CH698493B1 - Member of two positively connected workpieces. - Google Patents

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CH698493B1
CH698493B1 CH00883/06A CH8832006A CH698493B1 CH 698493 B1 CH698493 B1 CH 698493B1 CH 00883/06 A CH00883/06 A CH 00883/06A CH 8832006 A CH8832006 A CH 8832006A CH 698493 B1 CH698493 B1 CH 698493B1
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workpieces
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Application number
CH00883/06A
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German (de)
Inventor
Michael Hekli
Martin Mader
Original Assignee
Hartchrom Ag
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B2/00Friction-grip releasable fastenings
    • F16B2/005Means to increase the friction-coefficient
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00Electroplating characterised by the article coated
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/0015Multi-part pistons
    • F02F3/0023Multi-part pistons the parts being bolted or screwed together
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/60Electroplating characterised by the structure or texture of the layers
    • C25D5/605Surface topography of the layers, e.g. rough, dendritic or nodular layers

Abstract

Bei einem Bauteil (10) aus zwei über Fügeflächen (11, 21) kraftschlüssig verbundenen Werkstücken (10, 20) weist wenigstens eine Oberfläche im Fügebereich der Werkstücke (10) eine Oberflächenstruktur mit Strukturerhebungen (14) und Strukturtälern (16) auf. Zur Verminderung einer Relativbewegung der beiden Werkstücke (10, 20) ist eine der Fügeflächen (11) der beiden Werkstücke (10) von einer galvanisch abgeschiedenen und eine Vielzahl von Strukturerhebungen (14) aufweisenden Hartchromschicht (12) gebildet, wobei die Spitzen der Strukturerhebungen (14) in die unbeschichtete Fügefläche (21) des anderen Werkstücks (20) eingepresst sind.In the case of a component (10) comprising two workpieces (10, 20) frictionally connected via joining surfaces (11, 21), at least one surface in the joining region of the workpieces (10) has a surface structure with structure elevations (14) and structure valleys (16). In order to reduce a relative movement of the two workpieces (10, 20), one of the joining surfaces (11) of the two workpieces (10) is formed by a hard chrome layer (12) having a galvanically deposited and a plurality of structure elevations (14), wherein the tips of the structure elevations ( 14) are pressed into the uncoated joining surface (21) of the other workpiece (20).

Description

       

  Technisches Gebiet der Erfindung

  

[0001]    Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauteil aus zwei über Fügeflächen kraftschlüssig verbundenen Werkstücken, wobei wenigstens eine Oberfläche im Fügebereich der Werkstücke eine Oberflächenstruktur mit Strukturerhebungen und Strukturtälern aufweist.

Stand der Technik

  

[0002]    Kraftschlüssige Verbindungen werden in allen Bereichen des Maschinenbaus häufig zur Übertragung von Querkräften oder Drehmomenten eingesetzt. Die Grösse der jeweils übertragbaren Kraft hängt neben den konstruktiven Gegebenheiten in erster Linie vom Haftreibungswert (Haftbeiwert) der miteinander verbundenen Bauteiloberflächen ab. Stahl/Stahl-Paarungen weisen typischerweise Haftbeiwerte von 0,15 auf, was bei den zunehmend steigenden Anforderungen an Maschinenbauteile häufig für eine sichere kraftschlüssige Verbindung nicht ausreicht.

  

[0003]    Ein Beispiel für ein Bauteil aus zwei über Fügeflächen kraftschlüssig verbundenen Werkstücken ist ein gebauter Kolben eines Grossdieselmotors. Bei diesem Kolben ist ein Kolbenoberteil mit einem Kolbenunterteil verschraubt. Die im Betrieb unter hoher thermischer und mechanischer Belastung auftretenden Schwingungen führen zu Relativbewegungen der beiden Kolbenteile und in der Folge zu erhöhtem lokalem Verschleiss der Fügeflächen. Untersuchungen haben gezeigt, dass ein erheblicher Verschleiss bereits bei Relativbewegungen ab etwa 30 [micro]m auftreten kann, wobei dieser Wert in Abhängigkeit der eingesetzten Werkstoffe auch kleiner oder grösser sein kann.

