DE4440713A1 - Verfahren und Werkzeug zum Herstellen von Gleitflächen an Gußeisenteilen, insbesondere von Zylinderlaufbahnen von Brennkraftmaschinen - Google Patents
Verfahren und Werkzeug zum Herstellen von Gleitflächen an Gußeisenteilen, insbesondere von Zylinderlaufbahnen von BrennkraftmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 sowie ein Werkzeug zur Durchführung dieses
Verfahrens.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der EP 00 65 645 B1, C25F
3/06, in der Weise bekannt, daß die betreffende Fläche mecha
nisch durch Honen bearbeitet sowie einem elektrochemischen
Abtragen unterzogen wird; anschließend erfolgt ein mechanisches
Reibplattieren. Dabei ist auch der Einsatz eines Honwerkzeugs
erwähnt, das sowohl als Elektrode und damit zum elektroche
mischen Abtragen als auch zur mechanischen Bearbeitung durch
Abtragen ausgebildet ist. Wie dort ausgeführt, dient das elek
trochemische Ätzen der herzustellenden Gleitfläche dem Entfernen
des beim Honen aufgeschmierten Grundgefüges. Wie dort weiter
dargelegt, entstehen bzw. verbleiben auch bei der Kombination
der elektrochemischen Bearbeitung mit dem Honen durch die Wir
kung der mechanisch arbeitenden Honsteine Verquetschungen der
Graugußoberfläche. Eine derartige Oberflächenstruktur ist aber
für die tribologischen Verhältnisse bei Gleitpaarungen ungün
stig. Zur Beseitigung dieser Nachteile wird dem elektroche
mischen Honen ein mechanisches Reibplattieren nachgeschaltet,
das als ein Reiben mit gleichzeitigem Plattieren beschrieben
wird, das in einem Abtragen des vorstehenden Graphits ohne
Zuschmieren von Taschen, in einem Abreiben von Oberflächen
bestandteilen des Grundmaterials, vor allem Mischkristallen,
und in einem anschließenden Aufplattieren dieser Oberflächen
bestandteile gesehen wird.
Wie sich gezeigt hat, können dabei Fälle auftreten, in denen
durch die elektrochemische Flüssigkeitsbehandlung gebildete
Korrosionsrückstände im Mikrobereich unter oder an der Ober
fläche nicht herausgelöst werden; sie werden dann im Betrieb der
betreffenden Gleitfläche, also beispielsweise im Betrieb einer
Brennkraftmaschine, herausgelöst und führen zu einer Vergröße
rung des Schmiermittelverbrauchs und einem erhöhten Verschleiß
des Gleitpartners, beispielsweise eines Kolbenrings.
Aus der DE-PS 34 27 770, F16J 10/04, ist ein Verfahren zum Her
stellen von Laufflächen aus Grauguß bekannt, bei dem unter Ver
zicht auf ein mechanisches Honen zwischen ein elektrolytisches
Abtragen und ein Reibplattieren ein Flüssigkeitsstrahlen einge
schoben wird. Dieses soll der Entfernung von Rückständen aus der
elektrochemischen Bearbeitung und dem Abtragen gelockerten Ge
füges dienen. Demgegenüber geht die Erfindung von einem Verfah
ren aus, dessen erster Schritt in einem mechanischen Honen
besteht. Dabei entstehen oberflächlich Metallflitter, die im
späteren Betrieb äußerst schädlich sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Wahrung der Vor
teile des diskutierten Standes der Technik ein gattungsgemäßes
Verfahren zu schaffen, das hinsichtlich der Beseitigung von
Metallflittern sowie hinsichtlich des Fertigungsaufwands opti
miert ist.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn
zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbil
dungen des Verfahrens beschreiben die Ansprüche 2 bis 4, während
Gegenstand des Anspruchs 5 ein Werkzeug zur Durchführung des
Verfahrens ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also bewußt eine che
misch und elektrochemisch inaktive Flüssigkeit verwendet, bevor
zugt eine Flüssigkeit, die als Schmier- und/oder Kühlflüssigkeit
bereits bei der mechanischen Bearbeitung, insbesondere durch
Honen, Einsatz fand. Wie sich gezeigt hat, erfolgt durch dieses
Druckstrahlen eine erwünschte Beseitigung von während des Honens
entstandenen Metallflittern von der zu bearbeitenden Fläche,
wobei außerdem das Entstehen der Metallflitter beim Honen durch
die laufende Reinigung der Honleisten bzw. Honsteine durch eben
diese Flüssigkeitsbehandlung verringert ist. Ein Vorteil der
Erfindung ist also in einer Erhöhung der Standzeiten der Hon
werkzeuge zu sehen. Auch treten infolge der Vermeidung elektro
chemisch unwirksamer Flüssigkeiten keine Entsorgungsprobleme
auf.
Der wesentliche metallurgische Vorteil ist darin zu sehen, daß
durch die Kombination der Verfahrensschritte Flüssigkeitsstrah
len und Reibplattieren Schmiertaschen in der zu bearbeitenden
Oberfläche offengelegt werden, die in ihrer Gesamtheit ein
Mikrodruckkammersystem bilden, das die erforderliche hydrody
namische Schmierung im Betrieb der Gleitfläche gewährleistet.
