EP1572420B1 - Verfahren zum bearbeiten einer kante eines hochdruckfesten bauteils, insbesondere zum hydro-erosiven verrunden einer kante sowie und vorrichtung hierzu - Google Patents

Verfahren zum bearbeiten einer kante eines hochdruckfesten bauteils, insbesondere zum hydro-erosiven verrunden einer kante sowie und vorrichtung hierzu Download PDF

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EP1572420B1
EP1572420B1 EP03788869A EP03788869A EP1572420B1 EP 1572420 B1 EP1572420 B1 EP 1572420B1 EP 03788869 A EP03788869 A EP 03788869A EP 03788869 A EP03788869 A EP 03788869A EP 1572420 B1 EP1572420 B1 EP 1572420B1
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EP
European Patent Office
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edge
bore
high pressure
rounding
hydro
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EP03788869A
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EP1572420A2 (de
Inventor
Harald Schmidt
Stephan Aurich
Christoph Hamann
Maximilian Kronberger
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Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Aumovio Germany GmbH
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    • B24B39/02—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y10T29/49419—Valve or choke making with assembly, disassembly or composite article making with material shaping or cutting including machining or drilling

Definitions

  • the invention relates to a method for processing an edge of a high-pressure-resistant component, in particular an edge of a bore intersection of a high-pressure-resistant component of a fuel injection system, in which the edge is rounded hydro-erosive in a processing step.
  • the invention also relates to a method for the hydroerosive rounding of an edge of a high-pressure-resistant component, in particular an edge of a bore intersection of a high pressure-resistant component of a fuel injection system, in which an offset with abrasive particles fluid across the edge to be rounded in the region of a first continuing bore to a branching second bore is performed.
  • Another method of edge rounding well known in the art is to use an electrochemical material removal process.
  • the edge in the area of the intersected holes is rounded.
  • the disadvantage here is especially the occurring pore-like rough surface and the corrosive damage to the grain boundaries of the material, which lead to voltage peaks in the microscopic range.
  • the achievable pressure increase in this method is lower than the Extrudehone method.
  • the flow velocity of the liquid and thus also the material removal in the region of the edge can be influenced.
  • the delivery pressures are approximately in the range of 50 bar to 140 bar.
  • the main flow direction of the liquid and the longitudinal axis of the edge to be rounded preferably enclose an angle of 90 °.
  • the present invention has for its object to provide a method for processing an edge of a high pressure resistant component, in particular an edge of a bore intersection of a high-pressure resistant component of a fuel injection system, with each of which an optimization of the rounding result and thus an optimization of the high pressure resistance of the component is achieved.
  • a further improvement in the high-pressure resistance of the component is achieved in that before the Processing step of the hydro-erosive Verlaken the edge and adjacent to the edge surfaces of the high-pressure-resistant component are each set in the region of their surface by means of a grinding and / or honing process under compressive stresses. As a result of grinding and / or honing, a more or less pronounced burr is formed at the edge.
  • the gist of the present invention resides in the combination of the grinding and / or honing operation for producing compressive stresses in the edge and the adjacent surface of the high pressure resistant Component with the subsequent processing step of hydroerosiven rounding.
  • the desired degree of rounding corresponds to the optimum strength.
  • the compressive stresses generated in the edge and in the adjacent surface of the high-pressure-resistant component are advantageously the tensile stresses caused by the under high pressure standing fuel can be generated, directed in opposite directions.
  • the hydro-erosive rounding of the edge deburrs and smooths the edge, defusing the typical three-axis stress state for burrs and sharp edges.
  • the edge and the edge adjacent surfaces preferably cylindrical surfaces of holes, the high-pressure component in each case in the region of its surface by means of the grinding and / or honing process under compressive stresses in a range of 500 N / mm2 set to 1500 N / mm2.
  • the edge is rounded only to the extent that a maximum of 10 ⁇ m to 50 ⁇ m is removed so that compressive stresses of at least 200 N / mm 2 are maintained. This roughly corresponds to rounding radii of 30 ⁇ m to 170 ⁇ m.
  • a closure element is inserted into the continuing first bore in the main flow direction of the fluid mixed with abrasive bodies behind the branching second bore at a distance of approximately 0.5 mm to 10 mm.
  • a further improvement of the rounding result is achieved by changing the main direction of flow of the abrasive-added liquid in the first bore at least once, preferably several times.
