DE4201466A1 - Vorrichtung sowie verfahren zur herstellung von bewehrungsschichten auf zylinderlaufflaechen von verbrennungsmotoren u. dgl. - Google Patents
Vorrichtung sowie verfahren zur herstellung von bewehrungsschichten auf zylinderlaufflaechen von verbrennungsmotoren u. dgl.Info
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren
zur Herstellung von Bewehrungsschichten, insbesondere auf
Zylinderlaufflächen der Zylinderbohrungen von insbesondere
Leichtmetall-Zylinderblöcken u. dgl. bei Verbrennungsmotoren
u. dgl., durch aufeinanderfolgende Einleitung von Behandlungs- und
Beschichtungsbädern in die Zylinderbohrungen.
Derartige Vorrichtungen bzw. Verfahren sind grundsätzlich
bekannt und werden vor allem bei der Herstellung solcher
Verbrennungsmotoren eingesetzt, deren Zylinderblock aus
Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium bzw. einer Aluminium
legierung, besteht.
Dabei wird zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit der Zylinder
laufflächen in der Regel eine Nickel-Dispersionsschicht
erzeugt.
Zur Herstellung derartiger Dispersionsschichten sind
Tauchverfahren bekannt, bei denen der gesamte Zylinderblock
mittels entsprechender Manipulatoren nacheinander in
verschiedene Bäder eingesetzt wird. Dieses Verfahren ist
insofern nachteilig, als beim Umsetzen des Zylinderblockes
von einem Bad in das andere relativ viel Badflüssigkeit aus
dem jeweils vorangegangenen Bad mitgeschleppt wird.
Außerdem kommen unnötig große Flächen des Werkstückes mit
den Badflüssigkeiten in Berührung.
Aus der DE-OS 39 37 763 ist es bekannt, nur die Zylinder
laufflächen mit den Bädern zu behandeln, indem die jeweiligen
Badflüssigkeiten in die Zylinderbohrungen eingeleitet werden.
Hierzu wird der Zylinderblock auf einer Dichtplatte angeord
net, die als Werkstückträger dient und zusammen mit dem
Zylinderblock zwischen den verschiedenen Bearbeitungs
positionen an den verschiedenen Bädern umgesetzt wird.
Die Dichtplatte, welche auf der bei der Badbehandlung nach
unten weisenden Zylinderkopfseite des Zylinderblockes angeord
net wird, besitzt zu den Zylinderbohrungen gleichachsige
Öffnungen, so daß die Dichtplatte zusammen mit dem Zylinder
block an den Bearbeitungspositionen über vertikalen Spritz- bzw.
Spülrohren abgesenkt werden kann, mittels der dann die
jeweilige Badflüssigkeit in die Zylinderbohrungen eingespült
wird.
Auf diese Weise läßt sich zwar ermöglichen, daß nur zu
bewehrende Flächen des Werkstückes von den Badflüssigkeiten
beaufschlagt werden.
Jedoch haben alle oben dargelegten Verfahren den Nachteil,
daß sich die Taktzeiten für das Umsetzen des Zylinderblockes
zwischen den einzelnen Bädern nicht in wünschenswerter Weise
in Übereinstimmung mit den jeweiligen Badbehandlungszeiten
bringen lassen. Während einige Badflüssigkeiten nur kurzzei
tig auf die Zylinderlaufflächen einwirken sollen bzw. dürfen,
müssen andere Badflüssigkeiten deutlich längere Zeiten
wirksam werden. Dies führt dazu, daß die jeweils längste
Behandlungszeit die Taktzeiten für das Umsetzen des Zylinder
blockes von Bad zu Bad bestimmt. Damit muß in Kauf genommen
werden, daß der Zylinderblock an einigen Bädern deutlich
länger verweilt als für die Behandlung mit der jeweiligen
Badflüssigkeit notwendig wäre. Dies ist aber grundsätzlich
unerwünscht, weil damit zwangsläufig in Kauf genommen wird,
daß einzelne Badinstallationen deutlich unterhalb ihrer
Kapazität ausgelastet werden.
Bislang wurde keine zufriedenstellende Möglichkeit aufgezeigt,
dieses Problem zu lösen. Zwar ist es grundsätzlich möglich,
"langsame" Bäder bzw. die entsprechenden Bearbeitungsposi
tionen mehrfach parallel anzuordnen, so daß die Bearbeitungs
kapazität der langsamen Bäder mit langen Behandlungszeiten
den schnellen Bädern mit kurzen Behandlungszeiten angepaßt
wird. Jedoch wird auf diese Weise die Kapazität der Gesamt
anlage unter Umständen auf ein nicht benötigtes Maß erhöht.
Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine neue Vorrichtung
zu schaffen, welche die badtechnische Erzeugung von Bewehrungs
schichten mit vergleichsweise geringem Aufwand ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Badflüssigkeiten in die Zylinderbohrungen mittels Einspül
vorrichtungen eingebracht werden, die über eine Verteiler
anordnung mit mehreren Becken bzw. Reservoirs für die
nacheinander in die Zylinderbohrungen einzuleitenden
Behandlungs- bzw. Beschichtungsbäder verbindbar sind.
