DE102008020636A1 - Verfahren zum Bearbeiten einer Oberfläche mit tribologischen Eigenschaften - Google Patents

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Jörg WERNER
Jens Hagemann
Rolf Heinemann
Matthias Höffe
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Volkswagen AG
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Volkswagen AG
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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B33/00—Honing machines or devices; Accessories therefor
    • B24B33/02—Honing machines or devices; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution, e.g. of cylindrical or conical shapes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/003—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods using material which dissolves or changes phase after the treatment, e.g. ice, CO2
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C3/00—Abrasive blasting machines or devices; Plants
    • B24C3/32—Abrasive blasting machines or devices; Plants designed for abrasive blasting of particular work, e.g. the internal surfaces of cylinder blocks

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten einer Oberfläche, insbesondere mit tribologischen Eigenschaften, insbesondere eine Zylinderlaufbahn, wobei die Oberfläche gehont und anschließend gereinigt wird. Hierbei wird zum Reinigen der Oberfläche nach einem Honen der Oberfläche oder zwischen zwei auf die Oberfläche angewendeten Honvorgängen CO2 im festen Aggregatzustand sowie in Form von vereinzelten Partikeln auf die Oberfläche derart geleitet, dass die Partikel im festen Aggregatzustand auf die Oberfläche auftreffen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten einer Oberfläche, insbesondere mit tribologischen Eigenschaften, insbesondere eine Zylinderlaufbahn, wobei die Oberfläche gehont und anschließend gereinigt wird, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Bei der honenden Bearbeitung einer Zylinderlaufbahn, d. h. der Oberfläche eines Arbeitszylinders einer Brennkraftmaschine über die sich ein Hubkolben bewegten soll, ist es bekannt, durch Bestrahlen mit einer Flüssigkeit sich beim Honen bildende Flitter zu entfernen. Der hierdurch erreichbare Flitterentfernungsgrad ist jedoch begrenzt. Daher sind die mittels Fluidstrahlhonen erzielbaren tribologischen Eigenschaften der Zylinderlaufbahn insbesondere durch einen hohen Materialflitteranteil begrenzt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein prozesssicheres Verfahren zum Herstellen von tribologisch optimalen Zylinderlaufbahnen zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
  • Dazu ist es bei einem Verfahren der o. g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass zum Reinigen der Oberfläche nach einem Honen der Oberfläche oder zwischen zwei auf die Oberfläche angewendeten Honvorgängen CO2 im festen Aggregatzustand sowie in Form von vereinzelten Partikeln auf die Oberfläche derart geleitet wird, dass die Partikel im festen Aggregatzustand auf die Oberfläche auftreffen.
  • Dies hat den Vorteil, dass beim Honen der Zylinderlaufbahn auf eine Fluidstrahlbehandlung verzichtet sowie ein besonders niedriger Flitteranteil mit entsprechend hohen tribologischen Eigenschaften erzielt werden kann. Dadurch können immer höhere Anforderungen an das tribologische System erzielt werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird das CO2 im festen Aggregatzustand in Form von Pellets auf die Oberfläche geleitet.
  • Beispielsweise ist ein Honvorgang vor dem Anwenden von CO2 im festen Aggregatzustand auf die Oberfläche ein Zwischenhonen der Oberfläche. Ein Honvorgang nach dem Anwenden von CO2 im festen Aggregatzustand auf die Oberfläche ist ein Glatthonen der Oberfläche.
  • Eine besonders hohe Wirkung erzielt man dadurch, dass das CO2 im festen Aggregatzustand derart auf die Oberfläche geleitet wird, dass die vereinzelten Partikel im Wesentlichen senkrecht auf die Oberfläche auftreffen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
  • 1 eine schematische Schnittansicht einer zu bearbeitenden Oberfläche nach einem Zwischenhonen,
  • 2 eine schematische Schnittansicht einer zu bearbeitenden Oberfläche nach dem Anwenden von CO2 im festen Aggregatzustand und
  • 3 eine schematische Schnittansicht einer zu bearbeitenden Oberfläche nach einem Glatthonen.
  • 1 veranschaulicht eine zu bearbeitende Oberfläche 10 eines Werkstückes 12 nach einem Zwischenhonen. An der Oberfläche sind ein sogen. Blechmantel 14 (Flitter) sowie in den Bereichen 16 Schmutz und Materialpartikel des Werkstückes 12 vorhanden.
  • Der Ausdruck ”Flitter” ist die Umschreibung für Blechmantelbildung, welche während des Honprozesses entsteht. Es handelt sich um ab- bzw. hochstehende, stoffschlüssig verbundene Materialpartikel 14 auf der Laufbahn. Letztere entstehen durch Überschiebung von Material während des Schneidvorganges im Bereich der Phasengrenzen Grundwerkstoff/Grafit (Werkstoff: Grauguss). Flitter entstehen insbesondere bei Diamantschneidleisten wohingegen Keramikhonungen weniger Flitter ausbilden, da die Schneidleistung dieser Werkzeuge besser ist. Allerdings sind die Standzeiten deutlich geringer (1% einer Diamantleiste, d. h. für eine Großserie völlig ungeeignet).
  • Die Flitter werden durch die erfindungsgemäße Behandlung der Oberfläche 10 mit Trockeneis (CO2 im festen Aggregatzustand) in Form von vereinzelten Partikeln oder Pellets 18 entfernt, die in Richtung der Pfeile 20 mit entsprechender kinetischer Energie auf die Oberfläche 10 geleitet bzw. geschossen werden, so dass die Partikel oder Pellets 18 noch im festen Aggregatzustand auf die Oberfläche 10 auftreffen. Im Ergebnis werden Flitter 14 sowie Schmutz und Materialablagerungen 16 vollständig entfernt, wie aus 2 ersichtlich. Mit einem nachfolgenden Glatthonen wird dann der in 3 dargestellte Zustand der Oberfläche 10 erreicht.
  • Die Wirkung der Trockeneisstrahlen wird in Kombination durch einen thermischen Effekt und einen mechanischen Effekt erzielt.
  • Der thermische Effekt der Trockeneisstrahlen:
    Als Strahlmedium wird abgekühltes Kohlendioxid-Gas in Form von feinkörnigen Pellets 18 genutzt. Durch die extremen Minus-Temperaturen verspröden Schmutz und Ablagerungen in Bruchteilen von Sekunden. Es bilden sich Risse und es kommt bereits zu einem partiellen Abplatzen von Schmutz 16 bzw. Materialflitter 14 (Materialüberschiebungen).
  • Der mechanische Effekt der Trockeneisstrahlen:
    Aufgrund von Versprödungen und Rissen können Schmutz, Ablagerungen 16 und Materialflitter 14 von den Pellets 18 unterwandert werden. Diese sublimieren beim Auftreffen unter ca. 700-facher Volumenvergrößerung (Explosionseffekt) und lösen die Verunreinigungen 14, 16 ab. Nach nur Sekunden-Bruchteilen befinden sich die Kohlendioxid-Pellets 18 wieder in ihrem bei Zimmertemperatur ursprünglichen gasförmigen Zustand.
  • Das Trockeneisstrahlen erreicht an der gehonten Oberfläche ein Wegsprengen und Entfernen der Flitter 14 bzw. eine drastische Reduzierung des Blechmantels 14, eine Kaltverfestigung der Oberfläche 10, eine Reduzierung der Rauhigkeitswerte und eine Reinigung der Oberfläche 10 von Materialrückständen und Restschmutz 16.
    • 10
    Oberfläche
    12
    Werkstück
    14
    Blechmantel/Flitter
    16
    Schmutz und Materialpartikel
    18
    CO2 im festen Aggregatzustand in Form von vereinzelten Partikeln oder Pellets
    20
    Pfeil

