PL193699B1 - Blok cylindrowy z metalu lekkiego oraz sposób i urządzenie do wytwarzania bloku cylindrowego z metalu lekkiego - Google Patents
Blok cylindrowy z metalu lekkiego oraz sposób i urządzenie do wytwarzania bloku cylindrowego z metalu lekkiegoInfo
- Publication number
- PL193699B1 PL193699B1 PL339334A PL33933400A PL193699B1 PL 193699 B1 PL193699 B1 PL 193699B1 PL 339334 A PL339334 A PL 339334A PL 33933400 A PL33933400 A PL 33933400A PL 193699 B1 PL193699 B1 PL 193699B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- light metal
- powder
- laser beam
- primary silicon
- layer
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000004512 die casting Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 3
- 229910001234 light alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 35
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 13
- 229910000789 Aluminium-silicon alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 4
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 abstract description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 235000019589 hardness Nutrition 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 239000012297 crystallization seed Substances 0.000 description 3
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101100343587 Arabidopsis thaliana LNK1 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100343588 Arabidopsis thaliana LNK2 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100343589 Arabidopsis thaliana LNK3 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 SiC Chemical class 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002065 alloy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000010028 chemical finishing Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000010002 mechanical finishing Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
- C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
- C23C26/02—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00 applying molten material to the substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/14—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying for coating elongate material
- C23C4/16—Wires; Tubes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/18—Other cylinders
- F02F1/20—Other cylinders characterised by constructional features providing for lubrication
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
- Y10T29/4927—Cylinder, cylinder head or engine valve sleeve making
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Coating With Molten Metal (AREA)
- Extrusion Of Metal (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
1. Blok cylindrowy z metalu lekkiego, z co najmniej jed- na, odporna na scieranie i wykazujaca optymalne wlasnosci trybologiczne, powierzchnia toczna, skladajaca sie z osno- wy ze stopu metalu lekkiego oraz warstwy powierzchnio- wej, zawierajacej drobnodyspersyjne wydzielenia krzemu pierwotnego, znamienny tym, ze krzem pierwotny sklada sie z równomiernie rozlozonych, okraglych ziaren o sredniej srednicy od 1 do 10 µm, zas warstwa ......................... 7. Sposób wytwarzania bloku cylindrowego z metalu lekkiego, z co najmniej jedna, odporna na scieranie i wyka- zujaca optymalne wlasnosci trybologiczne, powierzchnia toczna, skladajaca sie z osnowy ze stopu metalu lekkiego oraz zawierajacej twarda substancje proszkowa warstwy powierzchniowej, która w postaci drobnodyspersyjnych pierwotnych wydzielen krzemowych jest osadzona w osno- wie ze stopu lekkiego, przy uzyciu sposobu grawitacyjnego, niskocisnieniowego lub odlewania cisnieniowego oraz nastepujacej po nich obróbki powierzchniowej za pomoca wiazki laserowej i, skierowanego równolegle do niej, stru- mienia proszku, znamienny tym, ze wiazke ................... 17. Urzadzenie do wytwarzania bloku cylindrowego zmetalu lekkiego, zwlaszcza do powlekania powierzchni tocznej pustego cylindra, skladajace sie z doprowadzenia proszku, urzadzenia laserowego i ukladu ogniskujacego z lustrem kierujacym, znamienne tym, ze doprowadzenie (1), proszku i urzadzenie laserowe (2) sa......................... PL PL PL
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest blok cylindrowy z metalu lekkiego oraz sposób i urządzenie do wytwarzania bloku cylindrowego z metalu lekkiego.
Z europejskiego opisu patentowego nr EP 0 837 152 A1 (Bayerische Motoren Werke AG) znany jest sposób powlekania wykonanego ze stopu aluminium, elementu silnika spalinowego. Wiązkę laserową kieruje się przy tym tak, że nie dociera ona bezpośrednio do powierzchni powlekanego elementu, lecz pada najpierw na strumień proszku. Energia wiązki laserowej powoduje całkowite przejście proszku z fazy stałej w fazę ciekłą, w związku z czym przy padaniu na powierzchnię powlekanego elementu drobne kropelki stopionego proszku osadzają się na niej w postaci warstwy, która z uwagi na warunki krzepnięcia zestala się częściowo w postaci amorficznej.