Die Erfindung beruht also auf dem allgemeinen Gedanken,
eine einzige Einspülvorrichtung zur nacheinander erfolgenden
Einbringung unterschiedlicher Behandlungs- bzw. Beschichtungs
bäder in die Zylinderbohrungen einzusetzen. Damit wird die
Verweilzeit des Zylinderblockes an der jeweiligen Einspül
vorrichtung durch die Gesamtdauer der Behandlungs- bzw.
Wirkungszeiten der nacheinander eingespülten Badflüssigkeiten
bestimmt. Dies hat zur Folge, daß der Installationsaufwand im
Vergleich zur jeweiligen Fertigungskapazität gering ist.
Die Zahl der Einspülvorrichtungen wird ebenso wie die Größe
der Becken bzw. Reservoirs für die Badflüssigkeiten durch
die jeweilige Fertigungskapazität bestimmt. Eine Überkapazi
tät einzelner Systemkomponenten kann dabei vermieden werden.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß das
erfindungsgemäße System auch bei relativ kleinen Serien
wirtschaftlich zu arbeiten vermag.
Vorzugsweise ist vorgesehen, den Einspülvorrichtungen
Verschlußstücke zuzuordnen, mit denen die Stirnenden der
Zylinderbohrungen abgeschlossen werden können, wenn die jewei
lige Badflüssigkeit eingespült wird. Auf diese Weise ist es in
vorteilhafter Weise möglich, die Badflüssigkeiten auch dann
in die Zylinderbohrungen einzuleiten, wenn diese an den
jeweiligen Bearbeitungsstationen schräg zur Vertikalen
ausgerichtet sind. Dementsprechend lassen sich auch die
Zylinderbohrungen von Motoren mit V-Zylinderanordnung leicht
beschichten, ohne daß die Zylinderreihen nacheinander senk
recht ausgerichtet werden müssen.
In der Regel ist es zweckmäßig, zwei Einspülvorrichtungen
vorzusehen, wobei die erste Einspülvorrichtung für die
Vorbehandlung der Laufflächen der Zylinderbohrungen mit
verschiedenen Vorbehandlungsbädern dient, während mittels
der zweiten Einspülvorrichtung die eigentlichen Beschichtungs
bäder in die Zylinderbohrungen eingebracht werden. Damit wird
ermöglicht, daß alle mit den Badflüssigkeiten in Berührung
kommenden Teile der Einspülvorrichtungen aus vergleichs
weise preiswerten Materialien hergestellt sein können.
Da nämlich zwischen Teilen der Einspülvorrichtungen und
den Wänden der Zylinderbohrungen bei Einleitung der Beschich
tungsbäder ein elektrischer Stromfluß erzeugt werden muß,
müssen die Lanzen bzw. Teile der Lanzen aus elektrisch
leitfähigen Materialien bestehen, welche in der Regel
gegenüber den Vorbehandlungsbädern chemisch nicht resistent
sind.
Bei Anordnung zweier Einspülvorrichtungen besteht die
Möglichkeit, die mit den Vorbehandlungsbädern in Berührung
kommenden Teile aus elektrisch nicht leitfähigem Kunststoff
herzustellen.
Die bei Anwendung der Beschichtungsbäder elektrisch als
Anoden geschalteten Teile der Einspülvorrichtungen,
z. B. Lanzen od. dgl., können dann aus Blei oder Blei
legierungen bestehen.
Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die mit den
Badflüssigkeiten in Berührung kommenden und elektrisch
als Anode geschalteten Teile aus gegenüber sämtlichen
Badflüssigkeiten resistenten Materialien herzustellen,
beispielsweise aus platinierten Werkstoffen, wie insbe
sondere Titan. In diesem Falle genügt eine einzige
Einspülvorrichtung, über die dann sämtliche Vorbehandlungs- und
Beschichtungsbäder in die Zylinderbohrungen eingebracht
werden können.
Um insbesondere bei Einsatz zweier Einspülvorrichtungen die
jeweils notwendigen Gesamtbearbeitungszeiten weitgehend
aneinander anpassen zu können, ist es zweckmäßig, die Vorbe
handlung der Zylinderlaufflächen in folgender Weise durch zu
führen:
Zunächst wird ein Entfettungsbad in die Zylinderbohrungen
eingeleitet, danach werden die Zylinderlaufflächen mit einem
Säuregemisch gebeizt, und sodann werden die Zylinderlauf
flächen einer Zinkatbehandlung unterworfen. Die Gesamtzeit
dieser Verfahrensschritte entspricht etwa der Gesamtzeit,
die für die Anwendung der nachfolgenden Beschichtungsbäder
notwendig ist, wenn das zum Beizen verwendete Säuregemisch
in Wasserstoffionen, Sulfationen und Fluoridionen disso
ziierende Säuren bzw. Salze sowie Peroxide bzw. peroxidhaltige
Verbindungen enthält, insbesondere etwa
100 bis 200 g/l | |
H₂SO₄ | |
10 bis 30 g/l | H₂O₂ und |
5 bis 10 g/l | HF. |
Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der
Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläu
terung vorteilhafter Ausführungsformen verwiesen, die anhand
der Zeichnung beschrieben werden.
