DE102012021089B4

DE102012021089B4 - Bauteil mit einer aufgerauten Oberfläche

Info

Publication number: DE102012021089B4
Application number: DE102012021089.2A
Authority: DE
Inventors: Stefan Schweickert; Joachim Vogt
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2016-06-30
Anticipated expiration: 2032-10-27
Also published as: DE102012021089A1

Abstract

Bauteil (1) mit einer aufgerauten Oberfläche (2), insbesondere Zylinderinnenfläche, zur Beschichtung mittels thermischem Spritzen, wobei die Oberfläche (2) nebeneinander verlaufende Nuten (3) aufweist, welche in beide Richtungen senkrecht zur längsten Ausdehnung der Nut (3) und parallel zur Oberfläche (2) Hinterschnitte (7) aufweisen, und welche im Nutgrund eine Erhebung (8) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (8) senkrecht zur längsten Ausdehnung der Nut (3) an ihrer der Oberfläche (2) zugewandten Seite einen konvexen Radius (R3) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit einer aufgerauten Oberfläche gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Verfahren zum Aufrauen von metallischen Oberflächen zur Verbesserung der Haftung von hierauf thermisch aufgespritzten Schichten und hierdurch erhältliche Bauteile sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Ein entsprechendes Verfahren zum Aufrauen von metallischen Oberflächen ist beispielsweise aus der DE 10 2006 004 769 A1 bekannt. Dieses Verfahren nutzt einen zweistufigen Prozess, bei dem zuerst eine materialabhebende Behandlung der Oberfläche erfolgt. Anschließend erfolgt ein Verformen bzw. Umformen dieser so vorbehandelten Oberfläche, um in dem Bereich, in dem zuvor das Material abgetragen worden ist, Hinterschnitte gegenüber der Oberfläche zu schaffen. Die Haftung der thermisch aufgespritzten Schicht wird hierdurch verbessert.
Als weiteres Beispiel kann auf die DE 601 31 096 T2 verwiesen werden. Das dort offenbarte Werkzeug bzw. Verfahren nutzt ein rotierendes in Axialrichtung verfahrbares Werkzeug mit einem Radialschneidkopf, welcher so in die zylindrische Bohrung hineinbewegt wird, dass er mit dem Radialschneidkopf eine spanabhebende Bearbeitung vornimmt, wonach der bei der Materialabnahme abgehobene Span über eine weitere Kante oder Fläche desselben Radialschneidkopfs abgebrochen wird. Durch die spanabhebende Bearbeitung mit dem nachfolgenden Abbrechen des abgehobenen Spans wird ebenfalls eine aufgeraute Oberfläche erzielt, welche eine Vielzahl von Hinterschnitten aufweist.
Eine auf diese Art hergestellte aufgeraute Oberfläche eignet sich, um einer später auf diese Oberfläche aufgebrachten Beschichtung einen idealen Halt zu bieten. Sie wird daher insbesondere zur Vorbereitung von Zylinderbohrungen oder Bohrungen in Zylinderlaufbuchsen von Brennkraftmaschinen eingesetzt, um eine entsprechend aufgeraute Oberfläche bereitzustellen, welche dann mittels einer Beschichtung versehen wird, um die tribologischen Eigenschaften zwischen der Wandung der Bohrung und einem später darin laufenden Kolben zu optimieren. Die Beschichtungen können dabei vorzugsweise thermisch gespritzte Beschichtungen sein, welche insbesondere durch Plasmaspritzen, Lichtbogendrahtspritzen oder dergleichen auf die durch das Aufrauen entsprechend vorbereitete Oberfläche aufgebracht werden.
All diese Verfahren haben dabei das Problem, dass die Entstehung der Hinterschnitte vergleichsweise zufällig ist. Hierdurch lässt sich keine allzu hohe Prozesssicherheit bei der Herstellung der Hinterschnitte gewährleisten, wodurch die sichere Anhaftung der aufgebrachten Schicht nicht in allen Bereichen gewährleistet ist. Die optimale Haftung kann nicht über den gesamten Bereich hinweg prozesssicher garantiert werden.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Ausrichtung der Strukturen und insbesondere der Hinterschnitte bei dem Bearbeitungsprozess häufig durch ein eher zufälliges Umformen und Brechen einzelner Grate erzielt wird, wodurch eine gezielte Ausrichtung der Hinterschnitte im Allgemeinen nicht möglich ist. Auch dies schränkt die Prozesssicherheit bei der Gewährleistung einer optimalen Anhaftung der aufgebrachten Schicht ein.