Dadurch wird eine Verringerung der Oberflächenrauheit, insbe
sondere des Rpk-Wertes, aber auch des Rvk-Wertes, möglich.
Daraus resultieren im Betrieb der Gleitfläche ein geringer
Anfangs- und Langzeitölverbrauch, geringere Ölverschmutzung und
daraus geringerer Verschleiß sowie ein höherer Wirkungsgrad
infolge verringerter Reibverluste. Hochwertige und kosteninten
sive Kolbenringbeschichtungen erübrigen sich.
Im einzelnen läßt sich das Entstehen des Mikrodruckkammersystems
dadurch erklären, daß während der mechanischen Honbearbeitung
kleine Materialausbrüche, gesteuert über Ti-Karbide und Ti-
Nitride, ausgebildet werden, die je nach dem Maß der Blechman
telbildung bereits während der Bearbeitung wieder zugeschmiert
werden. Durch die Kombination von Flüssigkeitsstrahlen und
Reibplattieren wird das Offenlegen dieser "Materialgrübchen"
unter Plateaubildung erreicht. Dies tritt bei der bekannten
elektrochemischen Behandlung nicht ein.
Abschließend kann man sagen, daß durch das erfindungsgemäße
Verfahren Gleitflächen herstellbar sind mit Eigenschaften, die
früher Gleitflächen erst im eingelaufenen Zustand aufwiesen, und
zwar bei Verwendung von Diamanthonleisten, die eine erheblich
höhere Standzeit als keramische Honleisten haben.
Wie bereits dargelegt, ist im Hinblick auf eine fortlaufende
Reinigung der Honwerkzeuge und damit auch eine Verringerung der
Flitterbildung die Zusammenfassung der Honbearbeitung mit der
Flüssigkeitsstrahlbearbeitung vorteilhaft. Ein entsprechendes
Werkzeug wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren
Fig. 1 einen Längsschnitt und deren Fig. 2 den in Fig. 1 bei
II-II angedeuteten Querschnitt wiedergeben.
An der mit einem Dreh- und Schiebeantrieb versehenen Werkzeug
aufnahme 1 ist die Honspindel 2 festgelegt, die mit beispiels
weise vier gleichmäßig über den Umfang verteilten Honleisten
trägern 3 versehen ist; die Honleistenträger 3 sind mit Hon
leisten 4 bestückt. Zur Zuführung von Schmier- und/oder Kühl
flüssigkeit sind Längskanäle 5 vorgesehen. Die Honleisten 4
können also mittels des erwähnten Antriebs in Umfangsrichtung
sowie in axialer Richtung bewegt werden, wobei sie auf der nicht
gezeichneten zu bearbeitenden Oberfläche gleiten.
Zwischen den Honleistenträgern 3 erkennt man Düsenleisten 6, die
auf die zu bearbeitende Oberfläche ausgerichtete Düsen 7 besit
zen. Diese Düsenleisten 6 und damit die Düsen 7 werden über
Kanäle 8 in Werkzeugaufnahme 1 und Honspindel 2 mit unter einem
Druck von größenordnungsmäßig 100 bar stehender Flüssigkeit
gespeist, der im Hinblick auf die Entfernung entstandener
Metallflitter gewählt ist. Die Kanäle 8 setzen sich in den
Düsenleisten 6 in Längskanäle 9 fort, die Abzweigungen zu den
einzelnen Düsen 7 besitzen.
Mit der Erfindung ist demgemäß ein gattungsgemäßes Verfahren so
wie ein Werkzeug geschaffen, das mit einfachen, keine Entsorgung
erfordernden Mitteln Gleitflächen mit Eigenschaften zu erzeugen
gestattet, die von Anfang an den Eigenschaften eingelaufener
Gleitflächen entsprechen.
Claims (5)
1. Verfahren zum Herstellen von Gleitflächen an Bauteilen aus
Gußeisen, insbesondere von Zylinderlaufbahnen von Brenn
kraftmaschinen, bei dem die betreffenden Flächen einer mecha
nischen, einer mit einer Flüssigkeit erfolgenden Bearbeitung
und danach einer Oberflächenbehandlung durch Reibplattieren
unterzogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Bearbei
tung mit Flüssigkeit ein Strahlen mit einer chemisch und
elektrochemisch inaktiven Flüssigkeit unter einem zur Flit
terentfernung geeigneten Druck erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Strahlen mit einem Flüssigkeitsdruck von größenordnungsmäßig
100 bar erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Strahlen mit einer Flüssigkeit erfolgt, die bei der
mechanischen Bearbeitung als Schmier- und/oder Kühlmittel
dient.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Strahlen gleichzeitig mit der mechanischen
Bearbeitung erfolgt.
5. Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen auf einer Honspindel (2)
angeordneten Honleisten (3) von der Honspindel (2) her flüs
sigkeitsgespeiste Düsenleisten (6) angeordnet sind.
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