Besonders bei Zylinderblöcken aus Aluminium-Gußlegierungen
hat sich gezeigt, daß die genannte Beizbehandlung die Zylin
derlaufflächen in überraschend guter Weise aktiviert und
damit auch bei nachfolgend einmaliger Zinkatbehandlung eine
sehr feinkristalline Zinkschicht ausgebildet wird. Die Haftung
einer nach der Zinkatbehandlung erzeugten Beschichtung
(Bewehrungsschicht) ist derart hoch, daß auf eine nach dem
Stand der Technik übliche zweimalige Zinkatbehandlung ver
zichtet werden kann.
Im übrigen ist bei der angegebenen Beizbehandlung vorteil
haft, daß bei Raumtemperatur gearbeitet werden kann.
Dementsprechend läßt sich Heizenergie einsparen. Außerdem
ist die Verdunstungsrate gering, so daß die Abluft der
Behandlungsräume nur wenig belastet wird, auch dann, wenn
die Bäder ohne Badabsaugung betrieben werden sollten.
Gegenüber herkömmlichen Beizen tritt bei der erfindungs
gemäßen Beizbehandlung nur ein relativ geringer Beizabtrag
auf, d. h. es werden besonders geringe Toleranzen bei der
Maßgenauigkeit der Zylinderbohrungen möglich.
Die Beizzeiten liegen bevorzugt zwischen 20 sek. und 3 min.,
besonders bevorzugt zwischen 30 und 60 sek.
Das nachfolgende Abscheiden der Nickeldispersionsschicht
erfolgt vorzugsweise, indem an den Zylinderlaufflächen eine
laminare Strömung des Beschichtungsbades erzeugt wird,
die einen zwischen den Zylinderlaufflächen und einer Anode
der Einspülvorrichtung gebildeten Ringspalt durchsetzt.
Durch schrittweises Hochregeln eines zwischen der Anode und
der jeweiligen Zylinderlauffläche unterhaltenen elektrischen
Galvanisierstromes über eine Zeit von 0,5 bis 1 min. kann zu
Beginn der Beschichtung eine feinkristalline, mechanisch
spannungsarme Grundschicht aufgebaut werden, die dann
nachfolgend eine höhere Beschichtungsgeschwindigkeit
- entsprechend der erhöhten elektrischen Stromstärke -
zuläßt. Dabei haben sich folgende Parameter als vorteilhaft
erwiesen:
- Nickelbeschichtungsbad-Zusammensetzung | ||
NiSO₄ · 7 H₂O | 500 bis 700 g/l | |
H₃BO₃ | 40 bis 60 g/l | |
Spannungsverminderer | 0,1 bis 2 g/l | |
SiC mit 2,5-µm-Körnung | 40 bis 80 g/l | |
- Arbeitsbedingungen @ | Temperatur | 65° bis 80°C |
pH-Wert | 1,6 bis 2,8 | |
Strömung | laminar | |
Anfahr-Stromdichte | 5 bis 20 A/dm² |
Dabei zeigt
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung einer
vollständigen Anlage mit zwei Einspülvorrichtungen,
Fig. 2 einen Axialschnitt eines Verteilers, mit der
die Einspülvorrichtungen nacheinander mit
verschiedenen Reservoirs für unterschiedliche
Badflüssigkeiten verbunden werden können,
Fig. 3 einen Horizontalschnitt entsprechend der
Schnittebene III-III in Fig. 2,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer
Beschichtungsstation für V-Zylinderblöcke,
Fig. 5 einen Axialschnitt einer als Anode ausgebildeten
Lanze zur Einbringung eines Beschichtungsbades
in eine Zylinderbohrung,
Fig. 6 einen Axialschnitt eines Verteilerringes zum
Einspülen einer Badflüssigkeit in eine Zylinder
bohrung,
Fig. 7 eine Stirnansicht des Verteilerringes entsprechend
dem Pfeil VII in Fig. 6, und
Fig. 8 einen schematisierten Axialschnitt eines Verschluß
stückes zum flüssigkeitsdichten Abschluß eines
Stirnendes einer Zylinderbohrung.
Gemäß Fig. 1 wird ein V-Zylinderblock auf einem Werkstück
träger 2 von vorangegangenen Bearbeitungsstationen zu einer
Vorbehandlungsstation 3 und danach zu einer Beschichtungs
station 4 transportiert, von wo aus der V-Zylinderblock
dann zu weiteren Fertigungsstationen weitergeleitet wird.