  

[0004]    Eine seit langem bekannte Massnahme zur Reibungserhöhung bei kraftschlüssigen Fügeverbindungen besteht darin, harte Partikel in den Fügespalt einzubringen, die durch teilweises Eindringen in die Bauteiloberflächen zu einem Mikro-Formschluss führen.

  

[0005]    Die DE-A-2 364 275 offenbart die Bildung einer Hartstoffkörper enthaltenden Schicht auf einer gerillten Fläche von zwei zusammenwirkenden Flächen durch Aufdampfen, Aufspritzen, Aufsintern oder Diffusion eines Fremdstoffs in die Bauteiloberfläche. Bei Bauteilen aus Stahl kann eine Nitrierung durchgeführt werden. Die Rillenkuppen führen beim Verspannen der beiden Bauteile zu einem Aufbrechen der Nitrierschicht. Die vorwiegend aus Nitriden bestehenden Bruchstücke werden beim weiteren Verspannen der Bauteile in die Bauteiloberflächen eingedrückt. Die in die Rillentäler gelangten Bruchstücke durchdrücken dabei infolge des weicheren Untergrundes die fest haftende, unzerstörte Nitrierschicht.

  

[0006]    Die EP-A-0 961 038 beschreibt ein Verbindungselement, welches an beiden Oberflächen mit harten Partikeln aus beispielsweise Carbiden wie SiC, WC und B4C, oder Nitriden wie Si3N4 beschichtet ist und dort zum Einsatz kommt, wo eine direkte Beschichtung der Bauteiloberfläche nicht möglich ist. Die Herstellung dieser reibungserhöhenden Schichten erfolgt in Metallisierungsbädern mit darin dispergierten Feststoffpartikeln. Diesem Verfahren inhärent ist der kontinuierliche Einbau von Partikeln in die anwachsende Schicht, was dazu führt, dass die am Ende des Beschichtungsvorgangs eingebauten Partikel nur zum geringen Teil von Schichtmatrix umschlossen sind und daher keine feste Verankerung in dieser haben.

  

[0007]    In der EP-A-1 300 485 ist eine mit einer reibungserhöhende Partikel enthaltenden Matrix beschichtete Bauteiloberfläche bekannt. Die Matrix umfasst eine obere und eine untere Schicht, wobei die untere Schicht eine für eine reibungserhöhende Fixierung übliche metallische Bindephase ist. Als reibungserhöhende Partikel sind Diamantkörner genannt, die metallischen Bindephasen bestehen aus Chemisch Nickel. Da das Festhalten der Hartstoffpartikel auch hier rein mechanisch erfolgt und keine Adhäsions- oder sonstigen Bindungskräfte auftreten, müssen die zu sichernden Partikel mindestens bis zu ihrem halben Durchmesser von Matrixmaterial umgeben sein. Die zusätzlich aufzubringende Schicht ist daher so dick zu wählen, dass die kraftübertragenden Partikel mit nicht mehr als ihrem halben Durchmesser aus der neuen Matrixoberfläche herausragen.

  

[0008]    Nach der EP-A-0 668 375 werden Hartchromschichten aus mikrorissbildenden Verchromungselektrolyten mit darin dispergierten Feststoffpartikeln unter Verwendung von pulsierendem Strom abgeschieden, wobei unter kathodischer Schaltung des Werkstückes sich in die bildende Chromschicht ausser in den Rissen auch in die Chrommatrix selbst die Feststoffpartikel einlagern.

  

[0009]    Die EP-A-0 909 839 offenbart eine aus mindestens zwei Lagen Hartchrom bestehende galvanische Hartchromschicht mit einem Rissnetzwerk und in den Rissen eingelagerten und eingekapselten Feststoffpartikeln. Mindestens eine Lage Hartchrom ist unter pulsierendem Gleichstrom abgeschieden, so dass das Chrom in unterschiedlicher Kristallisationsform vorliegt.

