DE10355685A1

DE10355685A1 - Werkstück mit einer als Zylinder ausgebildeten tribologisch beanspruchbaren Fläche und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE10355685A1
Application number: DE2003155685
Authority: DE
Inventors: Gerhard Flores; Tobias Dr. Abeln
Original assignee: Gehring GmbH and Co KG
Current assignee: Gehring Technologies GmbH and Co KG
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2023-11-29
Also published as: DE10355685B4

Abstract

Ein Werkstück besitzt eine als Zylinder ausgebildete tribologisch beanspruchbare Oberfläche (2), die als mittels eines Zwischenstoffs geschmierte Gleitfläche für einen sich relativ dazu bewegenden Gegenkörper ausgebildet ist. Die Oberfläche (2) besitzt einen ersten Bereich (3) und einen zweiten Bereich (4). In dem ersten Bereich (3) besitzt der Gegenkörper eine hohe Relativgeschwindigkeit (v) zu der Oberfläche (2) und in dem zweiten Bereich (4) eine geringe Relativgeschwindigkeit (v). Um eine geringe Reibung zu dem Gegenkörper und geringen Verschleiß zu erreichen, ist vorgesehen, dass die Oberfläche (2) im zweiten Bereich (4) als verschleißfeste Schicht (7, 8) in einer ungebauten Zylinderlaufbahn ausgebildet ist. Ein Verfahren zur Herstellung einer tribologisch beanspruchbaren Oberfläche (2), insbesondere der Kolbenlauffläche eines Zylinders (1), umfasst die Prozessschritte Vorbearbeitung der Oberfläche (2), Ausbildung einer Taschenstruktur durch Laserstrukturierung mindestens eines Bereichs (3, 4) der Oberfläche (2) und Ausbildung einer verschleißfesten Schicht (7, 8) in mindestens einem Bereich (4) der Oberfläche (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkstück mit einer als Zylinder ausgebildeten tribologisch beanspruchbaren Oberfläche der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung sowie Verfahren zur Herstellung einer tribologisch beanspruchbaren Oberfläche, insbesondere der Kolbenlauffläche in dem Zylinder.

Aus der EP 1 275 864 A1 ist ein Werkstück mit einer tribologisch beanspruchbaren Oberfläche und ein Verfahren zu dessen Herstellung bekannt. Die Oberfläche des Werkstücks weist eine Taschenstruktur auf. Die Taschen besitzen nicht unterbrochene Umfangsränder und bilden Mikrodruckkammern. Die Taschenstruktur ist auf der gesamten Werkstückoberfläche vorgesehen. In Bereichen, in denen die Relativgeschwindigkeit zwischen der Oberfläche und einem Gegenkörper gering ist, kann eine größere Anzahl von Taschen vorgesehen sein. Durch die Taschenstruktur ist die Reibung zwischen dem Werkstück und dem Gegenkörper vermindert. Die Taschen werden nach einer Vorbearbeitung der Oberfläche durch Laserstrukturierung in die Oberfläche eingebracht. Nach der Laserstrukturierung werden die Strukturkanten entgratet und zwischen den Taschen wird eine Funktionsrauhigkeit erzeugt.

Die Reibleistung zwischen dem Werkstück und dem Gegenkörper ist das Produkt aus der Reibkraft und der Relativgeschwindigkeit. Demgemäß läßt sich die Reibleistung in Bereichen mit geringer Relativgeschwindigkeit durch die Einbringung einer Taschenstruktur nur wenig beeinflußen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkstück der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei dem die Reibung zu einem Gegenkörper gering ist. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung der Oberfläche anzugeben, das einfach und mit wenigen Prozeßschritten durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Werkstück mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 20 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 21 gelöst.

