DE19941562A1 - Verfahren und Anordnung zum Herstellen verschleißfester Oberflächen - Google Patents

Verfahren und Anordnung zum Herstellen verschleißfester Oberflächen

Info

Publication number
DE19941562A1
DE19941562A1 DE19941562A DE19941562A DE19941562A1 DE 19941562 A1 DE19941562 A1 DE 19941562A1 DE 19941562 A DE19941562 A DE 19941562A DE 19941562 A DE19941562 A DE 19941562A DE 19941562 A1 DE19941562 A1 DE 19941562A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cooling
heat
cylinder
cooling medium
crankcase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19941562A
Other languages
English (en)
Inventor
Rolf Heinemann
Klaus Faerber
Thomas Heider
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE19941562A priority Critical patent/DE19941562A1/de
Priority to DE50000969T priority patent/DE50000969D1/de
Priority to CNB008040044A priority patent/CN1153844C/zh
Priority to EP00902632A priority patent/EP1161569B2/de
Priority to PCT/EP2000/000575 priority patent/WO2000049194A1/de
Priority to JP2000599916A priority patent/JP2002537487A/ja
Publication of DE19941562A1 publication Critical patent/DE19941562A1/de
Priority to US09/933,051 priority patent/US6634179B2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/14Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying for coating elongate material
    • C23C4/16Wires; Tubes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18After-treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Herstellen verschleißfester Oberflächen an Bauteilen aus einer Al-Si-Legierung, insbesondere an Zylinderlaufflächen (14) von Zylindern (16) eines Kurbelgehäuses (18) einer Hubkolben-Brennkraftmaschine. Hierbei ist eine wärmeleitende Vorrichtung (30, 36) vorgesehen, welche in wärmeleitendem Berührungskontakt mit dem Bauteil (18) angeordnet ist und ein Kühlmedium umfaßt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen verschleißfester Oberflächen an Bauteilen aus einer Al-Si-Legierung, wobei die verschleißfeste Oberflächen mittels eines thermischen Spritzens, insbesondere Flammspritzen, Plasmaspritzen oder HV-Spritzen, oder eines Laserstrahles aufgebracht wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung zum Herstellen verschleißfester Oberflächen an Bauteilen aus einer Al-Si-Legierung, insbesondere an Zylinderlaufflächen von Zylindern eines Kurbelgehäuses einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
Die für Zylinderkurbelgehäuse vorwiegend eingesetzten untereutektischen Aluminium- Silizium-Legierungen sind aufgrund des zu geringen Anteils der verschleißfesten Slliziumphase für die tribologische Beanspruchung des Systems Kolben-Kolbenring- Zylinderlaufbahn ungeeignet. Übereutektische Legierungen, z. B. die Legierung AlSi7Cu4Mg besitzen einen ausreichenden Anteil an Siliziumkristalliten. Dieser harte, verschleißbeständige Gefügebestandteil wird durch chemische und/oder mechanische Bearbeitungsstufen gegenüber der aus dem Aluminiummischkristall bestehenden Matrix hervorgehoben und bildet einen erforderlichen Tragflächenanteil. Nachteilig wirkt sich jedoch die gegenüber den untereutektischen und naheutektischen Legierungen mangelhafte Vergießbarkeit, die schlechte Bearbeitbarkeit und die hohen Kosten für diese Legierung aus.