  • the main flow direction is reversed and thus the inflow edge to the counter edge and the counter edge to the inflow edge.
  • any existing differences in the roundness levels at the counter edge and at the inflow edge can be compensated.
  • FIGURE shows a schematic sectional view of a section of a high-pressure resistant component 1 of a fuel injection system, such as an injection nozzle, an injector body, a Schmiederails, a welding rail, a displacer unit of a common rail high pressure pump or the high pressure region of a common rail high pressure pump.
  • a fuel injection system such as an injection nozzle, an injector body, a Schmiederails, a welding rail, a displacer unit of a common rail high pressure pump or the high pressure region of a common rail high pressure pump.
  • the component 1 has a main channel and a branch channel, which are formed in the form of a first cylindrical bore 2 and a second cylindrical bore 3.
  • the second bore 3 branches off in the region of the inner wall 4 of the first bore 2 from the first bore 2.
  • a peripheral edge 5 is formed in the component 1, which is sharp-edged after production of the holes 2 and 3.
  • the longitudinal axes L, 1 of the two holes 2 and 3 extend in the illustrated preferred embodiment at a right angle to each other and the resulting branching area is T-shaped.
  • the inner walls 4, 6 and the edge 5 are reworked by a grinding process or honing process.
  • compressive stresses are introduced into the surfaces of the inner walls 4, 6 and the edge 5, which are directed counter to the fluid, in particular fuel, which is guided later in the bores 2, 3 under high pressure.
  • These compressive stresses have in the region of the surface of the inner walls 4, 6 values up to 1000 N / mm 2 ; in a depth of about 0.1 mm below the surface of the inner walls 4, 6, these compressive stresses are still at 700 N / mm 2 .
  • the edge 5 is rounded hydro-erosively to increase the high-pressure resistance of the component 1.
  • an offset with grinding wheels 7 liquid 8 preferably a highly viscous lubricating oil, introduced by means of a feed pump, not shown in the first bore 2 and guided across the edge 5 to be rounded.
  • transverse is meant here any flow at an angle to the peripheral edge.
  • this ensures that the portion of the edge 5, which faces away from the inlet of the liquid 8 with the grinding bodies 7 or facing the closing element 9 - referred to below as the counter edge 11 - has a more advantageous flow around than without the closure element 9. Accordingly, good rounding results are achieved.
  • the designated as the inflow edge 10 portion of the edge 5, which faces the inlet of the liquid 8 with the grinding wheels 7 and the end element 9 is still sufficiently rounded.
  • the maximum removal of material by the hydro-erosive rounding is in the range of 10 ⁇ m to 50 ⁇ m, preferably 20 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • an increase in the flow velocity is associated with an increase in the erosive effect of the liquid 8 mixed with the abrasive bodies 7.
  • the hydro-erosive Ver round is carried out at pressures in the range of about 10 bar to 500 bar.
  • the bore 2 has a diameter D which is slightly larger than the diameter d of the branching bore 3.
  • the diameter D, d of the holes are in the usual manner in a range of 0.5 mm to 10 mm, preferably in the range of about 2 mm to 4 mm.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten einer Kante eines hochdruckfesten Bauteils, insbesondere einer Kante einer Bohrungsverschneidung eines hochdruckfesten Bauteils einer Kraftstoffeinspritzanlage, bei dem in einem Bearbeitungsschritt die Kante hydro-erosiv verrundet wird. Insbesondere betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum hydroerosiven Verrunden einer Kante eines hochdruckfesten Bauteils, insbesondere einer Kante einer Bohrungsverschneidung eines hochdruckfesten Bauteils einer Kraftstoffeinspritzanlage, bei dem eine mit Schleifkörpern versetzte Flüssigkeit quer über die zu verrundende Kante im Bereich einer von einer ersten weiterführenden Bohrung zu einer abzweigenden zweiten Bohrung geführt wird.
  • Es ist allgemein bekannt, Verschneidungen von Bohrungen in hochdruckfesten Bauteilen, insbesondere Bauteilen von Kraftstoffeinspritzsystemen, zu verrunden, um etwaigen lokalen Spannungsspitzen entgegenzuwirken, die zu einer Bauteilermüdung oder -zerstörung führen können.