Um sowohl in Bereichen mit hoher als auch in Bereichen mit geringer Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Gegenkörper eine geringe Reibung zu erreichen, ist vorgesehen, daß in einem zweiten Bereich mit geringer Relativgeschwindigkeit die Oberfläche als verschleißfeste Schicht in einer ungebauten Zylinderlaufbahn ausgebildet ist. Ungebaut bedeutet in diesem Zusammenhang, daß dieser zweite Bereich einstückig mit einem ersten Bereich ausgeführt ist und nicht aus verschiedenen Bauteilen zusammengesetzt ist. Vorzugsweise weist die Oberfläche in einem ersten Bereich mit hoher Relativbewegung eine aus einer Vielzahl von Taschen gebildete Struktur auf. Im Bereich der Taschen kann sich zwischen dem Werkstück und dem Gegenkörper aufgrund der hohen Relativgeschwindigkeit ein hydrodynamischer Druck aufbauen, so daß die Reibung zwischen dem Werkstück und dem Gegenkörper in diesem Bereich gering ist. In den Taschen sammelt sich der Zwischenstoff an. In einem Bereich geringer Relativgeschwindigkeit kann sich nicht immer ein ausreichender hydrodynamischer Druck aufbauen, so daß eine Mischreibung entsteht. In diesen Mischreibungsbereichen verändern sich die Material- und Oberflächeneigenschaften, es erfolgt die sogenannte Tribomutation. Tribomutation bedeutet, daß durch die Reibung und die damit verbundene Einbringung von mechanischer Energie und deren Umsetzung in Wärme die Werkstoffoberfläche und in großem Maße auch das oberflächennahe Volumen verändert wird. Dadurch können sich die Werkstoffzusammensetzung, chemische Bindungen und Gitterstrukturen in dünnen, nur wenige Nanometer in die Tiefe reichenden Bereichen verändern. Durch die Tribomutation werden die Kontaktpartner verschleißresistenter. Durch die gezielte Materialumwandlung bei der Endbearbeitung und die dadurch veränderte Werkstoffpaarung kann die Tribomutation positiv beeinflußt werden. Diese kann dadurch beispielsweise schneller oder mit geringerem Energieeintrag ablaufen. Des weiteren kann sich dadurch die Oberfläche noch verschleißresistenter ausbilden. Der Verschleiß in diesem Bereich wird somit durch die verschleißfeste Schicht vermindert.

Es kann vorgesehen sein, daß die Oberfläche auch in dem zweiten Bereich eine aus einer Vielzahl von Taschen gebildete Struktur besitzt. Dadurch kann die Reibung in diesem Bereich weiter vermindert werden. Vorteilhaft ist die verschleißfeste Schicht durch Materialumwandlung gebildet. Insbesondere ist die verschleißfeste Schicht durch eine Laserbehandlung erzeugt. Die verschleißfeste Schicht kann vorteilhaft eine Nitritschicht sein. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, als verschleißfeste Schicht eine gehärtete Schicht vorzusehen. Die gehärtete Schicht kann durch eine Laserbehandlung hergestellt sein. Die verschleißfeste Schicht kann jedoch auch durch Induktion gehärtet sein.

Vorteilhaft ist das Werkstück eine Zylinderlaufbahn aus Gußeisen oder aus einer thermisch gespritzten oder galvanisch aufgetragenen Schicht. Um ein geringeres Gewicht des Werkstücks zu erreichen, ist vorgesehen, daß das Werkstück aus einer Aluminium-Silizium-Legierung ist. Dabei sind Siliziumkristalle in eine Aluminium-Matrix eingebettet. Für die verschleißfeste Schicht in der Aluminium-Silizium-Legierung ist vorgesehen, daß die Aluminiummatrix um 0,5 μm bis 1,0 μm in der verschleißfesten Schicht zurückgesetzt ist. Hierdurch wird zwischen den Siliziumkristallen ein Ölhaltevolumen geschaffen. Gleichzeitig wird vermieden, daß das Silizium vom Aluminium zugeschmiert wird. Vorteilhaft ist die Aluminiummatrix mechanisch, beispielsweise durch Honen, zurückgesetzt. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, daß die Aluminiummatrix thermisch oder chemisch zurückgesetzt ist.

Das Werkstück ist insbesondere ein Zylinder eines Verbrennungsmotors. Der erste Bereich ist dabei ein Bereich zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt eines im Zylinder auf- und abbewegten Kolbens. Der zweite Bereich umfasst den Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens. Der Kolben besitzt im Bereich zwischen den Totpunkten eine hohe Relativgeschwindigkeit zum Zylinder während die Relativgeschwindigkeit im Bereich der Totpunkte gering und in den Totpunkten des Kolbens null ist. Dabei ist der Kolben insbesondere im oberen Totpunkt durch den Verbrennungsprozeß hohen Belastungen ausgesetzt, so daß die verschleißfeste Schicht vorteilhaft im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens vorgesehen ist. Zweckmäßig umfasst der zweite Bereich auch den Bereich des unteren Totpunkts des Zylinders, so daß auch in diesem Bereich eine verschleißfeste Schicht angeordnet ist. Der Kolben besitzt mindestens einen Kolbenring, wobei der Kolbenring im oberen Totpunkt des Kolbens vorteilhaft vollständig im zweiten Bereich angeordnet ist. Die Erstreckung des zweiten Bereichs in Richtung der Zylinderlängsachse ist damit größer als die Breite des Kolbenrings. Dadurch kann erreicht werden, daß die Reibung zwischen dem Kolbenring und dem Zylinder im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens gering ist.

