DE3202788C2 - Zylinderlaufbüchse - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zylinderlaufbüchse für eine Verbrennungskraftmaschine, an deren äußerer Umfangsfläche ein Teil oder die gesamte Umfangsfläche mit einer Hartgußschicht versehen ist, die durch Wiederaufschmelzen und Abkühlen gebildet wird. Gleichzeitig wird eine wärmebehandelte Schicht zwischen der Hartgußschicht und dem Ausgangsmaterial gebildet. Diese Zylinderlaufbüchse zeigt eine deutlich verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Kavitation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderlaufbuchse für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche gattungsgemäße Zylinderlaufbüchse ist bereits aus der DE-OS 14 76 077 bekannt

Diese DE-OS 14 76 077 offenbart Schutzschichten zum Verhüten der korrosiven Kavitation in einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine und offenbart eine vorzugsweise aus Chrom bestehende Schutzschicht, die auf dem Grundwerkstoff der dem Kühlwasser zugewandten, äußeren Zylinderlaufbüchsenoberfläche ausgebildet ist

Eine sogenannte »nasse« Zylinderlaufbüchse einer wassergekühlten Brennkraftmaschine kommt an ihrer äußeren Umfangsfläche mit dem Kühlwasser in Kontakt wo dann eine örtliche Kavitations-Erosion auftritt Der Grund dieser Kavitations-Erosion sind eine chemische Korrosion infolge des Kühlwassers und eine mechanische Korrosion infolge Vibrationen der Zylinderlaufbuchse. Es wird allgemein angenommen, daß die mechanische Korrosion hauptsächlich für die Kavitations-Erosion verantwortlich ist Die Vibrationen und der Zylinderlaufbuchse unter Vollast der Maschine erzeugen örtliche Druckänderungen im Kühlwasser, was die örtliche Ausbildung von Blasen begünstigt. Das Auftreten und Verschwinden der Blasen erzeugt wiederholte Schockbelastungen an der Zylinderlaufbuchse, die dann zur mechanischen Korrosion führen. Aus diesem Grund ist auch die Kavitations-Erosion in diesen Richtungen am größten, in denen die Vibrationen der Brennkraftmaschine besonders ausgeprägt sind, das heißt, in den sogenannten Schub- und Gegenschubrichtungen senkrecht zur Kurbelwelle.

Im Stand der Technik bekannte Maßnahmen zum Verhüten der korrosiven Kavitation lassen sich unter^ teilen in

1. Maßnahmen zur Oberflächenbehandlung der äußeren Zyünderiaufbüchsenoberfläche und

2. Maßnahmen zum Verstärken der Struktur der Zylinderlaufbüchse und des Zylinderblockes.

Die vorstehend erwähnte DE-OS 14 76 077 offenbart ein Verfahren der erstgenannten Maßnahmengruppc, nämlich das Aufbringen einer vorzugsweise aus Chrom bestehenden Schutzschicht auf dem Grundwerkstoff der Zylinderlaufbuchse. Es ist auch bereits bekannt, die Zylinderlaufbüchsenoberfläche mit einer Keramikschicht zu versehen oder ein Stahlblech am Außenumfang der Zylinderlaufbüchse zu befestigen. Ferner kennt man bereits das Gießen der Zylinderlaufbüchse mit einer glasharten Außenoberfläche unter Verwendung abschreckender Einlagen in der Gießform.

Die herkömmlich ausgebildeten Zylinderlaufbüchsen »nit äußeren Schutzschichten sind insofern nachteilig, als die äußere Schutzschicht und der Grundwerkstoff in der Regel recht beträchtliche Wärmedehnungsunterschiede aufweisen und zudem solche Schichtwerkstoffe besonders stark von der korrosiven Kavitation angegriffen werden. Es hat sich auf experimentelle Weise bestätigt, daß mit einer äußeren Schutzschicht hoher Härte versehene Zylinderlaufbüchsen, vorausgesetzt, daß keine Einschlüsse oder Fehlerstellen vorliegen, einen außerordentlich hohen Widerstand gegen die Schockwirkung beim Bilden und Abbauen der Kavitationsbliiscn aufweisen. So ergibt beispielsweise eine harte, chrombeschichtete Außenoberfläche einen wesentlich höheren Widerstand nts Gußeisen mit darin verteilten Graphitkörnern (wobei diese Graphitkörner als fehlerhafte Stellen anzusehen sind).