Um diesem Problemen zu begegnen nutzt ein Verfahren zum Aufrauen einer Oberfläche gemäß der DE 10 2006 045 275 B3 zwei getrennte Verfahrensschritte. Im ersten Verfahrensschritt werden erste in die eine Richtung weisende Hinterschnitte über eine spanende Bearbeitung in die Oberfläche eingebracht. In einem sich daran anschließenden Verfahrensschritt erfolgt nochmals eine spanende Bearbeitung, welche Hinterschnitte mit einer anderen Ausrichtung, als Ergänzung zu den zuvor hergestellten Hinterschnitten erzeugt. Aufgrund der typischerweise sehr kleinen Abmessungen der entstehenden Strukturen im Bereich von Typischerweise weniger als 200–300 μm ist die exakte Positionierung der Werkzeuge für den ersten und den zweiten Verfahrensschritt gegenüber der Oberfläche aufwändig. Sie ist für ein sicheres Resultat des Verfahrens jedoch unerlässlich. Alleine schon deshalb ist das Verfahren entsprechend teuer in seiner Anwendung. Eine weitere Problematik liegt in dem Verfahren selbst. Aufgrund der zeitlich aufeinanderfolgenden Bearbeitungsschritte wird eine aufwändige und lange Bearbeitung notwendig, mit den hierfür bekannten Nachteilen von erhöhten Bearbeitungszeiten, der Notwendigkeit mehrerer Bearbeitungsstationen innerhalb einer Serienfertigung sowie der damit verbundenen Kosten.
Aus der DE 10 2008 058 452 A1 ist ein Verfahren und ein Werkzeug zum Erzeugen einer Oberfläche mit vorbestimmter Rauheit bekannt. Das Werkzeug kann insbesondere eine Rillenstruktur mit geringer Tiefe und Breite erzeugen, welche für eine spätere Beschichtung mittels thermischem Spritzen ausgestaltet ist. Die einzelnen Rillen sind dabei teilweise mit seitlichen Hinterschnitten versehen und weisen am Nutgrund eine aufgerauhte Oberfläche auf.
Ferner ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 20 2009 014 180 U1 ein metallisches Substrat mit einer zum Aufbringen einer thermischen Spritzschicht geeigneten Oberfläche bekannt. Der Aufbau wird dabei so ausgebildet, dass auf der Oberfläche des Substrats durch Zerspanung Ausnehmungen eingebracht werden, und dass die Teile, welche stehengeblieben sind, anschließend derart verformt werden, dass sich Hinterschnitte in Bezug auf die verbleibenden Nuten ausbilden. Hierdurch soll eine Verbesserung der Anhaftung der thermischen Spritzschicht erzielt werden.
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Bauteil anzugeben, welches diese Nachteile vermeidet und einen einfachen, zuverlässigen und kostengünstigen Herstellungsprozess ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Bauteil mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Bauteils ergeben sich aus den abhängigen Unteransprüchen.
Bei dem erfindungsgemäßen Bauteil mit der aufgerauten Oberfläche kann es sich insbesondere um einen Motorblock handeln, bei dem die Zylinderlauffläche die aufgeraute Oberfläche bildet. Ähnlich wie im zuletzt genannten Stand der Technik weist die aufgeraute Oberfläche dabei nebeneinander verlaufende Nuten auf, welche in beide Richtungen senkrecht zur längsten Ausdehnung der Nut und parallel zur Oberfläche Hinterschnitte aufweisen, und welche im Nutgrund eine Erhebung haben. Erfindungsgemäß ist es nun so, dass die Erhebung im Nutgrund im Querschnitt auf ihrer der Oberfläche zugewandten Seite einen konvexen Radius aufweist. Der Radius erlaubt dabei eine sehr gleichmäßige Beschichtung, da er eine sehr gute Weiterleitung des Beschichtungsmaterials in den Bereich der im Querschnitt rechts und links der Erhebung angeordneten Hinterschnitte ermöglicht. Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung der aufgerauten Oberfläche des Bauteils erlaubt damit einerseits eine sehr gute Beschichtung mit einem sehr gut und gleichmäßig anhaftenden Beschichtungsmaterial auf der aufgerauten Oberfläche. Andererseits kann durch die abgerundete Erhebung eine Welligkeit der späteren Oberfläche der Beschichtung weitaus besser verhindert werden, als wenn die Erhebung eine Spitze oder Ecke aufweist.
