DE102014009993A1 - Component for an internal combustion engine and method and apparatus for its production - Google Patents

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    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F2001/248—Methods for avoiding thermal stress-induced cracks in the zone between valve seat openings

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauteil (1) für eine Verbrennungskraftmaschine. Erfindungsgemäß ist ein Grundkörper (6) des Bauteils (1) in zumindest einem im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mechanisch und/oder thermisch stark belasteten Bereich (B) mittels zumindest eines durch Laserauftragschweißen aufgebrachten hochfesten Materials verstärkt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Bauteils (1) und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a component (1) for an internal combustion engine. According to the invention, a base body (6) of the component (1) is reinforced in at least one area (B) that is mechanically and / or thermally heavily loaded during operation of the internal combustion engine by means of at least one high-strength material applied by laser deposition welding. The invention also relates to a method for producing the component (1) and a device for carrying out the method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil für eine Verbrennungskraftmaschine nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, ein Verfahren zu dessen Herstellung und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a component for an internal combustion engine according to the features of the preamble of claim 1, a method for its production and an apparatus for carrying out the method.

Aus dem Stand der Technik ist es allgemein bekannt, Bauteile für Verbrennungskraftmaschinen, beispielsweise Zylinderköpfe für Verbrennungsmotoren, aus Metall mittels eines Gießverfahrens herzustellen.From the prior art, it is well known to produce components for internal combustion engines, such as cylinder heads for internal combustion engines, made of metal by means of a casting process.

In der DE 10 2010 036 268 A1 wird ein hydrostatisches Kolbentriebwerk mit einer hydrostatischen Gleitlagerstelle beschrieben. Das hydrostatische Kolbentriebwerk umfasst eine um eine Drehachse angeordnete Zylindertrommel, die mit mindestens einer Kolbenausnehmung versehen ist, in der ein Kolben längsverschiebbar gelagert ist. Die Zylindertrommel ist im Bereich eines Steuerspiegels mittels einer hydrostatischen Gleitlagerstelle an einem Gehäuse abgestützt und/oder der Kolben ist mittels einer hydrostatischen Gleitlagerstelle an einer Laufbahn abgestützt. Eine Lagermetallschicht ist an einem Gleitlagerbauteil der hydrostatischen Gleitlagerstelle ausgebildet. Die Lagermetallschicht umfasst mindestens eine Schicht eines Lagermetallwerkstoffs, die mittels Laserauftragschweißen an dem Gleitlagerbauteil schmelzmetallurgisch aufgetragen ist.In the DE 10 2010 036 268 A1 describes a hydrostatic piston engine with a hydrostatic plain bearing. The hydrostatic piston engine comprises a cylinder drum arranged about a rotation axis and provided with at least one piston recess in which a piston is mounted so as to be longitudinally displaceable. The cylinder drum is supported in the region of a control plate by means of a hydrostatic sliding bearing on a housing and / or the piston is supported by means of a hydrostatic sliding bearing on a track. A bearing metal layer is formed on a sliding bearing component of the hydrostatic sliding bearing. The bearing metal layer comprises at least one layer of a bearing metal material, which is applied by means of laser deposition welding to the sliding bearing component by fusion metallurgy.

Aus der DE 10 2009 057 390 A1 sind ein Bauteil und ein Verfahren zum Härten eines Bauteils bekannt. Im Verfahren wird das Bauteil mittels eines Energiestrahls zumindest lokal in einem Härtebereich in Abhängigkeit von Prozessparametern gehärtet, wobei wenigstens ein Prozessparameter des Verfahrens in Abhängigkeit eines vorab ermittelten Belastungsparameters des Bauteils im Betrieb variabel in dem Härtebereich eingestellt wird.From the DE 10 2009 057 390 A1 For example, a component and a method for curing a component are known. In the method, the component is hardened by means of an energy beam at least locally in a hardness range as a function of process parameters, wherein at least one process parameter of the method is set variably in the hardness range as a function of a previously determined load parameter of the component during operation.