  • In einem auch unter Extrudehone bekannten Verrundungsverfahren wird eine mit Schleifpartikeln versetzte polymere Paste durch die Bohrungen gedrückt. Dabei werden Grate gebrochen und die Schnittkanten verrundet. Nachteilig sind hohe laufende Kosten wegen Kauf und Entsorgung der polymeren Schleifpaste sowie ein sehr kostenintensiver Reinigungs-Prozess, um die Schleifpaste aus dem Bauteil zu entfernen. Außerdem besteht bei Kraftstoffeinspritzsystemen die Gefahr des Verschleppens der Paste, beispielsweise stromabwärts zur Düse. Dies kann zum Verstopfen von Spritzlöchern in der Düse oder zum Verlust der Dichtfunktion der Düse im Bereich der Düsennadel führen und somit letztendlich zum einem Leistungsabfall, Ausfall des Motors oder gar zu einem Motorschaden.
  • Eine weitere im Stand der Technik allgemein bekannte Möglichkeit zur Verrundung von Kanten besteht darin, ein elektrochemisches Materialabtragsverfahren einzusetzen. Hier wird ebenfalls die Kante im Bereich der miteinander verschnittenen Bohrungen verrundet. Nachteilig ist hierbei besonders die dabei auftretende porenartige raue Oberfläche sowie die korrosive Schädigung der Korngrenzen des Werkstoffs, die im mikroskopischen Bereich zu Spannungsspitzen führen. Somit ist die erreichbare Drucksteigerung bei diesem Verfahren niedriger als beim Extrudehone-Verfahren.
  • Auch ist es bekannt, zur Erhöhung der Druckfestigkeit des Bauteils, eine Druckspannung in den Innenwänden der Bohrungen und Kanäle über Schleifen oder Honen einzubringen. Nach dem Schleifen oder Honen entstehen Druck-Eigenspannungen in der Innenwand der Bohrung oder dem inneren Bereich des Kanals.
  • Diese Druck-Eigenspannung ist der in Folge des hydraulischen Innendrucks entstehenden Zugspannung entgegen gerichtet.
  • Des Weiteren ist aus der deutschen Patentanmeldung DE 199 53 131 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verrunden von Kanten in mechanisch, thermisch oder sonstig hoch beanspruchten Bauteilen bekannt. Als besonderes Anwendungsgebiet wird das Verrunden von Kanten an Verschneidungen von Kanälen in Hochdruckspeichern von Kraftstoffeinspritzsystemen genannt. In derart hoch beanspruchten Bauteilen treten im Bereich von Kanten aller Art Spannungsspitzen auf, die zu einem Bauteilversagen, insbesondere zu einem Bruch des Bauteils, führen können. Um das Bauteil hochdruckfest auszugestalten, werden dessen Kanten verrundet. Das Verrunden erfolgt über das Überströmen der zu verrundenden Kante mit einer erosiven Flüssigkeit, die von einer Förderpumpe durch das Bauteil gefördert wird. Im Bereich der Kante wird zur Erhöhung der erosiven Wirkung der Flüssigkeit deren Strömungsgeschwindigkeit über eine Querschnittsverjüngung erhöht. Über eine Einstellung des Förderdruckes kann die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit und damit auch der Materialabtrag im Bereich der Kante beeinflusst werden. Die Förderdrücke liegen etwa im Bereich von 50 bar bis 140 bar. Außerdem wird allgemein ohne nähere Angaben hierüber angeführt, dass die Haupt-Strömungsrichtung der Flüssigkeit und die Längsachse der zu verrundenden Kante vorzugsweise einen Winkel von 90° einschließen. Für eine Verrundung des kantenartigen Übergangs eines Düsennadelsitzes und einer anschließenden Vorkammer zu den Einspritzlöchern einer Einspritzdüse wird dort beschrieben, einen konischen Körper in den Bereich des Düsennadelsitzes der sacklochartigen Einspritzdüse so einzuführen, dass im Bereich der Kante ein Ringspalt entsteht. Dieser Ringspalt dient dazu die gewünschte Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der zu verrundenden Kante zu erreichen.
