DE102009058178A1 - Verfahren und Werkzeug zur Oberflächenbehandlung - Google Patents

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Abstract

Es sind Verfahren und Werkzeuge zur Oberflächenbehandlung bekannt, wobei in einem ersten Schritt an der Oberfläche durch Spanabheben Ausnehmungen sowie Ausstülpungen erzeugt werden, in einem zweiten Schritt durch Hämmern oder Schneiden der gebildeten Ausstülpungen Hinterschnitte erzeugt werden und in einem dritten Schritt die Oberfläche umgossen wird oder auf der Oberfläche eine Spritzschicht aufgebracht wird. Diese Verfahren bewirken entweder undefinierte Strukturen oder sind wirtschaftlich aufgrund zu hoher Werkzeugkosten nicht durchführbar.
Diese Probleme werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im zweiten Schritt zwei definierte, zu entgegengesetzten Richtungen orientierte Hinterschnitte (18) an den Ausstülpungen (8) durch Umformen erzeugt werden, wobei der Quotient aus Vorschubgeschwindigkeit und Tangentialgeschwindigkeit eines Umformelementes (11) der Steigung der Ausstülpungen (8) entspricht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung, wobei in einem ersten Schritt an der Oberfläche durch Spanabheben Ausnehmungen sowie Ausstülpungen erzeugt werden, in einem zweiten Schritt durch Umformen der gebildeten Ausstülpungen Hinterschnitte erzeugt werden und in einem dritten Schritt die Oberfläche umgossen wird oder auf der Oberfläche eine Spritzschicht aufgebracht wird, sowie Werkzeuge zur Oberflächenbehandlung.
  • Derartige Verfahren zur Behandlung von Oberflächen sind insbesondere aus dem Bereich der Herstellung von Zylinderkurbelgehäusen bekannt. Zur Verbesserung der Verschleißbeständigkeit von Zylinderlaufflächen werden entweder separate Buchsen in das Zylinderkurbelgehäuse eingegossen oder die vorhandenen Zylinder werden mit einer Spritzschicht versehen. In beiden Fällen besteht das Problem einer ausreichend guten Verklammerung zwischen den beiden Werkstoffen zum Verhindern eines Lösens. Entsprechend werden die Oberflächen mechanisch behandelt, um Strukturen zu erzeugen, die die Anbindung der beiden Werkstoffe aneinander verbessern. Insbesondere ist es bekannt, Hinterschnittstrukturen zur Verbesserung der Verklammerung der Zylinderbuchse im Kurbelgehäuse oder der die Laufbahn bildenden Verschleißschicht am Gussstück zu erzeugen.
  • So wird in der DE 10 2006 004 769 A1 ein Verfahren zum Aufrauen von Metalloberflächen zur Haftverbesserung vorgeschlagen, bei dem durch materialabtragende Verfahren eine Oberfläche mit Rillen und Vorsprüngen erzeugt wird und anschließend durch Verformen oder Brechen Hinterschnitte bezüglich der Oberfläche erzeugt werden. Dies erfolgt insbesondere durch Walzen, Bestrahlen oder Pressen.
  • Bei den beschriebenen Umformverfahren besteht das Problem, dass gewünschte Toleranzen bei der Nachbearbeitung schwer einzuhalten sind und eine gezielte Formgebung der Oberflächen nicht möglich ist.
  • Um eine gezielte Umformung zu erreichen, wird in der DE 10 2006 045 275 B3 ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Produktes vorgeschlagen, bei dem die zu beschichtende Oberfläche mit einem Schneidwerkzeug zunächst spanabhebend unter Ausbildung eines ersten Hinterschnittes bearbeitet wird, daraufhin mit einem zweiten, spanabhebenden Schneidwerkzeug ein zweiter Hinterschnitt in die Oberfläche eingebracht wird, der zum ersten Hinterschnitt entgegengesetzt orientiert ist und anschließend die Oberfläche beschichtet wird. So können zwar definierte Hinterschnittstrukturen im Zehntelmillimeter-Bereich eingebracht werden, jedoch ist die Standzeit der Werkzeuge extrem gering, so dass dieses Verfahren insbesondere bei unterbrochenen Schnitten, wie Ventilationsbohrungen oder Durchbrüchen, nicht wirtschaftlich durchführbar ist.