Der Vorbehandlungsstation 3 ist eine erste Einspülvorrichtung
5 zugeordnet, die dazu dient, nacheinander verschiedene
Vorbehandlungsbäder in die Zylinderbohrungen 1′ des V-Zylinder
blockes 1 einzuspülen, um die Zylinderlaufflächen für die
später an der Beschichtungsstation 4 erfolgende Beschichtung
vorzubereiten.
Dazu besitzt die Einspülvorrichtung 5 in die Zylinder
bohrungen 1′ einführbare Lanzen 6, die mit Verschlußstücken
bzw. -organen 7′, 7′′ versehen sind, mittels der sich die
Zylinderbohrungen 1′ an ihren beiden Stirnenden flüssig
keitsdicht abschließen lassen.
Die Lanzen 6 sind außerdem mit Zu- und Ablaufleitungen 8
bzw. 9 versehen, über die verschiedene Behandlungsflüssig
keiten in die Zylinderbohrungen 11 eingeleitet bzw. daraus
abgeleitet werden.
Eine wesentliche Besonderheit der Erfindung liegt nun darin,
daß die Zu- und Ablaufleitungen 8 und 9 der Lanzen 6 mittels
einer ersten Verteilervorrichtung 10 nacheinander mit ver
schiedenen Reservoirs V1 bis V5 für unterschiedliche Vorbe
handlungsflüssigkeiten verbunden werden können. Wenn bei
spielsweise die Zu- und Ablaufleitungen 8 und 9 über die
Verteilervorrichtung 10 mit dem Reservoir V verbunden sind,
fördert eine diesem Reservoir V1 zugeordnete Pumpe Behand
lungsflüssigkeit aus dem Reservoir V1 zur Zulaufleitung 8,
so daß die jeweilige Behandlungsflüssigkeit über eine der
Lanzen 6 in eine der Zylinderbohrungen 1′ eingeleitet wird.
Da in dieser Stellung der Verteileranordnung 10 die Ablauf
leitung 9 mit einer zum Reservoir V1 führenden Rücklauf
leitung verbunden ist, wird gleichzeitig ständig in die
Zylinderbohrung 1′ eingeleitete Badflüssigkeit zum Reservoir
V1 zurückgeleitet.
Nach Umschaltung der Verteileranordnung 10 kann nachfolgend
Behandlungsflüssigkeit in grundsätzlich gleicher Weise aus
dem Reservoir V2 in die Zylinderbohrungen 1′ eingeleitet
werden usw.
Sobald alle Zylinderbohrungen 1′ an der Vorbehandlungs
station 3 mit den Badflüssigkeiten der dieser Station 3
zugeordneten Reservoire V1 bis V5 behandelt worden sind,
wird der V-Zylinderblock 1 zur Beschichtungsstation 4
umgesetzt.
Dieser Beschichtungsstation 4 ist eine weitere Einspül
vorrichtung 11 zugeordnet, die im Prinzip ähnlich wie die
Einspülvorrichtung 5 arbeitet und über eine weitere Verteiler
vorrichtung 12 in ähnlicher Weise mit Reservoirs B1 bis B3
für unterschiedliche Behandlungsflüssigkeiten zur Erzeugung
der gewünschten Laufflächenbewehrungen der Zylinderbohrungen 1′
verbunden werden kann.
Im wesentlichen unterscheidet sich die weitere Einspül
vorrichtung 11 von der ersten Einspülvorrichtung 5 dadurch,
daß die Lanzen 6 der Einspülvorrichtung 11 elektrisch als
Anode mit einer elektrischen Stromquelle 13 verbunden werden
können, deren anderer Pol elektrisch mit dem als Kathode
geschalteten Zylinderblock 1 verbunden wird, um innerhalb
der jeweiligen Behandlungsflüssigkeit in den Zylinderbohrungen
1′ einen elektrischen Stromfluß erzeugen zu können.
Die Fig. 2 und 3 zeigen einen beispielhaften Aufbau der
Verteilervorrichtungen 10 bzw. 12.
Auf der Unterseite eines Gehäuses 14 sind Anschlüsse 15
für Vor- bzw. Rücklaufleitungen angeordnet, die verschiedenen
Reservoirs V1 bis V5 bzw. B1 bis B3 zugeordnet sind. Diese
Anschlüsse 15 lassen sich über eine bewegliche Rohrleitung 16
mit einem Anschluß 17 auf der Oberseite des Gehäuses 14
verbinden, welcher seinerseits an die Zu- bzw. Ablaufleitung 8
bzw. 9 einer der Einspülvorrichtungen 5 bzw. 11 angeschlossen
ist.
Um die Rohrleitung 16 verstellen zu können, ist innerhalb
des Gehäuses 14 ein mit motorischem Drehantrieb 18 versehener
Drehteller 19 gleichachsig zum Anschluß 17 angeordnet,
so daß die Rohrleitung 16 um eine zur Drehachse des Dreh
tellers 19 senkrechte Kippachse K schwenkbar gelagert ist.