  • Auch ist bereits aus dem deutschen Patent DE 199 14 719 C2 eine weitere Vorrichtung zum hydro-erosiven Verrunden einer Einlaufkante eines Spritzloches in einer Einspritzdüse für Kraftstoff bekannt. Im Gegensatz zu der zuvor beschrieben Verrundungsvorrichtung mit einem konischen Strömungskörper zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der erosiven Flüssigkeit ist hier ein Strömungskörper vorgesehen, der der Form einer Düsennadel nachempfunden ist. Zusätzlich können in der Außenwand der Spitze des düsennadelförmigen Strömungskörpers in deren Längsrichtung verlaufende Leitnuten eingearbeitet sein, über die die abrasiven Schleifkörper der erosiven Flüssigkeit gezielt auf den oberen Bereich der Einlaufkante des Spritzloches geleitet werden können. Hierdurch soll eine verstärkte Verrundung in diesem Bereich erzielt werden, die dann zu einer höheren Kraftstoff-Durchflussgeschwindigkeit führen soll.
  • Aus der WO 0132358 ist ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bearbeiten einer Kante eines hochdruckfesten Bauteils, insbesondere einer Kante einer Bohrungsverschneidung eines hochdruckfesten Bauteils einer Kraftstoffeinspritzanlage zu schaffen, mit denen jeweils eine Optimierung des Verrundungsergebnisses und somit eine Optimierung der Hochdruckfestigkeit des Bauteils erreicht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Bearbeiten einer Kante eines hochdruckfesten Bauteils mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. In den Unter-ansprüchen 2 bis 6 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens angegeben.
  • Erfindungsgemäß wird bei einem Verfahren zum Bearbeiten einer Kante eines hochdruckfesten Bauteils, insbesondere einer Kante einer Bohrungsverschneidung eines hochdruckfesten Bauteils einer Kraftstoffeinspritzanlage, bei dem in einem Bearbeitungsschritt die Kante hydro-erosiv verrundet wird, eine weitere Verbesserung der Hochdruckfestigkeit des Bauteils dadurch erreicht, dass vor dem Bearbeitungsschritt des hydro-erosiven Verrunden die Kante und die an die Kante angrenzenden Flächen des hochdruckfesten Bauteiles jeweils im Bereich ihrer Oberfläche mittels eines Schleif- und/oder Honverfahrens unter Druckspannungen gesetzt werden. In Folge der Schleif- und/oder Honbearbeitung entsteht an der Kante ein mehr oder weniger ausgeprägter Grat. Der Kern der vorliegenden Erfindung liegt in der Kombination des Bearbeitungsschrittes des Schleifens und/oder Honens zur Erzeugung von Druckspannungen in der Kante und der angrenzenden Oberfläche des hochdruckfesten Bauteils mit dem anschließenden Bearbeitungsschritt des hydroerosiven Verrundens. Der angestrebte Grad der Verrundung entspricht dem Festigkeitsoptimum. Die erzeugten Druckspannungen in der Kante und in der angrenzenden Oberfläche des hochdruckfesten Bauteils sind in vorteilhafter Weise den Zugspannungen, die durch dem unter Hochdruck stehenden Kraftstoff erzeugt werden, entgegengerichtet. Durch das hydro-erosive Verrunden der Kante wird die Kante entgratet und geglättet und somit der für Grate und scharfe Kanten typische dreiachsige Spannungszustand entschärft.
  • Um die Hochdruckfestigkeit des hochdruckfesten Bauteils hinreichend erhöhen zu können, werden die Kante und die an die Kante angrenzenden Flächen, vorzugsweise Zylinderflächen von Bohrungen, des hochdruckfesten Bauteiles jeweils im Bereich ihrer Oberfläche mittels des Schleif- und/oder Honverfahrens unter Druckspannungen in einem Bereich von 500 N/mm2 bis 1500 N/mm2 gesetzt.
  • Mit dem Ziel, die in die Oberfläche der Kante und der an die Kante angrenzenden Flächen des hochdruckfesten Bauteils, die mit der Druckflüssigkeit, insbesondere dem Kraftstoff, in Kontakt treten, mittels des Schleif- und/oder Honverfahrens eingebrachten Druckspannungen soweit wie möglich zu erhalten, wird in dem Bearbeitungsschritt des hydro-erosiven Verrundens die Kante nur soweit gerundet, dass maximal im Bereich von 10 µm bis 50 µm abgetragen wird, so dass Druckspannungen von mindestens 200 N/mm2 erhalten bleiben. Dies entspricht in etwa Rundungsradien von 30 µm bis 170 µm.
  • In konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung ist ein verschlusselement in die weiterführende erste Bohrung in Haupt-Strömungsrichtung der mit Schleifkörpern versetzten Flüssigkeit gesehen hinter der abzweigenden zweiten Bohrung in einem Abstand von etwa 0,5 mm bis 10 mm eingesetzt. Hierdurch wird eine optimale Verrundung der Einström- und der Gegenkante erreicht.