Eine Möglichkeit zur Umgehung dieses Nachteils ist das Eingießen von Laufbuchsen aus verschleißbeständigem Material wie z. B. Grauguß- und übereutektischen Aluminiumlegierungen. Problematisch ist hier jedoch die Verbindung zwischen Buchse und Umguß, welcher alleine durch eine mechanische Verzahnung gewährleistet wird. Durch Einsatz eines porösen keramischen Buchsenwerkstoffs ist es möglich, beim Gießprozeß diesen zu infiltrieren und zu einer stofflichen Verbindung zu gelangen. Dazu ist eine langsame Formführung sowie die Anwendung von hohem Druck erforderlich, was die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erheblich herabsetzt.
Alternativ werden unter- und naheutektischen Legierungen der galvanische Beschichtungen direkt auf die Laufbahnen aufgebracht. Dies ist jedoch teuer und tribochemisch nur ungenügend beständig. Eine weitere Alternative bilden thermische Spritzschichten, welche ebenfalls direkt auf die Laufflächen appliziert werden. Die Haftfestigkeit dieser Schichten ist jedoch aufgrund einer alleinigen mikromechanischen Verklammerung nur ungenügend.
Es wurde daher bereits vorgeschlagen, die Oberflächenmodifikationen Umschmelzen, Einlegieren, Dispergieren und Beschichten durch den Einsatz eines Lasers auszuführen, wie beispielsweise aus der DE 196 43 029 A1 bekannt. Hierbei es ist erforderlich, die durch die Laserstrahlen in das Kurbelgehäuse bzw. die Zylinderlaufflächen eingebrachte Energie ausreichend schnell abzuführen. Ein zu hoher Wärmeeintrag bei energiereichen Laserstrahlen kann nämlich zu unerwünschten Gefügeveränderungen im Kurbelgehäuse führen. Hierzu wird von der DE 196 43 029 A1 bereits vorgeschlagen, die Bauteiloberfläche über Kühlwasserkanäle des Kurbelgehäuses zu kühlen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren der obengenannten Art sowie eine verbesserte Anordnung der o. g. Art zur Verfügung zu stellen, welche eine Beschichtung von Bauteilen auch mit hochenergetischen Beschichtungsvorrichtungen, wie beispielsweise leistungsstarken Lasern, ohne thermisch bedingte Veränderungen des Werkstoffes des Bauteiles erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen und durch eine Anordnung der o. g. Art mit den in Anspruch 11 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Bei einem Verfahren der o. g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß während der Herstellung der verschleißfesten Oberfläche wenigstens eine wärmeleitende Vorrichtung in wärmeleitenden Berührungskontakt mit dem Bauteil gebracht und diese wärmeleitende Vorrichtung aktiv gekühlt wird.
Dies hat den Vorteil, daß eine gute Wärmeabführung mit erhöhter Kühlleistung während des Beschichtungsvorganges zur Verfügung steht, so daß insbesondere ein Lasereinlegieren und Laserbeschichten ohne die Gefahr einer wärmebedingten Strukturveränderung im Werkstoff des Kurbelgehäuses ausgeführt werden kann. Hierdurch ist es möglich, auch mit höheren Energien zu beschichten, so daß beispielsweise eine höhere Eindringtiefe des Beschichtungswerkstoffes in den Werkstoff des Bauteiles, eine bessere Verbindung zwischen der Beschichtung und dem Werkstoff des Bauteiles und/oder eine höhere Schichtdicke erzielt wird.
Zum weiteren Verbessern von Eigenschaften der aufgebrachten Beschichtung wird nach dem Ausbilden der verschleißfesten Oberfläche in Form einer thermischen Spritzschicht diese zusätzlich mit einem Laserstrahl bearbeitet, insbesondere umgeschmolzen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird daß ein Umschmelzen, Einlegieren, Dispergieren und/oder Beschichten mittels eines Laserstrahles oder durch thermisches Spritzen durchgeführt.