Das Aufbringen einer widerstandsfähigen Chrompia-

licrungsschicht und auch das Aufsprühen einer keramischen Schutzschicht erfordert einen unwirtschaftlich hohen Zeitaufwand und beinhaltet einen beträchtlichen Kostenaufwand für die Ausgangsmaterialien solcher Schutzschichten.

Bei den vorstehend erwähnten Maßnahmen, die auf eine Verstärkung der Struktur der Zylinderlaufbuchse und des Zylinderblockes gerichtet sind, werden beispielsweise Zapfen oder Rippen vorgesehen, welche die Vibration der Zylinderlaufbuchse in der Schubrichtung verhindern. Ferner ist es bekannt, den Zylinderblock oder die Zylinderlaufbüchse mit Rippen zu gießen, um störeade Schwingungen zu verteilen.

Diese letztgenannten Verstärkungsmaßnahmen sind nur bei bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine wirksam, so daß beim Vorliegen von Betriebszuständen, die von den Normal-Betriebszuständen abweichen, starke Kavitationsschäden auftreten können.

Aus der DE-OS 28 31 207 ist es bekannt, verschleißfeste und/oder korrosionsbeständige Oberflächenschichten auf Maschinenteilen insbesondere aus Gußeisen dadurch zu erzeugen, daß die Werkstückoberfläche mit Hilfe von Reibungsenergie zumindest teilweise aufgeschmolzen wird und metallische oder metallkeramische Stoffe in die aufgeschmolzene Oberflächenschicht eingebracht werden. Die Werkstückoberfläche bildet mit der aufgebrachten Substanz eine festverschweißte Verschleißschicht. Beispielsweise werden mit Hilfe des bekannten Verfahrens Molybdänüberzüge auf den Laufflächen von Kolbenringen aufgebracht.

Aus »Metal Progress« (Ϊ975), Nr. 3, Seiten 67 bis 74, ist es bekannt. Laserstrahlen zum Oberflächenaufschmelzen und Härten von Metallteilen, wie von KoI-bcnschlitzen und Ventilsitzen aus Gußeisen zur Erzeugung verschleißfester Oberflächen zu verwenden.

Aus der DE-OS 30 37 271 ist es bekannt, metallbeschichtete Bleche mit Hilfe elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, porenfrei zu glätten.

Ferner ist es aus der DE-AS 25 01 370 bekannt. Maschinenteile aus Gußeisen mit Hilfe von Elektronenoder Laserstrahlung zur Bildung verschleißfester Flächen oberflächlich aufzuschmelzen.

Aus dem japanischen Gebrauchsmuster 25 530/1979 ist eine Zylinderlaufbuchse bekannt, bei der die äußere Oberfläche mit einem durch Abschrecken glashart gemachten Gefüge versehen ist. Diese Oberflächenschicht zeichnet sieh durch eine hohe HärU; aus und enthält keinen freien Graphit. Aus diesem Grund hat diese Zylinderlaufbuchse eine hohe Resistenz gegen Kavitation. Beim Herstellen dieser harten Abschreckschichten unter Verwendung von Abkfihl- oder Abschreck-Einlagen in der Gießform, ergibt sich die Bildung einer zweischichtigen Struktur, deren eine Schicht die Abschreckschichl und deren andere Schicht der Grundwerkstoff ist. Daraus resultieren jedoch die nachfolgend beschriebenen Probleme.

Obwohl eine harte Schicht (eine Chromschicht oder eine Hartgußstruktur) eine Dicke von 0,3 mm oder weniger aufweist, hat sie statische Eigenschaften, die von denen des Grundwerkstoffs verschieden sind, während die dynamischen Eigenschaften, z. B. die Ermüdungsfestigkeit, vom Grundwerkstoff beeinflußt sind. Der Einfluß solcher dynamischer Eigenschaften bei der Kavitations-Erosion ist nicht gering. Deshalb müssen harte Schichten auf dem Grundwerkstoff eine bestimmte Mindestdicke haben, da eine Hartgußstruktur eine geringere Härte hat, als eine feste Chromschicht, die durch Piatieren erzeugt worder. i;t, und da sie zusätzlich leicht durch dynamische Einflüsse beeinflußbar ist, ist es erforderlich, die Dicke der Hartgußstruktur auf einen hohen Wert anzuheben. Da weiterhin die Hartgußstruktur dadurch erzeugt wird, daß mit Nachdruck vom äußeren Umfang her gekühlt wird, tritt leicht eine ungleichmäßige Kühlung ein. Weiterhin unterliegt die Hartgußstruktur einem starken Einfluß durch die Strömung des Gußmaterials beim Gießen. Es ist deshalb sehr schwierig, eine stabile Hartgußstruktur mit einer vorbestimmten

