagen-Stahl-Zylinderkopfdichtung aufgeschichtet sind.

Zur sicheren Gas- und Medienabdichtung erhöhen Sicken an den Brennräumen sowie an den Öl und Wasserdurchtritten die lokale Pressung (Makroabdichtung), vollflächige oder partielle Elastomerbeschichtungen verbessern die Dichtwirkung zusätzlich (Mikroabdichtung).


Typische 3-lagige MLS-Zylinderkopfdichtung mit Deckblech, Aktivlage mit Wellen-Stopper und Bodenblech. Sicken sowie vollflächige (innen) und partielle Elastomerbeschichtungen (außen) verbessern das Abdichtpotenzial dieser modernen Dichtungssysteme. Makroabdichtung durch Sicken und Mikroabdichtung durch Elastomerbeschichtungen. 

Bessere Abdichtung durch optimale Oberflächengüte

Oberflächenbeschaffenheit von Dichtflächen
MLS-Zylinderkopfdichtungen sind auch das führende Dichtungskonzept der Zukunft. Schon heute wird die Abdichtung zwischen Zylinderkopf und Motorblock fast ausschließlich über Zylinderkopfdichtungen aus Mehr-Lagen-Stahl sichergestellt. Verantwortlich für die perfekte Abdichtung ist aber nicht alleine die Qualität der Zylinderkopfdichtung. Die Oberflächengüte von Zylinderkopf und Motorblock hat ebenfalls einen entscheidenden Anteil.

Die Anforderungen an die Oberflächengüte sind ein wesentlicher Faktor für gute Abdichtungsergebnisse. Bei der Montage von Zylinderkopfdichtungen muss unbedingt auf die vorgeschriebenen Werte geachtet werden. Dabei gibt es keinen Unterschied zwischen Weichstoff- und MLS-Zylinderkopfdichtungen!

Gestaltsabweichungen
Die Oberflächengüte von Zylinderkopf und Motorblock wird durch folgende Gestaltabweichungen verschlechtert:

  • Bauteilunebenheiten
  • Bauteilverzüge
  • Welligkeiten (Parallelitätsabweichungen)
  • Rauigkeiten (Rillen und Riefen)




Beeinflussung der Oberflächengüte durch Gestaltabweichungen am Beispiel eines Motorblocks.

HINWEIS
Die Standards für die Oberflächenbeschaffenheit sind durch die DIN EN ISO 4287 festgelegt. Sie betragen für die Rauigkeit Rz ≤ 15 μm, für die Profiltiefe Pt ≤ 22 μm. Zylinderkopfdichtungen müssen deshalb über eine umfassende Makro- und Mikrodichtfähigkeit verfügen.

Bauteilunebenheiten und Bauteilverzüge
Bauteilunebenheiten und Bauteilverzüge können mit einem Haarlineal festgestellt werden. Gemessen wird nach dem so genannten Lichtspaltverfahren. Das Prüfgerät wird mit der Schneide auf die Fläche gehalten und in Motorlängs- und -querrichtung über die Schraubenbohrungen hinweg geführt. Dabei werden Unebenheiten durch den auftretenden Lichtspalt sichtbar.



Maximale Werte für Welligkeiten und Rauigkeiten (Rillen und Riefen). Praktische Messung mit dem Messtaster und Aufzeigen möglicher Leckagekanäle.


Maximale Werte für Bauteilunebenheiten und Bauteilverzüge für Pkw. Praktische Messung mit dem Haarlineal nach dem Lichtspaltverfahren.

Bessere Abdichtung durch optimale Oberflächengüte

Oberflächenbeschaffenheit von Dichtflächen
MLS-Zylinderkopfdichtungen sind auch das führende Dichtungskonzept der Zukunft. Schon heute wird die Abdichtung zwischen Zylinderkopf und Motorblock fast ausschließlich über Zylinderkopfdichtungen aus Mehr-Lagen-Stahl sichergestellt. Verantwortlich für die perfekte Abdichtung ist aber nicht alleine die Qualität der Zylinderkopfdichtung. Die Oberflächengüte von Zylinderkopf und Motorblock hat ebenfalls einen entscheidenden Anteil.

Die Anforderungen an die Oberflächengüte sind ein wesentlicher Faktor für gute Abdichtungsergebnisse. Bei der Montage von Zylinderkopfdichtungen muss unbedingt auf die vorgeschriebenen Werte geachtet werden. Dabei gibt es keinen Unterschied zwischen Weichstoff- und MLS-Zylinderkopfdichtungen!