Beispielsweise ist das Bauteil ein Kurbelgehäuse einer Hubkolben-Brennkraftmaschinen, an dessen Zylinderlaufflächen von Zylindern die Beschichtung durchgeführt wird. Hierbei wird in einer bevorzugten Ausführungsform während der Herstellung der verschleißfesten Oberfläche ein Wasserraum des Kurbelgehäuses mit einem Kühlmedium, insbesondere Gas, Stickstoff oder einer Kühlflüssigkeit, durchströmt.
In einer alternativen Ausführungsform umfaßt die wärmeleitende Vorrichtung wenigstens eine Kühlplatte mit Kanälen für ein Kühlmedium, welche an das Kurbelgehäuse an wenigstens einer Seite angelegt werden, an der sich offene Enden der Zylinder befinden.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform umfaßt die wärmeleitende Vorrichtung wenigstens einen dem Querschnitt des Zylinders entsprechenden Kühldorn, welcher in axialer Richtung des Zylinders einer Beschichtungszone folgend und/oder der Beschichtungszone nacheilend mit der Zylinderlauffläche in Kontakt gebracht wird.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform umfaßt die wärmeleitende Vorrichtung ein Kühlmediumbecken, in welches das Kurbelgehäuse während der Herstellung der verschleißfesten Oberfläche derart eingetaucht wird, daß sich ein Kühlmediumspiegel im Zylinder in Schwerkraftrichtung unterhalb einer Beschichtungszone befindet. Hierbei wird eine Eintauchtiefe des Kurbelgehäuses in das Kühlmediumbecken derart nachgeführt, daß ein konstanter vorbestimmter Abstand zwischen der Beschichtungszone und dem Kühlmittelspiegel eingehalten wird.
Zweckmäßigerweise wird die aktive Kühlung der wärmeleitenden Vorrichtung mit einem Gas, Stickstoff und/oder einer Kühlflüssigkeit durchgeführt.
Bei einer Anordnung der o. g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine wärmeleitende Vorrichtung vorgesehen ist, welche in wärmeleitendem Berührungskontakt mit dem Bauteil angeordnet ist und ein Kühlmedium umfaßt.
Dies hat den Vorteil, daß eine gute Wärmeabführung mit erhöhter Kühlleistung während des Beschichtungsvorganges zur Verfügung steht, so daß insbesondere ein Lasereinlegieren und Laserbeschichten ohne die Gefahr einer wärmebedingten Strukturveränderung im Werkstoff des Kurbelgehäuses ausgeführt werden kann. Hierdurch ist es möglich, auch mit höheren Energien zu beschichten, so daß beispielsweise eine höhere Eindringtiefe des Beschichtungswerkstoffes in den Werkstoff des Bauteiles, eine bessere Verbindung zwischen der Beschichtung und dem Werkstoff des Bauteiles und/oder eine höhere Schichtdicke erzielt wird.
Zweckmäßigerweise umfaßt das Kühlmedium ein Gas, Stickstoff und/oder eine Kühlflüssigkeit, welche mit einem hohen Wärmekapazitätskoeffizienten für einen entsprechend hohen Wärmeabtransport sorgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die wärmeleitende Vorrichtung wenigstens eine Kühlplatte, welche vom Kühlmedium durchströmte Kanäle aufweist, wobei eine Kühlplatte am Kurbelgehäuse an wenigstens einer Seite angeordnet ist, an der die Zylinder offen enden.
Für einen guten Wärmeabtransport am Umfang der Zylinderbohrung ist die Kühlplatte derart ringförmig ausgebildet, daß sie mit einer entsprechenden Zylinderbohrung fluchtend am umlaufenden Rand derselben aufliegt.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform umfaßt die wärmeleitende Vorrichtung wenigstens einen dem Querschnitt einer Zylinderbohrung entsprechenden Kühldorn mit vom Kühlmedium durchströmten Kanälen, welcher in axialer Richtung des Zylinders ein- oder beidseitig einer Beschichtungszone derart angeordnet ist, daß ein wärmeleitender Kontakt zwischen dem Kühldorn mit der Zylinderlauffläche ausgebildet ist.