  • Zusätzlich ist es aus der DE 102 56 591 A1 bekannt, eine Zylinderlaufbuchse durch Rundkneten von Rohren herzustellen. Eine Strukturierung der Oberfläche zur besseren Haftung wird dabei jedoch nicht offenbart.
  • Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem maßgenau Hinterschnittstrukturen in eine Oberfläche eingebracht werden können und ein Brechen von Graten beziehungsweise der gebildeten Vorsprünge verhindert werden kann. Gleichzeitig soll das Verfahren wirtschaftlich durchführbar sein, das heißt der Verschleiß an Werkzeugen minimiert werden.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im zweiten Schritt zwei definierte, zu entgegengesetzten Richtungen orientierte Hinterschnitte an den Ausstülpungen durch Umformen erzeugt werden, wobei der Quotient aus Vorschubgeschwindigkeit und Tangentialgeschwindigkeit eines Umformelementes der Steigung der Ausstülpungen entspricht. Ein derartiges Verfahren führt zu einer homogenen Werkstoffumformung, welche sehr maßgenau durchgeführt werden kann, so dass definierte Strukturen entstehen. Bei einer derartigen Bewegung des Umformelementes wird die bei den bekannten Verfahren vorhandene Reibung an den Oberflächen der Ausstülpungen minimiert, da keine Kraft durch den Vorschub des Werkzeugs in axialer Richtung auf die Ausstülpungen wirkt. Dies minimiert die vorhandenen Scherkräfte, wodurch die entgegengesetzt orientierten Hinterschnittstrukturen ermöglicht werden.
  • Vorzugsweise wird für zu beschichtende innere Oberflächen, wie Zylinder in Verbrennungskraftmaschinen, das Prinzip des inversen Rundknetens zum Umformen eingesetzt, bei dem als Umformelement dienende Stößel einer Rundknetmaschine nach radial außen gegen Abschnitte der Ausstülpungen einer inneren Oberfläche eines Hohlzylinders geschlagen werden.
  • In einer hierzu alternativen Ausführung wird insbesondere für zu umgießende Laufbuchsen das Prinzip des Rundknetens zum Umformen eingesetzt, bei dem die Stößel der Rundknetmaschine nach radial innen gegen die Ausstülpungen einer äußeren Oberfläche eines Hohlzylinders geschlagen werden.
  • Rundkneten ist ein inkrementeller Umformprozess, der sich durch eine hohe Prozessgenauigkeit auszeichnet. Die zum Umformen benötigten Kräfte sind im Vergleich zu anderen umformenden Verfahren relativ klein, da das Formänderungsvermögen des Werkstoffs im gesamten Querschnitt der Ausstülpung genutzt wird. Entsprechend sind diese beiden Verfahren sehr wirtschaftlich durchführbar. Zudem ist keine Spanabfuhr erforderlich, die bei feinen Strukturen bei den bekannten Verfahren erhebliche Probleme bereitet. Scherkräfte an den Ausstülpungen können auf einfache Weise vermieden werden.
  • In einer wiederum alternativen Ausführung erfolgt die Umformung der Ausstülpungen durch Abrollen einer oder mehrerer als Umformelement dienender Rollen eines Rollier- oder Glattwalzwerkzeugs auf einem definierten Abschnitt. So kann sehr präzise ein bestimmter Bereich der Ausstülpung mit Druck zur Umformung beaufschlagt werden. Dies ermöglicht eine hohe Maßgenauigkeit bezüglich der verformten Ausstülpung. Das Abrollen mit der entsprechenden Geschwindigkeit sorgt für lediglich radial und tangential wirkende Kräfte bezogen auf die Steigung der Ausstülpungen, wodurch eine Scherbelastung in axialer Richtung des Zylinders auch bei diesem Verfahren vermieden wird.