In der DE 199 19 688 A1 wird ein Verfahren zur Innenbeschichtung eines Waffenrohrs beschrieben. Auf die innere Oberfläche des Waffenrohrs wird mindestens in einem Teilbereich mindestens eine Schicht eines Schichtwerkstoffs mittels Laserauftragschweißen aufgebracht. Hierfür wird auf die innere Oberfläche des Waffenrohres ein entsprechender Laserstrahl gelenkt, der die oberflächennahen Bereiche des Waffenrohres aufschmilzt. Der Schichtwerkstoff wird in pulver-, draht- oder bandförmiger Form kurz vor dem Auftreffen des Laserstrahles auf die innere Oberfläche des Waffenrohres eingebracht und durch diesen geschmolzen, so dass sich im oberflächennahen Bereich des Waffenrohres ein den geschmolzenen Waffenrohrwerkstoff und den Schichtwerkstoff enthaltendes Schmelzbad ausbildet, welches bei der Weiterbewegung des Laserstrahles erstarrt.In the DE 199 19 688 A1 a method for the inner coating of a gun barrel is described. On the inner surface of the weapon barrel, at least one layer of a coating material is applied by means of laser cladding welding, at least in one subarea. For this purpose, a corresponding laser beam is directed to the inner surface of the gun barrel, which melts the near-surface areas of the gun barrel. The coating material is introduced in powder, wire or belt-shaped form shortly before the impact of the laser beam on the inner surface of the gun barrel and melted by this, so that in the near-surface region of the gun barrel, the melted gun barrel material and the coating material containing molten bath is formed, which solidified in the further movement of the laser beam.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Bauteil für eine Verbrennungskraftmaschine, ein Verfahren zu dessen Herstellung und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.The invention is based on the object to provide a comparison with the prior art improved component for an internal combustion engine, a method for its production and an apparatus for performing the method.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Bauteil für eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils für eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauteils für eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 9.The object is achieved by a component for an internal combustion engine having the features of claim 1, a method for producing a component for an internal combustion engine having the features of claim 7 and an apparatus for carrying out a method for producing a component for an internal combustion engine having the features of claim 9.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei einem Bauteil für eine Verbrennungskraftmaschine ist erfindungsgemäß ein Grundkörper des Bauteils in zumindest einem im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mechanisch und/oder thermisch stark belasteten Bereich mittels zumindest eines durch Laserauftragschweißen aufgebrachten hochfesten Materials verstärkt.In the case of a component for an internal combustion engine, according to the invention, a base body of the component is reinforced in at least one mechanically and / or thermally heavily loaded area during operation of the internal combustion engine by means of at least one high-strength material applied by laser cladding.

Bei dem erfindungsgemäßen Bauteil ist somit der zumindest eine im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mechanisch und/oder thermisch stark belastete Bereich durch das zumindest eine hochfeste Material gezielt verstärkt. Dadurch ist ein besonders widerstandsfähiger Bereich geschaffen, welcher auch hohen mechanischen und/oder thermischen Belastungen standhält. Auf diese Weise ist ein Versagen des Bauteils in diesem Bereich während eines Dauerbetriebs durch Rissbildung oder Bruch vermieden. Weist das Bauteil mehrere solche mechanisch und/oder thermisch stark belasteten Bereiche auf, so sind vorzugsweise alle diese Bereiche durch dieses hochfeste Material oder mehrere solcher hochfester Materialien gezielt verstärkt.In the case of the component according to the invention, the at least one region that is mechanically and / or thermally heavily loaded during operation of the internal combustion engine is thus deliberately reinforced by the at least one high-strength material. As a result, a particularly resistant area is created, which also withstands high mechanical and / or thermal loads. In this way, failure of the component in this area during continuous operation by cracking or breakage is avoided. If the component has several such mechanically and / or thermally heavily loaded regions, then preferably all of these regions are purposefully reinforced by this high-strength material or a plurality of such high-strength materials.