Ein Verfahren zur Herstellung einer tribologisch beanspruchbaren Oberfläche, insbesondere der Kolbenlauffläche eines Zylinders, umfasst die Vorbearbeitung der Oberfläche und die Ausbildung einer Taschenstruktur durch Laserstrukturierung. Durch die Verwendung einer Ultrakurzpulsstrahlquelle, also einer Strahlquelle, deren Pulsdauer im Bereich von Piko- und Femtosekunden liegt, können die beim Einsatz von Nanosekunden-Pulsen zu beobachtenden Schmelzgrate an den Strukturkanten vermieden werden. Dadurch kann der Prozeßschritt des Entgratens der Strukturkanten entfallen. Durch die Taschenstruktur und der damit erreichten hydrodynamischen Effekte ergibt sich eine verbesserte Schmierung. Dadurch ist ein Einfahren der Oberfläche auch ohne ein vorheriges Zurücksetzen der Aluminiummatrix möglich. In Bereichen geringer Relativgeschwindigkeit, insbesondere im oberen und im unteren Totpunkt des Kolbens, ergibt sich eine Mischreibung. Eine Mangelschmierung und damit ein Fressen des Kolbens wird durch die Taschenstruktur vermieden. Durch den Kontakt des Werkstücks mit dem Gegenkörper erfolgt ein gewisser Grad an Freilegung der Siliziumkristalle. Dadurch kann der Arbeitsschritt des Freilegens der Siliziumkristalle ebenfalls entfallen.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer tribologisch beanspruchbaren Oberfläche umfasst die Prozeßschritte der Vorbearbeitung der Oberfläche, der Ausbildung einer Taschenstruktur durch Laserstrukturierung eines Bereichs der Oberfläche und die Ausbildung einer verschleißfesten Schicht in mindestens einem Bereich der Oberfläche. Die Ausbildung der verschleißfesten Schicht kann dabei vor oder nach der Ausbildung der Taschenstruktur erfolgen.

Die Laserstrukturierung kann mit einer Ultrakurzpulsstrahlquelle erfolgen. Dadurch kann ein anschließendes Entgraten der Strukturkanten entfallen. Die Vorbearbeitung erfolgt vorteilhaft durch Honen, Schrupphonen oder Feinspindeln. Durch die Vorbearbeitung erhält die tribologische Oberfläche ihre geometrische Genauigkeit. Die Rauheit der Oberfläche nach der Vorbearbeitung muß dabei geringer sein als die vorgesehene Tiefe der Taschenstruktur, damit die Taschen geschlossene Druckkammern bilden können.

