DE102005024021B4

DE102005024021B4 - Bauteil mit einer vorzubehandelnden und/oder zu beschichtenden Innenfläche sowie Verfahren zu dessen Vorbehandlung und/oder Beschichtung

Info

Publication number: DE102005024021B4
Application number: DE102005024021A
Authority: DE
Inventors: Jens Beck; Karl Dr.Rer.Nat. Holdik; Gerd Steger; Vitali Dipl.-Ing. Erlenbusch (FH); Oliver Dipl.-Ing. Methner (Fh); Ansgar Dipl.-Ing. Zoller
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2025-05-26
Also published as: DE102005024021A1; US20060266434A1

Abstract

Verfahren zum Vorbehandeln und/oder thermischen Beschichten einer Innenfläche eines Bauteils,
insbesondere einer Zylinderlaufläche eines Zylinderkurbelgehäuses,
bei dem eine Vorbehandlung der zu beschichtenden Fläche und/oder die thermische Beschichtung erfolgt,
wobei nicht vorzubehandelnde und/oder nicht zu beschichtende Flächen maskiert werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Bauteil (1), welches die vorzubehandelnde und/oder zu beschichtende Fläche aufweist, derart mit einem lokalen Übermaß (2) hergestellt wird, dass dieses Übermaß die nicht vorzubehandelnden und/oder nicht zu beschichtenden Flächen zumindest teilweise maskiert, aber einen Zugang zum Vorbehandeln und/oder thermischen Beschichten der Innenfläche belässt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit einer vorzubehandelnden und/oder zu beschichtenden Innenfläche sowie ein Verfahren zu dessen Vorbehandlung und/oder Beschichtung gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 4. Derartige Bauteile und Verfahren sind bekannt aus DE 199 10 577 A1 und aus DE 696 19 769 T2 .
Es ist allgemein bekannt, mittels einer thermischen Beschichtung eine Oberflächenvergütung, insbesondere hinsichtlich Härte oder Gleitvermögen, zu erzielen. Häufige Anwendung findet diese Vergütung z.B. bei Zylinderlaufflächen im Zylinderkurbelgehäuse von Verbrennungsmaschinen. Vor einer Beschichtung ist meist eine Vorbehandlung der zu beschichtenden Fläche nötig, z.B. eine Aufrauhung mittels Sand oder Wasserstrahl. Problematisch bei einer derartigen Vorbehandlung oder Beschichtung sind Überspritzer, die auch Flächen modifizieren, die nicht zur Beschichtung vorgesehen sind. Als Abhilfe wurden deshalb bereits Maskierungen vorgeschlagen, die für die Behandlung vor der Innenfläche platziert werden.
Gemäß der DE 199 10 577 A1 wird eine Abdeckschablone auf eine Zylinderbohrung aufgelegt, die eine Öffnung aufweist, welche mit der Zylinderbohrung fluchtet und die äußeren Bereiche abdeckt.
Gemäß der DE 696 19 769 T2 wird eine aufblasbare krapfenförmige Maskierung am Bohrungsende aufgeblasen, so dass sie sich ringförmig an der der Bohrungswand anlegt.
Gemäß der vorangemeldeten, nachveröffentlichten DE 10 2004 058 705 wird eine Einweg-Maskierung aus miteinander verbundenen Partikeln vor der Bohrung platziert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Alternative zu den gängigen Maskierungen und partiellen Beschichtungsverfahren anzugeben.
Die Erfindung ist in Bezug auf das zu schaffende Verfahren und die zu schaffende Maskierung durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 4 wiedergegeben. Die weiteren Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Maskierung nicht unabhängig von dem Bauteil sondern zusammen mit diesem hergestellt wird. Dies erfolgt derart, dass das Bauteil mit einem lokalen Übermaß hergestellt wird, welches die nicht vorzubehandelnden und/oder nicht zu beschichtenden Flächen zumindest teilweise maskiert, aber einen Zugang zum Vorbehandeln und/oder thermischen Beschichten der Innenfläche belässt.
Eine solche fest mit dem Bauteil verbundene Maskierung schließt im Gegensatz zu aufgelegten Maskierungen immer fest und dicht mit dem Bauteil ab und auch eine falsche oder ungenaue Positionierung der Maske ist nicht möglich.
Bei Gussbauteilen kann die Maskierung leicht mitgegossen werden oder durch Bauteilbearbeitung (z.B. Fräsen) an spezielle Erfordernisse des Vorbehandlungs- und/oder Spritzverfahrens angepasst werden.
Bei einer Maskierung pro Bauteil ist ein Verschleiß der Maskierung irrelevant.
Die Maskierung kann nach dem Verfahren mittels der meist ohnehin erforderlichen Nachbehandlung der Beschichtung oder des Bauteils (z.B. Fräsen, Honen) entfernt werden.
Die Maskierung kann geschlossen oder nur partiell entlang einer Begrenzungslinie der vorzubehandelnden und/oder zu beschichtenden Innenfläche ausgebildet sein.
Falls sie nur partiell ausgebildet ist, kann eine zusätzliche Maskierung sicher und genau an ihr positioniert werden. Die zusätzliche Maskierung kann nach der Behandlung entnommen werden, die feste partielle Maskierung kann einfacher und schneller entfernt werden als eine feste geschlossene Maskierung.
Die zusätzliche Maskierung kann je nach Anwendungsfall aus einer Vielzahl von Materialien aufgebaut sein, z.B. Metall, Keramik, Gips, Kunststoff, Elastomer.
Beispielsweise ist es vorteilhaft, wenn die Maskierung für eine Strahlvorbehandlung aus demselben Material besteht wie die Strahlpartikeln, z.B. SiO₂, SiC oder Al₂O₃, da so die Aufbereitung und Wiederverwendung der Strahlpartikeln ohne einen Reinigungs- bzw. Trennschritt möglich ist.
Vorteilhaft ist es auch, zumindest eine zusätzliche Öffnung, insbesondere für eine Absaugung und/oder Kühlung, bereit zustellen. Diese kann bereits mit der Herstellung des Bauteils in der festen Maskierung erfolgen oder danach in die feste Maskierung oder die zusätzliche Maskierung eingebracht werden.
Die feste und/oder zusätzliche Maskierung kann anwendungsspezifisch optimierte Formen aufweisen. Z.B. als einfache flache Ringe ausgestaltet sein oder auch als Trichter, wodurch eine zusätzliche Führungsfunktion für den Beschichtungszufuhrkopf aber auch für die Beschichtungspartikeln gegeben ist.
Nachfolgend werden anhand zweier Ausführungsbeispiele die erfindungsgemäße Maskierung und das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert:
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel sollen die Zylinderlaufbahnen eines Zylinderkurbelgehäuses einer Verbrennungskraftmaschine beschichtet werden. Deren Topologie ist als CAD-Datensatz vorhanden oder kann messtechnisch bestimmt werden. Die Daten, die den äußeren Rand der Zylinderlaufbüchse definieren sind bekannt und werden an geeigneter Stelle um ein ringförmiges Übermaß 2 erweitert, welches der benötigten Maskierung entspricht. Anhand dieses modifizierten Datensatzes wird eine Gussform nach bekannten Verfahren hergestellt und das Zylinderkurbelgehäuse mit Maskierung 2 gegossen.
Sowohl die Vorbehandlung als auch das thermische Beschichten der Zylinderlaufbahnen erfolgt ohne zusätzliche Maskierung. Die feste Maskierung wird danach spanend abgetragen.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel werden die Daten, die den äußeren Rand der Zylinderlaufbüchse definieren an drei geeigneten Stellen zapfenartig um ein Übermaß 2 erweitert, welches eine sichere Auflage einer zusätzlichen benötigten Maskierung 3a ermöglicht. Anhand dieses modifizierten Datensatzes wird eine Gussform nach bekannten Verfahren hergestellt und das Zylinderkurbelgehäuse mit partieller (zapfenartiger) Maskierung 2 gegossen.
Sowohl die Vorbehandlung als auch das thermische Beschichten der Zylinderlaufbahnen erfolgt nach Auflage einer zusätzlichen ringförmigen Maskierung 3a auf die drei Zapfen 2. Abschließend wird die zusätzliche Maskierung 3a entfernt und die feste partielle Maskierung 2 wird danach spanend abgetragen.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Maskierung erweisen sich in den Ausführungsformen der vorstehend beschriebenen Beispiele als besonders geeignet für das thermische Beschichten von Zylinderlaufbahnen, insbesondere in der Automobilindustrie.
Durch ihren Einsatz können erhebliche Vorteile bezüglich der exakten Positionierung der Maskierung und damit bzgl. der Reproduzierbarkeit der Beschichtung erzielt werden. Aber auch die Herstellung sehr vieler gleicher Einwegmaskierungen zusammen mit dem Bauteil ist kostengünstiger als die Herstellung, wiederholte Reinigung und dauernde Abnutzungskontrolle mehrfach verwendbarer Maskierungen nach dem Stand der Technik.

