DE19956622A1

DE19956622A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von mit wenigstens einer Gleitfläche versehenen Maschinenteilen

Info

Publication number: DE19956622A1
Application number: DE19956622A
Authority: DE
Inventors: Lech Moczulski
Original assignee: MAN B&W Diesel AS
Current assignee: MAN B&W Diesel AS
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2000-05-25
Also published as: DE50002861D1; KR100493603B1; KR20020068524A

Abstract

Bei der Herstellung von mit wenigstens einer Gleitfläche versehenen Maschinenteilen, insbesondere Kolbenringen (3) und/oder Kolben und/oder Zylinderbüchsen von Motoren, vorzugsweise Zweitakt-Großdieselmotoren, die im Bereich ihrer Gleitfläche mit einer auf das Grundmaterial aufgebrachten, eine Aluminium-Bronze enthaltenden Beschichtung (4) versehen sind, lassen sich dadurch die Eigenschaften der Beschichtung gegenüber einer aus reiner Aluminium-Bronze bestehenden Beschichtung in jeder gewünschten Richtung verbessern, dass die Beschichtung (4) durch eine Aggregation von Aluminium-Bronze und wenigstens einem weiteren, hiermit nicht legierten Material gebildet wird, und dass die Beschichtung (4) als ein- oder mehrlagige Beschichtung im Thermosprühverfahren auf das Grundmaterial aufgesprüht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von mit wenigstens einer Gleitfläche versehenen Maschinenteilen, insbesondere Kolbenringen und/oder Kolben und/oder Zylinderbüchsen von Motoren, vorzugsweise Zweitakt- Großdieselmotoren, die im Bereich ihrer Gleitfläche mit einer auf das Grundmaterial aufgebrachten Beschichtung versehen sind.

Maschinenteile mit aufgeschweißter, z. B. aus Aluminum-Bronze bestehender, ein- oder mehrlagiger Beschichtung wurden bereits vorgeschlagen. Durch Schweißen kann jeweils nur ein in sich einheitliches Material aufgetragen werden. Die erzielbaren Eigenschaften der Beschichtung sind daher im Wesentlichen durch die Eigenschaften dieses aufgeschweißten Materials festgelegt. Eine aus mehreren Materialien bestehende Materialmischung ist nicht möglich.

Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung eingangs erwähnter Art zu schaffen, wobei die Eigenschaften der Beschichtung gegenüber einer reinen Aluminium-Bronze-Beschichtung verbessert werden können.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, dass die Beschichtung durch eine Aggregation von Alumium-Bronze und wenigstens einem weiteren, hier mit nicht legierten Material gebildet wird und dass die Beschichtung im Thermosprühverfahren auf das Grundmaterial aufgesprüht wird.

Hierbei ist es in vorteilhafter Weise möglich, dem Sprühstralil mehrere Materialien zuzuführen. Die im Thermosprühverfahren aufgesprühte Beschichtung kann daher in vorteilhafter Weise aus einem mehrere, nicht miteinander legierte Materialien umfassenden Materialmix bestehen. Auf diese Weise ist es möglich, die Eigenschaften der Aluminium-Bronze, die als Matrixmaterial für das andere Material dient, durch Beigabe eines anderen Materials beziehungsweise anderer Materialien in der einen oder anderen Richtung zu beeinflussen. Auf diese Weise läßt sich eine Beschichtung erreichen, deren Qualitäten gegenüber einer nur aus Alumium-Bronze bestehenden Beschichtung sowohl hinsichtlich der Verschleißfestigkeit als auch hinsichtlich der Korossionsfestigkeit und dergleichen wesentlich verbessert werden können.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben. So kann die Beschichtung neben einer Aluminium- Bronze zweckmäßig ein Material, das härter als die verwendete Aluminium-Bronze ist, enthalten. In diesem Zusammenhang bietet sich vielfach die Verwendung einer Chromlegierung an. Aluminium-Bronze besitzt vergleichsweise gute Einlaufeigenschaften. Durch Zugabe einer Ghromlegierung können die Verschleiß- und Korossionsfestigkeit sowie Freßsicherheit erheblich gesteigert werden. Zweckmäßig sollte die Chromlegierung zumindest die Elemente Cr, C und Fe enthalten. Dies führt zu einer für die meisten Einsatzfälle gut geeigneten Verbesserung der Standzeiten gegenüber einer nur aus Aluminium-Bronze bestehenden Beschichtung, wobei durch Zugabe bzw. Austausch von einzelnen Elementen noch Variation möglich sind.

