DE2734234B2

DE2734234B2 - Vorrichtung zum Prüfen der Größe und der Abstände von Siliziumkristallen in Al-Si-Legierungen

Info

Publication number: DE2734234B2
Application number: DE2734234A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.-Ing. 7250 Leonberg Dutschke
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 1977-07-29
Filing date: 1977-07-29
Publication date: 1979-08-09
Also published as: DE2734234A1; DE2734234C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit der Lage und Größe von Siliziumkristallen an bearbeiteten Flächen einer Al-Si-Legierung festgestellt werden können, aus der z. B. Zylinderbüchsen oder Motorblökke für Kraftfahrzeuge hergestellt werden.

Die Siliziumkristalle stellen tragende Punkte dar, an denen der Leichtmetallkolben entlang gleitet. Die Größe und die Verteilung dieser tragenden Punkte auf der Zylindermantelfläche haben entscheidenden Einfluß auf die Lebensdauer des Motors und sollten daher an jedem Motorblock geprüft werden. Die bisher angewandten metallographischen und optischen Verfahren eignen sich wohl für Labormessungen, sind aber für die Fertigung zu teuer und zu zeitraubend. Die zur Oberflächenprüfung verwendeten Tastschnittverfahren erwiesen sich ebenso als ungeeignet wie Lichtschnitt- und Interferenzmikroskope weil die Oberflächenstruktur' im Bereich des Aluminiums und im Bereich der Siliziumkristalle keine systematischen Unterschiede aufweist die sich mit diesen Verfahren nachweisen lassen.

Somit lassen sich die bisher bekannten Geräte nicht zur Feststellung von Siliziumkristallen einsetzen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mechanischelektrisches Abtastgerät zu ,schaffen, das in einfacher und eindeutiger Weise gestattet, die erwähnte Kristall- ; verteilung zu ermitteln.

Diese Aufgabe konnte durch eine Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst werden.

Die Erfindung beruht auf der hohen elektrischen Leitfähigkeit von Aluminium und der geringen Leitfähigkeit von Silizium. Die im Bild gezeigte Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse (11) das Ober feste Kufen (12) und über justierbare Kufen (13) an der zu prüfenden Werkstückoberfläche anliegt Art und Form der Kufen ■ richten sich nach der Geometrie der Werkstückoberfläche. Im Gehäuse (U) ist eine Horizontalführung mit Führungsstange (6) angeordnet auf der eine Zahnstange (8) angebracht ist, die über ein Ritzel (9) von einem Motor (10) angetrieben wird. Der Motor steht über einen Schalter (16) mit der Spannungsquelle (14) in Verbindung. Beim Schließen des Schalters (14) bewegt sich die Führungsstange (6) mit der Einspannung (5) aus nichtleitendem Werkstoff und der Blattfederparallelführung (4) samt spitzer Tastnadel (3) über die Oberfläche. Tastnadel und Oberfläche stellen einen Schalter dar, mit dem die Spannung der Spannungsquelle (14) zum Spannungsmesser (15) geleitet oder unterbrochen wird. In Bild 1 ruht die elektrisch leitende Tastnadel (3) gerade auf einem elektrisch nicht leitenden Siliziumkristall (2), das in leitendem Aluminium (1) eingebettet ist, die Batteriespannung ist unterbrochen, das Anzeigegerät

(15) zeigt 0 an.

In einer im Bild nicht gezeigten Lage der Tastnadel auf dem leitenden Aluminium (1) wird der Stromkreis ι geschlossen und auf dem Spannungsmesser (15) eine Spannung angezeigt. Im Verlauf der Messung wechselt ständig das am Spannungsmesser (15) angezeigte Signal. Am Ende der Meßstrecke wird der Stromkreis durch den Endschalter (17) unterbrochen, die Führungsstange (6) fährt durch die Kraft der Feder (7) in ihre Ausgangslage zurück. Durch Schließen des Schalters

(16) wird ein neuer Meßzyklus ausgelöst.

Wird anstelle des Spannungsmessers (15) ein (Speicher-) Oszillograph mit konstanter Zeitablenkung vorgesehen, dann zeigt der Elektronenstrahl die Folge von leitenden und nichtleitenden Abschnitten der abgetasteten Prüflingsoberfläche an, aus Anzahl und Breite der Ausschläge kann auf die Verteilung der Siliziumkristalle im Bereich der abgetasteten Prüflingsoberfläche geschlossen werden. Mit Hilfe eines Schnellschreibers kann der angedeutete Verlauf auch dokumentiert werden. Wird durch Zeitmessungen über eine Torschaltung die Dauer beim Abtasten der nichtleitenden und der leitenden Abschnitte der Oberfläche gemessen und zur Meßzeit ins Verhältnis gesetzt, dann läßt sich damit ein »Traganteil« berechnen. Durch geeignete Rechenschaltungen können ferner Parameter der Verteilung der Breite von Siliziumkristallen ermittelt werden.

Der Erfindungsgegenstand stellt ein Prüfmittel der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung dar, das im Betrieb eingesetzt werden kann und das gegenüber den Störgrößen in der Fertigung weitgehend unempfindlich

ist. Die Prüfzeit beträgt nur wenige Sekunden, sie ist so kurz daß der Bearbeitungsprozeß nicht unterbrochen werden muß. Das beschriebene Verfahren eignet sich sowohl bei der Herstellung von neuen als auch bei der Reparatur an gebrauchten Zylinderlaufbi.hnen, es kann daher sowohl bei Motorenhersteüern als auch in Reparaturbetrieben (Zylinderschleifereien) eingesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Prüfung der Größe und der Abstände von Siliziumkristallen in Al-Si-Legierungen gekennzeichnet durch eine an einer Horizontalführung mit konstantem Vorschub befestigten spitzen Tastnadel, die mit einer vorgegebenen Kraft die zu prüfende Oberfläche abtastet und an die eine elektrische Spannung angelegt ist, die beim Berühren der Aluminiumfläche eine an das Werkstück angelegte Spannung an einen Spannungsmesser weiterleitet, diese aber beim Berühren eines Siliziumkristalles teilweise oder ganz unierbricht

Z Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Horizontalfühnir.g aufnehmende Gehäuse mit sich am Werkstück abstützenden Anlagekufen versehen ist, die Horizontalführung eine Führungsstange mit Tastnadeleinspanniing aufnimmt, deren Antrieb und Rückstellung mechanisch, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch erfolgen kann.

3. Vorspannung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Horizontalfährimg befestigte Tastnadeleinspannung mit einer senkrecht dazu angeordneten Vertikalführung !mit einstellbarer Vorspannung versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenwinkel und Rundungshalbmesser der Tastnadelspitze den Abmessungen der Siliziumkristalle und der Härte der Aluminiumabschnitte angepaßt sind und aus hartem und verschleißfestem Material bestehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagekraft der Tastnadel auf der Prüflingsoberfläche durch eine Feder oder ein Auflagegewicht erfolgt und daß die Tastkraft mit tels einer Einstellhilfe justiert und kontrolliert werden kann.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine während der Messung feststellbare Feinverstellung die Tastnadelspii:ze relativ zu den Auflagekufen vertikal verschiebbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungspotential zwischen Tastnadel und Werkstück einer Aufzeichnungseinrichtung zugeführt wird.