ίο Dicke zu schaffen. Insbesondere ist es kommerziell unmöglich, eine Hartgußstruktur mit einer dünnen und gleichbleibenden Dicke zu schaffen. Aus diesen Gründen steigt die Dicke einer Harr.gußstruktur (einschließlich der verFahrensbedingten Unebenheit) unvermeidbar auf zumindest 2 mm. Wenn dann eine relativ dünne Zylinderlaufbüchse verwendet wird, beeinflußt die Ausbildung einer derart dicken Hartgußstruktur die innere Oberfläche der Zylinderlaufbüchse und verändert die Struktur und Härte dieser inneren und ais Lauffläche dienenden Oberfläche. Darüber hinaus wird das Bearbeiten einer derartigen Zylinderlaufbuchse schwierig, wenn die Tiefe der Hartgußs'.ruktur r.chs an die innere Oberfläche heranreicht.

Unter den vorstehend genannten Hartgußstrukturen sind Gußeisengefüge zu verstehen, die durch Abschrekkeiran gekühlten Flächen erhalten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zylinderlaufbüchse so auszubilden, daß eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit auf der dem Kühlwasser ausgesetzten Oberfläche auf wirtschaftliche Weise erreicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt ergibt sich insbesondere daraus, daß nicht wenigstens zwei verschiedene Werkstoffe aneinandergebunden sind, sondern daß lediglich Gußeisen in drei verschiedenen Modifikationen vorliegt. Im Inneren liegt der praktisch unveränderte Gußeisen-Grundwerkstoff vor, dem sich in Richtung auf die behandelte Oberfläche eine thermisch beaufschlagte Zwischenschicht anschließt, auf welcher sodann eine Schicht aus weißerstarrtem Gußeisen vorliegt. Die thermisch bcaufschlagte Zwischenschicht ist das Ergebnis einer Wärmezufuhr zur zu schützenden, äußeren Oberfläche, welche im oberflächennahen Bereich ein Wiederaufschmelzen hervorruft, im darunterliegenden Zwischen bereich jedoch lediglich zu einer thermischen Beaufschlagung führt.

In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung n°hsr beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt eines Teils einer Brennkraftmaschine, die mit eircr erfindungsgemäß ausgebildeten Zylinderlaufbüchse ausgestattet ist,

F i g. 2 eine mikroskopische Fotografie (200fache Vergrößerung) eines Querschnitts durch die Zylinderlaufbuchse von Fig. 1, wobei die Querschnittsfläche mit einer Nital-Flüssigkeit geätzt ist, um das Gefüge der Zylinderlaufbüchse zu verdeutlichen und die

F i g. 3 und 4 jeweils perspektivische Ansichten zweier Zylinderlaufbüchsen nach der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 besitzt eine Zylinderlaufbuchse 1 eine äußere Oberfläche 4, mit der im Zylinderblock ein Kühlwasserraum begrenzt wird. Ein Kolben 3 ist an der inneren Oberfläche 5 der Zylinderlaufbuchse versrhipbhnr

Kavitation tritt hauptsachlich an der Schubseite der äußeren Oberfläche 4 der Zylinderlaufbuchse 1 in einer Richtung auf, die senkrecht zu einem Kolbenbolzen 6 ist. Eine Schicht aus weißerstarrtem Gußeisen ist einem Teil 7 der äußeren Oberfläche 4 der Zylinderlaufbüchse 1 vorgesehen, wobei diese Schicht zumindest den Oberflächenbereich bedeckt, in dem Kavitation auftreten kann.