Das lokal begrenzte Laserauftragschweißen ermöglicht im Betrieb der beispielsweise als Verbrennungsmotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine höhere Betriebstemperaturen im Bereich des beispielsweise als Zylinderkopf ausgebildeten Bauteils und damit eine Leistungssteigerung auch bei verkleinerten Verbrennungsmotoren, so dass das so genannte Downsizing ermöglicht ist, d. h. die Entwicklung kleinerer Motoren, insbesondere mit einem kleineren Hubraum, mit gleicher oder höherer Leistung als herkömmliche große Motoren. Hier besteht bisher das Problem, dass durch die Erhöhung der spezifischen Leistung beim Downsizing die Zylinderkopftemperaturen speziell im Auslass-Bereich in einen unzulässigen Bereich ansteigen. Dies führt zu Rissen im Brennraum des Verbrennungsmotors und kann somit zu einem Motorausfall führen, wenn der Riss vom Brennraum bis zu einem Wassermantel des Verbrennungsmotors verläuft und Wasser in den Brennraum eintritt. Die Kühlung eines modernen Verbrennungsmotors funktioniert nach dem so genannten Querstromprinzip mit Wassertemperaturen von bis zu 115°C. Bei bisherigen im Zuge des Downsizing entwickelten Verbrennungsmotoren treten Bauteiltemperaturen im Grenzbereich und Anrisse im Brennraum auf. Eine weitere Leistungssteigerung ist mit herkömmlichen Konzepten nicht mehr möglich.During operation of the internal combustion engine, which is designed, for example, as an internal combustion engine, the locally limited laser deposition welding allows higher operating temperatures in the area of the component designed as a cylinder head, for example, and thus an increase in output even with downsized internal combustion engines, so that so-called downsizing is possible, ie the development of smaller engines, in particular with one smaller displacement, with the same or higher performance than conventional large engines. Up to now, there has been the problem that increasing the specific power during downsizing raises the cylinder head temperatures, especially in the outlet area, to an inadmissible range. This leads to cracks in the combustion chamber of the internal combustion engine and can thus lead to a motor failure when the Crack from the combustion chamber to a water jacket of the engine runs and water enters the combustion chamber. The cooling of a modern internal combustion engine works according to the so-called cross-flow principle with water temperatures of up to 115 ° C. In previous combustion engines developed in the course of downsizing, component temperatures occur in the boundary region and cracks in the combustion chamber. A further increase in performance is no longer possible with conventional concepts.

Durch die erfindungsgemäße Lösung, d. h. durch das Laserauftragschweißen von hochfesten Materialen in den thermomechanisch hoch belasteten Bereichen des Brennraums, wird der Brennraum entlastet. Bei dem auf diese Weise ausgebildeten erfindungsgemäßen Bauteil, beispielsweise dem Zylinderkopf, werden somit Risse aufgrund thermomechanischer Ermüdung vermieden. Durch die Verwendung solcher hochfester Materialien sind höhere Brennraumtemperaturen als bisher zulässig, beispielsweise ca. 250°C bei einem Zylinderkopf aus Aluminium. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht somit eine weitere Leistungssteigerung bei Verbrennungsmotoren durch eine Erhöhung der maximal zulässigen Bauteiltemperatur.By the solution according to the invention, d. H. By laser deposition welding of high-strength materials in the thermo-mechanically highly loaded areas of the combustion chamber, the combustion chamber is relieved. In the case of the component according to the invention formed in this way, for example the cylinder head, cracks due to thermo-mechanical fatigue are thus avoided. By using such high-strength materials, higher combustion chamber temperatures than previously permissible, for example, about 250 ° C for a cylinder head made of aluminum. The solution according to the invention thus enables a further increase in performance in internal combustion engines by increasing the maximum permissible component temperature.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 schematisch eine Innenansicht eines Zylinderkopfs eines Verbrennungsmotors, 1 schematically an interior view of a cylinder head of an internal combustion engine,

