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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbereitung einer Maske auf
einen thermischen Beschichtungsvorgang einer in einen Motorblock
eingelassenen Zylinderbohrung, wobei die Maske während
des Beschichtungsvorgangs auf den Motorblock aufsetzbar ist, wobei
die Maske auf einen Durchmesser der zu beschichtenden Zylinderbohrung
abgestimmt ist, wobei die Maske eine im Wesentlichen glatte Innenfläche
aufweist.
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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 zumeist
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.
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Ziel
ist dabei, die gesamte Lauffläche homogen zu beschichten.
Da eine thermische Beschichtungsvorrichtung eine bestimmte Anlaufzeit
braucht, bis ein homogener Beschichtungsstrahl erzeugt wird, muss
die thermische Beschichtungsvorrichtung bereits vor dem Einführen
in die Zylinderbohrung aktiviert werden, da sonst innerhalb der
Zylinderbohrung eine unregelmäßige Anfangsschicht
entsteht. Beim Aktivieren der thermischen Beschichtungsvorrichtung
außerhalb der zu beschichtenden Zylinderbohrung besteht
jedoch die Gefahr, dass bereits bearbeitete Oberflächen
des Motorblocks durch den Beschichtungsstrahl unerwünscht
beschichtet werden, ein Effekt, der auch als "Overspray" bezeichnet
wird.
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Aus
der
DE 202 00 739
U1 ist eine Maske zum Aufsetzen auf einen Motorblock während
des thermischen Beschichtens von darin eingelassenen Zylinderbohrungen
bekannt, bei der die Maske im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet
und auf den Durchmesser der zu beschichtenden Zylinderbohrung abgestimmt
ist. Die Maske muss nach einem oder mehreren Beschichtungsvorgängen
von anhaftendem Beschichtungsmaterial relativ aufwändig
gereinigt werden.
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Es
ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Vorbereitung
einer Maske auf einen thermischen Beschichtungsvorgang einer in
einen Motorblock eingelassenen Zylinderbohrung anzugeben, durch
das ein Entfernen von während des Beschichtungsvorgangs
abgelagertem Beschichtungsmaterial erleichtert wird.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Beim
Beschichten einer in einen Motorblock eingelassenen Zylinderbohrung
wird eine auf einen Durchmesser der Zylinderbohrung abgestimmte Maske
oberhalb der Zylinderbohrung auf den Motorblock aufgesetzt. Zur
thermischen Beschichtung wird ein rotierender Beschichtungskopf
durch die Maske in die Zylinderbohrung eingeführt. Der
Beschichtungskopf emittiert ein Beschichtungsmaterial, das sich
auf einer Oberfläche der Zylinderbohrung ablagert. Damit
eine gleichmäßige Beschichtung sichergestellt
ist, muss der Beschichtungskopf das Beschichtungsmaterial bereits
emittieren, während er durch die Maske geführt
wird. Dabei bleibt Beschichtungsmaterial an einer Innenfläche
der Maske haften. Um die Reinigung der Maske zu erleichtern, ist
die Innenfläche im Wesentlichen glatt ausgebildet, damit das
Beschichtungsmaterial möglichst schwach haftet.
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Erfindungsgemäß wird
zur Vorbereitung der Maske auf den Beschichtungsvorgang zumindest einmalig
eine Aktivierungsmaske in die Maske eingesetzt. Die Aktivierungsmaske
weist mindestens einen Durchbruch auf, der einen kleinen Bereich
der Innenfläche der Maske exponiert. Der kleine Bereich
der Innenfläche wird zur örtlichen Erhöhung
der Haftung aktiviert, während die restliche Innenfläche
durch die Aktiviermaske gegen die Aktivierung abgeschirmt wird.
Beim Aktivieren wird die Innenfläche in dem kleinen Bereich,
beispielsweise einem Kreis, aufgeraut, so dass Partikel des Beschichtungsmaterials dort
besser haften. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das an
der Innenfläche abgelagerte Beschichtungsmaterial während
des Beschichtungsvorgangs haften bleibt und nicht in die Zylinderbohrung rutscht.
Andererseits wird die Reinigung der Maske nach dem Beschichtungsvorgang
erleichtert, da das überschüssige Beschichtungsmaterial
nur an dem kleinen Bereich oder vorzugsweise mehreren solcher so
aktivierten Bereiche stärker haftet. Zum Entfernen des
Beschichtungsmaterials genügt dann ein relativ geringer
mechanischer Aufwand. Durch den geringeren Reinigungsaufwand werden
Produktionskosten reduziert.
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Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Aktiviermaske zur Vorbereitung einer
Maske zum thermischen Beschichten einer Zylinderbohrung, und
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2 eine
perspektivische Ansicht einer mit der Aktiviermaske vorbereiteten
Maske zum thermischen Beschichten einer Zylinderbohrung.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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In 1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Aktiviermaske 1 zur
Vorbereitung einer Maske zum thermischen Beschichten einer Zylinderbohrung gezeigt.
Die Aktiviermaske 1 ist passend zu der vorzubereitenden
Maske konisch gebildet. Die Aktiviermaske 1 weist drei
Durchbrüche 2.1, 2.2, 2.3 auf.