F i g. 2 ist eine vergrößerte Fotografie des Gefüges der Zylinderlaufbüchse von Fig. 1, wobei ein Querschnitt-Schliffbild der Zylinderlaufbüchse mit einer Nital-Flüssigkeit geätzt und durch ein Mikroskop mit 20Ofacher Vergrößerung fotografiert wurde. Wie F i g. 2 zeigt, liegt in dem äußeren Oberflächenbereich der Zylinderlaufbüchse eine wiederaufgeschmolzene und abgekühlte Schicht A aus weißerstarrtem Gußeisen vor, während zwischen dem Grundwerkstoff C und der Schicht A eine thermisch beaufschlagte Schicht B erkennbar ist. Der Grundwerkstoff C ist Gußeisen. Die Dicke der Schicht A liegt bei 0,2 mm, während die Dicke der thermisch beaufschlagten Schicht ßbei 0,1 mm liegt. Die Schicht A und die thermisch beaufschlagte Schicht B werden unter den nachfolgenden Bedingungen hergestellt:

25

Wiederaufschmelzverfahren:

Elektronenstrahlverfahren,
Beschleunigungsspannung:

50KV.
Strahlspannung: jo

4OmA.
Geschwindigkeit:

0,4 m/min,
Brennpunkt:

äußere Oberfläche der Zylinderlaufbüchse.

Die in der äußeren Oberfläche der Zylinderlaufbuchse gemäß der Erfindung gebildete Schicht aus weißerstarrtem Gußeisen zeigt eine große Härte und enthält weiterhin kein freies Graphit. Deshalb hat die Zylinderlaufbuchse gemäß der Erfindung eine hohe Resistenz gegen Kavitations-Korrosion oder -Erosion. Da die thermisch beaufschlagte Schicht B sich zwischen der äußeren Schicht A und dem Grundwerkstoff C befindet, und obwohl die äußere Schicht A außerordentlich dünn ist, besitzt die thermisch beaufschlagte Schicht B eine verhältnismäßig große Härte und stützt die äußere Schicht A gegen dynamische Einflüsse von der äußeren Oberfläche der Zylinderlaufbuchse her ab. Die Einflüsse können von Schockbeanspruchungen herrühren, die sich bei der Bildung und beim Verschieben von Blasen infolge des zuvor erläuterten Kavitations-Phänomens ergeben. Auf diese Weise wird die Resistenz der Zylinderlaufbüchse gegen Kavitations-Korrosion verbessert Wie sich weiterhin aus Fig. 2 ergibt, verhindert die thermisch beaufschlagte Schicht B vollständig jegliche Einflüsse, die andernfalls bei der Bildung einer harten Außenschicht für das Ausgangsmaterial bzw. umgekehrt gegeben wären. Mit anderen Worten ist der Anteil des Graphits in der äußeren Schicht A erheblich reduziert und bleibt die innere Oberfläche der Zylinderlaufbüchse vollständig frei von jeglichen Einflüssen, die andernfalls durch die Behandlung der äußeren Oberfläche der Zylinderlaufbüchse zu erwarten wären.

Die Zylinderlaufbuchse gemäß der Erfindung wird durch Wiederaufschmelzen und Abkühlen der äußeren Oberfläche der Zylinderlaufbuchse hergestellt Die wiederaufgeschmolzene, äußere Oberfläche der Zylinderlaufbüchse wird hauptsächlich durch die Zylinderlaufbuchse selbst von der inneren Oberfläche her gekühlt. Dabei bildet der wiederaufgeschmolzene Bereich hauptsächlich die Schicht aus weißerstarrtcm Gußeisen, und der thermisch beaufschlagte Bereich bildet die Zwischenschicht zwischen der äußeren Sicht und dem Grundwerkstoff.

Die thermisch behandelte Zwischenschicht, die erfindungsgemäß erzeugt wird, ist ähnlich einer herkömmlichen, abgeschreckten Gußeisenschicht. In der thermisch beaufschlagten Schicht gemäß der Erfindung liegen jedoch verschiedene vermischte Gefüge vor. Beispielsweise liegt unmittelbar unterhalb der äußeren Schicht ein martensitisches Gefüge vor, das durch das Abschrecken der äußeren Schicht von annähernd deren Schmelzpunkt entstanden ist, während benachbart zum Grundwerkstoff ein Gefüge vorliegt, das einem sorbitischen Gefüge ähnlich ist. Aus diesem Grund hat die Zwischenschicht B insgesamt eine notiere Hai ic als eine ausschließlich abgeschreckte Schicht. Der Wicderaufschmelzvorgang gestattet es im übrigen besonders leicht und sicher eine bestimmte und gewünschte Dicke der äußeren Schicht zu erreichen. Dabei ist es wünschenswert, die Wiederaufschmelzbehandlung auf der äußeren Oberfläche der Zylinderlaufbuchse nach einer zuvor durchgeführten spanabhebenden Behandlung, z. B. nach dem Drehen und Schleifen, vorzunehmen. Damit wxtden auch Oberflächenungenauigkeilen und Dimensionsänderungen minimiert, die mit dem Wiederaufschmelzen der äußeren Oberfläche der Zylinderlaufbuchse verbunden wären, so daß es auch nicht mehr erforderlich wird, eine zusätzliche und nachträgliche Wiederaufschmelzbehandlung vorzunehmen.