2 schematisch einen Querschnitt eines Zylinderkopfs eines Verbrennungsmotors im Bereich eines Injektors und einer Zündkerze, und 2 schematically a cross section of a cylinder head of an internal combustion engine in the region of an injector and a spark plug, and

3 schematisch einen Querschnitt eines Zylinderkopfs eines Verbrennungsmotors im Bereich eines Einlassventils und eines Auslassventils. 3 schematically a cross section of a cylinder head of an internal combustion engine in the region of an intake valve and an exhaust valve.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

Die 1 bis 3 zeigen schematisch ein Bauteil 1 für eine Verbrennungskraftmaschine. In dem hier dargestellten Beispiel handelt es sich bei dem Bauteil 1 um einen Zylinderkopf einer als Verbrennungsmotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine, wobei in 1 eine Innenansicht des Zylinderkopfs, d. h. eine Draufsicht auf eine einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine begrenzende Innenwand des Zylinderkopfs, dargestellt ist, in 2 ein Querschnitt des Zylinderkopfs im Bereich eines Injektors 2 und einer Zündkerze 3 dargestellt ist und in 3 ein Querschnitt des Zylinderkopfs im Bereich eines Einlassventils 4 und eines Auslassventils 5 dargestellt ist.The 1 to 3 show schematically a component 1 for an internal combustion engine. In the example shown here is the component 1 around a cylinder head of an internal combustion engine designed as an internal combustion engine, wherein 1 an interior view of the cylinder head, that is, a plan view of a combustion chamber of a combustion chamber defining inner wall of the cylinder head, is shown in 2 a cross section of the cylinder head in the region of an injector 2 and a spark plug 3 is shown and in 3 a cross section of the cylinder head in the region of an intake valve 4 and an exhaust valve 5 is shown.

Ein Grundkörper 6 des Bauteils 1 ist in zumindest einem im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mechanisch und/oder thermisch, insbesondere thermomechanisch, stark belasteten Bereich B mittels zumindest eines durch Laserauftragschweißen aufgebrachten hochfesten Materials verstärkt und dadurch versteift. Das hier dargestellte als Zylinderkopf ausgebildet Bauteil 1 weist mehrere solche jeweils mittels des zumindest einen hochfesten Materials oder mittels mehrerer solcher hochfester Materialien verstärkte Bereiche B auf. Das hochfeste Material weist eine höhere Festigkeit auf als ein Grundmaterial, beispielsweise Aluminium, aus welchem der Grundkörper 6 ausgebildet ist. Bei dem hochfesten Material kann es sich beispielsweise auch um eine Materialmischung oder um eine Legierung handeln. Zum Beispiel ist das hochfeste Material als eine Aluminium-Kupfer-Legierung (AlCu), als eine Aluminium-Eisen-Legierung (AlFe), als eine Aluminium-Zirkon-Legierungen (AlZr) oder als eine Kombination zweier oder mehrerer dieser Legierungen ausgebildet.A basic body 6 of the component 1 is reinforced in at least one in operation of the internal combustion engine mechanically and / or thermally, especially thermomechanically, heavily loaded area B by means of at least one applied by laser cladding high-strength material and thereby stiffened. The illustrated here as a cylinder head component 1 has a plurality of such areas B respectively reinforced by means of the at least one high-strength material or by means of a plurality of such high-strength materials. The high-strength material has a higher strength than a base material, for example aluminum, from which the base body 6 is trained. The high-strength material may, for example, also be a material mixture or an alloy. For example, the high-strength material is formed as an aluminum-copper alloy (AlCu), an aluminum-iron alloy (AlFe), an aluminum-zirconium alloy (AlZr), or a combination of two or more of these alloys.