Für eine hohe Kühlleistung nahe der Zylinderlauffläche sind die vom Kühlmedium durchströmten Kanäle spiralförmig umlaufend ausgebildet.
Zum Auffangen von überschüssigem Beschichtungsmaterial ist ein in Schwerkraftrichtung unterhalb der Beschichtungszone angeordneter Kühldorn mit einem Auffangbecken für überschüssiges Beschichtungsmaterial ausgebildet.
Zum Auffangen und Einleiten von überschüssigem Beschichtungsmaterial in das Auffangbecken ist an einer der Beschichtungszone zugewandten Seite des Umfangs des Kühldornes eine Auffangnase ausgebildet.
Zur Erhöhung einer Kühlwirkung des Kühldornes ist der Kühldorn an seinem der Zylinderlauffläche zugewandten Umfang mit Kühlborsten ausgebildet, welche in bürstendem Kontakt mit der Zylinderlauffläche stehen. Zweckmäßigerweise sind die Kühlborsten aus einem wärmeleitenden Material, insbesondere Kupfer, gefertigt.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform umfaßt die wärmeleitende Vorrichtung wenigstens ein Kühlmediumbecken, in welches das Bauteil derart eintauchbar ist, daß ein Kühlmediumspiegel einen vorbestimmten Abstand von einer Beschichtungszone aufweist.
Besonders vorteilhaft ist es, an das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren einen Hon- Vorgang anzuschließen, um die beschichtete Oberfläche zu glätten.
Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in
Fig. 1 in einer Schnittansicht eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung, welche drei bevorzugte Ausführungsformen einer zusätzlichen Kühlung verwirklicht.
Fig. 2 in einer Schnittansicht eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung.
Die in Fig. 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung umfaßt eine Beschichtungsvorrichtung 10, welche mittels eines Plasmastrahles 12, welcher beispielsweise ein Laserstrahl ist, eine Zylinderlauffläche 14 einer Zylinderwand 15 eines Zylinders 16 eines Kurbelgehäuses 18 beschichtet. Die Beschichtungsvorrichtung 10 ist um eine Längsachse 20 drehbar, wie mit Pfeil 22 angedeutet, und entlang der Längsachse 20 verschiebbar, wie mit Pfeil 24 angedeutet. Das Kurbelgehäuse 18 weist einen Wasserraum 26 für ein Kühlmedium auf. Durch die Rotations- und Translationsbewegung der Beschichtungsvorrichtung 10 relativ zur Zylinderwandung 15 ist die Zylinderlauffläche 14 in vorbestimmten Bereichen bearbeitbar. Hierbei ist nachfolgend ein aktueller Arbeitsbereich der Beschichtungsvorrichtung 10, in dem der Plasmastrahl 12 oder ein Laserstrahl auf die Zylinderlauffläche 14 trifft, als Bearbeitungszone 28 bezeichnet.
Erfindungsgemäß umfaßt die Anordnung eine Kühlplatte 30, welche gebaut, d. h. mittels Plattensystem oder mechanisch, oder gegossen gefertigt ist und Kühlkanäle 32 umfaßt, welche von dem Kühlmedium durchflossen werden. Auf diese Weise ist die Kühlplatte aktiv gekühlt und führt über die bloße Wärmeleitung hinaus aktiv Wärmeenergie ab. Die Kühlkanäle weisen beispielsweise einen rechteckigen und/oder runden Querschnitt auf und sind insbesondere oberhalb einer Kontaktfläche 34 zwischen Kühlplatte 30 und Zylinderwandung 15 ausgebildet. Eine Kühlplatte 30 ist entweder einseitig oder beidseitig der