Um den gewünschten Korrosionsschulzeffckt erreichen zu können, ist es wünschenswert, die äußere Schicht aus weißerstarrtem Gußeisen durch das Wiederaufschmelzen und Abkühlen der Zylinderlaufbuchse mit einer Dicke von mindestens 0,05 mm (als durchschnittliche Dicke) zu formen.

Die durchschnittliche Dicke der äußeren Schicht aus weißerstarrtem Gußeisen wird bestimmt, indem die Fläche dieser Schicht im Querschnitt der Zylinderlaufbüchse durch die Umfangslänge dieser Schicht geteilt wird. Wellungen und Dimensionsänderungen, die mit dem Wiederaufschmelzen der Hartgußschicht verbunden sind, treten periodisch auf. Jedoch bleibt die durchschnittliche Querschnittsdicke oder die Dicke in einem Vertikalschnitt in der Zylinderlaufbüchse nahezu konstant. Die Dicke der thermisch beaufschlagten Schicht ändert sich in Abhängigkeit von der Dicke der äußeren Schicht Jedoch hat die thermisch beaufschlagte Schicht bei einer Mindestdicke von 0,05 mm eine Härte, die höher ist, als die des Grundwerkstoffs, welcher die äußere Schicht trägt Demzufolge wird auch die Zwischenschicht zum Aufrechterhalten der antikorrosiven Eigenschaften beitragen, selbst wenn durch Kavitation Teilchen in kleinen Ausschnitten der Hartgußschicht herausgelöst sind. Insgesamt ist es wünschenswert daß die Gesamtdicke der äußeren Schicht und der thermisch beaufschlagten Zwischenschicht mindestens 0,15 mm beträgt.

Das Verhältnis zwischen der Gesamtdicke der äußeren Schicht aus weißerstarrtem Gußeisen und der thermisch behandelten Zwischenschicht zu der Dicke der Zylinderlaufbuchse sollte so festgelegt werden, daß die äußere Schicht und die Zwischenschicht keine besonderen Einflüsse auf die innere Oberfläche der Zylinderlaufbuchse haben können. Allgemein kann gesagt werden.

daß die äußere Schicht und die Zwischenschicht nicht mehr als die Hälfte der Dicke der Zylinderlaufbuchse betragen dürfen. Die Dicke der äußeren Schicht wird so festgelegt, daß sie eine Vickershärte von mindestens 600 aufweist, während die Dicke der Zwischenschicht so festgelegt wird, daß sie eine Vickershärte von mindestens 400 zeigt. Außenschichten oder thermisch beaufschlagte Zwischenschichten, deren Härte unter diesen WeMcP. liegt, haben keine brauchbaren antikorrosiven Eigenschaften.

Für das Wiederaufschmelzen und Abkühlen gemäß der Erfindung verwendbare Techniken schließen einen Elektronenbeschuß unter Vakuum sowie eine Behandlung mit einer Vorrichtung mit einem Plasmabogen oder einem Laserstrahl ein. Wenn solche Vorrichtungen mit Wärmequellen hoher Energiedichte eingesetzt werden, verbleiben die Spuren der Wärmestrahlen auf der geschmolzenen Oberfläche und rufen die Wellungen der gewellten Oberfläche hervor. Die Wellungen in der geschmolzenen Oberfläche variieren in Abhängigkeit von der Ausgangsleistung der verwendeten Vorrichtung, der Skandiergeschwindigkeit, der Skandierrichtung., der Drehgeschwindigkeit der zu behandelnden Zylinderlaufbuchse, und so weiter. Das Ausmaß der Wellungen sollte wünschenswerterweise klein sein, deshalb werden die Behandlungsbedienungen sorgfältig gewählt, damit das Ausmaß der Wellungen minimal gehalten bleibt.

