DE10328293A1

DE10328293A1 - Verfahren zum Beschichten eines Bauteiles und beschichtetes Bauteil

Info

Publication number: DE10328293A1
Application number: DE2003128293
Authority: DE
Inventors: Andrej Dipl.-Ing. Gurwin
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2023-06-24
Also published as: DE10328293B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit einer Beschichtung, wobei das Bauteil (1) einen Gewindebereich (2) aufweist, um eine unzulässige Beschichtung des gesamten Gewindes (2) zu vermeiden, aber zugleich einen Korrosionsschutz für den Endbereich (4) des Gewindes (2) zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass beim Beschichten des Bauteils (1) dieses nur teilweise beschichtet wird, insbesondere nur ein Teilbereich (3) des Gewindes (2) mittels einer geeignet angeordneten Abdeckung (5) von der Beschichtung ausgenommen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteiles mit einer Beschichtung, wobei das Bauteil einen Gewindebereich aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Bauteil, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird.
Derartige Bauteile sind beispielsweise Kugelzapfen, die in der Kraftfahrzeugherstellung Verwendung finden. Die Kugelzapfen sind üblicherweise aus Stahl gefertigt. Dies führt aber bei unbehandelten Kugelzapfen zu Problemen, die aufgrund der stattfindenden Korrosion auftreten. Beispielsweise ist aufgrund der Korrosion oftmals ein Lösen bzw. eine Demontage des Bauteiles nur unter enormen Aufwand möglich. Um die Korrosion und die damit verbundenen Schwierigkeiten zu verhindern, werden entsprechende Kugelzapfen beschichtet bzw. oberflächenbehandelt.
Die Oberflächenbehandlung kann eine thermochemische Behandlung, beispielsweise Nitrieren sein. Hierdurch erfolgt eine Diffusionssättigung der Randschicht des Bauteiles mit Stickstoff, um Härte, Verschleißwiderstand, Dauerfestigkeit oder Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen. Das Bauteil als Ganzes wird dabei beschichtet.
Ist der Kugelzapfen mit einem Gewinde versehen, an dem eine entsprechende Schraubenmutter befestigt ist, wirft diese Vorgehensweise Probleme auf. Denn das Aushärten an dem Gewindebereich, der durch eine Schraubenmutter bedeckt wird, ist zumindest in Deutschland durch eine Norm (DIN ISO 898-1) unzulässig. Ferner können durch das Aushärten aufgrund der Oberflächenbehandlung sich Risse in dem behandelten Gewindematerial bilden.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Beschichtung der Bauteile anzugeben, das einerseits einen Korrosionsschutz an dem Bauteil bietet und andererseits eine unzulässige Aushärtung im Gewindebereich vermeidet, der nach einer Montage sich unterhalb einer Schraubenmutter befindet. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein mit diesem Verfahren hergestelltes und zulässiges Bauteil bereitzustellen.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die zweitgenannte Aufgabe wird durch ein Bauteil gemäß den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren vorgesehen, bei dem das zu beschichtende Bauteil nur teilweise beschichtet wird. Insbesondere wird der Teilbereich eines Gewindebereiches des Bauteils von der Beschichtung ausgenommen, der bei der Montage des Bauteiles mit einer Schraubenmutter in Eingriff gelangt. Dadurch ist die unzulässige Beschichtung der gesamten Oberfläche des Bauteils vermieden, ohne dass das Bauteil der Korrosion ungeschützt ausgesetzt ist.
Bevorzugt wird bei der Beschichtung ein Plasma-Beschichtungsverfahren eingesetzt. Im Gegensatz zur Beschichtung in einem Gasstrom oder in einem Salzbad ist das Plasma einfacher in der Zielgerichteten Steuerung der Behandlung und ermöglicht eine kürzere Behandlungsdauer. Ferner ist Plasma-Beschichten preiswerter als Gasbeschichten.
Vorteilhafte Oberflächenbehandlung gemäß der Erfindung ist Plasma-Nitrieren. Beim Nitrieren ist bei Anwesenheit Sondernitrid bildender Elemente eine höhere Randhärte erzielbar. Die Randschicht besteht nach dem Nitrieren aus einer äußeren Nitridschicht (Verbindungsschicht) und einer anschließenden Schicht aus stickstoffangereicherten Mischkristallen und ausgeschiedenen Nitriden (Diffusionsschicht). Alternativ ist Plasma-Nitrocarburieren ein bevorzugtes Beschichtungsverfahren. Hier enthält das Behandlungsmittel neben Stickstoff auch Kohlenstoff abgebende Bestandteile. Die Behandlungszeit kann bei Anwendung dieses Verfahrens verkürzt werden.
Bevorzugt ist eine Abdeckung beim erfindungsgemäßen Verfahren zwischen dem nicht zu beschichteten Teilbereich des Bauteils und der Quelle des Plasmastromes angeordnet. Da der Plasmastrom zielgerichtet und geradlinig ist, wird auf der Seite der Abdeckung, die der Plasmaquelle abgewandt ist, eine Beschichtung verhindert.
In vorteilhafter Weise wird im erfindungsgemäßen Verfahren eine Hülse als Abdeckung verwendet. Die Hülse kann einfach und mit geringem Aufwand auf das Gewinde aufgesteckt werden, und deckt somit einen Teilbereich des Gewindes ab, der nun nicht beschichtet wird.
Alternativ kann als Abdeckung eine Blechplatte verwendet werden. In dieser Blechplatte ist mindestens ein Loch vorgesehen. Das Bauteil kann nun mit dem Gewinde von einer Seite der Platte durch das Loch gesteckt werden, so dass ein Endbereich des Gewindes auf der anderen Seite herausragt. Der Teilbereich des Gewindes, der sich auf gleicher Höhe wie die Blechplatte befindet, wird von dieser abgedeckt. Bei dieser Ausführungsform dient die Abdeckung gleichzeitig als Halterung des Bauteils, während der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bevorzugt weist das Gewinde des Bauteils einen unbeschichteten Teilbereich und einen beschichteten Endbereich auf. Dadurch ist der Teilbereich, der nach einer Montage unterhalb einer Schraubenmutter angeordnet ist, von der unzulässigen Aushärtung ausgeschlossen. Der Endbereich hingegen, der von der Schraubenmutter nicht abgedeckt und der Korrosion fördernden Umgebung ausgesetzt ist, ist durch die Beschichtung vor der Korrosion geschützt. Es treten nun bei einer möglichen Demontage nicht mehr die Schwierigkeiten wie bei korrodierten Gewindeenden auf. Eine De- und eine Remontage des Bauteils sind ohne großen Aufwand möglich.
Bevorzugt ist das Bauteil ein Kugelzapfen, insbesondere ein Kugelzapfen für die Kraftfahrzeugherstellung, beispielsweise ein Führungsgelenk.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in der einzigen Figur einen Kugelzapfen 1 bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Querschnittsansicht. Der Kugelzapfen 1 ist im Wesentlichen radialsymmetrisch und die Schnittfläche verläuft durch die Rotationsachse. Der Kugelzapfen 1, beispielsweise ein Führungsgelenk, ein Spurstangengelenk oder eine Koppelstange, weist (in der Figur nach oben weisend) einen Gewindebereich 2 auf.
Der Gewindebereich 2 umfasst im Wesentlichen zwei Teilbereiche, einen Teilbereich 3, der nicht beschichtet werden soll, und den Endbereich 4. Auf das Gewinde 2 ist eine Hülse 5 gesteckt, deren Innendurchmesser derart bemessen ist, dass die Hülse 5 ohne großen Aufwand auf das Gewinde 2 gesteckt und wieder abgenommen werden kann. Beim Aufstecken der Hülse 5 kommt diese in Anschlag mit einem Vorsprung 6 des Kugelzapfens 1. Die Länge der Hülse 5 ist derart bemessen, dass der durch die Hülse 5 abgedeckte Teilbereich 3 bei der Montage des Kugelzapfen 1 mit dem Gewinde einer Schraubenmutter (nicht dargestellt) in Eingriff kommt. Dadurch ist der durch die Schraubenmutter vor Korrosion geschützte Teilbereich 3 nicht ausgehärtet, was den Vorschriften der ISO-Norm entspricht.
Der Endbereich 4 des Gewindes 2 ragt über das Ende der Hülse 5 ebenso hinaus, wie er nach der Montage durch die Schraubenmutter hindurchragt. Dadurch kann der Endbereich 4 mit dem Plasma behandelt werden und ist nach der Montage korrosionsgeschützt der Umgebung ausgesetzt. Dadurch korrodiert der Endbereich 4 deutlich weniger als unbehandelte Gewindeendbereiche. Dies ermöglicht dann eine Demontage und/oder Remontage mit einem deutlich reduzierten Aufwand.
Obwohl in dieser Erfindung als Beschichtungsverfahren Plasma-Nitirieren und Plasma-Nitrocaburieren bevorzugt werden, sind auch andere Behandlungen der Oberfläche möglich, die einen Korrosionsschutz bieten. Die Aushärtung der behandelten Oberfläche steht bei den vorstehend bezeichneten Verfahren nicht im Vordergrund. Ferner ist eine Behandlung der Oberflächen mit Gas oder in einem Salzbad denkbar. Dann ist allerdings die Abdeckung des nicht zu beschichtenden Teilbereichs des Gewindes erheblich komplizierter, da die Endbereiche der Abdeckung gegenüber der Umgebung gegen das Gas bzw. das Salzbad abgedichtet werden müssen.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in der Zeichnung dargestellten Details als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.