  • In einer hierzu weiterführenden Ausführung wird der definierte Abschnitt durch den axial mittleren Abschnitt der jeweiligen Ausstülpung gebildet. So wird es möglich, schwalbenschwanzartige definierte symmetrische Profile zu erzeugen, die eine hohe Festigkeit der darauf haftenden Schichten bei geringen Herstellkosten gewährleisten.
  • In einer alternativen Ausführungsform wird der definierte Abschnitt durch eine Ausnehmung gebildet, welche axial zu einer ersten und einer zweiten Seite jeweils von einer Ausstülpung begrenzt ist, wobei die Ausstülpungen durch das Abrollen einer Rolle des Rollier- oder Glattwalzwerkzeugs in der Ausnehmung zu einer von der Rolle wegweisenden axialen Richtung umgeformt werden. So bilden sich an den Ausstülpungen abwechselnd sich nach oben oder unten umgeformte Abschnitte, welche wiederum sehr genau eingestellt werden können. Das Werkzeug ist entsprechend so auszuführen, dass die Breite der Rolle im umzuformenden Bereich entsprechend dem erwünschten Grad der Umformung zu wählen ist. Die Rolle ist somit zumindest im höchsten Bereich der Ausstülpungen breiter als der Abstand zwischen den Ausstülpungen.
  • Vorzugsweise werden im ersten Verfahrensschritt durch Schneiden in Umfangsrichtung verlaufende Ausnehmungen in die Oberfläche eingebracht. Diese bilden bereits eine erste Verklammerungsstruktur, über die ein axiales Verschieben der Zylinderlaufbuchse zum Gehäuse oder zur Spritzschicht weitestgehend vermieden wird. Diese Ausnehmungen können ein Rechteck- oder auch Trapezprofil aufweisen.
  • Alternativ hierzu wird im ersten Verfahrensschritt durch Schneiden ein gewindeähnliches Profil an der Oberfläche erzeugt, was den zusätzlichen Vorteil aufweist, dass durchgehend geschnitten werden kann.
  • In einer weiterführenden Ausführung werden zwei gegenläufige gewindeähnliche Profile in die Oberfläche eingebracht, so dass eine Rändelstruktur erzeugt wird. Entsprechend entstehen nach der Umformung zusätzliche Hinterschnittstrukturen, die die Haftung einer aufgebrachten Spritzschicht noch einmal verbessern.
  • Vorzugsweise werden der erste und der zweite Verfahrensschritt unmittelbar aufeinander folgend mittels eines einzigen Werkzeugs ausgeführt. Auf diese Weise können Bearbeitungszeiten minimiert werden. Die gleichmäßige Drehbewegung des Rundknetwerkzeugs oder des Rollierwerkzeugträgers wird dabei gleichzeitig als Antrieb zum Schneiden genutzt.
  • Dies erfolgt vorteilhafterweise mittels eines Werkzeugs zur Oberflächenbehandlung, bei dem an einem angetriebenen Ring oder an einer angetriebenen Welle der inversen Rundknetmaschine oder Rundknetmaschine oder am Träger des Rollier- oder Glattwalzwerkzeugs eine Schneide angeordnet ist, die in Bewegungsrichtung vor den Stößeln der Rundknetmaschine oder einer Rolle des Rollier- oder Glattwalzwerkzeugs angeordnet ist. So wird in einem Arbeitsgang sowohl das Gewinde als auch die Hinterschnittstruktur durch Umformen hergestellt.
