DE2330390B2 - Verfahren zum Herstellen einer verschleißfesten Oberfläche auf einem zylindrischen Werkstück - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer verschleißfesten Oberfläche auf einem zylindrischen Werkstück durch Eindrücken eines körnigen Schleifmittels in die Oberfläche mittels eines Preßwerkzeugs. Ein Verfahren dieser Art ist aus der CH-PS 17 214 bekannt.

Bei diesem Verfahren wird als Preßwerkzeug eine Rolle verwendet, die auf der Oberfläche des Werkstücks abläuft. Das Schleifmittel wird deshalb nur in diese Oberfläche hineingedrückt. Dabei werden in der Oberfläche Einkerbungen gebildet, die der Größe des jeweiligen Schleifkorns entsprechen. Es ist deshalb klar, daß die Schleifkörner aus diesen Einkerbungen verhältnismäßig leicht herausfallen, wenn die Oberfläche beansprucht wird. Demgemäß wird es bei diesem Verfahren auch bevorzugt, die Schleifkörner durch ein Bindemittel auf der Oberfläche zu befestigen.

Der Erfindung lag demgegenüber die Aufgabe zugrunde, das vorstehende Verfahren in der Weise zu verbessern, daß eine bessere Haftung des Schleifmittels auch ohne Bindemittel erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das körnige Schleifmittel als flüssige Aufschlämmung oder als Paste durch in axialer Richtung des Werkstücks sich erstreckende Bearbeitungsleisten des sich drehenden und in axialer Richtung des Werkstücks hin- und herbewegten Preßwerkzeugs in die hierdurch in der Werkstückoberfläche irebildeten, sich kreuzweise schneidenden, schraubenförmigen Schleifriefen eingebettet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Bearbeitung von Lagerfläehen und Laufflächen für Zylinder und Zylinderbüchsen von Kolbenmaschinen jeglicher Art, wie z. B, Brennkraftmaschinen oder Pumpen. Die gleiche Bearbeitung kann jedoch auch auf äußeren Laufflächen vorgenommen werden, wie z. B. auf Kolben. Die Werkstücke sollen dabei eine hohe 5 Oberflächenhärte aufweisen, wie dies beispielsweise bei Flußstahl oder bei Temperguß der Fall ist. Das Verfahren kann auch bei Zylindern aus keramischen oder sonstigen Werkstoffen verwendet werder,.

Es stellt ein wichtiges Merkmal des erfindungsgemä-Ben Verfahrens dar, das Werkstücke aus Flußstahl oder schmiedbaren Gußeisen oder sonstigen Eisen oder Stahl von niedriger Güte bearbeitet werden können, bei der durch Einbetten harter Echleifmittelteilchen eine Vergütung der bearbeiteten Oberfläche im Sinne einer erhöhten Abnutzungsbeständigkeit erzielt werden kann. Es hat sich gezeigt, daß bei der Benutzung solcher Lauf- und Lagerfläehen die eingebetteten Schleifmittelkörner in der Oberfläche verbleiben und nicht beim Betrieb der Maschine aus den Riefen freikommen. Die Riefen dienen dabei auch als Schmiernuten zum Zurückhalten des Schmieröls.

Die Schleifriefen haben sehr kleine Abmessungen und liegen dicht beieinander. Ihre Tiefe und ihr Abstand voneinander hängen von der Größe der Schleifmittelteilchen und der Geschwindigkeit der Drehbewegung und der hin- und hergehenden Bewegung der Bearbeitungsleisten ab. Die Größe der Schleifmittelteilchen und die Geschwindigkeit kann z. B. so bemessen sein, daß die Schleifriefen eine Tiefe und einen Abstand in der Größenordnung von 0,001 bis 0,003 mm haben. Die Nuten sind im allgemeinen nicht fortlaufend, sondern brauchen sich nur über ein kurzes Stück längs der Arbeitsfläche zu erstrecken. Dabei wird eine beträchtliche Zahl von Schleifmittelteilchen in die Arbeitsoberfläche eingebettet, die die Lagerfläche bildet.

Das Schleifmittel besteht vorzugsweise aus Siliciumcarbid, das nach Möglichkeit keine scharfen Ecken oder Spitzen aufweist.

Vorzugsweise wird die Behandlung wiederholt, wobei dann zur Nachbehandlung ein Schleifmittel von kleinerer Korngröße verwendet wird. Es hat sich nämlich gezeigt, daß durch diese Nachbehandlung eine glattere Oberfläche von geringerem Reibungswiderstand und hoher Verschleißfestigkeit mit einer großen

■»5 Anzahl von eingebetteten Schleifmittelkörnern erzielt werden kann. Durch diese Nachbehandlung werden scharfe Spitzen zwischen den Nuten beseitigt, ohne die bei der ersten Bearbeitung eingeschnittene Schleifnuten in ihrer Auswirkung zu beeinträchtigen. Vielmehr kann die Nachbearbeitung dazu führen, daß weitere Teilchen in schraubenförmig eingeschnittene Nuten eingebettet werden. Soweit ursprünglich eingebettete Teilchen zu tief sitzen oder zu weit aus der Oberfläche hervorstehen, werden überstehende Spitzen bei der zweiten Bearbeitung beseitigt oder unzureichend fest eingebettete Teilchen aus der Oberfläche entfernt. Es wird dabei bevorzugt, im ersten Arbeitsgang ein Schleifmittel der Korngröße von etwa 0,115 mm und im zweiten Arbeitsgang ein Schleifmittel der Korngröße von 0,063-0,051 mm zu verwenden.