  

[0010]    Es sind auch galvanisch erzeugte strukturierte Hartchromschichten auf Bauteilen bekannt. Im technischen Bereich erfüllen strukturierte Hartchromschichten bestimmte funktionale Eigenschaften. Bei Maschinenbauteilen, die in gleitendem Kontakt miteinander stehen, wie z.B. Kolben, Zylindern, Laufbuchsen oder Achslagern, dienen strukturierte Hartchromschichten zur Bildung von Schmiermitteldepots, die ein Trockenlaufen verhindern. In der graphischen Industrie werden z.B. für Druckmaschinen Farbwalzen und insbesondere Feuchtreibzylinder mit einer speziell strukturierten Oberfläche benötigt. In der Umformtechnik können strukturverchromte Werkzeuge verwendet werden, um dem zu bearbeitenden Werkstück eine strukturierte Oberfläche zu verleihen.

  

[0011]    Verfahren zur Herstellung galvanisch erzeugter Hartchromschichten mit unterschiedlich strukturierter Oberfläche sind dem Fachmann beispielsweise aus der DE-A-4 211 881, der DE-A-19 828 545, der DE-A-19 515 394 und der EP-A-0 722 515 bekannt.

Darstellung der Erfindung

  

[0012]    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Oberflächenstruktur der Fügefläche/n bei einem Bauteil der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass Relativbewegungen gefügter Werkstücke auf einfache und kostengünstige Weise weiter vermindert werden können.

  

[0013]    Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt gemäss unabhängigem Anspruch 1, dass zur Verminderung einer Relativbewegung der beiden Werkstücke alternativ
eine der Fügeflächen der beiden Werkstücke von einer galvanisch abgeschiedenen und eine Vielzahl von Strukturerhebungen aufweisenden Hartchromschicht gebildet ist, wobei die Spitzen der Strukturerhebungen in die unbeschichtete Fügefläche des anderen Werkstücks eingepresst sind, oder
die Fügeflächen beider Werkstücke von einer galvanisch abgeschiedenen und eine Vielzahl von Strukturerhebungen aufweisenden Hartchromschicht gebildet sind, wobei die Strukturerhebungen der Fügefläche des einen Werkstücks in die Strukturtäler der Fügefläche des jeweils anderen Werkstücks einragen.

  

[0014]    Der wesentliche Kern der Erfindung liegt bei Bauteilen aus zwei über Fügeflächen kraftschlüssig verbundenen Werkstücken in der Verwendung einer an sich bekannten Hartchromschicht mit strukturierter Oberfläche als Beschichtung von Fügeflächen anstelle der bekannten reibungserhöhenden Beschichtung der Fügeflächen mit einer Bindephase mit eingelagerten harten Partikeln.

  

[0015]    Die Erfindung kombiniert alle Vorteile einer Hartverchromung, wie Schutz gegen Verschleiss durch Abrasion, Flächenpressungen u.a. sowie gegen Korrosion durch Einwirkung von Medien, hohe Temperaturen u.a. mit den Vorteilen der reibungserhöhenden Beschichtung der Fügeflächen mit einer Bindephase mit eingelagerten harten Partikeln. Durch die erfindungsgemäss verminderte Relativbewegung wird auch ein Kaltverschweissen verhindert.

  

[0016]    Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.

  

[0017]    Die Strukturerhebungen der Oberflächenstruktur entsprechen üblicherweise einer im Wesentlichen gleichmässigen Zufallsverteilung.

  

[0018]    Die Oberflächenstruktur weist bevorzugt einen Rauigkeitswert Rz > 5 [micro]m, insbesondere Rz > 10 [micro]m, auf.

  

[0019]    Der Mittenabstand benachbarter Strukturerhebungen entspricht vorzugsweise dem 0,5- bis 15-fachen Betrag des Durchmessers der Strukturerhebungen.

  

[0020]    Die gewünschte Oberflächenstruktur kann durch mechanische oder elektrolytische Verfahren erreicht werden.