1: Kugelzapfen
2: Gewindebereich
3: Teilbereich
4: Endbereich
5: Hülse
6: Vorsprung

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Bauteiles mit einer Beschichtung, wobei das Bauteil einen Gewindebereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass beim Beschichten des Bauteils dieses nur teilweise beschichtet wird, insbesondere ein Teilbereich des Gewindes von der Beschichtung ausgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beschichtung ein Plasma-Beschichtungsvertahren angewendet wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma-Beschichtungsvertahren Plasma-Nitrieren und/oder Plasma-Nitrocarburieren umfasst.
Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Beschichten eine Abdeckung zwischen dem nicht zu beschichtenden Teilbereich und der Plasmaquelle angeordnet ist, um eine Beschichtung des Teilbereichs zu verhindern.
Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung eine Hülse ist, die auf das Gewinde steckbar ist und dieses teilweise abdeckt.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung eine Blechplatte ist, die mindestens ein Loch aufweist, in das das Bauteil mit dem Gewindebereich derart einbringbar ist, dass der Endbereich des Gewindes durch die Blechplatte hindurchragt.
Bauteil (1) mit einem Gewindebereich (2), das mit einem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilbereich (3) des Gewindebereiches (2) keine Beschichtung aufweist.
Bauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (4) des Gewindebereiches (2) eine Beschichtung aufweist.
Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) ein Kugelzapfen ist.