offenen Enden des Zylinders 16 angeordnet. Ferner sind die Kühlplatten entsprechend dem Zylinderquerschnitt ringförmig ausgebildet so daß sie auf dem umlaufenden Zylinderwandung 15 aufliegen und in dem Ring eine Öffnung zum Einführen der Beschichtungsvorrichtung 10 zur Verfügung stellen. Die in der Fig. 1 unterer Kühlplatte 30 hat bei ringförmiger Ausführung den weiteren Vorteil, daß Prozeßgase und überschüssiges Beschichtungsmaterial, welches an der Zylinderlaufbahn 14 nicht angeschmolzen ist bzw. nicht anhaftet, in Schwerkraftrichtung in der Fig. 1 nach unten abgeführt werden können.
Erfindungsgemäß umfaßt die Anordnung ferner einen Kühldorn 36, welcher entsprechend dem Querschnitt des Zylinders 16 derart ausgebildet ist, daß dieser Kühldorn 36 in den Zylinder 16 einführbar ist und dort in Umfangsrichtung an der Zylinderwandung 15 anliegt. Alternativ oder zusätzlich zum Anliegen des Kühldornes 36 direkt an der Zylinderwandung 15 sind am Mantel des Kühldornes 36 Kühlborsten 38, beispielsweise aus Kupfer, vorgesehen, welche mit der Oberfläche der Zylinderwandung 15 in Kontakt stehen und auf diese Weise Wärme von der Zylinderwandung 15 zum Kühldorn 36 ableiten. In dem Kühldorn sind ferner von einem Kühlmedium durchströmte Kühlkanäle 40 vorgesehen, welche in der vorerwähnten Weise zur aktiven Kühlung und Wärmeenergieabführung dienen. Die Kühlkanäle sind spiralförmig umlaufend ausgebildet.
Mittels eines am in der Fig. 1 unteren Kühldorn 36 ausgebildeten Auffangbeckens 42 werden nicht an der Zylinderwandung 15 haftende Partikel aufgefangen. Zweckmäßigerweise ist auch das Auffangbecken 42 mit Kühlmedium gefüllt. Eine zusätzliche Auffangnase 44 leitet überschüssigen, herabfallenden Beschichtungswerkstoff in das Auffangbecken 42. Für das Kühlmedium in dem Auffangbecken 42 und/oder in den Kühlkanälen 40 ist ein Kühlmediumzufluß 46 und ein Kühlmediumabfluß 48 vorgesehen. Erfindungsgemäß wird ein oder werden beide der in Fig. 1 dargestellten Kühldorne 36 in der Vorschubgeschwindigkeit der Beschichtungsvorrichtung in Pfeilrichtung 24 mitgeführt, wie durch Pfeile 50 angedeutet.
Zur Glättung der beschichteten Oberfläche kann zudem ein Honen nach der Beschichtung erfolgen, wobei der Hon-Vorgang je nach gewünschter Oberflächengüte mehrere Schritte umfassen kann.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist eine wärmeleitende Vorrichtung in Form eines Kühlmediumbeckens 52 vorgesehen, in welches das Kurbelgehäuse 18 eingetaucht wird. Hierbei erfolgt gemäß dem Vorschub der Beschichtungsvorrichtung 10 eine Nachführung des Eintauchens (Pfeil 58) derart, daß ein Kühlmediumspiegel 54 immer einen konstanten, vorbestimmten Abstand 56 von beispielsweise 20 mm von der Beschichtungszone 28 aufweist. Hierbei erfolgt also eine Wärmeableitung durch eine Tauchkühlung des Kurbelgehäuses 18.
Die drei vorgenannten Kühloptionen sind dabei erfindungsgemäß alternativ oder in beliebiger Kombination miteinander in einer einzigen erfindungsgemäßen Anordnung ausgebildet.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es ferner vorgesehen, daß während der Beschichtung der Zylinderlauffläche 14 mit dem Plasmastrahl 12 oder einem Laserstrahl durch den Wasserraum 26 ein Kühlfluid, wie beispielsweise Gas, Stickstoff oder eine Kühlflüssigkeit geleitet wird, welche zu einer weiteren Kühlung der Zylinderwandung 15 führt und somit zusätzlich Wärme aus der Beschichtungszone abführt.