In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Bauteils ist es dabei vorgesehen, dass die Erhebung mehr als 15%, bevorzugt mehr als 30%, der Gesamttiefe der Nut einnimmt. Eine solche Erhebung, welche mehr als 15%, insbesondere mehr als 30% der Gesamthöhe der eingeschnittenen Nut ausmacht, ermöglicht es, dass das in die Nut eindringende Material der thermischen Beschichtung während der Beschichtung sehr leicht in die Hinterschnitte gelangt und so eine sichere Verklammerung zwischen der Oberfläche und der thermisch gespritzten Schicht ermöglicht. Außerdem kann eine Welligkeit in der Oberfläche der Beschichtung verhindert werden, da das thermisch aufgespritzte Material sich gleichmäßiger zwischen den Bereichen mit eingeschnittener Nut und den Bereichen ohne eingeschnittene Nut verteilen kann und ein eventueller Materialschwund aufgrund der Vergleichmäßigung der Schichtdicken des Materials der thermischen Beschichtung minimiert wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bauteils ist es außerdem vorgesehen, dass die Hinterschnitte durch sich von der Oberfläche aus im Querschnitt erweiternde Seitenkanten ausgebildet sind. Die Ausbildung der Hinterschnitte durch sich in der Art erweiternde Seitenkanten hat gegenüber einer stufenförmigen Ausbildung der Hinterschnitte ebenfalls den Vorteil, dass das Beschichtungsmaterial leichter in die Hinterschnitte eindringen kann und hierdurch die Anhaftung der Beschichtung verbessert wird.
In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung hiervon kann es außerdem vorgesehen sein, dass die sich erweiternden Seitenkanten der Nut einen Winkel von weniger als 120°, bevorzugt weniger als 90°, besonders bevorzugt weniger als 70° einschließen. Insbesondere ein solcher vergleichsweise geringer Winkel zwischen den sich erweiternden Schneidenkanten von besonders bevorzugt weniger als 70° ermöglicht eine prozesssichere Befüllung der gesamten Hinterschnitte mit dem bei der thermischen Beschichtung aufgebrachten Material, sodass eine sichere und zuverlässige Verklammerung zwischen der Oberfläche und der thermisch gespritzten Schicht auftritt, ohne dass sich Lufteinschlüsse im Bereich der Hinterschnitte ausbilden können.
In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung des Bauteils kann es ferner vorgesehen sein, dass die Nut bezüglich einer in der Ebene senkrecht zur längsten Ausdehnung durch die Erhebung verlaufende Mittelachse spiegelsymmetrisch ausgebildet ist. Durch eine solche spiegelsymmetrische Ausbildung der Nut wird eine in allen Beschichtungsrichtungen gleichmäßige Füllung der erzeugten Hinterschnitte erzielt, sodass die thermische Beschichtung sowohl in der einen Vorschubrichtung als auch in der anderen Vorschubrichtung einfach und effizient aufgetragen werden kann, ohne dass hierdurch Unterschiede in der Materialanhaftung entstehen.
Bei einem geeigneten Werkzeug ist es vorgesehen, dass die Schneide, und zwar zumindest in einer in Vorschubrichtung hinten angeordneten Endkontur, sich ausgehend von einer Schneidenhalterung in einer Ebene senkrecht zur Bearbeitungsrichtung erweitert. Die Schneide ist hinsichtlich ihrer seitlichen Konturen also in der Art eines Schwalbenschwanzes ausgebildet und erweitert sich, um so einen Hinterschnitt in die eine Richtung und einen Hinterschnitt in die gegenüberliegende Richtung gleichzeitig in das zu bearbeitende Material einbringen zu können. Außerdem ist es vorgesehen, dass die Schneide auf ihrer der Schneidenhalterung gegenüberliegenden Seitenkante eine Einbuchtung aufweist. Eine solche Einbuchtung zwischen den beiden „Spitzen” des Schwalbenschwanzes trägt dazu bei, dass die später auf die über das erfindungsgemäße Werkzeug aufgeraute Oberfläche aufgebrachte Beschichtung eine hohe Oberflächenqualität aufweist. Durch die Einbuchtung in der Schneide, welche eine Erhebung am Nutgrund der geschnittenen Nut stehen lässt, kann nämlich verhindert werden, dass zuviel Material in die zur Aufrauung eingeschnittene Kontur eindringt und hierdurch eine Welligkeit in der aufgespritzten Oberfläche entsteht.