  • In einer weiterführenden Ausführungsform des Umformprozesses durch Drücken ist die Rolle des Rollier- oder Glattwalzwerkzeugs an seinem zur behandelnden Oberfläche weisenden Ende spitz zulaufend ausgebildet, so dass ein hoher Druck auf eine definierte kleine Fläche aufgebracht werden kann, wodurch die notwendigen aufzubringenden Umformkräfte reduziert werden können.
  • Es wird somit ein Verfahren sowie ein Werkzeug zur Oberflächenbehandlung geschaffen, mit denen wirtschaftlich maßgenaue, definierte Hinterschnittstrukturen auf der Oberfläche erzeugt werden können. Das Verfahren zeichnet sich durch eine hohe Wirtschaftlichkeit durch verringerte Werkzeugkosten aus. Ein ungewolltes Brechen der Hinterschnittstrukturen wird vermieden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sowie zwei mögliche Werkzeuge zur Durchführung des Verfahrens werden anhand der Figuren im Folgenden erläutert.
  • 1 zeigt eine Prinzipskizze einer durch das erfindungsgemäße Verfahren mittels Drücken hergestellten Struktur.
  • 2 zeigt eine Prinzipskizze eines Glattwalzwerkzeugs zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die in der 1 dargestellte Oberfläche 2 ist beispielsweise die stark vergrößert dargestellte innere Oberfläche 2 eines Zylinders eines Zylinderkurbelgehäuses 4 einer Verbrennungskraftmaschine. In diese Oberfläche 2 wurden zunächst durch Spanabheben, insbesondere durch Schneiden, Nuten eingebracht, welche insbesondere die Form eines Gewindes aufweisen können. Durch das Schneiden entstehen an der Oberfläche somit Ausnehmungen 6 und Ausstülpungen 8, welche sich in axialer Erstreckungsrichtung des Zylinders abwechseln. Die verwendete Schneide kann dabei Erhöhungen oder Vertiefungen aufweisen.
  • Es sind drei Ausstülpungen 8 dargestellt, wobei an der in 1 oberen Ausstülpung 8 ein weiterer Bearbeitungsschritt durch Umformen bereits stattgefunden hat, an der mittleren Ausstülpung 8 die Umformung gerade stattfindet und die untere Ausstülpung 8 noch nicht weiter bearbeitet wurde. Der Querschnitt dieser noch nicht weiter bearbeiteten Struktur ist im Wesentlichen rechteckig, wobei diese Form von der im ersten Arbeitsschritt verwendeten Schneide abhängig ist.
  • Erfindungsgemäß wird auf diesen Querschnitt in einem ersten Ausführungsbeispiel mittels eines Rollierwerkzeugs 10 in Form eines Einrollenwerkzeugs ein Druck ausgeübt, der eine Verformung des Querschnittes zur Folge hat. Das Rollierwerkzeug 10 besteht aus einer Rolle 11, die an ihrem zur Ausstülpung 8 weisenden Ende 12 spitz zulaufend ausgebildet. Hierbei bedeutet spitz zulaufend, dass am Ende 12 ein Radius von 1–3° am Werkzeug ausgebildet ist. Dieses Ende 12 setzt in einem axial mittleren Abschnitt 14 des rechteckigen Querschnitts der Ausstülpung 8 auf, wodurch das Material, wie dargestellt, zu beiden axial entgegengesetzten Seiten verdrängt wird. Auf diese Weise entstehen zwei entgegengesetzt orientierte Flügel 16, in deren Schatten Hinterschnitte 18 entstehen.
  • Die Rolle 11 wird zur Herstellung dieser Struktur auf den einzelnen Ausstülpungen 8 abgerollt, so dass jeweils nur ein kleiner Abschnitt der Ausstülpung 8 mit Druck belastet und somit umgeformt wird. Bei einem gewindeähnlich geschnittenen Profil kann dieses Abrollen fortschreitend kontinuierlich durchgeführt werden, indem die Rolle 11 entlang des gesamten Gewindeprofils auf dem mittleren Abschnitt 14 der Ausstülpung geführt wird, bis das Ende des Profils erreicht wird. Bei einzelnen hintereinander angeordneten Nuten beziehungsweise Ausstülpungen 8 wird die Rolle 11 jeweils abgesetzt und zur nächsten Ausstülpung 8 axial verschoben.