Es ist vorgesehen, daß die verschleißfeste Schicht durch Nitrieren oder Härten erzeugt wird. Das Nitrieren kann mittels Laser durchgeführt werden. Das Härten kann dabei mittels Laser oder durch Induktion erfolgen. Bei einem Werkstück aus einer Aluminium-Silizium-Legierung ist vorgesehen, daß in die nicht freigelegte Zylinderlaufbahn Schmiertaschen eingebracht werden. Durch die verbesserte Schmierung und die hydrodynamischen Effekte ist die Oberfläche auch beim Einfahren lauffähig.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittdarstellung des Zylinders eines Verbrennungsmotors mit einer Darstellung des Verlaufs der Relativgeschwindigkeit zwischen Kolben und Zylinder,
2 eine Tasche in Draufsicht,
3 einen Schnitt durch die Tasche aus 2 entlang der Linie III-III in 2,
4 eine schematische Schnittdarstellung eines Zylinders mit darin angeordnetem Kolben.
Der in 1 gezeigte Zylinder 1 ist der Zylinder eines Verbrennungsmotors, in dem ein in 1 nicht gezeigter Kolben auf- und abbewegt ist. Der Zylinder besitzt eine Oberfläche 2, die die Kolbenlauffläche darstellt, an der der Kolben geführt ist. Der Kolben bewegt sich im Zylinder 1 zwischen dem oberen Totpunkt OT und dem unteren Totpunkt UT. Der Verlauf der Relativgeschwindigkeit v zwischen dem Kolben und der Oberfläche 2 des Zylinders ist in 1 schematisch durch die Kurve 17 dargestellt. Die Geschwindigkeit des Kolbens ist im oberen Totpunkt OT null und nimmt bei einer Bewegung des Kolbens entlang der Zylinderlängsachse 10 in Richtung auf den unteren Totpunkt UT bis zu einer maximalen Relativgeschwindigkeit 20 zu. Die maximale Relativgeschwindigkeit 20 erreicht der Kolben nach der Hälfte des Wegs zwischen oberem Totpunkt OT und unterem Totpunkt UT. Bei weiterer Bewegung des Kolbens in Richtung auf den unteren Totpunkt UT nimmt die Relativgeschwindigkeit v ab, bis sie im unteren Totpunkt UT null ist und sich die Richtung des Kolbens umkehrt. Bei der Bewegung des Kolbens vom unteren Totpunkt UT zum oberen Totpunkt OT ergibt sich ein entsprechendes Geschwindigkeitsprofil.
Der Zylinder 1 besitzt einen ersten Bereich 3, der sich in einem Zylinderabschnitt zwischen dem unteren Totpunkt UT und dem oberen Totpunkt OT erstreckt, in dem die Relativgeschwindigkeit v zwischen dem Kolben und der Oberfläche 2 des Zylinders 1 relativ groß ist. In dem ersten Bereich 3 besitzt die Oberfläche 2 des Zylinders 1 eine Struktur aus einer Vielzahl von Taschen 9, die sich in Umfangsrichtung des Zylinders 1 erstrecken und die gegenüber der Horizontalen geneigt sein können. Der Neigungswinkel beträgt dabei vorteilhaft weniger als 1°. Es ist jedoch auch möglich, diesen Bereich unstrukturiert zu lassen und lediglich durch Feinbearbeitung herzustellen. Die Abstände zwischen den Taschen 9 sind dabei vorteilhaft gleichmäßig, so daß sich eine regelmäßige Struktur ergibt. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, daß die Anzahl der Taschen 9 in unterschiedlichen Bereichen variiert. Insbesondere können in Bereichen geringerer Relativgeschwindigkeit mehr Taschen 9 vorgesehen sein. Die Taschen 9 können auch rund ausgebildet sein. Auch andere Formen können vorteilhaft sein.
Der Zylinder 1 besitzt einen zweiten Bereich 4, in dem der Kolben zur Oberfläche 2 des Zylinders 1 eine geringe Relativgeschwindigkeit v besitzt. Der zweite Bereich 4 umfasst einen Abschnitt 5, der den Bereich des oberen Totpunkts OT bezeichnet und einen Abschnitt 6, der den unteren Totpunkt UT umfasst. Die Abschnitte 5 und 6 schließen an den ersten Bereich 3 an und erstrecken sich auch auf die dem ersten Bereich 3 abgewandte Seite des oberen bzw. unteren Totpunkts OT, UT. Dadurch ist sichergestellt, daß der Kolben im oberen bzw. unteren Totpunkt OT bzw. UT mit seinen Kolbenringen nur im zweiten Bereich 4 anliegt. Im zweiten Bereich 4 ist die Oberfläche 2 als verschleißfeste Schicht 7, 8 ausgebildet. Dabei ist im Abschnitt 5 eine verschleißfeste Schicht 7 und im Abschnitt 6 eine verschleißfeste Schicht 8 ausgebildet.
