DE19506568A1 - Oberflächen-Behandlungsverfahren für Brennkraftmaschinen-Zylinderlaufflächen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Oberflächen-Behandlungsverfah­ ren für Zylinderlaufflächen insbesondere einer Brenn­ kraftmaschine aus einer Aluminium-Legierung mit einge­ betteten Silizium-Partikeln, wobei die Aluminium-Legie­ rungsmatrix durch Materialabtrag leicht zurückgesetzt wird, so daß die Silizium-Partikel geringfügig aus der Zylinderlauffläche herausragen.

Dieser bekannte Stand der Technik ist beispielsweise in der DE 40 09 714 A1 beschrieben. Dabei kann der Zylinder bzw. Zylinderblock einer Brennkraftmaschine aus einer übereutektischen Aluminium-Siliziumlegierung bestehen, wobei nach dem Gießprozeß die Zylinderbohrung durch Vor- und Feinbohren mechanisch bearbeitet und anschließend ge­ hont wird, so daß die Siliziumkörper zunächst geglättet sind und mit der umgebenden Aluminium-Legierungsmatrix eine Ebene bilden. Anschließend wird die Aluminium-Legie­ rungsmatrix zwischen den Siliziumkörnern leicht zurückge­ setzt, d. h. es erfolgt ein geringfügiger Materialabtrag der Aluminium-Legierung, so daß anschließend die Sili­ ziumkörner als Traggerüst für die im Zylinder geführten Kolbenringe sowie den Kolbenschaft aus der unbewehrten Zylinderlauffläche geringfügig, d. h. um beispielsweise 2 bis 5 Micrometer herausragen. Der geringfügige Mate­ rialabtrag der Aluminium-Legierungsmatrix kann im bekann­ ten Stand der Technik auf verschiedene Weise erfolgen, beispielsweise durch elektrochemische Bearbeitung, d. h. Ätzen oder durch das sog. Bürsten bzw. Bürsthonen, was einen mechanischen Materialabtrag darstellt.

Das an sich bewährte Ätzen ist unter Umweltaspekten nach­ teilig, während das Bürsten relativ aufwendig ist, da einerseits das eingesetzte Werkzeug exakt bezüglich der Zylinderlauffläche positioniert werden muß und zum ande­ ren ein hoher Werkzeugverschleiß auftritt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein demgegenüber gün­ stigeres Behandlungsverfahren für den geringfügigen Mate­ rialabtrag der Aluminium-Legierungsmatrix aufzuzeigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß der Mate­ rialabtrag durch eine Hochdruck-Wasserstrahlbehandlung erfolgt. Vorteilhafterweise können dabei einzelne Berei­ che der Zylinderlauffläche unterschiedlich intensiv be­ strahlt werden, während in einer bevorzugten Anwendungs­ form der Erfindung eine Hochdruckwasserstrahldüse im we­ sentlichen wendelförmig entlang der Zylinderlauffläche geführt wird.

Erfindungsgemäß werden die Zylinderlaufflächen anstelle des Bürsthonens oder Ätzens mit einem Hochdruckwasser­ strahl beaufschlagt, um den erforderlichen Materialabtrag der Aluminium-Legierungsmatrix zu bewerkstelligen. Der Hochdruck-Wasserstrahl wird dabei ausgehend von einer Düse mit einem Druck in der Größenordnung von 200 bis 300 bar auf die Zylinderlauffläche gerichtet, wobei das Alu­ minium bzw. die Aluminium-Legierungsmatrix quasi ausgewa­ schen wird.