Bei den mittels des hochfesten Materials verstärkten Bereichen B handelt es sich im dargestellten Beispiel um Innenwandbereiche des Brennraums der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere, wie in den 1 und 2 gezeigt, um einen Aufnahmebereich des Injektors 2 und der Zündkerze 3 sowie, wie in den 1 und 3 gezeigt, um einen Ventilsitzbereich oder um einen Ventilsitzumgebungsbereich zwischen jeweils einem Einlassventil 4 und einem benachbarten Auslassventil 5 des Zylinderkopfs.The areas B reinforced by means of the high-strength material in the example shown are inner wall areas of the combustion chamber of the internal combustion engine, in particular, as in FIGS 1 and 2 shown to a receiving area of the injector 2 and the spark plug 3 as well as in the 1 and 3 shown to a valve seat portion or a valve seat surrounding area between each inlet valve 4 and an adjacent exhaust valve 5 of the cylinder head.

In einem Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils 1 wird in zumindest einem im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mechanisch und/oder thermisch stark belasteten Bereich B auf den Grundkörper 6 des Bauteils 1 durch Laserauftragschweißen zumindest ein hochfestes Material aufgebracht. Wie bereits erläutert, wird zur Herstellung des hier dargestellten als Zylinderkopf ausgebildeten Bauteils 1 das zumindest eine hochfeste Material oder werden jeweils mehrere solcher hochfester Materialien auf mehrere Bereiche B mittels Laserauftragschweißen aufgebracht, nämlich auf die bereits genannten Bereiche B. Das Verfahren wird mit einer Vorrichtung durchgeführt, welche zumindest einen Laserschweißkopf und zumindest eine Zuführeinrichtung zur Zuführung des zumindest einen hochfesten Materials umfasst.In a method for producing such a component 1 is in at least one in the operation of the internal combustion engine mechanically and / or thermally heavily loaded area B on the body 6 of the component 1 applied by laser cladding at least one high-strength material. As already explained, for the production of the illustrated here as a cylinder head component 1 the at least one high-strength material or a plurality of such high-strength materials are applied to a plurality of regions B by means of laser cladding, namely to the already mentioned regions B. The method is carried out with a device comprising at least one laser welding head and at least one feeding device for feeding the at least one high-strength material Materials includes.

Durch dieses Laserauftragschweißen wird eine schmelzmetallurgische Verbindung zwischen dem Grundmaterial des Grundkörpers 6 und dem hochfesten Material erzielt, indem durch einen Laser vorteilhafterweise das Grundmaterial des Grundkörpers 6 angeschmolzen wird und zweckmäßigerweise gleichzeitig das hochfeste Material beispielsweise in Pulverform, Drahtform oder Bandform aufgebracht wird. Auf diese Weise wird das hochfeste Material mit dem Grundmaterial des Grundkörpers 6 stoffschlüssig verbunden.By this laser cladding is a fusion metallurgical connection between the base material of the body 6 and the high-strength material achieved by a laser Advantageously, the base material of the body 6 is melted and expediently simultaneously applied the high-strength material, for example in powder form, wire form or band shape. In this way, the high-strength material with the base material of the body 6 cohesively connected.

