DE3522962A1 - Verfahren zum ausbessern von schadstellen an hochbelasteten maschinenteilen - Google Patents

Verfahren zum ausbessern von schadstellen an hochbelasteten maschinenteilen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbessern von Schadstellen an hochbelasteten Maschinenteilen, insbesondere von Riefen an Zapfen von Kurbel- oder Nockenwellen, bei dem die mit Schadstellen versehene Oberfläche zunächst auf eine der Tiefe der Schadstelle entsprechende Tiefe abgetragen und alsdann ein Belag auf die abgetragene Oberfläche aufgebracht wird.
Es ist bekannt, zur sog. "Regenerierung" abgenutzter Kurbel- oder Nockenwellen ein derartiges Verfahren zu verwenden. Nach längerem Gebrauch sind die Wellen- und Kurbelzapfen z. B. einer Kurbelwelle aufgrund des ständigen Laufes in den Kurbelwellenlagern bzw. denPleuellagern abgenutzt. Die Abnutzungen erscheinen insbesondere als umlaufende Riefen an den zylindrischen Oberflächen der Zapfen.
Bei dem bekannten Verfahren werden die abgenutzten Kurbel­ wellen an den Zapfen so weit abgeschliffen, wie dies der Tiefe der Riefen entspricht. Alsdann wird auf die abge­ schliffenen Oberflächen eine Schicht mittels eines thermi­ schen Verfahrens aufgebracht, insbesondere aufgeschweißt. Diese aufgeschweißte Schicht kann nun wieder auf Sollmaß geschliffen und die Kurbelwelle kann wiederverwendet werden.
Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist, daß beim Auf­ schweißen des Belages die Kurbelwelle lokal auf eine Tempe­ ratur erhitzt wird, bei der sie sich verzieht, was bei Kurbelwellen insbesondere durch die mehrfache Abkröpfung verursacht ist. Es ist daher bei dem bekannten Verfahren erforderlich, die regenerierte Kurbelwelle vor dem Abschlei­ fen des aufgebrachten Belages auf Sollmaß in ein spezielles Richtgerät zu bringen, sie zu vermessen und wieder auszu­ richten, weil eine verzogene Kurbelwelle naturgemäß sehr schnell wieder abgenutzt, im Extremfall sogar brechen würde.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzu­ bilden, daß kein Verziehen der auszubessernden Maschinen­ teile auftritt, so daß ein gesondertes Vermessen und Richten nach dem Aufbringen des Belages entbehrlich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach dem Abtragen der Oberfläche eine Hartstoffschicht im Plas­ masprüh-Verfahren aufgebracht und die Hartstoffschicht alsdann mittels eines Lasers auf die abgetragene Oberfläche aufgeschmolzen wird.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird damit voll­ kommen gelöst.
Beim Plasmasprühen der Hartstoffschicht treten nämlich keine lokalen Überhitzungen an der besprühten Oberfläche auf und es kann vielmehr in feiner und gleichmäßiger Verteilung eine Schicht hoher Belastbarkeit aufgebracht werden. Um die bei hochbelasteten Maschinenteilen erforderliche Haftung der Schicht in noch höherem Maße zu gewährleisten, wird an­ schließend die Hartstoffschicht, auch zum Verschließen der äußeren Poren dieser Schicht, mittels des Lasers aufge­ schmolzen, wodurch ebenfalls keine lokalen Überhitzungen eintreten, da die Energie des Lasers sehr fein dosierbar ist.
Es hat sich bei praktischen Versuchen gezeigt, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren regenerierte Kurbelwellen keines Nachrichtens bedürfen und somit dieser beim Stand der Tech­ nik erforderliche Schritt entfällt.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Hartstoffschicht entweder eine Nickel­ aluminium-Legierung, ein Chrom-Nickel-Bor-Silizium, vorzugs­ weise mit Wolframcarbid-Einlagen, eine Chromstahl-Legierung oder ein keramischer Hartstoff wie Al2O3, Al2O3/TIO2 o. dgl. verwendet.
Diese an sich aus der Technik des Plasmasprühens bekannten Hartstoffschichten sind für das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet.