Bei Drehverstellung des Drehtellers 19 wird die Rohrleitung 16
um eine Kippachse K aus der dargestellten Lage entgegen dem
Uhrzeigersinn verschwenkt, so daß sich die Enden der Rohrlei
tung 16 vom Anschluß 17 sowie den Anschlüssen 15 entfernen.
Sobald dann der Drehteller 19 eine Lage erreicht, in der das
in der Fig. 2 rechte Ende der Rohrleitung 16 eine zu einem
gewünschten Anschluß 15 benachbarte Lage einnimmt, wird der
Drehteller 19 stillgesetzt. Sodann wird die Rohrleitung 16 in
Uhrzeigerrichtung verschwenkt, bis die Enden der Rohrleitung
16 dicht am Anschluß 17 sowie dem gewünschten Anschluß 15
anschließen. Damit ist die gewünschte Verbindung zwischen
einem der Anschlüsse 15 und dem Anschluß 17 hergestellt.
Um einerseits die Zulaufleitung 8 und andererseits die
Ablaufleitung 9 einer Einspülvorrichtung 5 bzw. 11 mit einem
gewünschten Reservoir V1 bis V5 bzw. B1 bis B3 verbinden zu
können, müssen jeweils zwei gesonderte Drehteller 19 mit
gesonderten Rohrleitungen 16 angeordnet sein, welche dann
simultan verstellt werden.
Die Zahl der Anschlüsse 15 kann bei den Verteilervorrichtungen
10 und 12 unterschiedlich sein, wenn an diese Verteilervor
richtungen unterschiedlich viele Reservoirs für Vorbehand
lungs- bzw. Beschichtungsbäder angeschlossen sind.
Gemäß Fig. 4 können die Einspülvorrichtungen 5 bzw. 11
jeweils mehrfach angeordnete Lanzen 6 besitzen, deren Anzahl
der Anzahl der Zylinderbohrungen 1′ des Zylinderblockes 1
entspricht.
Innerhalb eines Gestelles 20 ist jede der Lanzen 6 an einem
Lanzenträger 21 angeordnet, welcher nach Art eines Schlittens
auf Führungsschienen 22 in Richtung der Achse einer der
Zylinderbohrungen 1′ verschiebbar angeordnet ist. Die Ver
schiebung der Lanzenträger 21 kann beispielsweise pneumatisch
mittels Pneumatikzylinder 23 erfolgen, deren Kolben jeweils
über ein Joch 24 und Stangen 25 mit dem zugeordneten Lanzen
träger 21 antriebsmäßig verbunden sind.
An jedem Lanzenträger 21 sind Verschlußstücke bzw. -organe 7′, 7′′
angeordnet, mit denen sich die Zylinderbohrungen 1′ nach
Einführung der Lanzen 6 an beiden Stirnenden flüssigkeitsdicht
abschließen lassen.
Dabei ist am Lanzenträger 21 unmittelbar ein erstes als
Dichtring ausgebildetes Verschlußorgan 7′ angeordnet, welches
mit der dem jeweiligen Lanzenträger 21 zugewandten Zylinder
kopffläche des Zylinderblockes 1 zusammenwirkt und vom Lanzen
träger 21 beim Einführen der Lanze 6 in die jeweilige Zylinder
bohrung 1′ auf die genannte Zylinderkopffläche auf gedrückt
wird. Damit wird das untere Ende der jeweiligen Zylinder
bohrung 1′ abgeschlossen. Das weitere Verschlußorgan 7′′
besitzt einen Anschlag 26, der mit Gehäuseelementen im Kurbel
raum des Zylinderblockes zusammenwirkt, sobald der jeweilige
Lanzenträger 21 hinreichend weit gegen den Zylinderblock 1
vorgeschoben wird. Wenn dann der Lanzenträger 21 seine gegen
den Zylinderblock 1 vorgeschobene Endlage erreicht, wird der
Anschlag 26 von den genannten Gehäuseteilen des Zylinder
blockes 1 in einer in Richtung des Lanzenträgers 20 verscho
benen Lage festgehalten, in der eine Ringdichtung 27 radial
gegen den benachbarten Bereich der Zylinderbohrung 1′ gespannt
wird, wie weiter unten dargestellt wird.
Axial zwischen den Verschlußstücken bzw. -organen 7′ und 7′′
sind ein Verteilerring sowie ein Auslaufrohr angeordnet,
über die die jeweilige Badflüssigkeit in die Zylinderbohrung
eingeleitet bzw. daraus abgeführt werden kann. Dazu sind der
Verteilerring und das Auslaufrohr 29 mit der Zulaufleitung 8
bzw. der Ablaufleitung 9 verbunden.