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In 2 ist
eine perspektivische Ansicht der mit der Aktiviermaske 1 vorbereiteten
Maske 3 zum thermischen Beschichten der Zylinderbohrung
gezeigt. Beim Beschichten der in einen Motorblock eingelassenen
Zylinderbohrung wird die auf einen Durchmesser der Zylinderbohrung
abgestimmte Maske 3 Zur thermischen Beschichtung wird ein
rotierender Beschichtungskopf durch die Maske 3 in die Zylinderbohrung
eingeführt. Der Beschichtungskopf emittiert ein Beschichtungsmaterial,
das sich auf einer Oberfläche der Zylinderbohrung ablagert.
Damit eine gleichmäßige Beschichtung sichergestellt
ist, muss der Beschichtungskopf das Beschichtungsmaterial bereits
emittieren, während er durch die Maske 3 geführt
wird. Dabei bleibt Beschichtungsmaterial an einer Innenfläche 4 der
Maske 3 haften. Um die Reinigung der Maske 3 zu
erleichtern, ist die Innenfläche 4 im Wesentlichen
glatt ausgebildet, damit das Beschichtungsmaterial möglichst
nur schwach haftet. Zur Vorbereitung der Maske 3 auf den
Beschichtungsvorgang wird die Aktivierungsmaske 1 zumindest
einmalig in die Maske 3 eingesetzt. Die Durchbrüche 2.1 bis 2.3 der
Aktivierungsmaske 1 exponieren dabei jeweils einen kleinen
Bereich 5.1, 5.2, 5.3 (Bereich 5.1 ist
in der Figur verdeckt) der Innenfläche 4, während
die restliche Innenfläche 4 der Maske 3 durch
die Aktiviermaske 1 abgedeckt ist. Die kleinen Bereiche 5.1 bis 5.3 der
Innenfläche 4 werden zur örtlichen Erhöhung
der Haftung aktiviert, das heißt aufgeraut. Dies geschieht
beispielsweise mittels Sandstrahlen oder Korundstrahlen.
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Eine
solche Aktivierung ist meist nur einmalig erforderlich, kann jedoch
auch häufiger erfolgen.
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Die
Aktiviermaske 1 kann ebenso wie die Maske in einer anderen
Form, beispielsweise zylindrisch, ausgebildet sein.
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Es
kann eine andere Anzahl Durchbrüche 2.1 bis 2.n zur
Aktivierung entsprechend vieler Bereiche vorgesehen sein.
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Die
Aktiviermaske 1 kann preiswert als ein Blech-Umformteil
gebildet sein.
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Die
Form der Durchbrüche 2.1 bis 2.n und Bereiche
kann von der Kreisform abweichen.
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An
der Maske 3 kann ein umlaufender Auflagebereich zum Auflegen
der Maske 3 auf eine Zylinderdeckfläche vorgesehen
sein. Der umlaufende Auflagebereich kann von der Zylinderbohrung
mit einem Radialabstand beabstandet sein. Innerhalb des Auflagebereichs
kann ein umlaufender Hohlraum vorgesehen sein, der nach innen durch
eine umlaufende Lippe begrenzt wird. Die Lippe kann bei auf der Zylinderdeckfläche
aufliegender Maske 3 von der Zylinderdeckfläche
geringfügig beabstandet sein und eine Durchgangsöffnung
umschließen, deren Durchmesser maximal einem Durchmesser
der Zylinderbohrung entspricht, vorzugsweise jedoch etwas kleiner
ist. Durch die Beabstandung der Lippe von der Zylinderdeckfläche
kann die Lippe nicht durch überschüssiges Beschichtungsmaterial
(Overspray) mit der Zylinderdeckfläche verschweißen.
Der weiter zurückliegende Auflagebereich ist ebenfalls
vor Overspray geschützt, so dass auch der Auflagebereich nicht
mit der Zylinderdeckfläche verschweißt. Durch den
schmalen Spalt zwischen Zylinderdeckfläche und Lippe trotzdem
eindringendes Beschichtungsmaterial wird in dem umlaufenden Hohlraum
beruhigt und angelagert.
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Die
konische Form der Innenfläche 4 ist vorteilhaft
für die Entfernung des Beschichtungsmaterials, das sich
in der Regel mit einem Schlag lösen lässt. Zudem
kann sich das an der Innenfläche 4 anhaftende
Beschichtungsmaterial von der Innenfläche 4 lösen,
ohne in die Zylinderbohrung zu fallen.
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Es
kann ein umlaufender Auffangbereich für an der Innenfläche 4 herunter
laufendes Beschichtungsmaterial vorgesehen sein.
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Die
Innenfläche 4 der Maske 3 kann mit einer Antihaftbeschichtung
versehen sein, wodurch die Reinigung zusätzlich erleichtert
wird.
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Insbesondere
kommt bei der Beschichtung ein Lichtbogendrahtspritz-Verfahren (LDS)
zum Einsatz.
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Die
Lippe ist beispielsweise etwa 1,5 mm bis 2,5 mm von der Zylinderdeckfläche
beabstandet.
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- 1
- Aktiviermaske
- 2.1
bis 2.n
- Durchbruch
- 3
- Maske
- 4
- Innenfläche
- 5.1
bis 5.n
- Bereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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