Claims (22)

1. Verfahren zum Herstellen verschleißfester Oberflächen an Bauteilen aus einer Al-Si- Legierung, wobei die verschleißfeste Oberflächen mittels eines thermischen Spritzens oder eines Laserstrahles aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß während der Herstellung der verschleißfesten Oberfläche wenigstens eine wärmeleitende Vorrichtung in wärmeleitenden Berührungskontakt mit dem Bauteil gebracht und diese wärmeleitende Vorrichtung aktiv gekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ausbilden der verschleißfesten Oberfläche in Form einer thermischen Spritzschicht diese zusätzlich mit einem Laserstrahl bearbeitet, insbesondere umgeschmolzen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschmelzen, Einlegieren, Dispergieren und/oder Beschichten mittels eines Laserstrahles oder durch thermisches Spritzen durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil ein Kurbelgehäuse einer Hubkolben-Brennkraftmaschinen ist, an dessen Zylinderlaufflächen von Zylindern die Beschichtung durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß während der Herstellung der verschleißfesten Oberfläche ein Wasserraum des Kurbelgehäuses mit einem Kühlmedium, insbesondere Gas, Stickstoff oder einer Kühlflüssigkeit, durchströmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeleitende Vorrichtung wenigstens eine Kühlplatte mit Kanälen für ein Kühlmedium umfaßt, welche an das Kurbelgehäuse an wenigstens einer Seite angelegt werden, an der sich offene Enden der Zylinder befinden.
7. Verfahren nach einem der Absprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeleitende Vorrichtung wenigstens einen dem Querschnitt des Zylinders entsprechenden Kühldorn umfaßt, welcher in axialer Richtung des Zylinders einer Beschichtungszone folgend und/oder der Beschichtungszone nacheilend mit der Zylinderlauffläche in Kontakt gebracht wird.
8. Verfahren nach einem der Absprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeleitende Vorrichtung ein Kühlmediumbecken umfaßt, in welches das Kurbelgehäuse während der Herstellung der verschleißfesten Oberfläche derart eingetaucht wird, daß sich ein Kühlmediumspiegel im Zylinder in Schwerkraftrichtung unterhalb einer Beschichtungszone befindet.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eintauchtiefe des Kurbelgehäuses in das Kühlmediumbecken derart nachgeführt wird, daß ein konstanter vorbestimmter Abstand zwischen der Beschichtungszone und dem Kühlmittelspiegel eingehalten wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Kühlung der wärmeleitenden Vorrichtung mit einem Gas, Stickstoff und/oder einer Kühlflüssigkeit durchgeführt wird.
11. Anordnung zum Herstellen verschleißfester Oberflächen an Bauteilen aus einer Al-Si- Legierung, insbesondere an Zylinderlaufflächen (14) von Zylindern (16) eines Kurbelgehäuses (18) einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß eine wärmeleitende Vorrichtung (30, 36, 52) vorgesehen ist, welche in wärmeleitendem Berührungskontakt mit dem Bauteil (18) angeordnet ist und ein Kühlmedium umfaßt.
12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium ein Gas, Stickstoff und/oder eine Kühlflüssigkeit umfaßt.
13. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeleitende Vorrichtung wenigstens eine Kühlplatte (30) umfaßt, welche vom Kühlmedium durchströmte Kanäle (32) aufweist, wobei eine Kühlplatte (30) am Kurbelgehäuse (18) an wenigstens einer Seite angeordnet ist, an der die Zylinder (16) offen enden.
14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlplatte (30) derart ringförmig ausgebildet ist, daß sie mit einer entsprechenden Zylinderbohrung (16) fluchtend am umlaufenden Rand derselben aufliegt.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeleitende Vorrichtung wenigstens einen dem Querschnitt einer Zylinderbohrung (16) entsprechenden Kühldom (36) mit vom Kühlmedium durchströmten Kanälen (40) umfaßt, welcher in axialer Richtung des Zylinders (16) ein- oder beidseitig einer Beschichtungszone (28) derart angeordnet ist, daß ein wärmeleitender Kontakt zwischen dem Kühldorn (36) mit der Zylinderlauffläche (14) ausgebildet ist.
16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß . die vom Kühlmedium durchströmten Kanäle (40) spiralförmig umlaufend ausgebildet sind.
17. Anordnung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Schwerkraftrichtung unterhalb der Beschichtungszone (28) angeordneter Kühldorn (36) mit einem Auffangbecken (42) für überschüssiges Beschichtungsmaterial ausgebildet ist.
18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß an einer der Beschichtungszone (28) zugewandten Seite des Umfangs des Kühldornes (36) eine Auffangnase (44) ausgebildet ist.
19. Anordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühldorn (36) an seinem der Zylinderlauffläche (14) zugewandten Umfang mit Kühlborsten (38) ausgebildet ist, welche in bürstendem Kontakt mit der Zylinderlauffläche (14) stehen.
20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlborsten (38) aus einem wärmeleitenden Material, insbesondere Kupfer, gefertigt sind.
21. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeleitende Vorrichtung wenigstens ein Kühlmediumbecken (52) umfaßt, in welches das Bauteil (18) derart eintauchbar ist, daß ein Kühlmediumspiegel (54) einen vorbestimmten Abstand (56) von einer Beschichtungszone aufweist.
22. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die thermische Oberflächenbearbeitung des Bauteiles ein Hon-Vorgang der Oberfläche anschließt.
DE19941562A 1999-02-19 1999-09-01 Verfahren und Anordnung zum Herstellen verschleißfester Oberflächen Withdrawn DE19941562A1 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19941562A DE19941562A1 (de) 1999-02-19 1999-09-01 Verfahren und Anordnung zum Herstellen verschleißfester Oberflächen
DE50000969T DE50000969D1 (de) 1999-02-19 2000-01-26 Verfahren und anordnung zum herstellen verschleissfester oberflächen
CNB008040044A CN1153844C (zh) 1999-02-19 2000-01-26 制造耐磨表面的方法和装置
EP00902632A EP1161569B2 (de) 1999-02-19 2000-01-26 Verfahren und anordnung zum herstellen verschleissfester oberflächen
PCT/EP2000/000575 WO2000049194A1 (de) 1999-02-19 2000-01-26 Verfahren und anordnung zum herstellen verschleissfester oberflächen
JP2000599916A JP2002537487A (ja) 1999-02-19 2000-01-26 耐磨耗性面を形成する方法と装備
US09/933,051 US6634179B2 (en) 1999-02-19 2001-08-20 Process and configuration for producing wear-resistant surfaces

