-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung mittels aus einem
Beschichtungskopf emittierter ferromagnetischer Partikel.
-
Bei
der Herstellung von Verbrennungsmotoren wird aus Gründen
der Energieeffizienz und der Emissionsreduzierung eine möglichst
geringe Reibung und eine hohe Abrieb- und Verschleißfestigkeit angestrebt.
Hierzu werden Motorbauteile, wie zum Beispiel Zylinderbohrungen
bzw. deren Wandungen mit einer Laufflächenschicht versehen
oder es werden Laufbuchsen in die Zylinderbohrungen eingesetzt,
welche mit einer Laufflächenschicht versehen werden. Das
Aufbringen solcher Laufflächenschichten erfolgt oft mittels
thermischen Spritzens, beispielsweise Lichtbogendrahtspritzen. Beim
Lichtbogendrahtspritzen wird zwischen zwei drahtförmigen Spritzwerkstoffen
ein Lichtbogen durch Anlegen einer Spannung erzeugt. Dabei schmelzen
die Drahtspitzen ab und werden beispielsweise mittels eines Zerstäubergases
auf die zu beschichtende Oberfläche, beispielsweise die
Zylinderwand befördert, wo sie sich anlagern.
-
Ziel
ist dabei, die gesamte Lauffläche homogen zu beschichten,
während die Beschichtung anderer Bauteile im Zylinderkurbelgehäuse
nicht erwünscht ist.
-
Aus
der
US 5,820,938 ist
ein Verfahren zum Erleichtern eines Schmelzvorgangs für
eine thermisch applizierte Beschichtung bekannt, wobei eine Oberfläche
eines metallischen Gusssubstrats so vorbereitet wird, dass sie öl-
und fettfrei ist, jedoch eine oxidierte Oberfläche aufweist,
wobei ein trockenes Flussmittelpulver elektrostatisch auf der so
vorbereiteten Oberfläche abgelagert wird, und wobei ein
geschmolzenes Metall thermisch auf der mit Flussmittel beschichteten
Oberfläche abgelagert wird, um das Flussmittel thermisch
zu aktivieren und Oberflächenoxide abzulösen und
um das aufgesprühte Metall als Beschichtung metallurgisch
an das metallische Gusssubstrat zu schweißen.
-
Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Beschichtung
mittels aus einem Beschichtungskopf emittierter ferromagnetischer
Partikel anzugeben.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
-
Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Bei
einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Beschichtung
werden ferromagnetische Partikel aus einem Beschichtungskopf emittiert.
Dies kann beispielsweise durch thermisches Spritzen, insbesondere
Lichtbogendrahtspritzen erfolgen. Beim Lichtbogendrahtspritzen wird
zwischen zwei drahtförmigen Spritzwerkstoffen ein Lichtbogen
durch Anlegen einer Spannung erzeugt. Dabei schmelzen die Drahtspitzen
ab und werden beispielsweise mittels eines Zerstäubergases
auf die zu beschichtende Oberfläche, beispielsweise die
Zylinderwand befördert, wo sie sich anlagern. Beim erfindungsgemäßen
Verfahren wird mindestens ein Magnet, beispielsweise ein Permanentmagnet
oder ein Elektromagnet so positioniert, dass sich zumindest ein
Teil der Partikel auf einer zur Beschichtung bestimmten Oberfläche
ablagert oder dass eine Ablagerung auf einer zu vermeidenden Oberfläche
durch magnetische Anziehung der Partikel zur bestimmten Oberfläche
zumindest weitgehend vermieden wird. Beispielsweise kann der Magnet
hinter der zu beschichtenden Oberfläche angeordnet werden,
insbesondere wenn die zu beschichtende Oberfläche nichtmagnetisch
ist. Zur Vermeidung der Beschichtung kann der Magnet an einer zur
zu vermeidenden Oberfläche benachbarten zur Beschichtung
bestimmten Oberfläche so angeordnet sein, dass die Partikel
zu der zur Beschichtung bestimmten Oberfläche abgelenkt
werden.
-
Auf
diese Weise kann Reinigungsaufwand für bei der Beschichtung
zu vermeidende Oberflächen vermieden werden. Gleichzeitig
können Partikel gezielt auf Funktionsflächen angelagert
werden, wobei weniger Partikel unerwünscht in eine Umgebung entweichen.