W znanym sposobie nie wprowadza się zatem proszku do powierzchniowej warstwy powlekanego elementu, lecz przeprowadza się przemianę fazową materiału powłoki na drodze do powierzchni, przy czym proszek aluminiowo-krzemowy ulega upłynnieniu w wiązce laserowej. Przy krzepnięciu na powierzchni powinien powstawać drobnodyspersyjny krzem, tak zwany krzem pierwotny.
Zależnie od prędkości chłodzenia mają przy tym być wytwarzane kryształy krzemu o wielkości rzędu od 1 do 5 mm. Wymagane do tego celu, szybkie chłodzenie nie daje się jednak zrealizować w praktyce, jako że energia wiązki laserowej oddziałuje na powlekany element. Powierzchnia podłoża jest zatem bardzo gorąca, wobec czego nie może dostatecznie szybko odprowadzać ciepła padającego na nią, stopionego krzemu, w związku z czym nie powstaje faza krystaliczna i kryształy pierwotne, lecz fazy amorficzne.
W rozwiązaniu, opisanym w patencie BMW, przy grubości nałożonej warstwy równej 3 mm zdejmuje się, celem uzyskania gładkiej, płaskiej powierzchni, około 50% materiału warstwy (kolumna 6, wiersze 10 do 15). Oznacza to duże straty materiałowe, ponadto należy uwzględnić niewykorzystaną strefę brzegową, związaną ze znaczną falistością nakładanego kropelkowo materiału.
Z europejskiego opisu patentowego nr EP-A-0 221 276 znany jest ponadto sposób, polegający na podwyższaniu odporności na ścieranie stopu aluminium poprzez przetopienie warstw brzegowych przy użyciu energii laserowej. Na powierzchnię nakłada się przy tym warstwę złożoną ze spoiwa, proszkowego krzemu, miedzi i węglika tytanu, a następnie wtapia się ją przy użyciu lasera w powierzchnię. Dodatek TiC wynosi w opisanych tu wariantach wykonania od 5 do 30% i powoduje znaczny wzrost twardości powierzchni.
W aspekcie trybologicznym jednak bardzo duża szybkość chłodzenia przy przetapianiu laserowym powoduje wprawdzie znaczne rozdrobnienie ziarna, nie pozwala jednak na wytworzenie w wystarczającym stopniu krzemu pierwotnego. Dlatego też przetapianie laserowe nie nadaje się do wytwarzania tocznych powierzchni cylindrów w maszynach o posuwisto-zwrotnym ruchu tłoka, wykonanych ze stopów AlSi z płaszczyznami nośnymi z krzemu pierwotnego i cofniętymi obszarami, zawierającymi środki smarne.
W europejskim opisie patentowym nr EP 0 411 322 A1 przedstawiony jest sposób wytwarzania odpornych na ścieranie powierzchni na elementach ze stopu AlSi, który to sposób jest oparty na opisanym powyżej europejskim opisie patentowym nr EP 0 221 276, przy czym do warstwy przed wtopieniem za pomocą lasera dodaje się środek zaszczepiający krystalizację (katalizator zarodkowania) dla pierwotnych kryształów krzemu. Jako środek zaszczepiający krystalizację względnie katalizator zarodkowania stosuje się następujące substancje: azotek krzemu, węglik krzemu, węglik tytanu, azotek tytanu, węglik boru i borek tytanu.
W korzystnym wariancie wykonania powłokę wytwarza się techniką sitodruku w postaci odrywalnej folii i umieszcza się ją na powierzchni danego detalu. Grubość warstwy wynosi korzystnie 200 mm, zaś głębokość wtopienia od 400 do 600 mm. Stosuje się liniowo zogniskowaną wiązkę laserową w atmosferze obojętnej, aby wtapianie przeprowadzić do głębokości 400 mm. Udział krzemu w strefie stopowej wynosił tutaj 25% przy udziale niklu równym 8% (twardość powyżej 250 HV).
Jak już wspomniano powyżej, w ostatnim z wymienionych sposobów przetapiania względnie wtapiania podczas nakładania warstwy na stopową osnowę konieczne jest przeprowadzenie chłodzenia, aby otrzymać żądane drobnodyspersyjne wydzielenia krzemu pierwotnego. Z uwagi na dodany środek zaszczepiający krystalizację mogą zachodzić reakcje z powierzchnią aluminium. Poza tym środki, służące do nakładania powłoki, nie zawsze można stosować do powierzchni zakrzywionych.