Weiterhin ist ein Ausführungsbeispiel besonders bevorzugt, bei dem zum Aufschmelzen der Hartstoffschicht ein CO2- Laser einstellbarer Leistung verwendet wird, weil diese CO2-Laser besonders fein in ihrer Amplitude einstellbar sind, so daß die Verfahrenstemperatur beim Aufschmelzen der Hartstoffschicht besonders sorgfältig eingestellt werden kann.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Abschnittes einer Kurbelwelle.
Fig. 2 bis 5 Ausschnitte in vergößertem Maßstabe, aus einem Kurbelzapfen der Kurbelwelle gemäß Fig. 1 in verschiedenen Schritten eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Fig. 1 bezeichnet 10 insgesamt eine Kurbelwelle, wie sie beispielsweise für Brennkraftmaschinen eingesetzt wird. Es versteht sich jedoch, daß das erfindungsgemäße Verfahren keineswegs auf Kurbelwellen beschränkt, sondern vielmehr auch bei anderen Maschinenteilen, insbesondere hochbelaste­ ten Maschinenteilen, einsetzbar ist.
Die Kurbelwelle 10 weist, wie dies an sich bekannt ist, Wellenzapfen 11 zur Lagerung der Kurbelwelle 10 sowie Kur­ belwangen 12 mit Kurbelzapfen 13 auf, die in Pleuellagern laufen.
Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus der Oberfläche des Kurbelzapfens 13 und man erkennt eine umlaufende Riefe 14, die beispielsweise durch Abrieb in einem Pleuellager entstanden ist.
In einem ersten Verfahrensschritt, wie er in Fig. 3 schema­ tisch veranschaulicht ist, wird die mit der Riefe 14 verse­ hene Oberfläche des Kurbelwellenzapfens 13 bei 15 so weit abgeschliffen, wie dies der Tiefe der Riefe 14 entspricht.
Im nächsten Verfahrensschritt, wie in Fig. 4 verdeutlicht, wird auf die abgeschliffene Oberfläche des Kurbelzapfens 13 mittels eines Plasmasprüh-Gerätes 16 eine Hartstoffschicht 17 aufgetragen.
Als Hartstoffschicht 17 wird bevorzugt eine Nickelalumini­ um-Legierung oder Chron-Nickel-Bor-Silizium, eine Chrom­ stahl-Legierung oder auch ein keramischer Hartstoff wie Al2O3 oder Al2O3/TIO2.
Nach dem Auftragen der Hartstoffschicht 17 im Plasmasprüh- Verfahren gemäß Fig. 4 wird in einem weiteren Verfahrens­ schritt, wie ihn Fig. 5 zeigt, die Hartstoffschicht 17 mittels eines Lasers 18 aufgeschmolzen, wie mit 19 angedeu­ tet.
Bevorzugt wird hierzu ein CO2-Laser verwendet, dessen Austrittsleistung fein dosiert werden kann, so daß das Aufschmelzen der Schicht 19 in Fig. 5 in einer Weise erfol­ gen kann, daß sich an keiner Stelle des Kurbelzapfens 13 eine zum Verziehen der Kurbelwelle 10 führende Temperatur einstellt.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch für andere Maschinenteile, insbesondere auch für Nockenwellen.

Claims (6)

1. Verfahren zum Ausbessern an Schadstellen an hochbela­ steten Maschinenteilen, insbesondere von Riefen (14) an Zapfen (11, 13) von Kurbel- oder Nockenwellen (10), bei dem die mit Schadstellen versehene Oberfläche zunächst auf eine der Tiefe der Schadstelle entspre­ chende Tiefe abgetragen und alsdann ein Belag auf die abgetragene Oberfläche aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abtragen der Oberfläche eine Hartstoffschicht (17) im Plasmasprüh-Verfahren aufgebracht und die Hartstoffschicht (17) alsdann mittels eines Lasers (18) auf die abgetragene Oberflä­ che aufgeschmolzen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffschicht (17) aus einer Nickelaluminium- Legierung besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffschicht (17) aus Chrom-Nickel-Bor-Silizi­ um, vorzugsweise mit Wolframcarbid-Einlagen, besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffschicht (17) aus einer Chromstahl-Legie­ rung besteht.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffschicht (17) aus einem keramischen Hart­ stoff wie Al2O3, Al2O3/TIO2 o. dgl. besteht.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufschmelzen der Hartstoff­ schicht (17) ein CO2-Laser einstellbarer Leistung verwendet wird.
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