Auch durch Variation der Legierungsbestandteile der Aluminium- Bronze, die zweckmäßig zumindest die Elemente Al, Fe und Cu enthalten sollte, können die endgültigen Eigenschaften der Beschichtung beeinflußt werden. So ergibt eine Aluminium- Bronze mit 9% Al, 1% Fe und Rest Cu eine vergleichsweise weiche Matrix mit besonders guten Einlaufeigenschaften. Andererseits ergibt eine Aluminium-Bronze mit 14% Al, 4% Fe, 2% Mn und Rest Cu eine vergleichsweise harte Matrix, wobei durch Kombination mit bestimmten Ghromlegierungen eine besonders große Härte der gesamten Beschichtung erzielbar ist.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der übergeordneten Maßnahmen kann die Beschichtung gegenüber den sonstigen Beschichtungsmaterialien härtere Einlagerungen enthalten, die in Form eines beim Sprühvorgang nicht geschmolzenen Pulvers mit den sonstigen, zum Sprühen geschmolzenen Beschichtungsmaterialien aufgesprüht werden. Bei den sonstigen Beschichtungsmaterialien kann es sich dabei ausschließlich um Aluminium-Bronze oder eine Mischung von Aluminium-Bronze und einem weiteren, beim Sprühvorgang geschmolzenen Material, wie einer Chromlegierung oben erwähnter Art, handeln. Die in Form eines Pulvers beigegebenen Einlagerungen, die zweckmäßig durch Carbide und/oder Oxide z. B. von Wolfram, Nickel oder Chrom etc. gebildet werden können, ergeben eine besonders große Erhöhung der erzielbaren Härte. Die genannten Einlagerungen fungieren dabei vielfach als eine Art Schleifkorn, was zu einem gewissen Hon-Effekt führt. Auf diese Weise entstehen nach dem Einlauf Öltaschen, in denen Schmiermittel gespeichert werden kann, was sich vorteilhaft auf die erzielbare Gesamtlebensdauer auswirkt.

Vorteilhaft können zur Bildung eines Sprühstrahls zwei Drähte in einer vorgegebenen Entfernung vom Grundmaterial abgeschmolzen und durch einen auf das Grundmaterial gerichteten Gasstrahl beaufschlagt werden, wobei ein Draht aus Aluminium-Bronze besteht und der weitere Draht wenigstens einem weiteren Material zugeordnet ist. Dabei kann die Zusammensetzung der Beschichtung durch die Vorschubgeschwindigkeit der Drähte und ebenso durch die Dicke der Drähte beeinflußt werden.

Eine weitere Beeinflussungsmöglichkeit besteht dabei auch in der Wahl eines bestimmten Gases. So begünstigt die Verwendung von Luft die Bildung von Oxiden, was die Verschleißfestigkeit erhöht. Die Verwendung von Stickstoff führt zu einer weitgehenden Unterdrückung von Oxiden, was eine hohe Härte erreichen läßt. Die Verwendung von Argon und/oder Helium und/oder Wasserstoff ermöglicht die Anwendung besonders hoher Temperaturen, was eine besonders kompakte Beschichtung ergibt.

Zum Abschmelzen der Drähte wird zweckmäßig ein elektrischer Lichtbogen zwischen diesen Drähten erzeugt. Hierzu werden die Drähte einfach an unterschiedliche Pole einer entsprechend starken Stromquelle angeschlossen, wobei durch die Zuordnung von Plus und Minus zum einen oder anderen Draht eine weitere Variation der Eigenschaften der herzustellenden Beschichtung möglich ist. Vielfach ist es zweckmäßig, wenn der aus Aluminium- Bronze bestehende Draht mit dem Pluspol verbunden.