  

[0021]    Die zu verchromenden Werkstücke können grundsätzlich aus allen Werkstoffen bestehen. Bevorzugte Werkstoffe sind aus Metall, insbesondere aus Stahl, Stahlguss, Gusseisen, Hartguss, Kupfer, Nickel, Messing, Bronze, Aluminium oder einer Legierung der vorgenannten Werkstoffe. Wenn nur eine der Fügeflächen der beiden Werkstücke verchromt ist, wird der die unverchromte Fügefläche bildende Werkstoff weicher gewählt als die Hartchromschicht der beschichteten Fügefläche. Bei verchromter Fügefläche kann der Werkstoff unter der Hartchromschicht auch härter als die Hartchromschicht sein.

  

[0022]    Ein Bauteil, bei dem die erfindungsgemässe Hartverchromung einer Fügefläche zu einer wesentlichen Verlängerung der Standzeit führt, ist ein gebauter Kolben mit Kolbenoberteil und Kolbenunterteil eines Grossdieselmotors. 

Kurze Beschreibung der Zeichnung

  

[0023]    Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt schematisch in
<tb>Fig. 1a, b<sep>einen Querschnitt durch den Fügebereich eines aus zwei Werkstücken gefügten Bauteils mit einer ersten Ausführungsform von Fügeflächen vor und nach dem Fügen;


  <tb>Fig. 2a, b<sep>einen Querschnitt durch den Fügebereich eines aus zwei Werkstücken gefügten Bauteils mit einer zweiten Ausführungsform von Fügeflächen vor und nach dem Fügen.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

  

[0024]    Ein in Fig. 1a dargestelltes erstes Werkstück 10 eines Bauteils 30 aus beispielsweise Stahl weist eine zur Anlage mit einer Fügefläche 21 eines zweiten Werkstücks 20 des Bauteils 30 vorgesehene Fügefläche 11 auf. Die Fügefläche 11 des ersten Werkstücks 10 ist als strukturierte Oberfläche einer galvanisch erzeugten Hartchromschicht 12 mit einer Vielzahl von Strukturerhebungen 14 und Strukturtälern 16 ausgebildet. Die Fügefläche 21 des zweiten Werkstücks 20 ist unbeschichtet.

  

[0025]    Die Dicke der Hartchromschicht 12 liegt üblicherweise zwischen etwa 10 [micro]m und 500 [micro]m und beträgt beispielsweise 50 [micro]m. Die Rauheit Rz der strukturierten Hartchromschicht 12, d.h., die Höhe der Strukturerhebungen 14 über den Strukturtälern 16, beträgt beispielsweise 15 [micro]m. Die Verteilung der Strukturerhebungen 16 auf der Oberfläche der Hartchromschicht 12 entspricht einer annähernd gleichmässigen Zufallsverteilung. Der Mittenabstand a zwischen benachbarten Strukturerhebungen 16 entspricht beispielsweise dem 2,5 fachen Durchmesser D der Strukturerhebungen 16.

  

[0026]    Beim Zusammenbau des Bauteils 30 werden die beiden Werkstücke 10, 20 mit einander anliegenden Fügeflächen 11, 21 gegeneinander gepresst, so dass die Spitzen der Strukturerhebungen 14 der Fügefläche 11 in der Hartchromschicht 12 des ersten Werkstücks 10 in die unbeschichtete ebene Fügefläche 21 des zweiten Werkstücks 20 eingedrückt werden (Fig. 1b). Die durch die kraftschlüssige Verbindung der beiden zum Bauteil 30 gefügten Werkstücke 10, 20 eingeschränkte Relativbewegung der beiden Werkstücke 10, 20 in der Fügefläche 11, 21 wird durch die in der Fügefläche 21 des zweiten Werkstücks 20 verankerten Strukturerhebungen 14 der Fügefläche 11 des ersten Werkstücks 10 weiter vermindert.

  

[0027]    Bei einer in Fig. 2a dargestellten Verbindungsvariante ist neben der Fügefläche 11 des ersten Werkstücks 10 auch die Fügefläche 21 des zweiten Werkstücks 20 als strukturierte Oberfläche einer galvanisch erzeugten Hartchromschicht 22 mit einer Vielzahl von Strukturerhebungen 24 und Strukturtälern 26 ausgebildet.