Der Verteilerring 28 hat gemäß den Fig. 6 und 7 die Form
eines kurzen zylindrischen Rohrstückes, dessen Innenwandung
an dem in Fig. 6 nach oben weisenden Ende einen sich zum Ende
hin erweiternden Konus bildet, wobei zwischen dem konusförmi
gen Wandbereich und einer virtuellen Kreiszylinderfläche ein
Winkel von etwa 10° gebildet wird. Auf der Außenseite des
Auslaufrohres 29 ist zwischen einem in Fig. 6 unteren Bereich
mit größerem Außendurchmesser und einem oberen Bereich mit
geringerem Außendurchmesser eine Ringstufe 30 angeordnet,
welche eine Flanke einer V-förmigen Außenumfangsnut 31 bildet,
deren andere Flanke etwa parallel zum konusförmigen Innenwand
teil angeordnet ist.
Der Verteilerring 28 wird von axialen Kanälen 32 durchsetzt,
welche radial zwischen Innenumfangswand und Außenumfangswand
des Verteilerringes 28 gleichmäßig über den Umfang verteilt
angeordnet sind. Diese Kanäle 32 besitzen auf der Innenseite
des Verteilerringes 28 im Bereich des konusförmigen Innenwand
teiles erste Mündungen 33 und auf der Außenumfangsseite des
Verteilerringes 28 weitere Mündungen 34 im Bereich der
Ringnut 31, die hinreichend tief ausgebildet ist und von
den Kanälen 32 durchsetzt wird.
Die Kanäle 32 sind mit der Ablaufleitung 9 - vgl. Fig. 1 -
verbunden und dienen dazu, in die Zylinderbohrungen 1′ des
Zylinderblockes 1 eingeleitete Badflüssigkeiten nach außen
abzuführen und in Axialrichtung längs der Wandungen der
Zylinderbohrungen 1′ eine laminare Strömung zu ermöglichen.
Zur Einleitung der Badflüssigkeiten in die Zylinderbohrungen
dienen in Fig. 5 beispielhaft dargestellte Auslaufrohre 35.
Diese besitzen ein zur Zuführung der Badflüssigkeit dienendes
Innenrohr 36, welches beispielsweise aus Kunststoff besteht
und sich an seiner Auslauföffnung 37 trichterartig erweitert.
Das Innenrohr 36 wird von einem Trägerrohr 38 ummantelt,
welches in erster Linie nur dazu dient, die notwendige
mechanische Festigkeit der gesamten Anordnung zu gewähr
leisten.
Zumindest bei der Einspülvorrichtung 11 - vgl. Fig. 1 -
dient das Auslaufrohr 35 auch als Anode. Zu diesem Zweck ist
das Trägerrohr 38 von einer rohrförmigen Anode 39, beispiels
weise aus Blei od. dgl., ummantelt. Vorzugsweise ist die
Außenumfangsfläche der rohrförmigen Anode 39 mit parallelen
Umfangsnuten 40 versehen, welche einen im wesentlichen runden
Querschnitt aufweisen und dicht nebeneinander angeordnet sind,
derart, daß zwischen den Nuten 40 schmale Stege gebildet werden.
Aufgrund dieser Ausbildung der Anodenaußenseite werden im
Bereich der Stege zwischen den Nuten 40 relativ hohe Feld
stärken erzielt.
Auf der von der Auslauföffnung 37 abgewandten Seite der
rohrförmigen Anode 39 schließt sich eine Abdeckhülse 41
aus elektrisch isolierendem Kunststoffmaterial an.
Das Auslaufrohr 35 ist konzentrisch innerhalb des Verteiler
ringes 28 angeordnet, wobei die Auslauföffnung 37 nahe des
Verschlußstückes bzw. -organs 7′′ liegt.
Wenn über das Innenrohr 36 Badflüssigkeit in eine Zylinder
bohrung 1′ eingeleitet und über die Kanäle 32 des Verteiler
ringes 28 aus der jeweiligen Zylinderbohrung 1′ abgeleitet
wird, ergibt sich an den Wandungen der Zylinderbohrungen 1′
eine laminare Strömung, die von den kurbelgehäuseseitigen
Enden der Zylinderbohrungen 1′ zu den in den Fig. 1 und 4
unteren Enden der Zylinderbohrungen 1′ hin verläuft.
Grundsätzlich ist es auch möglich, mit umgekehrter Strömungs
richtung zu arbeiten, indem die jeweilige Badflüssigkeit über
die Kanäle 32 des Verteilerringes 28 zugeführt und über das
Innenrohr 36 abgeführt wird.
Soweit das Auslaufrohr 35 - beispielsweise im Falle der
Einspülvorrichtung 5 - nicht als Anode ausgebildet sein muß,
kann es auch vollständig aus Kunststoffteilen aufgebaut sein.
Um die Zylinderbohrungen 1′ zum Kurbelraum hin abschließen zu
können, können die in Fig. 8 dargestellten Verschlußorgane 7′′
vorgesehen sein.
Diese bestehen im wesentlichen aus zwei steifen Scheiben 42
und 43, die relativ zueinander axial bewegt werden können.