Daher wird auch weniger Beschichtungsmaterial verbraucht.
-
In
einer Ausführungsform des Verfahrens kann der Magnet an
einer austauschbaren Wand einer Beschichtungskabine so angeordnet
werden, dass in der Beschichtungskabine schwebende Partikel an dieser
Wand gesammelt werden. Aus Gründen des Arbeits- und Umweltschutzes
werden beim thermischen Beschichten Beschichtungskabinen verwendet,
mit denen ein unkontrolliertes Entweichen von Partikeln vermieden
wird. Da diese Partikel sich an den Wänden der Beschichtungskabine
anlagern muss die Beschichtungskabine von Zeit zu Zeit gereinigt
werden. Durch Anordnung des Magneten an der austauschbaren Wand
lagern sich die überschüssigen Partikel zumindest
vorwiegend an dieser Wand an. Wenn die Wand einen bestimmten Verunreinigungsgrad
erreicht hat, wird sie aus der Beschichtungskabine entfernt und
durch eine andere ersetzt, vorzugsweise am Ende eines Beschichtungsvorgangs,
so dass der nächste Beschichtungsvorgang sich unterbrechungsfrei anschließen
kann. Währenddessen kann die verschmutzte Wand gereinigt
werden.
-
Insbesondere
wird das Verfahren beim Beschichten von Teilen eines Zylinderkurbelgehäuses angewandt.
Dabei wird der Magnet vorzugsweise so angeordnet, dass eine Zylinderlaufbahn
eines Zylinders beschichtet wird. Ebenso kann einer der Magneten
so angeordnet werden, dass die Beschichtung eines Lagerstuhls und/oder
einer Entlüftungsbohrung vermieden wird.
-
Gegebenenfalls
können beide Effekte mit nur einem Magneten bewirkt werden,
der hinter dem Zylinder angeordnet ist und die Partikel dorthin
ablenkt. Beispielsweise kann der Magnet in einem zum zu beschichtenden
Zylinder benachbarten Zylinder angeordnet werden.
-
Vorzugsweise
wird der Magnet synchron zu einer Bewegung des Beschichtungskopfes
geführt. Der Beschichtungskopf wird während der
Beschichtung in den Zylinder ein- und wieder ausgefahren. Wird der
Magnet in gleicher Weise im benachbarten Zylinder geführt,
wird eine gleichmäßige Beschichtung der zu beschichtenden
Oberfläche bei gleichzeitiger Vermeidung weiträumiger
Streuung von Partikeln (auch Overspray genannt) erreicht.
-
In
einer weiteren Ausführungsform wird der Magnet unterhalb
eines Zylinders oder unterhalb des Zylinderkurbelgehäuses
angeordnet, das heißt im Bereich eines Zylinderfußes
oder eines Kurbelgehäuses. Auf diese Weise werden verwirbelte
Partikel aufgefangen und eine unerwünschte Ablagerung im Bereich
des Kurbelgehäuses vermieden, so dass weniger Reinigungsaufwand
entsteht.
-
Im
Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand
einer Zeichnung näher erläutert.
-
Dabei
zeigt:
-
1 ein
Zylinderkurbelgehäuse mit drei Zylindern während
eines Beschichtungsvorgangs mit einem Beschichtungskopf und einem
Magneten.
-
In 1 ist
ein Zylinderkurbelgehäuse 1 mit drei Zylindern 2.1, 2.2, 2.3 während
eines Beschichtungsvorgangs des Zylinders 2.2 gezeigt.
Das Zylinderkurbelgehäuse 1 ist insbesondere aus
einem nichtmagnetischen Material, beispielsweise Aluminium gebildet.
Zur Beschichtung ist in den Zylinder 2.2 durch eine Maske 3 ein
Beschichtungskopf 4 eingeführt. Der Beschichtungskopf 4 emittiert
ferromagnetische Partikel P. Dies kann beispielsweise durch thermisches
Spritzen, insbesondere Lichtbogendrahtspritzen erfolgen. Beim Lichtbogendrahtspritzen wird
zwischen zwei drahtförmigen Spritzwerkstoffen ein Lichtbogen
durch Anlegen einer Spannung erzeugt. Dabei schmelzen die Drahtspitzen
ab und werden beispielsweise mittels eines Zerstäubergases auf
eine zu beschichtende Oberfläche 5, in diesem Fall
eine Zylinderwand befördert, wo sie sich anlagern. Die
Maske 3 hat den Zweck, eine Anlagerung von Partikeln P
auf einer Zylinderdeckfläche zu vermeiden.