Der Arbeitsdruck muß so hoch bemessen sein, daß mindestens einzelne Schleifkörper anfangen, Riefen in die zu bearbeitende Oberfläche einzuschneiden, die nach und nach tiefer werden, bis schließlich einzelne Teilchen in die Oberfläche eingebettet sind. Der zum Einbetten von Schleifmittelteilchcn erforderliche Schleifdruck beträgt vorzugsweise etwa 0,7 bis 1,4 atü. Durch das erfindungsgemäße Verführen ist es möglich,

einen beträchtlichen Teil der Lagerfläche mit Schleifkornteilchen zu bedecken, beispielsweise bis zu 50%.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine gemäß der Erfindung bearbeitete Zylinderbüchse;

F i g. 2 einen Längsschnitt im vergrößerten Maßstab durch die Zylinderbuchse nach einem ersten Einbetten von Schleifmittelteilchen;

Fig.3 den gleichen Schnitt wie Fig.2 nach einer to zweiten Behandlung;

F i g. 4 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung, mit welcher das erfindungsgemäße Verfahren an einer Außenfläche eines Kolbens durchgeführt werden kann; und

F i g. 5 einen Querschnitt durch die Vorrichtung von Fig. 4.

In F i g. 1 bezeichnet 10 die Wand der Zylinderbüchse. 11 sind die durch das Verfahren gebildeten schraubenförmigen Schleifriefen und 12 bezeichnet Schleifmittelkörner jeweils am Ende einer Riefe.

F i g. 2 zeigt einen stark vergrößerten Schnitt durch die Zylinderbüchse von Fig. 1 nach einer ersten Bearbeitung mit einem Schleifmittel einer Korngröße von etwa 0,115 mm. Manche Teilchen stehen über die bearbeitete Innenfläche der Wand etwas vor. Für manche Fälle kann dies ausreichen.

Fig.3 zeigt einen stark vergrößerten Schnitt nach einer zweiten Behandlung mit einem Schleifmittel einer KorngröGe von 0,063—0,051 mm. Es ist ersichtlich, daß die Schleifmittelteilchen 12 und auch die Spitzen zwischen den Schleifriefen abgearbeitet sind. Die Zylinderbüchsenwand besitzt also eine Schleifnuten versehene Innenfläche, die eine große Anzahl von eingebetteten harten Schleifkornteilchen mit geglätteten Oberflächen aufweist.

Gemäß Fig.4 und 5 wird die Oberfläche eines Kolbens P mit Bearbeitungsleisten bearbeitet. Der Kolben ist dabei mit einem Halter 13a an einer Welle 13 angebracht. Er sitzt konzentrisch in einem Preßwerkzeug in Form einer ortsfesten Hülse 14. die mehrere um die Zylinderoberfläche verteilt liegende achsenparallele Bearbeitungsleisten 14a aufweist, die durch Federn an die Oberfläche des Kolbens angedrückt werden. Wie durch die eingezeichneten Doppelpfeile kenntlich gemacht ist, können die Bearbeitungsleisten 14a in ihrem Halter auch in axialer Richtung hin- und herbewegt werden, wobei sie durcr·. Federn 15 an eine Taumelscheibe 16 angedrückt werden, r'ür die Bearbeitung wird Schleifmasse von oben her in die Bearbeitungsvorrichtung eingefüllt, die natürlich in einem entsprechenden Gehäuse umläuft, wobei dann die sich kreuzenden überschneidenden Schleifriefen entstehen und einzelne Schleifkörner in die Außenfläche des Kolbens eingebettet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer verschleißfesten Oberfläche auf einem zylindrischen Werkstück durch Eindrücken eines körnigen Schleifmittels in die Oberfläche mittels eines Preßwerkzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß das körnige Schleifmittel (!2) als flüssige Aufschlämmung oder als Paste durch in axialer Richtung des Werkstücks (10) sich erstreckende Bearbeitungsleisten (14a,) des sich drehenden und in axialer Richtung des Werkstücks (10) hin- und herbewegten Preßwerkzeugs (14) in die hierdurch in der Werkstückoberfläche gebildeten, sich kreuzweise schneidenden, schraubenförmigen Schleifriefen (11) eingebettet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als körniges Schleifmittel Siliciumcarbid verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsgang mit einem Schleifmittel kleinerer Korngröße wiederholt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Arbeitsgang ein Schleifmittel der Korngröße von etwa 0,115 mm und im zweiten Arbeitsgang ein Schleifmittel der Korngröße 0,063 bis 0,051 mm verwendet wird.

5. Verfahren nach eirium der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Bearbeitungsleisten (\4a)e\n Druck von 0,7 bis 1,4 atü auf die Oberfläche des Werkstücks (10) ausgeübt wird.