Eine vorteilhafte Maßnahme zur Herstellung einer mit nicht geschmolzenen Einlagerungen versehenen Beschichtung kann darin bestehen, dass ein als Hohldraht ausgebildeter Draht abgeschmolzen wird, dessen Hohlraum das die Einlagerungen bildende Pulver enthält.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens enthält zweckmäßig einen Sprühkopf mit einer Auslaßöffnung, mit einer der Auslaßöffnung zugeordneten, mit einem Druckgas beaufschlagbaren Düse und mit zwei der Auslaßöffnung zugeordneten Drahtzuleitungen für an unterschiedliche Pole einer elektrischen Stromquelle angeschlossene, das Beschichtungsmaterial bildende Drähte, die durch einen im Bereich der Auslaßöfinung gebildeten Lichtbogen abschmelzbar sind. Eine derart aufgebaute Vorrichtung erweist sich als sehr einfach und robust.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung an Hand der Zeichnung näher entnehmbar.

In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Anwendungsbeispiel in Form eines Ausschnitts aus einem Zylinder eines Großmotors,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 3 eine Variante zu Fig. 2.

Hauptanwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung sind Großmotoren, wie beispielsweise als Schiffsantriebe Verwendung findende Zweitakt-Großdieselmotoren, und dort insbesondere die mit Laufflächen versehenen Teile wie die Zylinderbüchsen, Kolben, Kolbenringe etc. . Das der Fig. 1 zu Grunde liegende Beispiel zeigt eine Zylinderbüchse 1 mit einem hierin angeordneten Kolben 2, der mit Kolbenringen 3 versehen ist. Diese sind hier im Bereich ihrer umfangsseitigen Lauffläche mit einer Beschichtung 4 versehen, welche die Lebensdauer verlängern soll. Selbstverständlich wäre es auch denkbar, gleichzeitig oder alternativ auch die Lauffläche der Zylinderbüchse 1 und/oder das Kolbenhemd etc. zu beschichten.

Die Beschichtung 4 kann als einiagige oder mehrlagige Beschichtung ausgebildet sein, und besteht jeweils aus einer Aggregation, d. h. einem Materialmix, von Aluminium-Bronze und wenigstens einem weiteren, nicht mit der Aluminium-Bronze legierten Material. Bei einer mehrlagigen Beschichtung können die einzelnen Lagen jeweils aus demselben Materialmix oder unterschiedlichen Materialmischungen bestehen. Die Aluminium-Bron ze fungiert dabei praktisch als Matrix, die das weitere Material aufnimmt. Die verschiedenen Materialien werden, wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht, mittels eines gemeinsamen Sprühstahls 5 im Thermosprühverfahren auf das Grundmaterial des zu beschichtenden Bauteils aufgesprüht. Dabei wird die aus den verschiedenen Materialien gebildete Schmelze mit einem auf das zu beschichtende Grundmaterial ausgerichteten Gasstrahl beaufschlagt. Beim zu beschichtenden Grundmaterial kann es sich um Guß- oder Stahlmaterial handeln.

Die der Fig. 2 zu Grunde liegende Vorrichtung enthält eine Aufnahmeeinrichtung, hier in Form eines Tisches 6, zur Aufnahme des zu beschichtenden Grundmaterials, hier eines Kolbenrings 3. Mit Abstand oberhalb des Tisches 6 ist ein Sprühkopf 7 vorgesehen. Dieser besitzt ein rohriörmiges, an seinem dem Tisch zugewandten, vorderen Ende konisch verengtes und mit einer Auslaßöffnung 8 versehenes Gehäuse 9. Dieses kann mit einem hier nicht näher dargestellten Griff für eine manuelle Betätigung versehen oder auf einem dem Tisch 6 zugeordneten Gestell verschiebbar aufgenommen sein. Selbstverständlich wäre es auch denkbar, den Sprühkopf 7 stationär anzuordnen und den Tisch 6 mit einer verschiebbaren Werkstückaufnahme zu versehen.

Der Auslaßöffnung 8 sind zwei Drahtzuleitungen 10, 11 zugeordnet, die mit geringem Abstand von der Auslaßöffnung 8 enden. Den Drahtzuleitungen 10, 11 ist jeweils ein von einer zugeordneten Trommel 12, 13 abziehbarer Draht 14 bzw. 15 zuführbar. Der Drahtvorschub wird durch jeweils eine Vorschubeinrichtung 16 bewerkstelligt.