  

[0028]    Beim Zusammenbau des Bauteils 30 werden die beiden Werkstücke 10, 20 mit einander anliegenden Fügeflächen 11, 21 gegeneinandergepresst, so dass die Spitzen der Strukturerhebungen 14 der Fügefläche 11 in der Hartchromschicht 12 des ersten Werkstücks 10 in Strukturtäler 26 der Fügefläche 21 in der Hartchromschicht 22 des zweiten Werkstücks 20 eingreifen und umgekehrt die Spitzen der Strukturerhebungen 24 der Fügefläche 21 in der Hartchromschicht 22 des zweiten Werkstücks 20 in Strukturtäler 16 der Fügefläche 11 in der Hartchromschicht 12 des ersten Werkstücks 10 eingreifen.

   Die durch die kraftschlüssige Verbindung der beiden zum Bauteil 30 gefügten Werkstücke 10, 20 eingeschränkte Relativbewegung der beiden Werkstücke 10, 20 in der Fügefläche 11, 21 wird durch die gegenseitige Verkrallung der Strukturerhebungen 14, 24 der Fügefläche 11, 21 der beiden Werkstücke 10, 20 weiter vermindert.

Bezugszeichenliste

  

[0029]    
<tb>10<sep>erstes Werkstück


  <tb>11<sep>Fügefläche


  <tb>12<sep>Hartchromschicht


  <tb>14<sep>Strukturerhebungen


  <tb>16<sep>Strukturtäler


  <tb>20<sep>zweites Werkstück


  <tb>21<sep>Fügefläche


  <tb>22<sep>Hartchromschicht


  <tb>24<sep>Strukturerhebungen


  <tb>26<sep>Strukturtäler


  <tb>a<sep>Mittenabstand benachbarter Strukturerhebungen 14, 24


  <tb>D<sep>Durchmesser der Strukturerhebungen 14, 24



  Technical field of the invention

  

The present invention relates to a component of two frictionally connected via joining surfaces workpieces, wherein at least one surface in the joining region of the workpieces has a surface structure with structure elevations and structure valleys.

State of the art

  

Non-positive connections are often used in all areas of mechanical engineering for the transmission of shear forces or torques. The size of each transferable force depends in addition to the structural conditions primarily from the static friction coefficient (coefficient of adhesion) of the interconnected component surfaces. Steel / steel pairings typically have adhesion coefficients of 0.15, which is often insufficient for a secure non-positive connection with the increasing demands on machine components.

  

An example of a component of two frictionally connected via joining surfaces workpieces is a built piston of a large diesel engine. In this piston, a piston upper part is screwed to a lower piston part. The oscillations occurring during operation under high thermal and mechanical load lead to relative movements of the two piston parts and as a result to increased local wear of the joining surfaces. Investigations have shown that considerable wear can already occur with relative movements from about 30 [micro] m, and this value may also be smaller or larger depending on the materials used.

  

A long-known measure to increase the friction in non-positive joint connections is to introduce hard particles in the joint gap, which lead by partial penetration into the component surfaces to a micro-positive connection.

  

DE-A-2 364 275 discloses the formation of a layer containing hard material on a grooved surface of two cooperating surfaces by vapor deposition, spraying, sintering or diffusion of a foreign substance into the component surface. For components made of steel, nitriding can be carried out. The grooved ridges cause the nitriding layer to break when the two components are braced. The mainly consisting of nitrides fragments are pressed in the further clamping of the components in the component surfaces. As a result of the softer substrate, the fragments that have penetrated the valleys of the Rill press through the firmly adhering, undamaged nitriding layer.

  

EP-A-0 961 038 describes a connecting element which is coated on both surfaces with hard particles of, for example, carbides such as SiC, WC and B4C, or nitrides such as Si3N4 and is used there, where a direct coating of the component surface not possible. These friction-enhancing layers are produced in metallization baths with solid particles dispersed therein. This method inherently involves the continuous incorporation of particles into the growing layer, with the result that the particles incorporated at the end of the coating process are enclosed only to a small extent by layer matrix and therefore have no firm anchoring in it.