Die verschleißfeste Schicht 7, 8 ist durch Materialumwandlung erzeugt und bei einem Zylinder 1 aus Gußeisen eine nitrierte Schicht, die insbesondere mittels Laser hergestellt ist, oder eine gehärtete Schicht, die mittels Laser oder durch Induktion hergestellt ist. Bei einem Zylinder 1 aus einer Aluminium-Silizium-Legierung ist die verschleißfeste Schicht 7, 8 durch nitrieren, insbesondere mittels Laser, hergestellt. Die verschleißfeste Schicht 7, 8 kann auch durch chemisches, thermisches oder mechanisches Zurücksetzen der Aluminiummatrix und Freilegen der Siliziumkristalle hergestellt sein. Das mechanische Freilegen ist dabei vorteilhaft durch Honen erfolgt.
Es kann vorteilhaft sein, daß nur im Abschnitt 5 im Bereich des oberen Totpunkts OT eine verschleißfeste Schicht 7 ausgebildet ist, während im Abschnitt 6 nur eine Taschenstruktur vorgesehen ist. Die Taschenstruktur kann die verschleißfeste Schicht 7 bzw. die verschleißfesten Schichten 7 und 8 in den Abschnitten 5 und 6 auch überlagern.
In den 2 und 3 ist eine Tasche 9 vergrößert dargestellt. Wie 2 zeigt, besitzt die Tasche 9 eine längliche Form mit einem geschlossenen Umfangsrand 15. Durch den geschlossenen Umfangsrand 15 wirkt die Tasche 9 als Mikrodruckkammer und vermindert die Reibung zwischen der Oberfläche 2 und den Kolbenringen bzw. dem Kolbenhemd des Kolbens. Wie 3 zeigt, geht die Tasche 9 mit einem verrundeten Übergang 16 in die Oberfläche 2 über.
In 4 ist in dem Zylinder 1 ein Kolben 11 im oberen Totpunkt OT dargestellt. Die Bezeichnung oberer Totpunkt OT bezieht sich dabei auf die Position der dem Brennraum 22 zugewandten Oberkante 18 des ersten, dem Brennraum 22 zugewandten Kolbenrings 12. Der Kolben 11 besitzt insgesamt drei Kolbenringe 12, 13, 14. Die Bezeichnung unterer Totpunkt UT bezieht sich auf die Position der unteren, dem Brennraum 22 abgewandten Unterkante 19 des dritten, dem Brennraum 22 abgewandten Kolbenrings 14. Die in Richtung der Zylinderlängsachse 10 gemessene Breite b der verschleißfesten Schicht 7 im ersten Abschnitt 5 ist größer als der Abstand a der Oberkante 18 des ersten Kolbenrings 12 zur Unterkante 19 des dritten Kolbenrings 14. Dadurch sind im oberen Totpunkt OT des Kolbens 11 alle Kolbenringe 12, 13, 14 im Abschnitt 5 angeordnet und können nur in Kontakt mit der verschleißfesten Schicht 7 kommen. Vorteilhaft entspricht die Breite einer verschleißfesten Schicht 8 in einem Abschnitt 6 im Bereich des unteren Totpunkts UT der Breite b der verschleißfesten Schicht 7. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, die Breite b einer verschleißfesten Schicht 7, 8 geringer auszubilden. Die Breite b sollte jedoch mindestens der Breite eines Kolbenrings 12, 13, 14 entsprechen. In dem an den Abschnitt 5 angrenzenden ersten Bereich 3 sind in 4 nicht dargestellte Taschen 9 in der Oberfläche 2 angeordnet. Die Taschen 9 vermindern sowohl die Reibung der Oberfläche 2 zu den Kolbenringen 12, 13, 14 als auch die Reibung zum Kolbenhemd 21 des Kolbens 11.
Bei der Herstellung der Oberfläche 2 des Zylinders 1 wird zunächst eine Vorbearbeitung der Oberfläche 2 durchgeführt. Die Vorbearbeitung kann durch Honen, Schrupphonen oder Feinspindeln erfolgen. Anschließend wird mindestens im ersten Bereich 3 und insbesondere auch im zweiten Bereich 4 eine Taschenstruktur ausgebildet. Dabei wird eine Vielzahl von Taschen 9 durch Laserstrukturierung in die Oberfläche 2 eingebracht. Ist der Zylinder 1 aus einer Aluminium-Silizium-Legierung, so werden die Siliziumkristalle beim Einfahren des Kolbens 11 freigelegt, so daß auch die Erzeugung einer verschleißfesten Schicht als separater Bearbeitungsschritt entfallen kann.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung der Oberfläche 2 des Zylinders 1 sieht nach der Vorbearbeitung der Oberfläche 2, die durch Honen, Schrupphonen oder Feinspindeln erfolgen kann, die Ausbildung einer Taschenstruktur durch Laserstrukturierung oder auf mechanischem oder chemischem Wege und die Ausbildung einer verschleißfesten Schicht 7, 8 in jeweils mindestens einem Bereich 3, 4 der Oberfläche 2 vor. Die Laserstrukturierung kann dabei vor oder nach der Erzeugung der verschleißfesten Schicht 7, 8 erfolgen.