Die Trommeln 12, 13 und damit auch die hiervon abgezogenen Drähte 14, 15 sind an unterschiedliche Pole einer Stromquelle 17 angeschlossen. Die Stromstärke der Stromquelle 17 ist so bemessen, dass sich zwischen den Enden der aus den Drahtzuleitungen 10, 11 austretenden Drähte ein elektrischer Lichtbogen 18 ergibt, der dazu führt, dass die vorderen Enden der Drähte 14, 15 auch im Falle unterschiedlicher Schmelztemperaturen der den Drähten 14 bzw. 15 zu Grunde liegenden Materialien abschmelzen. Die Schmelztemperaturen der den Drähten 14 bzw. 15 zu Grunde liegenden Materialien können daher unterschiedlich sein. In der Regel liegt die Schmelztemperatur von Aluminium-Bronze niedriger als die Schmelztemperatur der erwähnten Chromlegierungen.

Da die Drähte 14, 15 kontinuierlich vorgeschoben werden, wird laufend Schmelze produziert. Diese wird mittels eines auf den Tisch 6 gerichteten Gasstrahls in Form kleiner Tröpfchen weggeblasen. Der so gebildete Sprühstrahl 5 bildet beim Auftreffen auf das zu beschichtende Grundmaterial die Beschichtung 4, die dabei sowohl das Material des Drahts 14 als auch das Material des Drahts 15 enthält. Zur Erzeugung des erwähnten Gasstrahls ist ein oberhalb der abschmelzenden Enden der Drähte 14, 15 düsenförmig endendes Strahlrohr 24 vorgesehen, das an eine geeignete, nicht dargestellte Druckgasquelle angeschlossen ist.

Beim Beispiel gemäß Fig. 2 ist lediglich ein Sprühkopf 7 für zwei Drähte vorgesehen, zwischen denen der Lichtbogen 18 gezündet wird. Es wäre aber auch denkbar, jedem Draht einen eigenen Sprühkopf zuzuordnen, wobei jeweils zwischen zwei Sprühkopfteilen, z. B. zwischen einer Drahtauslassdüse und einem diese umfassenden Mantelrohr, ein Lichtbogen gezündet werden kann, der durch einen Gasstrahl eines vom Mantelrohr zugeführten Gases ausgetrieben werden kann.

In einfachen Fällen genügt es, wenn die Beschichtung 4 einiagig ist, da vielfach bereits durch einen geeigneten Materialmix die gewünschten Eigenschaften erzielbar sind. Eine derartige Beschichtung kann in vorteilhafter Weise in einem Arbeitsgang aufgebracht werden. Es ist aber auch eine mehrlagige, z. B. zweilagige Ausgestaltung der Beschichtung 4 möglich und oft vorteilhaft.

Bei einer mehrlagigen Beschichtung können zweckmäßig eine erste, vergleichsweise weiche Lage und darauf eine vergleichsweise harte Lage vorgesehen werden. Die erste Lage ergibt dabei eine gute Anbindung der äußeren Lage an das Grundmaterial. Für die äußere Lage kann daher ein eine sehr große Härte ergebender Materialmix Verwendung finden, der ohne die weichere erste Lage einer hohen Abplatzgefahr unterläge. Die äußere Lage kann dabei ohne Weiteres 3 bis 5 mal härter als das Grundmaterial sein, was eine gute Standfestigkeit ergibt. Der Materialmix für die erste Lage wird zweckmäßig so gewählt, dass sich eine zwischen den Härten des Grundmaterials und der äußeren Lage liegende Härte und dementsprechend geringe Härtesprünge ergeben. Auch die Korossionsbeständigkeit lässt sich durch entsprechende Materialwahl beeinflussen.