  

In EP-A-1 300 485, a component surface coated with a friction-increasing particle-coated component surface is known. The matrix comprises an upper and a lower layer, wherein the lower layer is a metallic binder phase which is usual for a friction-increasing fixation. As friction-increasing particles diamond grains are called, the metallic binder phases consist of chemical nickel. Since the retention of the hard material particles also takes place purely mechanically and no adhesion or other binding forces occur, the particles to be secured must be surrounded by matrix material at least to their half diameter. The additional layer to be applied is therefore to be chosen so thick that the force-transmitting particles protrude with not more than half their diameter from the new matrix surface.

  

According to EP-A-0 668 375 hard chromium layers are deposited from microcracking chromium electrolytes dispersed therein with solid particles using pulsating current, wherein under cathodic circuit of the workpiece in the forming chromium layer except in the cracks in the chromium matrix itself, the solid particles store.

  

EP-A-0 909 839 discloses a hard chromium plating layer consisting of at least two layers of hard chrome with a crack network and solid particles embedded in the cracks and encapsulated. At least one layer of hard chrome is deposited under pulsating direct current, so that the chromium is present in different crystallization form.

  

There are also known electroplated structured hard chrome layers on components known. In the technical field, structured hard chrome coatings fulfill certain functional properties. For machine components which are in sliding contact with each other, e.g. Pistons, cylinders, liners or axle bearings, structured hard chrome layers are used to form lubricant deposits that prevent dry running. In the graphics industry, e.g. For printing machines, ink rollers and in particular dampening cylinders with a specially structured surface are required. In forming technology, chrome plated tools can be used to give the workpiece a textured surface.

  

Processes for the production of electroplated hard chrome layers with differently structured surface are those skilled in the art, for example from DE-A-4 211 881, DE-A-19 828 545, DE-A-19 515 394 and EP-A- 0 722 515 known.

Presentation of the invention

  

The invention is based on the object, the surface structure of the joining surface / n in a component of the type mentioned in such a way that relative movements of joined workpieces can be further reduced in a simple and cost-effective manner.

  

To the inventive solution of the object leads according to independent claim 1, that for reducing a relative movement of the two workpieces alternatively
one of the joining surfaces of the two workpieces is formed by a hard-chromium layer having an electrodeposited and a plurality of structure elevations, wherein the tips of the structure elevations are pressed into the uncoated joining surface of the other workpiece, or
the joining surfaces of both workpieces are formed by a hard-chrome layer having a galvanically deposited and a plurality of structure elevations, the structure elevations of the joining surface of one workpiece projecting into the structural valleys of the joining surface of the respective other workpiece.

  

The essential core of the invention is in components of two frictionally connected via joining surfaces workpieces in the use of a known hard chrome layer with a textured surface as a coating of joining surfaces instead of the known friction-increasing coating of the joining surfaces with a binder phase with embedded hard particles.

  

The invention combines all the benefits of a hard chrome plating, such as protection against wear by abrasion, surface pressures u.a. and against corrosion by the action of media, high temperatures and the like. with the advantages of friction-enhancing coating of the joining surfaces with a binding phase with embedded hard particles. The reduced relative movement according to the invention also prevents cold welding.

  

Advantageous developments of the invention are the subject of dependent claims.

  

The structure elevations of the surface structure usually correspond to a substantially uniform random distribution.

  

The surface structure preferably has a roughness value Rz> 5 [micro] m, in particular Rz> 10 [micro] m.

  

The center distance of adjacent structure elevations preferably corresponds to 0.5 to 15 times the amount of the diameter of the structure surveys.

  

The desired surface structure can be achieved by mechanical or electrolytic processes.

  

The workpieces to be chromed can basically consist of all materials. Preferred materials are metal, in particular steel, cast steel, cast iron, chilled cast iron, copper, nickel, brass, bronze, aluminum or an alloy of the abovementioned materials. If only one of the joining surfaces of the two workpieces is chrome-plated, the material forming the chrome-plated joining surface is selected to be softer than the hard chrome layer of the coated joining surface. With chromed joining surface, the material under the hard chrome layer can also be harder than the hard chrome layer.