Dieses Werkzeug ermöglicht es dabei in einem einzigen Schnitt, die Endkontur des Werkzeugs in der aufzurauenden Oberfläche abzubilden, welche über die Geometrie des Werkzeugs klar definierte Hinterschnitte und einen im Nutgrund der eingeschnittenen Kontur verbleibende Erhebung aufweist. Hierdurch wird eine sehr gute Aufrauhung erzielt, welche eine gute und prozesssicher zu erzielende Anhaftung der thermisch gespritzten Beschichtung ermöglicht. Gleichzeitig ist die Bearbeitung mittels des Werkzeugs besonders einfach und effizient, da in einem einzigen Schnitt die Kontur zur Aufrauhung der Oberfläche in diese eingeschnitten werden kann.
In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung dieses Werkzeugs kann es darüber hinaus vorgesehen sein, dass die Schneide eine in Bearbeitungsrichtung vor der Endkontur liegende Startkontur aufweist, welche von der Endkontur abweicht, und welche insbesondere im Wesentlichen rechteckig ausgebildet sein kann. Eine solche von der Endkontur abweichende Startkontur in der Schneide dieses Werkzeugs ermöglicht, ähnlich wie beim Gewindebohren, in einem einzigen Schnitt einen Vorschnitt über eine einfache und gegebenenfalls stabiler ausgebildete Kontur der Schneide, welche dann entweder kontinuierlich oder in Stufen in Bearbeitungsrichtung in die beschriebene Endkontur übergeht. Hierdurch wird eine Materialbelastung der Schneide reduziert und damit eine höhere Standzeit der Schneide erzielt.
In einer sehr günstigen Weiterbildung dieses Werkzeugs kann es ferner vorgesehen sein, dass die Endkontur in der Schneide durch wenigstens zwei in Vorschubrichtung nacheinander angeordnete Teilkonturen ausgebildet wird. Eine solche Aufteilung der mit den beiden die Hinterschnitte erzeugenden Vorsprünge in vergleichsweise komplexen Endkontur der Schneide in zwei Teilkonturen, beispielsweise den einen Hinterschnitt und die Erhebung oder einen Teil der Erhebung auf der einen Schneide und den anderen Hinterschnitt und gegebenenfalls einen Teil der Erhebung auf der anderen Schneide, ermöglicht sehr viel einfachere und standfestere Schneiden. So kann beispielsweise über ein dreischneidiges kammartiges Werkzeug mit einer rechteckigen Startkontur und die in zwei Hälften aufgeteilte Endkontur, als drei in Vorschubrichtung nacheinander angeordnete Schneiden, eine sehr effiziente Bearbeitung einerseits und eine hohe Standzeit des Werkzeugs andererseits erzielt werden.
Bei einem geeigneten Verfahren zum Aufrauen einer Oberfläche als Vorbereitung auf eine Beschichtung mittels thermischem Spritzen ist es dabei vorgesehen, dass das ein vorstehend beschriebenes Werkzeug eingesetzt wird und dass die Oberfläche mittels dieses Werkzeugs in einem einzigen Schneidvorgang aufgeraut wird. Dieser eine Schneidvorgang, welcher insbesondere mit einer spiralförmigen Schneidbahn erfolgen kann, ermöglicht ein gezieltes Aufrauen der Oberfläche, indem die Endkontur der Schneide in die Oberfläche eingebracht wird. Die Oberfläche wird hierdurch in einem einzigen Schnitt sehr einfach und hinsichtlich der Bearbeitung effizient aufgeraut. Durch die spezielle Endkontur der Schneide wird dabei eine sehr prozesssichere Aufrauung garantiert, welche die benötigten Hinterschnitte mit hoher Zuverlässigkeit und exakten geometrischen Abmessungen genau so aufweist, wie es für die optimale Anhaftung der thermisch aufgespritzten Beschichtung notwendig ist. Zufällige Ergebnisse, wie sie beispielsweise beim Brechen oder Umformen von stehengebliebenen Schneidgraten auftreten, können somit vermieden werden. Die Prozesssicherheit bei der Herstellung eines Bauteils, welches vor der thermischen Beschichtung mit diesem Werkzeug aufgeraut worden ist, lässt sich deutlich steigern.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Werkzeugs sowie dieses Verfahrens ergeben sich ferner aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand eines Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.