Bei einer mehrlagigen Beschichtung lässt sich in vorteilhafter Weise eine vergleichsweise große Gesamtdicke der Beschichtung erreichen. Eine derartige Beschichtung kann nach dem Auftragvorgang etwas komprimiert werden, was in vorteilhafter Weise zu einer Erhöhung der Härte führt. Die in dieser Hinsicht erwünschte Komprimierung kann durch einen Bearbeitungsvorgang, z. B. Schleifvorgang, erreicht werden, bzw. ergibt sich während des Betriebs, insbesondere während der Einlaufphase, von selbst. Bei einer einlagigen Beschichtung ist die genannte Komprimierung ebenfalls möglich, wenn auch im Hinblick auf die geringere Dicke in geringerem Maße.

Die Beschichtung 4 enthält, wie oben schon erwähnt wurde, einerseits eine Aluminium-Bronze und andererseits wenigstens ein weiteres, mit der verwendeten Aluminium-Bronze nicht legiertes Material. Dementsprechend besteht ein Draht, z. B. der Draht 14, aus einer Aluminium-Bronze und der andere Draht, z. B. der Draht 15, aus dem weiteren zur Bildung der Beschichtung 4 verwendeten Material. Die Aluminium-Bronze bildet dabei eine Matrix, die das weitere Material aufnimmt. Durch eine derartige Aggregation von nicht miteinander legierten Materialien lassen sich die Qualitäten der das Matrixmaterial bildenden Aluminium-Bronze in jeder gewünschten Richtung verbessern. Die Aluminium-Bronze besitzt in der Regel gute Einlaufeigenschaften. Durch Verwendung eines weiteren Materials, das härter als Aluminium-Bronze ist, beispielsweise eine Chromlegierung, lassen sich zusätzlich eine größere Härte und damit eine gute Verschleiß- und Korossionsfestigkeit erreichen. Auch die Korossionsbeständigkeit lässt sich durch eine geeignete Wahl des Materials beeinflussen.

Durch Wahl der Legierungsbestandteile der Aluminium-Bronze lassen sich die Eigenschaften der durch die Aluminium-Bronze gebildeten Matrix beeinflussen. So bildet eine Aluminium-Bronze mit 7% bis 12%, vorzugsweise 9% Al, 0,5% bis 2%, vorzugsweise 1% Fe und Rest Cu eine vergleichsweise weiche Matrix. Sofern eine vergleichsweise harte Matrix erwünscht ist, kann eine Aluminium-Bronze mit 14% Al, 2% bis 8%, vorzugsweise 4%Fe, 0,5% bis 5%, vorzugsweise 2% Mn und Rest Cu Verwendung finden. Eine kostengünstige Chromlegierung kann 10% bis 15%, vorzugsweise 13% Cr, 0,2% bis 0,5%, vorzugsweise 0,35% C und Rest Fe enthalten. Zur Steigerung der Härte können die Anteile geändert und weitere Elemente hzzzugenommen bzw. ausgetauscht werden. So ergibt sich mit einer Chromlegierung mit 25% bis 35%, vorzugsweise 28% Cr, 2% bis 7%, vorzugsweise 5% C, 0,5% bis 3%, vorzugsweise 1% Mn und Rest Fe eine größere Härte als mit der oben erwahnten Chromlegierung. Eine weitere Steigerung läßt sich mit einer Chromlegierung mit 25% bis 35%, vorzugsweise 28% Cr, 2% Mn, 3,7% B, 1,7% Si und Rest Fe erreichen, wobei die Anteile von Mn, B und Si um ±1% variieren können. Eine besonders große Härte ergibt eine Chromlegierung mit 40% bis 50% Cr, 6% bis 12% Mo, 2% bis 5% C, 2% bis 5% Fe und Rest Ni. Vorzugsweise können dabei 45% Cr, 9% Mo, 3,5% C, 3,5% Fe und Rest Ni vorgesehen sein.