  

A component in which the inventive hard chrome plating of a joining surface leads to a substantial extension of the service life, is a built piston with piston upper part and piston lower part of a large diesel engine.

Short description of the drawing

  

Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments and with reference to the drawing; this shows schematically in
<Tb> FIG. 1a, b <sep> a cross section through the joining region of a component joined from two workpieces with a first embodiment of joining surfaces before and after joining;


  <Tb> FIG. 2a, b <sep> a cross section through the joining region of a component joined from two workpieces with a second embodiment of joining surfaces before and after joining.

Description of exemplary embodiments

  

A shown in Fig. 1a first workpiece 10 of a component 30, for example, steel has a provided for abutment with a joining surface 21 of a second workpiece 20 of the component 30 joining surface 11. The joining surface 11 of the first workpiece 10 is formed as a structured surface of a galvanically produced hard chrome layer 12 having a multiplicity of structure elevations 14 and structure valleys 16. The joining surface 21 of the second workpiece 20 is uncoated.

  

The thickness of the hard chrome layer 12 is usually between about 10 [micro] m and 500 [micro] m and is for example 50 [micro] m. The roughness Rz of the patterned hard chrome layer 12, that is, the height of the pattern bumps 14 over the pattern valleys 16, is for example 15 [micro] m. The distribution of the structure elevations 16 on the surface of the hard chrome layer 12 corresponds to an approximately uniform random distribution. The center distance a between adjacent structure elevations 16 corresponds, for example, to 2.5 times the diameter D of the structure elevations 16.

  

During assembly of the component 30, the two workpieces 10, 20 with adjacent mating surfaces 11, 21 pressed against each other, so that the tips of the structure elevations 14 of the joining surface 11 in the hard chrome layer 12 of the first workpiece 10 in the uncoated planar joint surface 21 of second workpiece 20 are pressed (Fig. 1b). The limited relative movement of the two workpieces 10, 20 in the joining surface 11, 21 by the frictional connection of the two workpieces 10, 20 joined to the component 30 is determined by the structure elevations 14 of the joining surface 11 of the first workpiece 10 anchored in the joining surface 21 of the second workpiece 20 further diminished.

  

In a connection variant shown in Fig. 2a, in addition to the joining surface 11 of the first workpiece 10 and the joining surface 21 of the second workpiece 20 is formed as a structured surface of a galvanically produced hard chrome layer 22 having a plurality of structure elevations 24 and structure valleys 26.

  

During assembly of the component 30, the two workpieces 10, 20 are pressed against each other with adjacent joining surfaces 11, 21, so that the tips of the structure elevations 14 of the joining surface 11 in the hard chrome layer 12 of the first workpiece 10 in structural valleys 26 of the joining surface 21 in the Hardchrom layer 22 of the second workpiece 20 engage and vice versa, the tips of the structure elevations 24 of the joining surface 21 in the hard chrome layer 22 of the second workpiece 20 in structural valleys 16 of the joining surface 11 in the hard chrome layer 12 of the first workpiece 10 engage.

   The limited relative movement of the two workpieces 10, 20 in the joint surface 11, 21 due to the frictional connection of the two workpieces 10, 20, which are joined to the component 30, is limited by the mutual clawing of the structure elevations 14, 24 of the joining surface 11, 21 of the two workpieces 10, 20 further diminished.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

  

[0029]
<tb> 10 <sep> first workpiece


  <Tb> 11 <sep> joining surface


  <Tb> 12 <sep> hard chrome layer


  <Tb> 14 <sep> structure surveys


  <Tb> 16 <sep> Structure valleys


  <tb> 20 <sep> second workpiece


  <Tb> 21 <sep> joining surface


  <Tb> 22 <sep> hard chrome layer


  <Tb> 24 <sep> structure surveys


  <Tb> 26 <sep> Structure valleys


  <tb> a <sep> Center distance of adjacent structure elevations 14, 24


  <tb> D <sep> Diameter of the structure elevations 14, 24


    