  • Erfindungswesentlich ist bei dieser Bewegung des Umformelementes, welches hier durch die Rolle 11 gebildet wird, dass diese Bewegung bei hintereinander angeordneten Nuten, keine axiale Vorschubgeschwindigkeit aufweist. Bei einem Gewindeprofil verhält sich die axiale Vorschubgeschwindigkeit zur Tangentialgeschwindigkeit der Rolle wie die Länge des überstrichenen Umfangs zur überstrichenen Höhendifferenz. Daraus ergibt sich, dass keine Scherkräfte auf die Ausstülpung wirken, die zu einem Fließen des Werkstoffs führen würden.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass dieses Rollieren im Wesentlichen dem Glattwalzen entspricht, so dass diese Begriffe im Sinne der vorliegenden Anmeldung weitestgehend austauschbar sind. Unterscheidendes Merkmal dieser beiden Verfahren ist lediglich die Rauigkeit der verwendeten Rolle, welche beim Rollieren durch Schleifen aufgeraut ist. Eine solche feinstrukturierte Oberfläche der Rolle 11 ist somit ebenfalls denkbar.
  • Die Rolle 11 ist üblicherweise an einem Träger des Rollierwerkzeugs 10 befestigt, der eine Kreisbewegung vollzieht. Im Vorlauf zur Rolle 11 kann eine Schneide zur Durchführung des ersten Verfahrensschritts am gleichen Träger geführt werden, wodurch Bearbeitungszeiten reduziert werden können. Eine axiale Bewegung des Rollierwerkzeugs 10 erfolgt bei gewindeähnlichen Schneidprofilen lediglich mit sehr geringer Geschwindigkeit oder bei nicht gewindeähnlichen, sondern hintereinander folgenden Nuten, ohne axialen Geschwindigkeitsvektor. So kann eine Schubbelastung an den Ausstülpungen 8 in axialer Richtung verhindert werden, wodurch im Wesentlichen symmetrische definierte Profile erzeugt werden können, da ein Fließen des Materials in Vorschubrichtung des Werkzeugs durch das Nichtvorhandensein einer Vorschubbewegung vermieden wird. Denkbar wäre hier auch ein Werkzeug mit mehreren Schneiden und Rollen, welche axial abwechselnd hintereinander angeordnet sind, wobei die Schneiden jeweils einen Vorlauf zu den Rollen aufweisen.
  • Auf diese Weise können Profile erzeugt werden, die eine hohe Haftung einer in einem folgenden Verfahrensschritt durch Spritzen aufgebrachten Verschleißschicht gewährleisten. Dabei ist der Verschleiß des Werkzeugs deutlich geringer als bei den bekannten spanabhebenden Verfahren. Die Höhendifferenz zwischen den Ausstülpungen 8 und den Ausnehmungen 6 beträgt dabei etwa 0,05 bis 0,5 mm, bevorzugt 0,1 bis 0,2 mm, der axiale Abstand zwischen den Ausstülpungen etwa 0,8 bis 5 mm, bevorzugt 1 bis 2,5 mm.
  • Ein ähnliches Profil lässt sich mit einem im Wesentlichen gleich aufgebauten Werkzeug erzeugen, bei dem jedoch die Rolle jeweils in einer der Ausnehmungen geführt wird. Die axiale Ausdehnung der Rolle im Bereich der Ausstülpungen sollte im oberen Bereich größer sein als der Abstand zwischen den Ausstülpungen, so dass bei Abrollen des Werkzeugs der weiter vorstehende Bereich der Ausstülpungen nach außen gedrückt wird. So entstehen abwechselnd an den Ausstülpungen Hinterschnitte, die sich zu entgegengesetzten axialen Seiten erstrecken. Die Rolle ist entsprechend lediglich in jeder zweiten Ausnehmung zu führen, so dass jede zweite Ausstülpung eine gleiche Form aufweist.