Z europejskiego opisu patentowego nr EP 0 622 476 A1 znane jest podłoże metaliczne z indukowaną laserowo powłoką typu MMC. Warstwa MMC ma grubość od 200 mm do 3 mm i zawiera rozPL 193 699 B1 łożone równomiernie cząstki SiC, przy czym w warstwie MMC zawartych jest korzystnie do 40% wagowych SiC w postaci równomiernie rozłożonych cząstek. Przy wytwarzaniu nagrzewa się w wiązce laserowej mieszaninę proszków, zawierającą proszek SiC i wstępnie stopiony proszek AlSi, przy czym ciepło potrzebne do wytworzenia jednorodnego stopu z mieszaniny proszków jest uzyskiwane z padającego na podłoże proszku. Produkty zawierające węgliki spiekane, jak SiC, mają bardzo dużą twardość, która jest niekorzystna z punktu widzenia odporności pierścieni tłokowych na ścieranie. Poza tym obróbka wymaga znacznych nakładów, ponieważ należy zdjąć górną warstwę cząstek ceramicznych, aby otrzymać spełniającą swoją funkcję, pozbawioną odprysków powierzchnię toczną.
Celem wynalazku jest opracowanie bloku cylindrowego z metalu lekkiego, mającego co najmniej jedną, odporną na ścieranie i wytrzymałą w sensie trybologicznym, powierzchnię toczną, w której warstwa powierzchniowa składa się z 5 do 20% drobnodyspersyjnego krzemu pierwotnego, który na przejściu do stopowej osnowy ma strefę brzegową o niewielkiej szerokości i który w strefie przejściowej jest wolny od wad i wtrąceń tlenkowych. Sposób wytwarzania bloku cylindrowego z metalu lekkiego powinien składać się z niewielkiej ilości operacji, przy czym powinna być możliwa całkowita rezygnacja z chemicznej obróbki wykańczającej. Celem wynalazku jest także zaproponowanie urządzenia do realizacji powyższego sposobu.
Blok cylindrowy z metalu lekkiego, z co najmniej jedną, odporną na ścieranie i wykazującą optymalne własności trybologiczne, powierzchnią toczną, składającą się z osnowy ze stopu metalu lekkiego oraz warstwy powierzchniowej, zawierającej drobnodyspersyjne wydzielenia krzemu pierwotnego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że krzem pierwotny składa się z równomiernie rozłożonych, okrągłych ziaren o średniej średnicy od 1do 10 mm, zaś warstwa powierzchniowa zawiera od 10 do 14% eutektyki AlSi, od 5 do 20% krzemu pierwotnego i resztę w postaci czystej fazy Al, przy czym minimalna twardość powierzchni wynosi 160 HV.
Korzystnie ziarna fazy krzemu pierwotnego są rozmieszczone w warstwie powierzchniowej w odstępie równym od 1 do 5 średnic tych ziaren.
Korzystnie krzem pierwotny jest osadzony w stopowej osnowie w strefie nasycenia dyfuzyjnego, mającej kształt pasa o szerokości co najmniej 2 mm i średniej grubości warstwy od 150 do 650 mm, przy czym pasy są ułożone spiralnie na powierzchni tocznej cylindra, zaś ich szerokość wynosi korzystnie od 2 do 4 mm.
Korzystnie przy kilku, umieszczonych obok siebie, strefach nasycenia dyfuzyjnego pasy tych stref zachodzą na siebie, przy czym szerokość obszaru zachodzenia wynosi od 5 do 10%.
Blok cylindrowy z metalu lekkiego, z co najmniej jedną, odporną na ścieranie i wykazującą optymalne własności trybologiczne, powierzchnią toczną, składającą się z osnowy ze stopu metalu lekkiego oraz warstwy powierzchniowej, zawierającej drobnodyspersyjne pierwotne wydzielenia krzemowe, według wynalazku charakteryzuje się również tym, że warstwa powierzchniowa stanowi czystą warstwę dyfuzyjną, składającą się z bogatej w wydzielenia strefy nasycenia dyfuzyjnego oraz ubogich w wydzielenia stref brzegowych, przy czym wydzielenia mają postać równomiernie rozłożonych, okrągłych ziaren krzemu pierwotnego o średniej średnicy od 1do 10 mm, zaś strefa nasycenia dyfuzyjnego zawiera od 10 do 14% eutektyki AlSi, od 5 do 20% krzemu pierwotnego i resztę w postaci czystej fazy aluminiowej, przy czym minimalna twardość powierzchni wynosi 160 HV.