Dabei zeigen:
1 einen Schnitt durch eine aufgeraute Oberfläche eines erfindungsgemäßen Bauteils;
2 ein Schliffbild eines Querschnitts durch eine aufgeraute Oberfläche samt ihrer thermischen Beschichtung;
3 eine erste mögliche Ausführungsform eines geeigneten Werkzeugs; und
4 eine weitere mögliche Ausführungsform eines geeigneten Werkzeugs.
In der Darstellung der 1 ist ein prinzipmäßiger Schnitt durch ein Bauteil 1 in einer möglichen Ausführungsform gemäß der Erfindung zu erkennen. Bei dem Bauteil 1, welches in seiner Gesamtheit nicht dargestellt ist, kann es sich beispielsweise um ein Kurbelgehäuse bzw. einen Motorblock eines Verbrennungsmotors handeln. Der dargestellte Ausschnitt des Bauteils 1 zeigt dabei einen Teil einer Oberfläche 2, beispielsweise einer Zylinderlauffläche in einem der Zylinder des Motorblocks. Die Oberfläche 2 weist mehrere nebeneinander verlaufende Nuten 3 auf. Diese Nuten 3 mit ihrer hier im Querschnitt dargestellten speziellen Ausgestaltung dienen zum Aufrauen der Oberfläche 2, sodass diese auf eine thermische Beschichtung vorbereitet werden kann.
In dem in 2 dargestellten Schliffbild ist dabei sowohl ein Material bzw. Substrat 4 des Bauteils 1 als auch die hierauf aufgebrachte thermische Beschichtung 5 näher zu erkennen.
Die detaillierte Kontur der Nuten 3 ist dabei so ausgestaltet, dass durch die Nuten 3 eine ideale Aufrauung der Oberfläche 2 in der Art erfolgt, dass eine bestmögliche Anhaftung der thermisch aufgebrachten Beschichtung 5 erzielt werden kann. Zusammen mit dem nachfolgend noch erläuterten Werkzeug 9 ist der Prozess dabei sowohl hinsichtlich der optimalen Anhaftung als auch hinsichtlich der Prozesssicherheit und der Prozesskosten optimiert.
Ausgehend von der Oberfläche 2 weist die Nut 3 zwei Seitenkanten 6 auf, welche sich von der Oberfläche 2 aus gesehen erweitern. Diese beiden Seitenkanten 6 schließen dabei einen Winkel α zwischen sich ein und erweitern sich so, dass sich in der Nut 3 zwei Hinterschnitte 7 entstehen, welche einmal in die eine und einmal in die andere Richtung weisen. Der Übergang zwischen der Oberfläche 2 und den darin eingebrachten Nuten 3 ist dabei jeweils als konvexer Radius R₁ ausgeführt. Über zwei weitere konkave Radien R₂, welche in etwa dem Radius zwischen der Oberfläche 2 und den Seitenkanten 6 entsprechen, gehen die beiden Seitenkanten 6 dann in eine der Oberfläche 2 gegenüberliegende hier an der mittleren Nut 3 gestrichelt angedeutete Grundkante über. Der Nutgrund folgt dabei nicht dieser Grundkante, sondern weist in Richtung der Oberfläche 2 eine Erhebung 8 auf, welche in Form eines konvexen Radius R₃ ausgebildet ist. Der in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel kleinere Radius R₃ der Erhebung 8 geht dabei in die beiden größeren Radien R₂ zwischen der Erhebung 8 und den Seitenkanten 6 über. Genauso gut wäre dabei eine umgekehrte Größe der Radien R₂, R₃ oder die Verwendung von drei gleichgroßen Radien R₁, R₂, R₃ denkbar.