Jede der vorstehend erwähnten Chromlegierungen kann mit jeder der weiter oben erwähnten Aluminium-Bronzen kombiniert werden. Dabei ergibt sich bei einer Kombination mit der härteren Aluminium-Bronze auch eine größere Härte der Beschichtung und umgekehrt. Auf diese Weise können für jeden Einzelfall günstige Beschichtungen erzeugt werden. Versuche haben ergeben, dass eine Kombination einer der oben genannten Aluminium-Bronzen mit der ersten, vorstehend genannten Chromlegierung mit jeweils vorzugsweise 13% Cr, 0,2% bis 0,5% C und Rest Fe eine besonders gute Kolbenhemd-Beschichtung ergibt, wobei deren Härte durch Verwendung der einen oder anderen Aluminium- Bronze beeinflußt werden kann. Eine Kombination der einen oder anderen Aluminium-Bronze oben genannter Art mit der zweiten oder dritten Ghromlegierung mit jeweils vorzugsweise 28% Cr, 5% C, 1% Mn und Rest Fe bzw. 28% Cr, 2% Mn, 3,7% B, 1,7% Si und Rest Fe ergibt eine für Kolbenringe besonders gut geeignete Beschichtung.

Die Kombination der einen oder anderen Aluminium-Bronze oben genannter Art mit einer Chromlegierung mit 40% bis 50% Cr, 6% bis 12% Mo, 2% bis 5% C, 2% bis 5% Fe und Rest Ni oder vorzugsweise 45% Cr, 9% Mo, 3,5% C, 3,5% Fe und Rest Ni ergibt eine besonders gute Zylinderbüchsen-Beschichtung, wobei wiederum, wie auch in den anderen Fällen die Gesamthärte durch Verwendung der Aluminium-Bronze mit jeweils vorzugsweise 9% Al, 1% Fe und Rest Cu nach unten geführt und durch Verwendung der Aluminium-Bronze mit jeweils vorzugsweise 14% Al, 4% Fe, 2% Mn und Rest Cu angehoben werden kann.

Weitere Möglichkeiten zur Einflußnahme auf die Eigenschaften der Beschichtung bestehen in der Wahl des verwendeten Ausblasgases. In einfachen Fällen kann hierfür Luft Verwendung finden. Es wäre aber auch denkbar N₂, Argon, Helium oder Wasserstoff oder Kombinationen dieser Gase zu verwenden. Bei der Verwendung von Luft ist die Bildung von Oxiden begünstigt, was die Verschleißfestigkeit verbessert. Bei der Verwendung von N₂ entstehen weniger Oxide, was eine vergleichsweise große Härte erwarten läßt. Bei der Verwendung von Argon und/oder Helium und/oder Wasserstoff können vergleichsweise hohe Temperaturen zur Anwendung kommen, was eine besonders hohe Kompaktheit der hergestellten Beschichtung erwarten läßt.

Im Zusammenhang mit der Kombination einer der oben genannten Aluminium-Bronzen mit der Chromlegierung mit jeweils vorzugsweise 13% Cr, 0,2% bis 0,5% C und Rest Fe hat sich die Verwendung von Luft als Ausblasgas als besonders zweckmäßig erwiesen. Im Zusammenhang mit der Chromlegierung mit jeweils vorzugsweise 28% Cr, 5% C, 1% Mn und Rest Fe hat sich die Verwendung von N₂ als Ausblasgas als besonders zweckmäßig erwiesen. Im Zusammenhang mit der Chromlegierung mit jeweils vorzugsweise 28% Cr, 2% Mn, 3,7% B, 1,7% Si und Rest Fe ist erfahrungsgemäß Argon als Ausblasgas zu bevorzugen. Im Zusammenhang mit der Chromlegierung mit jeweils vorzugsweise 45% Cr, 9% Mo, 3,5% C, 3,5% Fe und Rest Ni ist Helium oder eine Kombination von Helium und/oder Argon und/oder N₂ als Ausblasgas zu bevorzugen.

Weitere Variationsmöglichkeiten bestehen in der Wahl der Vorschubgeschwindigkeit der Drähte 14, 15 und/oder der Dicke der Drähte 14, 15. Diese Größen werden zweckmäßig so gewählt, dass der Anteil der Aluminium-Bronze an der Beschichtung zumindest 50%, zweckmäßig über 50% beträgt, so dass sich eine geräumige Matrix für das weitere, noch hinzukommende Material ergibt.

Was oben allgemein zur Beschichtung ausgeführt wurde, gilt bei einer mehrlagigen Beschichtung selbstverständlich auch für die einzelnen Lagen.