  • Eine weitere Verbesserung des Verrundungsergebnisses wird dadurch erreicht, dass mindestens ein Mal, vorzugsweise mehrfach, die Haupt-Strömungsrichtung der mit Schleifkörpern versetzten Flüssigkeit in der ersten Bohrung gewechselt wird. Durch den erfindungsgemäßen Wechsel wird die Haupt-Strömungsrichtung umgekehrt und somit die Einströmkante zur Gegenkante und die Gegenkante zur Einströmkante. Somit können etwaig vorhandene Unterschiede in den Verrundungsgraden an der Gegenkante und an der Einströmkante ausgeglichen werden.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung an Hand von einem in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematische Schnittansicht eines Ausschnitts eines hochdruckfesten Bauteils 1 eines Kraftstoffeinspritzsystems, wie beispielsweise einer Einspritzdüse, eines Injektorkörpers, eines Schmiederails, eines Schweissrails, einer Verdrängereinheit einer Common-Rail-Hochdruckpumpe oder dem Hochdruckbereich einer Common-Rail-Hochdruckpumpe.
  • Das Bauteil 1 weist einen Hauptkanal und einen Abzweigkanal auf, die in Form einer ersten zylinderförmigen Bohrung 2 und einer zweiten zylinderförmigen Bohrung 3 ausgebildet sind. Die zweite Bohrung 3 zweigt im Bereich der Innenwand 4 der ersten Bohrung 2 von der ersten Bohrung 2 ab. In dem Bereich, in dem sich die Bohrungen 2 und 3 somit verschneiden, ist in dem Bauteil 1 eine umlaufende Kante 5 ausgebildet, die nach Fertigung der Bohrungen 2 und 3 scharfkantig ist. Die Längsachsen L, 1 der beiden Bohrungen 2 und 3 verlaufen in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform in einem rechten Winkel zueinander und der dadurch entstehende Abzweigungsbereich ist T-förmig.
  • Nachdem die Bohrungen 2, 3 in das Bauteil 1 gebohrt worden sind, werden deren Innenwände 4, 6 und die Kante 5 mit einem Schleifverfahren beziehungsweise Honverfahren nachbearbeitet. Durch diese Nachbearbeitung werden in die Oberflächen der Innenwände 4, 6 und der Kante 5 Druckspannungen eingebracht, die dem später in den Bohrungen 2, 3 unter hohem Druck geführten Fluid, insbesondere Kraftstoff, entgegengerichtet sind. Diese Druckspannungen haben im Bereich der Oberfläche der Innenwände 4, 6 Werte bis zu 1000 N/mm2; in einer Tiefe von etwa 0,1 mm unterhalb der Oberfläche der Innenwände 4, 6 liegen diese Druckspannungen immerhin noch bei 700 N/mm2.
  • In einem weiteren Bearbeitungsschritt wird die Kante 5 zur Erhöhung der Hochdruckfestigkeit des Bauteils 1 hydro-erosiv verrundet. Hierzu wird eine mit Schleifkörpern 7 versetzte Flüssigkeit 8, vorzugsweise ein hochviskoses Schmieröl, mittels einer nicht dargestellten Förderpumpe in die erste Bohrung 2 eingeleitet und quer über die zu verrundende Kante 5 geführt. Unter quer wird hier jegliche Strömung unter einem Winkel zu der umlaufenden Kante verstanden. Um die erosive Wirkung der Flüssigkeit 8 mit den Schleifkörpern 7 im Bereich der Kante 5 zu erhöhen, wird - in Haupt-Strömungsrichtung S der Flüssigkeit 8 mit den Schleifkörpern 7 in der Bohrung 2 gesehen, die mit der Längsachse L der ersten Bohrung 2 zusammenfällt - die als Durchgangsbohrung oder zumindest in Bezug auf die abzweigende Bohrung 3 weiterführende Bohrung 2 durch ein in der einzigen Figur schematisch dargestelltes Verschlusselement 9 in Form eines eingeschobenen Stopfens druckdicht abgeschlossen. Der Abstand a der Verschlussfläche des Verschlusselements 9 zu der hinteren Gegenkante 11 der Bohrung 3 - gesehen in Haupt-Strömungsrichtung S bzw. in Richtung der Längsachse L der Bohrung 2 - beträgt etwa 0,5 bis 10 mm. Durch dieses Verschlusselement 9 wird die Strömung der Flüssigkeit 8 mit den Schleifkörpern 7 dahingehend verändert, dass sich im Bereich der Abstandes a der Bohrung 2 