Um eine zuverlässige Anhaftung der thermischen Beschichtung 5 unabhängig von einer eventuellen Auftrags- und Belastungsrichtung zu erreichen, ist die Nut 3 spiegelsymmetrisch zu einer Mittelachse M aufgebaut, welche mittig durch die Erhebung 8 verläuft und die gestrichelte virtuelle Grundkante senkrecht schneidet. Diese Mittelachse M ist in der Darstellung der 1 mit M bezeichnet und zur Vereinfachung der Darstellung lediglich in einer der Nuten 3 eingezeichnet.
Wie auch aus der mit einem Maßstab versehenen Darstellung der 2 zu erkennen ist, ist jede der Nuten 3 dabei vergleichsweise klein ausgeführt. Wie aus 1 ersichtlich, weist jede Nut 3 eine maximale Breite x in der Größenordnung von ca. 0,05–0,2 mm, bevorzugt in der Größenordnung von 0,1–0,15 mm auf. Auch die mit y bezeichnete maximale Gesamttiefe zwischen der Oberfläche 2 und dem am weitesten von der Oberfläche 2 entfernt liegenden Punkt der Nut 3 ist in einer ähnlichen Größenordnung, vorzugsweise in einer Größenordnung von ca. 0,1 mm. Die Erhebung 8 ragt dabei bevorzugt um mehr als 15–30% von der Grundkante in Richtung der Oberfläche 2, sodass sich die in der Darstellung der 1 mit z bezeichnete Ausdehnung in einer Größenordnung von ca. 0,5–0,7 mm ergibt. Der Abstand der Nuten 3 zueinander im Bereich der Oberfläche 2 kann ebenfalls ca. 0,1–0,2 mm betragen. Die Nuten 3 liegen jeweils um die Breite b voneinander entfernt, wobei diese Breite b in etwa der maximalen Breite x der Nut 3 entspricht.
Die Radien R₁ zwischen der Oberfläche 2 und den Seitenkanten 6 sowie die Radien R₂ zwischen den Seitenkanten 6 und der Erhebung 8 sind dabei in einer Größenordnung von ca. 0,01 mm ausgeführt, während in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Radius R₃ der Erhebung in etwa 0,01 mm beträgt. In der Darstellung der 2 ist das Verhältnis der Radien zueinander dabei in etwa gleich oder so gewählt, dass der Radius R₃ etwas größer als die beiden anderen Radien R₁, R₂ ist.
Um die Nuten 3 nun in die Oberfläche 2 des Substrats 4 einzubringen, wird bevorzugt ein Werkzeug 9 eingesetzt, wie es in 3 oder alternativ hierzu in der Darstellung der 4 im Prinzip zu erkennen ist. Ausgehend von einem Werkzeughalter 10 weist das Werkzeug 9 in der Ausführungsform gemäß 3 eine Vorschneide 11 mit einer im Wesentlichen rechteckigen Startkontur auf. Daneben ist eine Schneide 12 zur Darstellung der späteren Endkontur der Nut 3 zu erkennen. Die beiden Schneiden 11, 12 sind dabei kammartig an dem Werkzeughalter 10 angeordnet, wobei das Werkzeug vorzugsweise in einer spiralförmigen Bewegung über die Lauffläche der Zylinderbohrung geführt wird. Die Vorschubrichtung V ist oberhalb des Werkzeughalters prinzipmäßig angedeutet. Dieser Vorschub hat zur Folge, dass zuerst mit der Vorschneide 11 eine im Wesentlichen rechteckige Nut 3 vorgeschnitten wird, bevor mit der die Endkontur aufweisenden Schneide 12 die Nut 3 in die beispielsweise in der Darstellung der 1 erläuterte Form fertig gestellt wird.