Bei dem der Fig. 3 zu Grunde liegenden Beispiel werden ebenfalls zwei Drähte 19, 20 abgeschmolzen, wobei der eine Draht 19 als massiver, aus einer Aluminium-Bronze oben genananter Art bestehender Draht ausgebildet ist. Der andere Draht 20 ist als Hohldraht ausgebildet, der aus einer Chromlegierung oben genannter Art, vorzugsweise aus der Chromlegierung mft 40% bis 50% Cr, 6% bis 12% Mo, 2% bis 5% C, 2% bis 5% Fe und Rest Ni besteht, welche die größte Härte der genannten Chromlegierungen aufweist. Der Hohlraum des Hohldrahts 20 enthält eine Füllung 21, die durch in Pulverform vorliegende Carbide oder Oxide, beispielsweise WoC, CrC, NiC oder CrO gebildet wird. Dieses Pulver wird beim Abschmelzen der Drähte 19, 20 frei, ohne selbst zu schmelzen und wird mit den Tröpfchen der geschmolzenen Materialien durch den zugeführten Gasstrahl weggetragen.

Die in Pulverform vorliegenden Carbide bzw. Oxide werden dementsprechend zusammen mit den geschmolzenen Materialien zur Bildung einer Beschichtung auf das Grundmaterial aufgesprüht. Bei dem der Fig. 3 zu Grunde liegenden Beispiel soll es sich bei dem zu beschichtenden Werkstück um eine Zylinderbüchse 1 handeln, die im Bereich ihrer Lauffläche mit einer Beschichtung 22 versehen wird. Die zusammen mit den geschmolzenen, den Draht 19 und den Hohldraht 20 bildenden Materialien aufgesprühten, pulverförmig vorliegenden Carbide bzw. Oxide bilden dabei in die Beschichtung 22 eingelagerte Körner 23. Sobald diese freigelegt sind, führen diese zu einem gewissen Hon-Effekt, durch den nach der Einlaufphase an der Oberfläche des Gegenwerkstücks sich befindende Einlaufrückstände entfernt werden. Gleichzeitig bilden sich Öltaschen, die eine zuverlässige Schmierung gewährleisten.

Bei einer mehrlagigen Beschichtung wird zweckmäßig nur die äußere Lage bzw. eine der äußeren Lagen, die nach der Einlaufphase trägt, mit Einlagerungen in Form der Körner 23 versehen.