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19907104 1999-02-19
DE19941562A DE19941562A1 (de) 1999-02-19 1999-09-01 Verfahren und Anordnung zum Herstellen verschleißfester Oberflächen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19941562A1 true DE19941562A1 (de) 2000-08-31

Family

ID=7898119

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19941562A Withdrawn DE19941562A1 (de) 1999-02-19 1999-09-01 Verfahren und Anordnung zum Herstellen verschleißfester Oberflächen
DE50000969T Expired - Lifetime DE50000969D1 (de) 1999-02-19 2000-01-26 Verfahren und anordnung zum herstellen verschleissfester oberflächen

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE50000969T Expired - Lifetime DE50000969D1 (de) 1999-02-19 2000-01-26 Verfahren und anordnung zum herstellen verschleissfester oberflächen

Country Status (1)

Country Link
DE (2) DE19941562A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10009133A1 (de) * 2000-02-26 2001-08-30 Volkswagen Ag Verfahren zum Laserbeschichten einer Oberfläche
DE10026372A1 (de) * 2000-05-27 2001-11-29 Volkswagen Ag Verfahren zum Laserbearbeiten einer Innenfläche einer zylinderförmigen Bohrung
DE10151716A1 (de) * 2001-10-19 2003-05-08 Bayerische Motoren Werke Ag Legierungspulver zur Beschichtung insbesondere des Ventilsitzbereiches eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine sowie Beschichtungsverfahren
DE102005005359A1 (de) * 2005-02-02 2006-08-10 Siemens Ag Verfahren zum Kaltgasspritzen und für dieses Verfahren geeignete Beschichtungsanlage
DE102010045314B4 (de) * 2010-09-14 2021-05-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Thermisches Beschichtungsverfahren