und somit vor dem Verschlusselement 9 eine Staudruckzone ausbildet, die in einem Umlenkbereich U vor dem Verschlusselement 9 zu einem Umlenken der Flüssigkeit 8 mit den Schleifkörpern 7 führt. Somit entsteht in dem Bereich der Bohrung 2 zwischen dem Verschlusselement 9 und der Bohrung 2 eine Rückströmung in der Richtung R, so dass die Kante 5 und die sich daran anschließende Bohrung 3 aus beiden Richtungen - der Haupt-Strömungsrichtung S und der Rückströmungsrichtung R - durchströmt wird. Im Ergebnis wird hierdurch eine besonders gleichmäßige Verrundung der umlaufenden Kante 5 erreicht. Die Rückströmungsrichtung R ist in dem Bereich, der an das Verschlusselement 9 angrenzt, der Hauptströmungsrichtung S entgegengerichtet und wird im Abzweigungsbereich der zweiten Bohrung 3 in Richtung der Längsachse 1 der zweiten Bohrung 3 umgelenkt.
  • Insbesondere wird hierdurch erreicht, dass der Abschnitt der Kante 5, der dem Zulauf der Flüssigkeit 8 mit den Schleifkörpern 7 abgewandt beziehungsweise dem Abschlusselement 9 zugewandt ist - im folgenden als Gegenkante 11 bezeichnet - eine vorteilhaftere Umströmung als ohne das Verschlusselement 9 hat. Entsprechend werden gute Verrundungsergebnisse erreicht. Der als Einströmkante 10 bezeichnete Abschnitt der Kante 5, der dem Zulauf der Flüssigkeit 8 mit den Schleifkörpern 7 zugewandt beziehungsweise dem Abschlusselement 9 abgewandt ist, wird weiterhin ausreichend verrundet.
  • Gegenüber der im Stand der Technik üblichen Verfahrensweise, die zugeführte Flüssigkeit 8 mit den Schleifkörpern 7 nur zu einen Teil durch die Bohrung 3 abzuleiten, wird erfindungsgemäß auch bei hohen Vordrücken - beispielsweise bedingt durch den Übergang einer 4 mm Bohrung 2 auf eine 2 mm Bohrung 3 - von etwa 50 bar eine sehr geringe Ablösung der Strömung im Bereich der Gegenkante 11, erreicht, was mit einer fast idealen Verrundung mit tangentialen Übergängen von dem Radius r im Bereich der Kante 5 in die Bohrung 3 einhergeht. Bei der Lösung nach dem Stand der Technik werden die Gegenkante 11 auf Grund der Strömungsablösung nur gering und die Einströmkante 10 stark verrundet, so dass der Rand 5 in dessen Umlaufrichtung gesehen ungleichmäßig verrundet wird. Für die Reduktion der Spannung ist aber eine gleichmäßige Verrundung erforderlich, die mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise erreicht wird.
  • Ein noch optimaleres Verrundungsergebnis kann erreicht werden, wenn die Position des Verschlusselementes 9 und somit des Zulaufs der Flüssigkeit 8 mit den Schleifkörpern 7 zumindest ein Mal gewechselt wird. Hierdurch kommt es aus zu einem Wechsel von Einströmkante 10 und Gegenkante 11. Ein mehrfacher Wechsel währen des Verrundungsverfahrens führt zu einer weiteren Optimierung des Verrundungsergebnisses in Bezug auf die Gleichförmigkeit der Verrundung über die umlaufende Kante 5.
  • Im Zuge des hoch-erosiven Verrundens wird der dreiachsige Spannungszustand an der Kante 5 entschärft. Dabei wird jedoch darauf geachtet, dass der Wirkbereich der Druckspannung, die in dem vorhergehenden Bearbeitungsschritt des Schleifens oder Honens in den Innenwänden 4, 6 aufgebaut worden sind, nicht vollständig entfernt wird. Ausgehend von den vorgenannten Werten der Druckspannungen werden Verrundungen der Kanten 5 mit einen Radius r zwischen 30 µm und 170 µm, vorzugsweise 50 µm und 100 µm, durch das hydro-erosive Verrunden vorgenommen, so dass die Druckspannung in der Innenwand 4, 6 der Bohrungen 2, 3 im Bereich der Kante 5 noch über 200 N/mm2, vorzugsweise über 700 N/mm2, liegt. Entsprechend den vorgenannten Radien liegt der maximale Materialabtrag durch das hydro-erosive Verrunden im Bereich von 10 µm bis 50 µm, vorzugsweise 20 µm bis 40 µm.