Das Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen ein gezieltes Verstärken von mechanisch und thermisch stark belasteten Bauteilen 1 bzw. Bauteilbereichen, wie beispielsweise im hier dargestellten Zylinderkopf einer als Verbrennungsmotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine. Das Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen es insbesondere, mechanisch und thermisch stark belastete Abschnitte und Segmente solcher Bauteile 1, wie beispielsweise Aufnahmen für Injektoren 2 und Zündkerzen 3 sowie Ventilsitze, so zu bearbeiten, dass diese im belastenden Dauerbetrieb nicht durch Rissbildung oder Bruch versagen. Durch das Laserauftragschweißen von hochfesten Materialien wird in den thermomechanisch besonders hoch belasteten Zonen ein besonders widerstandsfähiger Bereich B geschaffen, welcher auch hohen mechanischen und thermischen Belastungen standhält. Vorteilhaft ermöglicht das lokal begrenzte Laserauftragschweißen im Betrieb des Verbrennungsmotors höhere Betriebstemperaturen in den Zylinderköpfen von Verbrennungskraftmaschinen, wodurch eine Leistungssteigerung auch bei verkleinerten Motoren (Downsizing) ermöglicht ist.The method and the device enable targeted amplification of mechanically and thermally heavily loaded components 1 or component regions, such as, for example, in the cylinder head shown here of an internal combustion engine designed as an internal combustion engine. The method and the device make it possible in particular to mechanically and thermally heavily loaded sections and segments of such components 1 , such as recordings for injectors 2 and spark plugs 3 and valve seats, so that they do not fail due to cracking or breakage in load-bearing continuous operation. Laser deposition welding of high-strength materials creates a particularly resistant region B in the zones subjected to high levels of thermo-mechanical stress, which also withstands high mechanical and thermal stresses. Advantageously, the locally limited laser cladding allows operation of the internal combustion engine higher operating temperatures in the cylinder heads of internal combustion engines, whereby an increase in performance even with downsized engines is possible.

Durch Erhöhung der spezifischen Leistung beim Downsizing steigen die Zylinderkopftemperaturen speziell im Auslass-Bereich in einen unzulässigen Bereich an. Dies führt zu Rissen im Brennraum und im schlimmsten Fall zu einem Motorausfall, wenn der Riss vom Brennraum bis zu einem Wassermantel der Verbrennungskraftmaschine verläuft und Wasser in den Brennraum eintritt. Die Kühlung eines modernen Verbrennungsmotors funktioniert nach dem so genannten Querstromprinzip mit Wassertemperaturen von bis zu 115°C. Bedingt durch die gesteigerte Leistung der Verbrennungsmotoren treten Bauteiltemperaturen im Grenzbereich und Anrisse im Brennraum auf. Eine weitere Leistungssteigerung ist mit herkömmlichen Konzepten nicht mehr möglich.By increasing specific downsizing performance, cylinder head temperatures, especially at the outlet, increase to an inadmissible range. This leads to cracks in the combustion chamber and in the worst case to an engine failure, when the crack runs from the combustion chamber to a water jacket of the internal combustion engine and water enters the combustion chamber. The cooling of a modern internal combustion engine works according to the so-called cross-flow principle with water temperatures of up to 115 ° C. Due to the increased performance of internal combustion engines, component temperatures occur in the boundary region and cracks in the combustion chamber. A further increase in performance is no longer possible with conventional concepts.

Mittels des beschriebenen Laserauftragschweißens von hochfesten Materialien in den thermomechanisch hoch belasteten Bereichen B des Brennraums wird der Brennraum entlastet. Risse aufgrund thermomechanischer Ermüdung werden dadurch vermieden. Durch das Einsetzen solcher hochfester Materialien sind höhere Brennraumtemperaturen als bisher zulässig, beispielsweise ca. 250°C bei einem Zylinderkopf aus Aluminium. Die beschriebene Lösung ermöglicht somit eine weitere Leistungssteigerung bei Verbrennungsmotoren durch eine Erhöhung der maximal zulässigen Bauteiltemperatur.By means of the described Laserauftragschweißens of high-strength materials in the thermomechanically highly loaded areas B of the combustion chamber, the combustion chamber is relieved. Cracks due to thermo-mechanical fatigue are thereby avoided. The use of such high-strength materials allows higher combustion chamber temperatures than heretofore, for example about 250 ° C. for a cylinder head made of aluminum. The solution described thus enables a further increase in performance in internal combustion engines by increasing the maximum permissible component temperature.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010036268 A1 [0003] DE 102010036268 A1 [0003]
  • DE 102009057390 A1 [0004] DE 102009057390 A1 [0004]
  • DE 19919688 A1 [0005] DE 19919688 A1 [0005]

Claims (9)