Zwar ist die Hochdruck-Wasserstrahlbehandlung von Zylin­ derlaufflächen aus der DE 34 27 770 C1 oder aus der DE 37 19 796 A1 bereits bekannt, jedoch wird bei der erstge­ nannten Schrift ein Grauguß-Zylinder bearbeitet, während bei der zweitgenannten Schrift die Hochdruck-Wasser­ strahlbehandlung parallel zu einem Bürstvorgang durchge­ führt wird. Insofern unterscheidet sich die vorliegende Erfindung grundsätzlich von diesem bekannten Stand der Technik, da bei der vorliegenden Erfindung die Hochdruck­ wasserstrahlbehandlung zum Materialabtrag einer Alumi­ niumlegierung und nicht eines Graugußgefüges dient und es gerade Inhalt der vorliegenden Erfindung ist, anstelle des bekannten Bürsthonens eine Hochdruckwasserstrahlbe­ handlung durchzuführen, ohne daß weitere Materialabtrag­ verfahren durchgeführt werden müssen. Selbstverständlich muß jedoch vor der Hochdruckwasserstrahlbehandlung eine mechanische Feinbearbeitung der Zylinderlaufflächen durchgeführt werden, um überhaupt die gewünschten Abmes­ sungen des Zylinders herzustellen und um die Siliziumkör­ ner teilweise zu glätten.

Gegenüber dem bekannten Bürsthonen hat die Hochdruckwas­ serstrahlbehandlung den Vorteil, daß das zum Einsatz kom­ mende Werkzeug nicht so exakt positioniert werden muß. Vielmehr kann eine Hochdruckwasserstrahldüse im wesentli­ chen beliebig innerhalb des Zylinders positioniert und bewegt werden, während das Bürstwerkzeug exakt entlang der Zylinderachse geführt werden muß. Gegenüber dem Bürsthonen hat die erfindungsgemäße Wasserstrahlbehand­ lung den weiteren Vorteil, daß die Aluminium-Legierung nicht verschmiert wird. Vielmehr wird das Aluminium sau­ ber ausgewaschen. Dabei ist es möglich, aus dem Abwasser das Aluminium auszufiltern, so daß die benötigte Wasser­ menge in einem Kreislauf geführt werden kann. Auch aus diesem Grund zeichnet sich das vorgeschlagene Behand­ lungsverfahren durch höchste Umweltfreundlichkeit aus.

Auf besonders einfache Weise können unter Anwendung der Hochdruckwasserstrahlbehandlung einzelne Bereiche einer Zylinderlauffläche unterschiedlich intensiv bestrahlt werden. Beispielsweise bei der Behandlung eines Brenn­ kraftmaschinenzylinders kann in den Bereichen der Kol­ benumkehrpunkte eine intensivere Bearbeitung durchgeführt werden, als in den dazwischenliegenden Zylinderlauf­ flächenbereichen, in denen der Kolben seine höchste Ge­ schwindigkeit besitzt. Hierzu ist es lediglich erforder­ lich, eine Hochdruckwasserstrahldüse, mit der der Hoch­ druckwasserstrahl auf die Zylinderlaufflächen aufgetragen wird, länger auf die intensiver zu bearbeitenden Bereiche zu richten oder in diesen Bereichen den Druckwert des Hochdruckwasserstrahles zu erhöhen.

Um einen einfachen Bewegungsablauf der Hochdruckwasser­ strahldüse zu erzielen, wird vorgeschlagen, diese Düse im wesentlichen wendelförmig entlang der Zylinderlauffläche zu führen, d. h. die auf die Zylinderlauffläche gerich­ tete Düse rotiert um die Zylinderachse und wird bevorzugt gleichzeitig längs der Zylinderachse weiterbewegt. Dabei können an einem einzigen Werkzeug, das dementsprechend längs der Achse des zu behandelnden Zylinders geführt ist, auch zwei oder mehrere Hochdruckwasserstrahldüsen vorgesehen sein. Daneben sind selbstverständlich eine Vielzahl weiterer Abwandlungen möglich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims (3)

1. Oberflächen-Behandlungsverfahren für Zylinderlauf­ flächen, insbesondere einer Brennkraftmaschine, aus einer Aluminium-Legierung mit eingebetteten Sili­ zium-Partikeln, wobei die Aluminium-Legierungsmatrix durch Materialabtrag leicht zurückgesetzt wird, so daß die Silizium-Partikel geringfügig aus der Zylin­ derlauffläche herausragen, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialabtrag durch eine Hochdruck-Wasserstrahlbehandlung erfolgt.

2. Oberflächen-Behandlungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Bereiche der Zylinderlauffläche unterschiedlich intensiv be­ strahlt werden.

3. Oberflächen-Behandlungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hochdruckwasser­ strahldüse im wesentlichen wendelförmig entlang der Zylinderlauffläche geführt wird.