  • Außerdem ist mit einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit eine Erhöhung der erosiven Wirkung der mit den Schleifkörpern 7 versetzten Flüssigkeit 8 verbunden. Das hydro-erosive Ver runden wird bei Drücken im Bereich von etwa 10 bar bis 500 bar durchgeführt.
  • Nach dem hydro-erosiven Schleifprozess im Bereich der Kante 5 verlässt die Flüssigkeit 8 mit den Schleifkörpern 7 das Bauteil 1 über die zweite Bohrung 3, dessen Ende mit einer nicht dargestellten Rückführleitung verbunden ist.
  • Des Weiteren ist aus der einzigen Figur ersichtlich, dass die Bohrung 2 einen Durchmesser D aufweist, der geringfügig größer ist als der Durchmesser d der abzweigenden Bohrung 3. Die Durchmesser D, d der Bohrungen liegen in üblicher Weise in einem Bereich von 0,5 mm bis 10 mm, vorzugsweise im Bereich von etwa 2 mm bis 4 mm.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Bearbeiten einer Kante eines hochdruckfesten Bauteils, insbesondere einer Kante einer Bohrungsverschneidung eines hochdruckfesten Bauteils einer Kraftstoffeinspritzanlage, bei dem in einem Bearbeitungsschritt die Kante hydro-erosiv verrundet wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass vor dem Bearbeitungsschritt des hydro-erosiven Verrundens die Kante (5) und die an die Kante (5) angrenzenden Flächen (4, 6) des hochdruckfesten Bauteiles (1) jeweils im Bereich ihrer Oberfläche mittels eines Schleif- und/oder Honverfahrens unter Druckspannungen gesetzt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kante (5) und die an die Kante (5) angrenzenden Flächen (4, 6), vorzugsweise Zylinderflächen von Bohrungen (2, 3), des hochdruckfesten Bauteiles (1) jeweils im Bereich ihrer Oberfläche mittels des Schleif- und/oder Honverfahrens unter Druckspannungen in einem Bereich von 500 N/mm2 bis 1500 N/mm2 gesetzt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in dem Bearbeitungsschritt des hydro-erosiven Verrundens die Kante (5) abgerundet und hierdurch maximal im Bereich von 10 µm bis 50 µm abgetragen wird.
  4. Verfahren zum hydro-erosiven Verrunden einer Kante eines hochdruckfesten Bauteils, insbesondere einer Kante einer Bohrungsverschneidung eines hochdruckfesten Bauteils einer Kraftstoffeinspritzanlage, bei dem eine mit Schleifkörpern versetzte Flüssigkeit quer über die zu verrundende Kante im Bereich einer von einer ersten weiterführenden Bohrung zu einer abzweigenden zweiten Bohrung geführt wird, unter Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zur Umlenkung der mit Schleifkörpern (7) versetzten Flüssigkeit (8) von der ersten weiterführenden Bohrung (2) in die zweite abzweigende Bohrung (3) in Haupt-Strömungsrichtung (S) der mit Schleifkörpern (7) versetzten Flüssigkeit (8) gesehen die erste Bohrung (2) hinter der abzweigenden zweiten Bohrung (3) mit einem Verschlusselement (9) verschlossen wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die weiterführende erste Bohrung (2) in Haupt-Strömungsrichtung (S) der mit Schleifkörpern (7) versetzten Flüssigkeit (8) gesehen hinter der abzweigenden zweiten Bohrung (3) in einem Abstand (a) von etwa 0,5 mm bis 10 mm zu der Kante (5) mit einem Verschlusselement (9) verschlossen wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens ein Mal, vorzugsweise mehrfach, die Haupt-Strömungsrichtung (S) der mit Schleifkörpern (7) versetzten Flüssigkeit (8) in der ersten Bohrung (2) und entsprechend die Position des Verschlusselementes (9) gewechselt wird.
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