Wenn mit solchen Wärmequellen mit großer Energiedichte erhitzt wird, um eine wiederaufgeschmolzene Struktur zu erreichen, bleibt eine geringfügige Unebenheit >n der Dicke der äußeren Schicht aus weißerstarrtem Gußeisen erhalten. Da jedoch nahezu keine Änderungen in der Dicke der thermisch beaufschlagten Zwischenschicht auftritt, die unterhalb der äußeren Schicht erzeugt wird, obwohl die Dicke der äußeren Schicht örtlich 0,05 mm oder weniger betragen kann, haben solche dünnen Stellen niemals einen Einfluß auf die Korro-MüMsfesisieriz, da die wärmebehandeite Schicht dabei hilft und die Hartgußschicht abstützt.

Die Dicke der äußeren Schicht aus weißerstarrtem Gußeisen variiert weiterhin in Abhängigkeit von den .Strahlbedingungen und der Dicke der Zylinderlaufbuchse. Wenn die Strahlieistung gesteigert wird, um ein Aufschmelzen bis zu einer Dicke von 1 mm oder mehr zu erreichen, tritt eine Überhitzung der Zylinderlaufbüchse ein, wodurch keine Schicht aus weißerstarrtem Gußeisen geformt werden kann. Es ist deshalb wünschenswert, daß die Dicke des wiederaufgeschmolzenen Teiles einen Millimeter oder weniger beträgt Die Dicke der Schicht aus weißerstarrtem Gußeisen und der wärmebehandelten Schicht wird gesteuert durch die Lage des Brennpunktes des Elektronenstrahls in Relation zur Zylinderlaufbüchse. Sobald der Brennpunkt von der äußeren Oberfläche nach innen verlagert wird, wächst die Dicke der dann geformten Schicht an. Damit eine Schicht aus weißerstarrtem Gußeisen erzeugt werden kann, die nur eine begrenzte Anzahl von Lunkern aufweist und zäh ist, ist es wünschenswert, den Brennpunkt auf einen Punkt einzujustieren, der tief unter der äußeren Oberfläche liegt Der behandelnde Strahl bzw. die behandelnden Strahlen überqueren die Oberfläche in Bahnen mit bestimmten Zwischenabständen. Diese Zwischenabstände werden natürlich im Hinblick auf eine gute Wirkung ausgewählt denn aus zu großen Zwischenabständen resultieren nur Flächen, wo eine thermisch beaufschlagte Schicht gebildet wird, während keine Schicht aus weißefstantem Gußeisen geformt wer-Andererseits wird, um die thermisch beaufschlagte Zwischenschicht mit einer bestimmten und ein vorgegebenes Maß überschreitenden Dicke herzustellen, der Zwischenabstand zwischen den Strahlengängen bis zu einem bestimmten Wert hin klein gehalten sein. Die Dicke der Zwischenschicht wird gesteuert durch die Kühlung des inneren Durchmessers der Zylinderlaufbüchse in dem Bereich, in dem die Strahlenbehandlung erfolgt, allerdings nur wenn die Dicke der Zylinderlaufbüchse klein ist. Bei größerer Dicke der Zylinderlaufbüchse ist es zweckmäßig, die Zylinderlaufbüchse vor der Strahlenbehandlung vorzuwärmen.

Zylinderlaufbüchsen nach der Erfindung zeigen eine Reihe von Vorteilen, von denen nachfolgend einige erwähnt werden sollen:

1. Obwohl die Schicht aus weißerstarrtem Gußeisen verhältnismäßig dünn ist, zeigt die Zylinderlaufbüchse exzellente ahtikorrosive Eigenschaften;

2. die Schicht aus weißerstarrtem Gußeisen übt keine Einflüsse auf die innere Oberfläche der Zylinderlaufbüchse aus;

3. die Herstellung einer erfindungsgemäß behandelten Zylinderlaufbüchse ist einfach, die Arbeitsgenauigkeit ist hoch und die Produktivität ist sehr gut.

Die Schicht aus weißerstarrtem Gußeisen und die thermisch beaufschlagte Zwischenschicht können auch nur in jenen Flächenbereichen ausgebildet sein, in welchen vorwiegend Kavitation in einer Brennkraftmaschine auftritt, z, B. in einer Schubrichtungszone 8 der Zylinderlaufbüchse oder einer kreisförmigen Zone 9 der äußeren Oberfläche in der Nachbarschaft zum Totpunkt des Zylinders, wie dies aus den F i g. 3 und 4 erkennbar ist. Wenn es notwendig ist, können die Schicht aus weißerstarrtem Gußeisen und die thermisch beaufschlagte Zwischenschicht jedoch auch auf der gesamten äußeren Oberfläche der Zylinderlaufbuchse vorgesehen werden.