  • Des Weiteren ist es möglich, ein Rollierwerkzeug 10 mit einem Gehäuse 24, wie es in 2 dargestellt ist, zu benutzen, welches vier sich axial erstreckende Rollen 11 aufweist. Durch die Drehbewegung des Druckstempels 18, der an seinem Ende einen Konus 20 aufweist, werden die vier ebenfalls mit einem umgekehrten Konus versehenen Rollen 11 entlang der zu behandelnden Oberfläche 2 abgerollt. Durch einen axialen Vorschub des Druckstempels 18 innerhalb des Druckrollenhalters 22 wird der durch die Rollen 11 aufgebrachte, nach radial außen wirkende Druck erhöht.
  • Ein axialer Vorschub der Rollen 11 findet erfindungsgemäß wiederum nur statt, wenn die Ausstülpungen eine Steigung aufweisen. Andernfalls wird das Werkzeug zunächst ausgestellt, an den zu bearbeitenden Ort geführt und erneut in Drehbewegung versetzt. Dabei findet keine Axialbewegung des Werkzeugs statt, sondern lediglich die rotatorische Bewegung des Druckstempels und somit der Rolle, die zu einem reinen Abrollen in Umfangsrichtung auf der Oberfläche führt. So wird erneut ein Fließen verhindert. Der Umfang des Werkzeugs kann so gewählt werden, dass eine Berührung nur an den Ausstülpungen stattfindet. Bei einem gewindeähnlichen Profil kann ein Vorschub der Rollen 11 derart stattfinden, dass der Quotient aus Vorschubgeschwindigkeit und Tangentialgeschwindigkeit der Rolle 11 der Steigung der Ausstülpungen entspricht. Somit entsteht erneut keine axial wirkende Kraft auf die Ausstülpungen.
  • Eine alternative Ausführung eines spanlosen fortschreitenden, jedoch schrittweisen Umformverfahrens mittels Schlagens auf einen Abschnitt der Ausstülpungen wird im Folgenden beschrieben.
  • Das Umformen erfolgt hierbei durch Rundkneten. Rundkneten als inkrementelles Umformverfahren ist bekannt. Dabei wird in der vorliegenden Anwendung eine im folgenden Verfahrensschritt einzugießende Zylinderbuchse durch hochfrequent oszillierende Werkzeuge mit geringem Hub spanlos mittels äußerer Krafteinwirkung umgeformt, nachdem ihr Außenumfang durch Schneiden so bearbeitet wurde, dass Nuten am Außenumfang entstehen.
  • Eine typische Rundknetmaschine besteht aus einer angetriebenen gelagerten Welle, deren Kopf beispielsweise kreuzförmig geschlitzt ist. In jedem Schlitz ist ein Stößel angeordnet, der jeweils eine nach außen weisende gekrümmte Abrollbahn aufweist, die im Vergleich zum Außenumfang der Welle geringfügig nach außen vorsteht. Acht, zwölf oder sechzehn durch einen Käfig in gleichem Abstand angeordnete Laufrollen rotieren, angetrieben durch die sich drehende Welle, mit einer sich zwangsläufig ergebenden Relativzahl im gleichen Drehsinn, jedoch wesentlich langsamer als die Welle selbst um die sich drehende Welle. Die Differenz zwischen Rollenumlauf und Wellendrehzahl hat zur Folge, dass die Abrollbahnen und somit die Stößel in kurzen Zeitfolgen überrollt werden. Der geringfügig vorstehende Außenumfang der Abrollbahn bewirkt bei jedem Überrollen einen Stößelhub, der ein Drücken auf eine Ausstülpung der Oberfläche bewirkt. Der Rückhub der Stößel wird durch die Fliehkraft und während des An- und Auslaufs durch zusätzliche Federn bewerkstelligt. Bei Durchführung dieses Verfahrens sollte zur Verhinderung einer Innendurchmesserschrumpfung ein Dorn angeordnet werden. Die Rundknetmaschine kann nun langsam entlang der Achse der Zylinderbuchse bewegt werden. Trotz dieses Vorschubs wird eine rein radial gerichtete Kraft durch die Stößel auf die Ausstülpungen ausgeübt.
