Wie ich mir zuvor dachte.
Die Ursache des Versagens war eindeutig Spannungsrißkorrosion gewesen.
Ich war mit dem Teil heute bei Kollegen in der Schadensabteilung. Der Schaden dürfte eigentlich nicht auftreten, da das Teil und der Kunststoff auf seine Medienbeständigkeit getestet sein sollte. Immerhin durchströmt den Zylinder ein Medium welches den Angriff auslöst. Und da sollte der Kunststoff resistent sein.
Man hat einen anfälligen Kunststoff, eingefrorene Spannungen, oder Spannungen durch die Bearbeitung, sowie ein angreifendes Medium.
Fällt ein Faktor raus, so hält das Teil. Hier beim Hubzylinder können innere Spannungen durch das Spritzgiessen vorhanden sein UND zusätzlich Spannungen durch die Fertigung des Bauteiles. Nämlich dem Einpressen der Düsenköpfe und dem Fügen des Konus mittels Metallfeder (sieht man später beim Röntgenbild). Um die Rißbildung nun auszulösen, genügt es dass ein Medium die Oberfläche des Kunststoff benetzt. Und das ist bei einer Sprühdüse immer der Fall....seehr ungünstig also alles.
Ein Beispiel aus dem Alltag sind die klaren Kuchenabdeckungen aus PMMA. Mit der Zeit bekommen die immer mehr Spinnwebenrisse, bis eines Tages das Teil kaputtgeht.
Hier hat man wiederum 3 Faktoren:
anfälliger Kunststoff
Medium
Spannung
Die Risse entstehen durch das Spülen mit Spüli. Durch den Spritzvorgang und anschliessendem Abkühlen sind im Deckel eingefrorene Spannungen vorhanden. Also alle 3 Bedingungen für die Rißbildung da. Eliminiert man nun eine der Einflußgrößen, so gibt es keine Risse. Spülen mit warmem Wasser ohne Spüli, und die die Abdeckung würde halten.
Aufgrund der Rißlänge und Alterung der Bruchfläche dauerte dies recht lange bis zum Versagen.
Der Riß am Hauptzylinder war solange folgenlos, bis er über den Bereich der Dichtung kam, nun konnte Flüßigkeit austreten. Und zwar immer soviel bis die Rißhöhe gleich der Füllstandshöhe im Wischwasservorratsbehälter war. Ein Ausgleich quasi.
Die beiden Risse in der Düsenkopfnähe sind ohne Folgen. Hier steht kein Wasser an.
Intressant aber die Verschmutzung durch Dreck und Salz im Innern der Düsenköpfe. Hier muss Dreck der vom Scheinwerferglas mit Druck abgesprüht wird, zurückgeschleudert werden und sich im Düsenkopf fangen.
Ein aggressiveres Wischmittel scheidet aus. Da in jedem Wischwasser Alkohol enthalten ist.
Hier ist der Faktor Einwirkdauer die Lösung des Rätsels. 7 jahre lang rißauslösendes Medium auf einem mit Spannung beladenen Bauteil, das muss irgendwann kolabieren.
Bin gespannt wann die rechte Düse aufgibt.
Könnte gut möglich sein, dass in Fahrzeugen der ersten Baureihen sich dieser Mangel bald häufen dürfte.
Mein Hubzylinder hat folgende Kennung:
07 3 (Herstelldatum: Juli 2003)
21770 auf dem Steigrohr zu den Düsenköpfen.
Anbei ein paar Makrobilder der Risse und des Kunststoffgefüges, bzw. der Rißoberfläche.
Röntgenbilder konnte ich noch keine erstellen, da zur Zeit ein techn. Defekt die Anlage stillgelegt hat.
Ich reiche diese Bilder nach.
Hier eine gute Beschreibung zum Vorgang
http://www.kupfer-institut.de/front_frame/pdf/JT0501.pdf
und ein wenig aus allgemeiner Literatur
Spannungsrissbildung
Wie Metalle zeigen auch Kunststoffe eine gewisse Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion. Wenn
Rissanfälligkeit mit einer entsprechenden mechanischen Spannung und einem entsprechenden,
auf den polymeren Kunststoff wirkenden Medium (z.B. Lösungsmittel) kombiniert wird, sind
Schädigung und letztlich Versagen möglich. Rissentstehung und anschliessendes Risswachstum
durch Spannungsrisskorrosion verlaufen bei Kunststoffen je nach Art des einwirkenden Mediums
unterschiedlich schnell. Grundsätzlich wirkt das eindringende Medium auf molekularer Ebene an
der Rissspitze und resultiert in einer erhöhten Beweglichkeit der Molekülketten (z.B. durch Quellen
des Werkstoffs). Die mechanische Spannung (z.B. Zugspannung an der Rissspitze) führt dann zu
einer entsprechenden Umorientierung bzw. Entflechtung und eventuell dem Lösen von
Molekülketten, dadurch zu Konzentration der Deformation, zu Rissausbreitung und letztendlich
zum Versagen. Die Rissentstehung kann auf Oberflächendefekte oder auf verarbeitungsinduzierte
Anrisse an der Oberfläche (z.B. durch mechanische Bearbeitung) zurückgeführt werden
Spannungsrißbildung bei thermoplastischen Kunststoffen
Amorphe, thermoplastische Kunststoffe ohne Füllstoff neigen bei Kontakt mit bestimmten Flüssigkeiten (Lösungsmitteln) zur Rißbildung. Dies wird häufig auch als „Spannungsrißkorrosion" bezeichnet. Die anfälligsten Kunststoffe sind Polycarbonat (PC), olymethylmethacrylat (PMMA), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS) und Polystyrol (PS). Wie der Name schon sagt, ommt es zur Rißbildung durch das Zusammenwirken zweier Umstände:
1. Im Werkstück müssen gewisse Spannungen vorhanden sein. In den meisten Kunststoffteilen sind diese aufgrund der Verarbeitung bereits in Form von „eingefrorenen" Spannungen vorhanden, oder sie entstehen durch das Einwirken externer Kräfte.
2. Ein niedermolekulares Medium wirkt auf das Teil ein (z.B. Aceton, Alkohol).
Auch Klebstoffe können, solange sie im flüssigen Zustand sind, Spannungsrißkorrosion verursachen.