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10009133A1 (de) * 2000-02-26 2001-08-30 Volkswagen Ag Verfahren zum Laserbeschichten einer Oberfläche
DE10026372A1 (de) * 2000-05-27 2001-11-29 Volkswagen Ag Verfahren zum Laserbearbeiten einer Innenfläche einer zylinderförmigen Bohrung
DE10026372B4 (de) * 2000-05-27 2008-06-12 Volkswagen Ag Verfahren zum Laserbearbeiten einer Innenfläche einer zylinderförmigen Bohrung
DE10151716A1 (de) * 2001-10-19 2003-05-08 Bayerische Motoren Werke Ag Legierungspulver zur Beschichtung insbesondere des Ventilsitzbereiches eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine sowie Beschichtungsverfahren
DE102005005359A1 (de) * 2005-02-02 2006-08-10 Siemens Ag Verfahren zum Kaltgasspritzen und für dieses Verfahren geeignete Beschichtungsanlage
DE102005005359B4 (de) * 2005-02-02 2009-05-07 Siemens Ag Verfahren zum Kaltgasspritzen
US8021715B2 (en) 2005-02-02 2011-09-20 Siemens Aktiengesellschaft Cold gas spraying method
DE102010045314B4 (de) * 2010-09-14 2021-05-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Thermisches Beschichtungsverfahren

Also Published As

Publication number Publication date
DE50000969D1 (de) 2003-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19523484C2 (de) Verfahren zum Herstellen einer Zylinderlaufbüchse aus einer übereutektischen Aluminium/Silizium-Legierung zum Eingießen in ein Kurbelgehäuse einer Hubkolbenmaschine und danach hergestellte Zylinderlaufbüchse
EP1041173B1 (de) Leichtmetallzylinderblock, Verfahren zu seiner Herstellung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE4438550C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer in ein Kurbelgehäuse einer Hubkolbenmaschine eingegossenen Zylinderlaufbüchse aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung
DE102012015405B4 (de) Zylinderlaufbuchse und Verfahren zu deren Herstellung
EP0411322A1 (de) Verfahren zum Herstellen verschleissfester Oberflächen an Bauteilen aus einer Aluminium-Silicium-Legierung
EP1161569B1 (de) Verfahren und anordnung zum herstellen verschleissfester oberflächen
DE102012211440A1 (de) Kolben
EP1157141B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum bearbeiten einer oberfläche eines bauteils
DE102018202540A1 (de) Motorblock eines Verbrennungsmotors mit optimierten Wärmeleiteigenschaften
DE19941562A1 (de) Verfahren und Anordnung zum Herstellen verschleißfester Oberflächen
EP1127652B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten einer Innenfläche einer zylinderförmigen Bohrung mittels Laser und gekühlter Umlenkoptik
DE102013221617A1 (de) Dünnwandige Einlage für einen Zylinder einer Kolbenmaschine sowie Verfahren zu deren Herstellung
DE10151716A1 (de) Legierungspulver zur Beschichtung insbesondere des Ventilsitzbereiches eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine sowie Beschichtungsverfahren
DE19941564A1 (de) Verfahren zum Bearbeiten einer Oberfläche eines Bauteils
EP1127958B1 (de) Verfahren zum Laserbeschichten einer Oberfläche
DE19941563A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten einer Oberfläche eines Bauteils
DE10064440B4 (de) Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten einer Innenfläche einer zylinderförmigen Bohrung eines Bauteils
DE10163970B4 (de) Verschleißarme Werkstückfläche und Verfahren zu ihrer Herstellung
EP1173689B1 (de) Oberflächenlegiertes zylindrisches, teilzylindrisches oder hohlzylindrisches bauteil
DE10009122B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten einer Innenfläche einer zylinderförmigen Bohrung mittels Laser
DE10032082A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten einer Innenfläche einer zylinderförmigen Bohrung
EP1161571B1 (de) Verfahren zum bearbeiten einer oberfläche eines bauteils
DE10041179B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten einer Innenfläche einer zylinderförmigen Bohrung
EP3463727B1 (de) Zylinder, verfahren zur endbearbeitung eines zylinders, hubkolbensystem und verwendung eines hubkolbensystems
DE10026372B4 (de) Verfahren zum Laserbearbeiten einer Innenfläche einer zylinderförmigen Bohrung

Legal Events

Date Code Title Description
8120 Willingness to grant licences paragraph 23
8141 Disposal/no request for examination