Claims (6)

1. Bauteil aus zwei über Fügeflächen (11, 21) kraftschlüssig verbundenen Werkstücken (10, 20) , wobei wenigstens eine Oberfläche im Fügebereich der Werkstücke (10, 20) eine Oberflächenstruktur mit Strukturerhebungen (14, 24) und Strukturtälern (16, 26) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verminderung einer Relativbewegung der beiden Werkstücke (10, 20) alternativ 1. Component of two joining surfaces (11, 21) non-positively connected workpieces (10, 20), wherein at least one surface in the joining region of the workpieces (10, 20) has a surface structure with structure elevations (14, 24) and structure valleys (16, 26) characterized in that for reducing a relative movement of the two workpieces (10, 20) alternatively - eine der Fügeflächen (11) der beiden Werkstücke (10) von einer galvanisch abgeschiedenen und eine Vielzahl von Strukturerhebungen (14) aufweisenden Hartchromschicht (12) gebildet ist, wobei die Spitzen der Strukturerhebungen (14) in die unbeschichtete Fügefläche (21) des anderen Werkstücks (20) eingepresst sind, oder - One of the joining surfaces (11) of the two workpieces (10) of a galvanically deposited and a plurality of structure elevations (14) having hard chrome layer (12) is formed, wherein the tips of the structure elevations (14) in the uncoated joint surface (21) of the other Workpiece (20) are pressed, or - die Fügeflächen (11, 21) beider Werkstücke (10, 20) von einer galvanisch abgeschiedenen und eine Vielzahl von Strukturerhebungen (14, 24) aufweisenden Hartchromschicht (12, 22) gebildet sind, wobei die Strukturerhebungen (14) der Fügefläche (11) des einen Werkstücks (10) in die Strukturtäler (26) der Fügefläche (21) des jeweils anderen Werkstücks (20) einragen. - The joining surfaces (11, 21) of both workpieces (10, 20) of a galvanically deposited and a plurality of structure elevations (14, 24) having hard chrome layer (12, 22) are formed, wherein the structure elevations (14) of the joining surface (11) of a workpiece (10) in the structural valleys (26) of the joining surface (21) of the respective other workpiece (20) protrude. 2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturerhebungen (14, 24) der Oberflächenstruktur einer im Wesentlichen gleichmässigen Zufallsverteilung entspricht. 2. Component according to claim 1, characterized in that the structure elevations (14, 24) of the surface structure corresponds to a substantially uniform random distribution. 3. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur einen Rauigkeitswert Rz > 5 [micro]m, insbesondere Rz > 10 [micro]m, aufweist. 3. Component according to claim 1 or 2, characterized in that the surface structure has a roughness value Rz> 5 [micro] m, in particular Rz> 10 [micro] m. 4. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittenabstand (a) benachbarter Strukturerhebungen (14, 24) dem 0,5- bis 15-fachen Betrag des Durchmessers (D) der Strukturerhebungen (14, 24) entspricht. 4. Component according to one of claims 1 to 3, characterized in that the center distance (a) of adjacent structure elevations (14, 24) corresponds to 0.5 to 15 times the amount of the diameter (D) of the structure elevations (14, 24) , 5. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (10, 20) aus Metall, insbesondere aus Stahl, Stahlguss, Gusseisen, Hartguss, Kupfer, Nickel, Messing, Bronze, Aluminium oder einer Legierung der vorgenannten Werkstoffe bestehen. 5. Component according to one of claims 1 to 4, characterized in that the workpieces (10, 20) made of metal, in particular steel, cast steel, cast iron, chilled cast iron, copper, nickel, brass, bronze, aluminum or an alloy of the aforementioned materials consist. 6. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (10, 20) oberer und unterer Kolbenteil eines gebauten Kolbens eines Grossdieselmotors sind. 6. Component according to one of claims 1 to 5, characterized in that the workpieces (10, 20) upper and lower piston part of a built piston of a large diesel engine.
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