Claims (5)

  1. Verfahren zum Bearbeiten einer Oberfläche, insbesondere mit tribologischen Eigenschaften, insbesondere eine Zylinderlaufbahn, wobei die Oberfläche gehont und anschließend gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Reinigen der Oberfläche nach einem Honen der Oberfläche oder zwischen zwei auf die Oberfläche angewendeten Honvorgängen CO2 im festen Aggregatzustand sowie in Form von vereinzelten Partikeln auf die Oberfläche derart geleitet wird, dass die Partikel im festen Aggregatzustand auf die Oberfläche auftreffen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das CO2 im festen Aggregatzustand in Form von Pellets auf die Oberfläche geleitet wird.
  3. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Honvorgang vor dem Anwenden von CO2 im festen Aggregatzustand auf die Oberfläche ein Zwischenhonen der Oberfläche ist.
  4. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Honvorgang nach dem Anwenden von CO2 im festen Aggregatzustand auf die Oberfläche ein Glatthonen der Oberfläche ist.
  5. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das CO2 im festen Aggregatzustand derart auf die Oberfläche geleitet wird, dass die vereinzelten Partikel im Wesentlichen senkrecht auf die Oberfläche auftreffen.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2979260A1 (fr) * 2011-08-23 2013-03-01 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de traitement de la surface interieure d'un fut de carter cylindres

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006016314B3 (de) * 2006-04-06 2007-09-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. CO2-Reinigungslanze mit Schwenkdüse

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