Gestaltsabweichungen
Die Oberflächengüte von Zylinderkopf und Motorblock wird durch folgende Gestaltabweichungen verschlechtert:

  • Bauteilunebenheiten
  • Bauteilverzüge
  • Welligkeiten (Parallelitätsabweichungen)
  • Rauigkeiten (Rillen und Riefen)




Beeinflussung der Oberflächengüte durch Gestaltabweichungen am Beispiel eines Motorblocks.

HINWEIS
Die Standards für die Oberflächenbeschaffenheit sind durch die DIN EN ISO 4287 festgelegt. Sie betragen für die Rauigkeit Rz ≤ 15 μm, für die Profiltiefe Pt ≤ 22 μm. Zylinderkopfdichtungen müssen deshalb über eine umfassende Makro- und Mikrodichtfähigkeit verfügen.

Bauteilunebenheiten und Bauteilverzüge
Bauteilunebenheiten und Bauteilverzüge können mit einem Haarlineal festgestellt werden. Gemessen wird nach dem so genannten Lichtspaltverfahren. Das Prüfgerät wird mit der Schneide auf die Fläche gehalten und in Motorlängs- und -querrichtung über die Schraubenbohrungen hinweg geführt. Dabei werden Unebenheiten durch den auftretenden Lichtspalt sichtbar.

Bei MLS-Zylinderkopfdichtungen für Pkw sollten die gemessenen Werte in Längsrichtung auf einer Länge von 100 mm unter 0,03 mm und auf einer Länge von 400 mm unter 0,05 mm sowie in Querrichtung auf einer Länge von 100 mm unter 0,03 mm liegen.

Bei Metall-Elastomer-Zylinderkopfdichtungen für Nutzfahrzeuge sollten die gemessenen Werte in Längsrichtung auf einer Länge von 100 mm unter 0,03 mm und auf einer Länge von 1.000 mm unter 0,10 mm sowie in Querrichtung auf einer Länge von 100 mm unter 0,03 mm liegen.



Maximale Werte für Welligkeiten und Rauigkeiten (Rillen und Riefen). Praktische Messung mit dem Messtaster und Aufzeigen möglicher Leckagekanäle.


Maximale Werte für Bauteilunebenheiten und Bauteilverzüge für Pkw. Praktische Messung mit dem Haarlineal nach dem Lichtspaltverfahren.

MLS-Zylinderkopfdichtungen – die optimale Lösung für jede Oberflächengüte

Mehr-Lagen-Stahl-Dichtungen passen sich durch ihre spezielle Konstruktion an jede Oberflächenbeschaffenheit an, vorausgesetzt, die Oberflächengüte liegt in den beschriebenen Toleranzbereichen.

EXPERTENTIPP
Bei der Drehwinkel-Anzugsmethode werden die Zylinderkopfschrauben bleibend verformt. Verwenden Sie deshalb Zylinderkopfschrauben aus Gründen der Sicherheit immer nur ein Mal.

Weiterführende Informationen zu diesem Thema finden Sie in unserer aktuellen Praxisinformation Nr. 2 (Zylinderkopfschrauben und Zylinderkopfmontage).
EXPERTENTIPP
Beachten Sie unbedingt die Anforderungen an die Oberflächengüte:
  • Bauteilunebenheiten für Pkw
    • unter 0,03 mm auf einer Länge von 100 mm in Längsrichtung;
    • unter 0,05 mm auf einer Länge von 400 mm in Längsrichtung;
    • unter 0,03 mm auf einer Länge von 100 mm in Querrichtung
  • Bauteilunebenheiten für Nutzfahrzeuge
    • unter 0,03 mm auf einer Länge von 100 mm in Längsrichtung;
    • unter 0,10 mm auf einer Länge von 1.000 mm in Längsrichtung;
    • unter 0,03 mm auf einer Länge von 100 mm in Querrichtung
  • Welligkeiten
    • maximal 10 µm bei einem Wellenabstand ≥ 8 mm
  • Rauigkeiten
    • Rz ≤ 15 μm
    • Rmax ≤ 20 μm


Praxisinformation

Mehr-Lagen-Stahl (MLS)-Zylinderkopfdichtungen und Bauteiloberflächen