Die in Fig. 8 untere Scheibe 43 besitzt auf ihrer Oberseite
einen konusförmigen Außenrandbereich 43′, während die obere
Scheibe 42 einen dazu im wesentlichen komplementären
Außenrandbereich 42′ besitzt. Nach radial innen schließt
an den Außenrandbereich 42′ eine Ringstufe 42′′ an.
Zwischen den Scheiben 42 und 43 ist ein im wesentlichen
trichterförmiger Dichtungskörper 44 angeordnet, welcher
beispielsweise aus einem Elastomermaterial besteht.
Die Wandstärke des Dichtungskörpers 44 verjüngt sich in
Richtung der größeren Trichteröffnung. Mit seiner kleineren
Trichteröffnung schließt der Dichtungskörper 44 an die
Ringstufe 42′′ der Scheibe 42 an, während der Rand der
größeren Trichteröffnung des Dichtungskörpers 44 auf den
radial äußeren Bereich des Außenrandbereiches 43′ der
Scheibe 43 aufliegt. Der Öffnungswinkel des vom Dichtungs
körper 44 gebildeten Trichters ist im nicht verspannten
Zustand (vgl. die linke Hälfte der Fig. 8) geringer als der
Öffnungswinkel der Konusflächen 42′ und 43′.
Wenn die Scheiben 42 und 43 aus der im linken Teil der Fig. 8
dargestellten axial beabstandeten Lage gegeneinander in die
im rechten Teil der Fig. 8 dargestellten Lage verstellt
werden, in der die Scheiben 42 und 43 aufeinander aufliegen,
wird der Rand der größeren Trichteröffnung des Dichtungskörpers
44 zwischen den Scheiben 42 und 43 nach radial außen heraus
gedrängt, so daß eine ringförmige Dichtlippe gebildet wird,
die den Ringspalt zwischen der Wandung der Zylinderbohrung 1′
und den Scheiben 42 und 43 abschließt.
Die Scheibe 43 kann relativ zum Lanzenträger 21 fest angeordnet
sein und dazu beispielsweise mittels nicht dargestellter
Stangen am Lanzenträger 21 gehaltert werden. Die Scheibe 42
kann unmittelbar als Anschlag mit Teilen im Kurbelraum des
Zylinderblockes 1 zusammenwirken oder mit einem Anschlag 26
(vgl. Fig. 1) versehen sein, so daß die Scheibe 42 beim
Einschieben der Lanze 6 von den genannten Teilen im Kurbelraum
des Zylinderblockes 1 gegen die Scheibe 43 vorgeschoben wird
und der Dichtungskörper 44 dichtwirksam werden kann.
Das Verschlußorgan 7′′ läßt sich auch in anderem Zusammenhang,
z. B. zum Abschluß von Rohrenden u. dgl., einsetzen.
Claims (16)
1. Vorrichtung zur Herstellung von Bewehrungsschichten,
insbesondere auf Zylinderlaufflächen der Zylinderbohrungen
von insbesondere Leichtmetall-Zylinderblöcken u. dgl.
bei Verbrennungsmotoren u. dgl., durch aufeinanderfolgende
Einleitung von Behandlungs- und Beschichtungsbädern in
die Zylinderbohrungen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Badflüssigkeiten in die Zylinderbohrungen (1′)
mittels Einspülvorrichtungen (5, 11) eingebracht werden,
die über eine Verteileranordnung (10, 12) mit mehreren
Becken bzw. Reservoirs (V1 bis V5, B1 bis B3) für
nacheinander in die Zylinderbohrungen (1′) einzuleitende
Behandlungs- bzw. Beschichtungsbäder verbindbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einspülvorrichtungen (5, 11) mit Verschlußstücken
(7′, 7′′; 42, 43, 44) versehen sind, die jeweils beide Stirn
enden der Zylinderbohrungen (1′) abschließen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch eine Vorbehandlungsstation (3),
an der mittels erster Einspülvorrichtungen (5) nacheinan
der verschiedene Vorbehandlungsbäder (B1 bis B5) einge
leitet werden, sowie eine Beschichtungsstation (4),
an der mittels zweiter Einspülvorrichtungen (11)
verschiedene Beschichtungsbäder eingeleitet werden.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß an dem in die jeweilige
Zylinderbohrung (1′) hineinragenden Ende bzw. einer
Lanze (6) der Einspülvorrichtung (5, 11) ein Verschluß
stück mit Spreizdichtung (42, 43, 44) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen zwei relativ zueinander axial beweglichen
Tellerteilen (42, 43), deren Durchmesser geringer als der
Durchmesser der Zylinderbohrung (1′) ist, ein kegelstumpf
förmiger Elastomerring (44), dessen Wandstärke zu seinem
den geringeren Durchmesser aufweisenden einen Stirnende
hin zunimmt, mit beiden Stirnrändern radial derart
abgestützt ist, daß er eine über die Tellerränder
ringförmig überstehende Dichtlippe bildet, sobald die
Tellerteile (42, 43) axial gegeneinander gespannt werden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß beim Einschieben der
Einspülvorrichtung (5, 11) in die jeweilige Zylinder
bohrung (1′) ein Tellerteil (42) bzw. ein damit verbun
denes Element (26) mit Teilen im Kurbelraum bzw. an der
Kurbellagergasse des Zylinderblockes anschlagartig
zusammenwirkt, bevor die Einspülvorrichtung ihre axiale
Endlage erreicht, so daß dieses Tellerteil (42) bei
vollständiger Einführung der Einspülvorrichtung (5, 11)
axial gegen das andere Tellerteil (43) gepreßt wird.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungs- bzw.