Wenn zum Wiederaufschmelzen unter Vakuum eine Elektronenstrahlvorrichtung verwendet wird, kann die Kühlung auch nur durch die Wärmekapazität der Zylinderlaufbuchse selbst erreicht werden. Auf diese Weise wird die Kühlgeschwindigkeit gut stabilisiert, so daß die Schicht aus weißerstarrtem Gußeisen und die wärmebehandelte Schicht sehr gieichmäßig ausgebildet werden. Es ist aber auch möglich, die Dicke der Schicht aus weißerstarrtem Gußeisen und der thermisch beaufschlagten Zwischenschicht durch Aufblasen eines Inertgases auf die Oberfläche zu steuern. Weiterhin kann nach einem vorhergehenden Abschrecken der Zylinderlaufbüchse diese nachträglich wieder aufgeschmolzen und abgekühlt werden, um die Schicht aus weißerstarrtem Gußeisen und die thermisch beaufschlagte Zwischenschicht zu bilden, wobei die Dicke jeder Schicht genau gesteuert werden kann. Anschließend ist es auch denkbar, eine Wärmebehandlung vorzunehmen, um Wärmespannungen in der thermisch beaufschlagten Schicht abzubauen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Zylinderlaufbuchse für eine Brennkraftmaschine mit einer in einem dem Kühlwasser ausgesetzten Teil der äußeren Zylinderlaufbüchsenoberfläche ausgebildeten, widerstandsfähigen Schutzschicht, gekennzeichnet durch eine durch Wiederaufschmelzen und Abkühlen des Teiles (7) der äußeren Zylinderlaufbüchsenoberfläche (4) gebildete Schicht (A) aus weißerstarrtem Gußeisen und eine zwischen dieser weißerstarrten Gußeisenschicht (A) und dem Gußeisengrundwerkstoff (C) der Zylinderlaufbuchse (1) gebildete, thermisch beaufschlagte Schicht (B) mit einer Dicke von wenigstens 0,05 mm.

2. Zylinderlaufbüchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil (7) der äußeren Zylinderlaufbüchsenoberfläche (4) vor dem Wiederaufschmelzen und Abkühlen spanabhebend bearbeitet worden isj.

3. Zylinderlaufbüchse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (A) aus weißerstarrtem Gußeisen eine Vickershärte von mindestens 600 und eine durchschnittliche Schichtdicke von wenigstens 0,05 mm aufweist, daß die Gesamtdicke der Schicht /^zuzüglich der Dicke der thermisch beaufschlagten Schicht (B) mindestens 0,15 mm beträgt und dabei gleich oder kleiner ist als die Hälfte der Gesamtdicke der Zylinderlaufbüchse (1) und daß die thermisch beaufschlagte Schicht (B) eine Vickershärte von wenigstens 400 aufweist.

4. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wiederaufschmelzen mit Hilfe eines Elektronenstrahls fc-i Vakuumbedingungen erfolgt ist.

5. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wiederaufschmelzen mit Hilfe eines Plasmabogens oder eines Laserstrahls erfolgt ist.

6. Zylinderlaufbüchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wiederaufschmelzen am Teil (7) ohne Zwangskühlungsmaßnahmen erfolgt.

7. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen des Teils (7) nach dem Wiederaufschmelzen mit Hilfe eines inerten Kühlgases erfolgt.

8. Zylinderlaufbüchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermisch beaufschlagte Schicht (B) ein uneinheitliches Gefüge aufweist, wobei ihr Gefüge in der Nachbarschaft der Schicht (A) ein martensitisches Gefüge und benachbart zum Gußeisengrundwerkstoff (C) ein sorbitisches Gefüge aufweist.

9. Zylinderlaufbüchse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtheit der dem Kühlwasser ausgesetzten, äußeren Zylinderlaufbüchsenoberfläche (4) wieder aufgeschmolzen worden ist.

10. Zylinderlauf büchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtdicke des Teils (7) der äußeren Zylinderlaufbüchsenoberfläche (4), die wieder aufgeschmolzen worden ist. weniger als 1,0 mm beträgt.