1: Bauteil (mit Innenfläche)
2: Übermaß, feste Maskierung
3a: zusätzliche Maskierung, ringförmig
3b: zusätzliche Maskierung, trichterförmig

Claims

Verfahren zum Vorbehandeln und/oder thermischen Beschichten einer Innenfläche eines Bauteils, insbesondere einer Zylinderlaufläche eines Zylinderkurbelgehäuses, bei dem eine Vorbehandlung der zu beschichtenden Fläche und/oder die thermische Beschichtung erfolgt, wobei nicht vorzubehandelnde und/oder nicht zu beschichtende Flächen maskiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1), welches die vorzubehandelnde und/oder zu beschichtende Fläche aufweist, derart mit einem lokalen Übermaß (2) hergestellt wird, dass dieses Übermaß die nicht vorzubehandelnden und/oder nicht zu beschichtenden Flächen zumindest teilweise maskiert, aber einen Zugang zum Vorbehandeln und/oder thermischen Beschichten der Innenfläche belässt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Maskierung (3a, 3b) an dem Übermaß (2) positioniert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine zusätzliche Öffnung, insbesondere für eine Absaugung und/oder Kühlung, bereitgestellt wird.
Bauteil mit einer vorzubehandelnden und/oder zu beschichtenden Innenfläche, insbesondere Zylinderkurbelgehäuse mit einer Zylinderlaufläche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) ein lokales Übermaß (2) aufweist, derart dass dieses Übermaß (2) die nicht vorzubehandelnden und/oder nicht zu beschichtenden Flächen zumindest teilweise maskiert, aber einen Zugang zum Vorbehandeln und/oder thermischen Beschichten der Innenfläche belässt.
Bauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Übermaß (2) geschlossen oder nur partiell entlang einer Begrenzungslinie der vorzubehandelnden und/oder zu beschichtenden Innenfläche ausgebildet ist.