Beschichtungsbäder zumindest teilweise jeweils im
geschlossenen Kreislauf zur Durchflußbehandlung bzw.
-beschichtung - vorzugsweise unter Überdruck -
durch die Zylinderbohrungen (1′) geleitet werden.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bäder mit einer
laminaren Strömung durch die Zylinderbohrungen (1′)
geleitet werden.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Badeinlaufbereich an
den in die Zylinderbohrungen (1′) einführbaren Teilen
der Einspülvorrichtungen (5, 11) bzw. deren Trägern (21)
als Beruhigungszone ausgebildet ist, indem durch großen
Strömungsquerschnitt eine niedrige Strömungsgeschwindig
keit erreicht wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
gekennzeichnet durch in die Zylinderbohrungen (1′)
einführbare Lanzen (6) und diese rohrförmig umschließende
Anoden (39) mit in Umfangsrichtung umlaufenden, dicht
nebeneinander angeordneten Rillen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
gekennzeichnet durch Rillen mit etwa halbkreisförmigen
Querschnitt.
12. Verfahren zur Vorbehandlung von Zylinderlaufflächen der
Zylinderbohrungen von Verbrennungsmotoren u. dgl. für
eine nachfolgende Herstellung von Bewehrungsschichten
auf diesen Zylinderlaufflächen, insbesondere zur
Durchführung mit einer Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Laufflächen zunächst
entfettet, danach mit einem Säuregemisch gebeizt und
sodann einer Zinkatbehandlung unterworfen werden,
wobei das zum Beizen verwendete Säuregemisch in
Wasserstoffionen, Sulfationen und Fluoridionen
dissoziierende Säuren bzw. Salze sowie Peroxide bzw.
peroxidhaltige Verbindungen enthält.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß das Säuregemisch folgende Bestandteile enthält:
100 bis 200 g/l
H₂SO₄
10 bis 30 g/l H₂O₂ und
5 bis 10 g/l HF
14. Verfahren zur Beschichtung von Zylinderlaufflächen
der Zylinderbohrungen von Verbrennungsmotoren u. dgl.,
insbesondere zur Durchführung mit einer Vorrichtung
nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß an den Zylinderlaufflächen
eine laminare Strömung des Beschichtungsbades (Nikasil-Bad)
erzeugt und ein zwischen einer Anode in der jeweiligen
Zylinderbohrung und der Zylinderlauffläche unterhaltener
elektrischer Galvanisierstrom schrittweise hochgeregelt
werden.
15. Spreizdichtung zum Abschluß einer Bohrung, insbesondere
einer Zylinderbohrung bei Durchführung eines Verfahrens
nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei relativ
zueinander axial beweglichen Tellerteilen (42, 43),
deren Durchmesser geringer als der Durchmesser
der Bohrung (1′) ist, ein kegelstumpfförmiger
Elastomerring (44), dessen Wandstärke zu seinem den
geringeren Durchmesser aufweisenden einen Stirnende hin
zunimmt, mit beiden Stirnrändern radial derart abgestützt
ist, daß er eine über die Tellerränder ringförmig über
stehende Dichtlippe bildet, sobald die Tellerteile (42, 43)
axial gegeneinander gespannt werden.
16. Spreizdichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Tellerteile (42, 43) zueinander parallele,
einander zugewandte konusförmige Randflächen (42′, 43′)
besitzen, zwischen denen der Elastomerring (44) bei axial
gegeneinander gespannten Tellerteilen flächig eingeklemmt
wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4201466A DE4201466A1 (de) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | Vorrichtung sowie verfahren zur herstellung von bewehrungsschichten auf zylinderlaufflaechen von verbrennungsmotoren u. dgl. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4201466A DE4201466A1 (de) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | Vorrichtung sowie verfahren zur herstellung von bewehrungsschichten auf zylinderlaufflaechen von verbrennungsmotoren u. dgl. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4201466A1 true DE4201466A1 (de) | 1993-07-22 |
Family
ID=6449923
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4201466A Withdrawn DE4201466A1 (de) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | Vorrichtung sowie verfahren zur herstellung von bewehrungsschichten auf zylinderlaufflaechen von verbrennungsmotoren u. dgl. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4201466A1 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1992
- 1992-01-21 DE DE4201466A patent/DE4201466A1/de not_active Withdrawn
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