-
Hinter
der zu beschichtenden Oberfläche 5 ist im benachbarten
Zylinder 2.3 ein Magnet 6.1 so angeordnet, dass
die Partikel P im Wesentlichen nur an der zu beschichtenden Oberfläche 5 angelagert werden.
Auf diese Weise werden die Partikel P von zu vermeidenden Oberflächen 7,
im vorliegenden Fall einem Lagerstuhl für eine Kurbelwelle,
ferngehalten. Der Beschichtungskopf 4 wird während
der Beschichtung in einer axialen Richtung a in den Zylinder 2.2 ein-
und wieder ausgefahren. Der Magnet 6.1 kann synchron zu
der Bewegung des Beschichtungskopfes 4 geführt
werden. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige
Beschichtung der zu beschichtenden Oberfläche 5 bei
gleichzeitiger Vermeidung weiträumiger Streuung von Partikeln
P (auch Overspray genannt) erreicht.
-
Das
Zylinderkurbelgehäuse 1 befindet sich während
der Beschichtung in einer Beschichtungskabine, von der eine austauschbare
Wand 8 gezeigt ist. Mittels der Beschichtungskabine wird
ein unkontrolliertes Entweichen von Partikeln P vermieden wird. Durch
Anordnung eines Magneten 6.2 an der austauschbaren Wand 8 lagern
sich die überschüssigen Partikel P zumindest vorwiegend
an der austauschbaren Wand 8 an. Wenn die austauschbare
Wand 8 einen bestimmten Verunreinigungsgrad erreicht hat, wird
sie aus der Beschichtungskabine entfernt und durch eine andere austauschbare
Wand 8 ersetzt, vorzugsweise am Ende eines Beschichtungsvorgangs,
so dass der nächste Beschichtungsvorgang sich unterbrechungsfrei
anschließen kann. Währenddessen kann die verschmutzte
austauschbare Wand 8 gereinigt werden.
-
Der
Magnet 6.1 ist als ein Elektromagnet ausgebildet. Alternativ
kann er als ein Dauermagnet ausgebildet sein.
-
Der
Magnet 6.2 ist als ein Dauermagnet ausgebildet. Alternativ
kann er als ein Elektromagnet ausgebildet sein.
-
Die
anderen Zylinder 2.1, 2.3 werden auf gleiche Weise
beschichtet.
-
Es
kann eine andere Anzahl Zylinder 2.1 bis 2.n vorgesehen
sein.
-
Es
kann eine andere Anzahl von Magneten 6.1 bis 6.n vorgesehen
sein.
-
Das
Verfahren ist sowohl für Zylinder 2.1 bis 2.n als
auch für andere zu beschichtende Oberflächen 5 geeignet.
Zur Vermeidung der Beschichtung kann der Magnet 6.1 bis 6.n an einer
zur zu vermeidenden Oberfläche 7 benachbarten
zur Beschichtung bestimmten Oberfläche 5 so angeordnet
sein, dass die Partikel P zu der zur Beschichtung bestimmten Oberfläche 5 abgelenkt
werden.
-
Der
Magnet 6.1 bis 6.n kann unterhalb eines der Zylinder 2.1 bis 2.n oder
unterhalb des Zylinderkurbelgehäuses 1 angeordnet
sein, das heißt im Bereich eines Zylinderfußes
oder eines Kurbelgehäuses 9. Auf diese Weise werden
verwirbelte Partikel P aufgefangen und eine unerwünschte
Ablagerung im Bereich des Kurbelgehäuses 9 vermieden.
-
- 1
- Zylinderkurbelgehäuse
- 2.1
bis 2.n
- Zylinder
- 3
- Maske
- 4
- Beschichtungskopf
- 5
- zur
Beschichtung bestimmte Oberfläche
- 6.1
bis 6.n
- Magnet
- 7
- zu
vermeidende Oberfläche
- 8
- austauschbare
Wand
- 9
- Kurbelgehäuse
- a
- axiale
Richtung
- P
- Partikel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-