Vorstehend wurden zwar einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert, ohne dass jedoch hiermit eine Beschränkung verbunden sein soll. Vielmehr stehen dem Fachmann eine Reihe von Möglichkeiten zur Verfügung, um den allgemeinen Lösungsgedanken an die Verhältnisse des Einzelfalls anzupassen. So wäre es beispielsweise denkbar, dass die Beschichtung bzw. eine Lage der Beschichtung nur durch Aluminium-Bronze und Einlagerungen in Form der vorstehend erwähnten Körner 23 gebildet wird. Zur Herstellung einer derartigen Beschichtung könnte beispielsweise ein aus der gewünschten Aluminium-Bronze bestehender Hohldraht Verwendung finden, der mit dem zur Bildung der Einiagerungen vorgesehenen Pulvermaterial gefüllt ist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von mit wenigstens einer Gleitfläche versehenen Maschinenteilen, insbesondere Kolbenringen (3) und/oder Kolben (2) und/oder Zylinderbüchsen (1) von Motoren, vorzugsweise Zweitakt- Großdieselmotoren, die im Bereich ihrer Gleitfläche mit einer auf das Grundmaterial aufgebrachten, eine Aluminium- Bronze enthaltenden Beschichtung (4 bzw. 22) versehen sind, wobei die Beschichtung (4 bzw. 22) durch eine Aggregation von Aluminium-Bronze und wenigstens einem weiteren, hiermit nicht legierten Material gebildet wird, und dass die Beschichtung (4 bzw. 22) im Thermosprühverfahren auf das Grundmaterial aufgesprüht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4, 22) neben Aluminium-Bronze ein Material, das härter als die verwendete Aluminium-Bronze ist, vorzugsweise eine Chromlegierung, enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Chromlegierung zumindest die Elemente Cr, C und Fe enthält.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Chromlegierung 10% bis 15%, vorzugsweise 13% Cr, 0,2% bis 0,5%, vorzugsweise 0,35% C und Rest Fe enthält.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Chromlegierung 25% bis 35%, vorzugsweise 28% Cr, 2% bis 7%, vorzugsweise 5% C, 0,5% bis 3%, vorzugsweise 1% Mn und Rest Fe enthält.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Chromlegierung 25% bis 35%, vorzugsweise 28% Cr, etwa 2% vorzugsweise exakt 2% Mn, etwa 3,7% vorzugsweise exakt 3,7% B, etwa 1,7% vorzugsweise exakt 1,7% Si , und Rest Fe enthält.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Chromlegierung 40% bis 50%, vorzugsweise 45% Cr, 6% bis 12%, vorzugsweise 9% Mo, 2% bis 5%, vorzugsweise 3,5% C, 2% bis 5%, vorzugsweise 3,5% Fe und Rest Ni enthält.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminium-Bronze zumindest die Elemente Al, Fe und Cu enthält.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminium-Bronze 7% bis 12%, vorzugsweise 9% Al, 0,5% bis 2%, vorzugsweise 1% Fe und Rest Cu enthält.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminium-Bronze 13% bis 18%, vorzugsweise 14% Al, 2% bis 8%, vorzugsweise 4% Fe, 0,5% bis 5%, vorzugsweise 2% Mn und Rest Cu enthält.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Aluminium-Bronze an der Beschichtung zumindest 50%, vorzugsweise mehr als 50%, beträgt.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (22) gegenüber den sonstigen Beschichtungsmaterialien härtere Einlagerungen (23) enthält, die in Form eines beim Sprühvorgang nicht geschmolzenen Pulvers mit den sonstigen, zum Sprühen geschmolzenen Beschichtungsmaterialien aufgesprüht werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlagerungen (23) durch Carbide und/oder Oxide gebildet werden.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung eines Sprühstrahls (5) zwei Drähte (14, 15; 19, 20) in einer vorgegebenen Entfernung vom Grundmaterial abgeschmolzen und durch wenigstens einen auf das Grundmaterial gerichteten Gasstrahl beaufschlagt werden, wobei ein Draht (14, 19) der Aluminium-Bronze und ein Draht (15, 20) wenigstens einem weiteren Material zugeordnet sind.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abschmelzen der Drähte (14, 15; 19, 20) wenigstens ein elektrischer Lichtbogen (18) erzeugt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (14, 15; 19, 20) an unterschiedliche Pole einer Stromquelle (17) angeschlossen sind, wobei vorzugsweise der der Aluminium- Bronze zugeordnete Draht (14, 19) an den Plus-Pol und der weitere Draht (15, 20) an den Minus-Pol angeschlossen sind.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des der Aluminium-Bronze zugeordneten Drahts (14, 19) größer als der Durchmesser des anderen Drahts (15, 20) ist.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein als Hohldraht ausgebildeter Draht (20) abgeschmolzen wird, dessen Hohlraum ein die Einlagerungen (23) bildendes Pulver enthält.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zum Sprühen erzeugte Gasstrahl Luft und/oder Stickstoff und/oder Argon und/oder Helium und/oder Wasserstoff enthält.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4, 22) mehrlagig, vorzugsweise zweilagig aufgesprüht wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer mehrlagigen Beschichtung (4, 22) die äußere(n) Lage(n) dicker als die innere Lage ausgebildet wird.

22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer mehrlagigen Beschichtung (4, 22) die äußere(n) Lage(n) härter als die innere Lage ausgebildet wird.

23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4, 22) einlagig aufgesprüht wird.

24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4, 22) nach dem Aufsprühen verdichtet wird.

25. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen Sprühkopf (7) mit einer Auslaßöffnung (8), mit wenigstens einer der Auslaßöffnung (8) zugeordneten, mit einem Druckgas beaufschlagbaren Düse (24) und mit zwei der Auslaßöffnung (8) zugeordneten Drahtzuleitungen (10, 11) für an unterschiedliche Pole einer elektrischen Stromquelle (17) angeschlossene Drähte (14, 15; 19, 20), die durch einen im Bereich der Auslaßöffnung (8) gebildeten Lichtbogen (18) abschmelzbar sind.