Bauteil (1) für eine Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grundkörper (6) des Bauteils (1) in zumindest einem im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mechanisch und/oder thermisch stark belasteten Bereich (B) mittels zumindest eines durch Laserauftragschweißen aufgebrachten hochfesten Materials verstärkt ist.Component ( 1 ) for an internal combustion engine, characterized in that a basic body ( 6 ) of the component ( 1 ) is reinforced in at least one in the operation of the internal combustion engine mechanically and / or thermally heavily loaded area (B) by means of at least one applied by laser cladding high-strength material. Bauteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hochfeste Material eine höhere Festigkeit aufweist als ein Grundmaterial, aus welchem der Grundkörper (6) ausgebildet ist.Component ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the high-strength material has a higher strength than a base material from which the basic body ( 6 ) is trained. Bauteil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das hochfeste Material als eine Aluminium-Kupfer-Legierung, als eine Aluminium-Eisen-Legierung, als eine Aluminium-Zirkon-Legierungen oder als eine Kombination zweier oder mehrerer dieser Legierungen ausgebildet ist.Component ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the high-strength material is formed as an aluminum-copper alloy, as an aluminum-iron alloy, as an aluminum-zirconium alloys or as a combination of two or more of these alloys. Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als ein Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine.Component ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized by a design as a cylinder head of an internal combustion engine. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mechanisch und/oder thermisch stark belastete Bereich (B), welcher mittels des zumindest einen hochfesten Materials verstärkt ist, als ein Innenwandbereich eines Brennraums der Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist.Component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one in the operation of the internal combustion engine mechanically and / or thermally heavily loaded area (B), which is reinforced by means of the at least one high-strength material, is formed as an inner wall region of a combustion chamber of the internal combustion engine. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mechanisch und/oder thermisch stark belastete Bereich (B), welcher mittels des zumindest einen hochfesten Materials verstärkt ist, als ein Aufnahmebereich eines Injektors (2) und/oder einer Zündkerze (3), als ein Ventilsitzbereich oder als ein Ventilsitzumgebungsbereich ausgebildet ist.Component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one in the operation of the internal combustion engine mechanically and / or thermally heavily loaded area (B), which is reinforced by means of the at least one high-strength material, as a receiving area of an injector ( 2 ) and / or a spark plug ( 3 ), is formed as a valve seat portion or as a valve seat surrounding area. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in zumindest einem im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mechanisch und/oder thermisch stark belasteten Bereich (B) auf den Grundkörper (6) des Bauteils (1) durch Laserauftragschweißen zumindest ein hochfestes Material aufgebracht wird.Method for producing a component ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, wherein in at least one in the operation of the internal combustion engine mechanically and / or thermally heavily loaded area (B) on the base body ( 6 ) of the component ( 1 ) is applied by laser cladding at least one high-strength material. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Laserauftragschweißens eine schmelzmetallurgische Verbindung zwischen dem Grundmaterial des Grundkörpers (6) und dem hochfesten Material gebildet wird, indem durch einen Laser das Grundmaterial des Grundkörpers (6) angeschmolzen wird und gleichzeitig das hochfeste Material in Pulverform, Drahtform oder Bandform aufgebracht wird, so dass das hochfeste Material mit dem Grundmaterial des Grundkörpers (6) stoffschlüssig verbunden wird.A method according to claim 7, characterized in that by means of laser deposition welding a fusion metallurgical connection between the base material of the base body ( 6 ) and the high-strength material is formed by using a laser, the base material of the body ( 6 ) is melted and at the same time the high-strength material in powder, wire or tape form is applied, so that the high-strength material with the base material of the body ( 6 ) is materially connected. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 7 oder 8, umfassend zumindest einen Laserschweißkopf und zumindest eine Zuführeinrichtung zur Zuführung des zumindest einen hochfesten Materials.Apparatus for carrying out a method according to claim 7 or 8, comprising at least one laser welding head and at least one feeding device for feeding the at least one high-strength material.
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