Claims

Werkstück mit einer als Zylinder ausgebildeten tribologisch beanspruchbaren Oberfläche (2), die als mittels eines Zwischenstoffs geschmierte Gleitfläche für einen sich relativ dazu bewegenden Gegenkörper ausgebildet ist, wobei die Oberfläche (2) einen ersten Bereich (3) und einen zweiten Bereich (4) besitzt, und der Gegenkörper in dem ersten Bereich (3) eine hohe Relativgeschwindigkeit (v) zu der Oberfläche (2) besitzt und in dem zweiten Bereich (4) eine geringe Relativgeschwindigkeit (v), dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (2) im zweiten Bereich (4) als eine verschleißfeste Schicht (7, 8) in einer ungebauten Zylinderlaufbahn ausgebildet ist.
Werkstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (2) im ersten Bereich (3) eine aus einer Vielzahl von Taschen (9) gebildete Struktur besitzt.
Werkstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Oberfläche (2) im zwei ten Bereich (4) eine aus einer Vielzahl von Taschen (9) gebildete Struktur besitzt.
Werkstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfeste Schicht (7, 8) durch Materialumwandlung gebildet ist.
Werkstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfeste Schicht (7, 8) eine Nitritschicht ist.
Werkstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfeste Schicht (7, 8) eine gehärtete Schicht ist.
Werkstück nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (7, 8) durch Induktion gehärtet ist.
Werkstück nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfeste Schicht (7, 8) durch eine Laserbehandlung erzeugt ist.
Werkstück nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück aus Gußeisen ist.
Werkstück nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfeste Schicht (7, 8) eine thermisch gespritzte Schicht ist.
Werkstück nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfeste Schicht (7, 8) durch galvanische Beschichtung gebildet ist.
Werkstück nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück aus einer Aluminium-Silizium-Legierung besteht.
Werkstück nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der verschleißfesten Schicht (7, 8) die Aluminiummatrix zurückgesetzt ist.
Werkstück nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiummatrix mechanisch zurückgesetzt ist.
Werkstück nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiummatrix thermisch zurückgesetzt ist.
Werkstück nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiummatrix chemisch zurückgesetzt ist.
Werkstück nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) in einem Motorblock eines Verbrennungsmotors ausgebildet ist, wobei der erste Bereich (3) ein Bereich zwischen dem oberen Totpunkt (OT) und dem unteren Totpunkt (UT) eines im Zylinder (1) auf- und abbewegten Kolbens (11) ist und der zweite Bereich (4) den Bereich des oberen Totpunkts (OT) des Kolbens (11) umfaßt.
Werkstück nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Bereich (4) auch den Bereich des unteren Totpunkts (UT) des Kolbens (11) umfaßt.
Werkstück nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (11) mindestens einen Kolbenring (12, 13, 14) besitzt und der Kolbenring (12, 13, 14) im oberen Totpunkt (OT) des Kolbens (11) vollständig im zweiten Bereich (4) angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung einer tribologisch beanspruchbaren Oberfläche (2), insbesondere der Kolbenlauffläche eines Zylinders (1), das folgende Prozeßschritte umfaßt: – Vorbearbeitung der Oberfläche (2), – Ausbildung einer Taschenstruktur durch Laserstrukturierung mindestens eines Bereichs (3, 4) der Oberfläche (2).
Verfahren zur Herstellung einer tribologisch beanspruchbaren Oberfläche (2), insbesondere der Kolbenlauffläche eines Zylinders (1), das folgende Prozeßschritte umfaßt: – Vorbearbeitung der Oberfläche (2), – Ausbildung einer Taschenstruktur durch Laserstrukturierung mindestens eines Bereichs (3, 4) der Oberfläche (2), – Ausbildung einer verschleißfesten Schicht (7, 8) in mindestens einem Bereich (4) der Oberfläche (2).
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrukturierung mit einer Ultrakurzpulsstrahlquelle erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbearbeitung durch Honen, Schrupphonen oder Feinspindeln erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfeste Schicht (7, 8) durch Nitrieren mittels Laser erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück aus Gußeisen ist und die verschleißfeste Schicht (7, 8) durch Härten hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfeste Schicht (7, 8) mittels Laser gehärtet wird.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfeste Schicht (7, 8) durch Induktion gehärtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück aus einer Aluminium-Silizium-Legierung besteht und in der verschleißfesten Schicht (7, 8) die Aluminiummatrix zurückgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiummatrix thermisch zurückgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiummatrix chemisch zurückgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiummatrix mechanisch zurückgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiummatrix durch Honen zurückgesetzt wird.