In der Darstellung der 4 ist eine alternative Ausführungsform des Werkzeugs 9 zu erkennen. Auch hier ist die Vorschubrichtung V oberhalb des Werkzeughalters 10 entsprechend eingezeichnet. Die Vorschneide 11 entspricht in ihrem Aufbau der bereits beschriebenen Vorschneide 11 aus der Darstellung gemäß 3. Die die Endkontur aufweisende Schneide 12 ist bei der hier dargestellten Ausführungsform in zwei Teilschneiden 12a, 12b aufgeteilt, welche nacheinander durch die spätere Nut 3 geführt werden, sodass bei dem Aufbau des Werkzeugs 9 gemäß 4 zuerst eine rechteckige Nut vorgeschnitten wird, wonach der erste Hinterschnitt 7 und die ihm zugewandte Hälfte der Erhebung 8 mittels der Teilschneiden 12a geschnitten wird, wonach über die Teilschneiden 12b der andere Hinterschnitt 7 und die andere Hälfte der Erhebung 8 fertig gestellt wird. Ungeachtet des genauen Aufbaus des Werkzeugs 9 entweder gemäß 3 oder 4 lässt sich die gewünschte Kontur der Nut 3 in einem einzigen Schneidvorgang, vorzugsweise spiralförmig, durch die Oberfläche 2 eines Zylinders geführt herstellen, um diesen auf die Beschichtung 5 mittels thermischem Spritzen vorzubereiten. Durch die Ausgestaltung der Schneiden 11, 12 bzw. 11, 12a, 12b in der hier dargestellten Form ergibt sich eine Aufrauung der Oberfläche 2 des Substrats 4 der Zylinderbohrung, bei welcher sehr regelmäßige, zuverlässig und prozesssicher angeordnete Hinterschnitte 7 entstehen, welche eine gute Anhaftung des Materials der thermischen Beschichtung 5 gewährleisten. Außerdem wird durch die in dem Substrat 4 verbleibende Erhebung 8 ein guter Materialfluss in die Hinterschnitte 7 hinein erzielt und eine eventuelle Welligkeit der Oberfläche, welche sich aufgrund der sehr stark voneinander abweichenden Materialdicken der Beschichtung 5 ergeben könnte, wird durch die Erhebung 8 im Nutgrund der eingeschnittenen Kontur verbessert.
Alles in allem lässt sich so sehr einfach, schnell und prozesssicher eine Aufrauung der Oberfläche 2 erzielen, welche eine sehr gut Anhaftung der Beschichtung 5 ermöglicht.

Claims

Bauteil (1) mit einer aufgerauten Oberfläche (2), insbesondere Zylinderinnenfläche, zur Beschichtung mittels thermischem Spritzen, wobei die Oberfläche (2) nebeneinander verlaufende Nuten (3) aufweist, welche in beide Richtungen senkrecht zur längsten Ausdehnung der Nut (3) und parallel zur Oberfläche (2) Hinterschnitte (7) aufweisen, und welche im Nutgrund eine Erhebung (8) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (8) senkrecht zur längsten Ausdehnung der Nut (3) an ihrer der Oberfläche (2) zugewandten Seite einen konvexen Radius (R₃) aufweist.
Bauteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (8) mehr als 15%, bevorzugt mehr als 30% der Gesamttiefe (y) der Nut (3) einnimmt.
Bauteil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterschnitte (7) durch sich von der Oberfläche (2) aus im Querschnitt erweiternde Seitenkanten (6) ausgebildet sind.
Bauteil (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die sich erweiternden Seitenkanten (6) der Nut (3) einen Winkel (α) von weniger als 120°, bevorzugt weniger als 90°, besonders bevorzugt weniger als 70°, einschließen.
Bauteil (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von den Seitenkanten (6) zur dem die Erhebung (8) aufweisenden Nutgrund über konkave Radien (R₂) erfolgt.
Bauteil (1) nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von der Oberfläche (2) in die sich erweiternden Seitenkanten (6) über konvexe Radien (R₁) erfolgt.
Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Nuten (3) ein Abstand (b) von 0,005 bis 0,015 mm, bevorzugt ca. 0,01 m, in der Oberfläche (2) ist.
Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (3) eine maximale Gesamttiefe (y) von 0,005 bis 0,015 mm, bevorzugt ca. 0,01 mm, aufweisen.
Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass alle Radien (R₁, R₂, R₃) in einer Größenordnung von 0,005 mm–0,075 mm, bevorzugt von 0,01 mm–0,05 mm, liegen.
Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (3) bezüglich einer in der Ebene senkrecht zur längsten Ausdehnung der Nut (3) durch die Erhebung (8) verlaufenden Mittelachse (M) spiegelsymmetrisch ausgebildet ist.