  • Selbstverständlich ist dabei darauf zu achten, dass der Hub der Stößel so angepasst wird, dass lediglich der gewünschte Druck auf die Ausstülpungen ausgeübt wird, das heißt bei maximalem Hub des Stößels dieser die Oberfläche der Aussparungen nicht erreicht.
  • Ein ähnliches Werkzeug zur Umformung kann zur Bearbeitung innerer Zylinderflächen genutzt werden. Hierbei wird der Prozess des Rundknetens invertiert. Dies bedeutet, dass eine sich drehende am Kopf geschlitzte Hohlwelle angetrieben wird, an deren Innenumfang die Rollen laufen, welche in einem Käfig angeordnet sind. Im Innern befindet sich ein stillstehender oder ebenfalls angetriebener Zylinder. In den Schlitzen der Hohlwelle sind die Stößel geführt, welche an ihrem nach radial nach innen weisenden Ende eine Krümmung aufweisen, die einen größeren Krümmungsradius als der Radius des Innenumfangs der Hohlwelle aufweisen. Somit fungieren diese Stößel in gleicher Weise als Nocken wie bei der Rundknetmaschine.
  • Bei beiden beschriebenen Knetverfahren findet kein Vorschub statt, der zu einer Bewegung entlang der Zylinderachse relativ zur Zylinderbohrung und somit zum Auftreten axialer Schubkräfte führen würde. Der schlagende Stößel als Umformelement macht eine rein radiale Bewegung. Bei Verwendung der Rollen selbst als Schlagzylinder ergibt sich zusätzlich eine Bewegung in Umfangsrichtung. Bezüglich einer axialen Vorschubgeschwindigkeit gelten die gleichen Einschränkungen wie beim Rollieren.
  • Die beschriebenen Verfahren eignen sich zur Erzeugung einer Verklammerungsstruktur zum anschließenden Umgießen oder anschließendem Erzeugen einer Spritzschicht durch Flamm- oder Plasmaspritzen oder ähnliches. Die Struktur erzeugt eine hohe Haftung der umgebenden Schichten, wodurch ein Lösen beinahe vollständig ausgeschlossen wird. Zusätzlich kann anschließend noch ein Strahl- oder Bürstvorgang zur weiteren Verbesserung der Struktur durchgeführt werden, falls die entstehende Oberfläche der umgeformten Struktur zu glatt sein sollte.
  • Der spanlose zweite Verfahrensschritt ermöglicht die Herstellung definierter weitgehend symmetrischer Hinterschnittstrukturen. Diese können kostengünstig ohne hohen Werkzeugverschleiß hergestellt werden. Vorteilhaft ist dies auch bei zu bearbeitenden Oberflächen, welche Lücken in den zu behandelnden Strukturen aufweisen, an denen bei einer kontinuierlichen Schneidbearbeitung als zweiten Schritt nach dem Durchfahren der Lücken Aufschlagkräfte entstünden, welche die Schneide häufig zerstören.
  • Selbstverständlich sind konstruktive Änderungen insbesondere bezüglich der Ausführungen der beschriebenen Werkzeuge denkbar, ohne den Schutzbereich der Hauptansprüche zu verlassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006004769 A1 [0003]
    • DE 102006045275 B3 [0005]
    • DE 10256591 A1 [0006]

Claims (12)

  1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung, wobei in einem ersten Schritt an der Oberfläche durch Spanabheben Ausnehmungen sowie Ausstülpungen erzeugt werden, in einem zweiten Schritt durch Umformen der gebildeten Ausstülpungen Hinterschnitte erzeugt werden und in einem dritten Schritt die Oberfläche umgossen wird oder auf der Oberfläche eine Spritzschicht aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Schritt zwei definierte, zu entgegengesetzten Richtungen orientierte Hinterschnitte (18) an den Ausstülpungen (8) durch Umformen erzeugt werden, wobei der Quotient aus Vorschubgeschwindigkeit und Tangentialgeschwindigkeit eines Umformelementes (11) der Steigung der Ausstülpungen (8) entspricht.
  2. Verfahren zur Oberflächenbehandlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prinzip des inversen Rundknetens zum Umformen eingesetzt wird, bei dem als Umformelement dienende Stößel einer Rundknetmaschine nach radial außen gegen Abschnitte der Ausstülpungen (8) einer inneren Oberfläche (2) eines Hohlzylinders geschlagen werden.
  3. Verfahren zur Oberflächenbehandlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prinzip des Rundknetens zum Umformen eingesetzt wird, bei dem die Stößel der Rundknetmaschine nach radial innen gegen die Ausstülpungen (8) einer äußeren Oberfläche (2) eines Hohlzylinders geschlagen werden.
  4. Verfahren zur Oberflächenbehandlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformung der Ausstülpungen (8) durch Abrollen einer oder mehrerer als Umformelement dienender Rollen (11) eines Rollier- oder Glattwalzwerkzeugs (10) auf einem definierten Abschnitt (14) erfolgt.
  5. Verfahren zur Oberflächenbehandlung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Abschnitt (14) durch den axial mittleren Abschnitt der jeweiligen Ausstülpung (8) gebildet wird.
  6. Verfahren zur Oberflächenbehandlung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Abschnitt (14) durch eine Ausnehmung (6) gebildet wird, welche axial zu einer ersten und einer zweiten Seite jeweils von einer Ausstülpung (8) begrenzt ist, wobei die Ausstülpungen (8) durch das Abrollen einer Rolle (11) des Rollier- oder Glattwalzwerkzeugs (10) in der Ausnehmung (6) zu einer von der Rolle (11) wegweisenden axialen Richtung umgeformt werden.
  7. Verfahren zur Oberflächenbehandlung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Verfahrensschritt durch Schneiden in Umfangsrichtung verlaufende Ausnehmungen (6) in die Oberfläche (2) eingebracht werden.
  8. Verfahren zur Oberflächenbehandlung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Verfahrensschritt durch Schneiden ein gewindeähnliches Profil an der Oberfläche (2) erzeugt wird.
  9. Verfahren zur Oberflächenbehandlung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei gegenläufige gewindeähnliche Profile in die Oberfläche (2) eingebracht werden.
  10. Verfahren zur Oberflächenbehandlung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Verfahrensschritt unmittelbar aufeinander folgend mittels eines einzigen Werkzeugs ausgeführt werden.
  11. Werkzeug zur Oberflächenbehandlung, dadurch gekennzeichnet, dass an einem angetriebenen Ring oder an einer angetriebenen Welle der inversen Rundknetmaschine oder Rundknetmaschine oder am Träger des Rollier- oder Glattwalzwerkzeugs (10) eine Schneide angeordnet ist, die in Bewegungsrichtung vor den Stößeln der Rundknetmaschine oder einer Rolle (11) des Rollier- oder Glattwalzwerkzeugs (10) angeordnet ist.
  12. Werkzeug zur Oberflächenbehandlung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle des Rollier- oder Glattwalzwerkzeugs (10) an seinem zur behandelnden Oberfläche (2) weisenden Ende (12) spitz zulaufend ausgebildet ist.
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