Sposób wytwarzania bloku cylindrowego z metalu lekkiego, z co najmniej jedną, odporną na ścieranie i wykazującą optymalne własności trybologiczne, powierzchnią toczną, składającą się z osnowy ze stopu metalu lekkiego oraz zawierającej twardą substancję proszkową warstwy powierzchniowej, która w postaci drobnodyspersyjnych pierwotnych wydzieleń krzemowych jest osadzona w osnowie ze stopu lekkiego, przy użyciu sposobu grawitacyjnego, niskociśnieniowego lub odlewania ciśnieniowego oraz następującej po nich obróbki powierzchniowej za pomocą wiązki laserowej i, skierowanego równolegle do niej, strumienia proszku, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wiązkę laserową w kształcie pasa o szerokości, wynoszącej co najmniej 2 mm w kierunku poprzecznym do kierunku posuwu, prowadzi się nad powierzchnią osnowy z metalu lekkiego, zaś proszek nagrzewa się do temperatury topienia i wdyfundowuje dopiero w punkcie padania wiązki laserowej na powierzchnię osnowy z metalu lekkiego w czasie styku wynoszącym od 0,1 do 0,5 s.
Korzystnie osnowę ze stopu z metalu lekkiego stapia się całkowicie w punkcie padania na głębokość co najmniej 350 mmi przeprowadza się ją na powierzchni w stan plazmy.
Korzystnie ze stopionego proszku tworzy się przy dyfuzji strefę nasycenia dyfuzyjnego o grubości warstwy równej od 500 do 1000 mm.
PL 193 699 B1
Korzystnie stosuje się proszek, który tuż przed dotarciem do stopowej osnowy ma strukturę ziarnistą, zaś nagrzewa się i wdyfundowuje dopiero w styku ze stopową osnową w obszarze wiązki laserowej w czasie styku wynoszącym od 0,1 do 0,5 s.
Korzystnie steruje się prędkością przesuwu wiązki laserowej tak, że dyfuzja stopowej osnowy zachodzi na głębokość od 350 do 850 mm, poprzez powolne sterowane chłodzenie strefy nasycenia dyfuzyjnego otrzymuje się okrągłe fazy pierwotne, których średnica jest mniejsza niż 10 mm, zaś wzajemne odstępy wynoszą od 1do 5 średnic, oraz otrzymuje się wydzielenia faz twardych przy twardości warstwy od 110 do 160 HV.
Korzystnie stosuje się prędkość przesuwu od 0,8 do 4,0 m na minutę przy zogniskowanej powierzchni padania wiązki laserowej od 1do 10 mm2i mocy światła laserowego od 3 do 4 kW.
Korzystnie wiązkę laserową o liniowym ognisku obraca się spiralnie po wewnętrznej powierzchni pustego cylindra, przy czym dodaje się proszek Si, tworząc strefę nasycenia dyfuzyjnego, zawierającą krzem pierwotny w postaci pasów.
Korzystnie strefę nasycenia dyfuzyjnego obrabia się na głębokość, wynoszącą średnio 750 mm.
Korzystnie twarde fazy strefy nasycenia dyfuzyjnego odsłania się w drodze obróbki mechanicznej, przy czym z warstwy wierzchniej zdejmuje się ilość materiału mniejszą niż 30% całkowitej grubości warstwy.
Korzystnie strefę nasycenia dyfuzyjnego honuje się bezpośrednio, bez obróbki pośredniej.
Urządzenie do wytwarzania bloku cylindrowego z metalu lekkiego, zwłaszcza do powlekania powierzchni tocznej pustego cylindra, składające się z doprowadzenia proszku, urządzenia laserowego i układu ogniskującego z lustrem kierującym, według wynalazku charakteryzuje się tym, że doprowadzenie proszku i urządzenie laserowe są prowadzone równolegle do siebie w promieniowym i osiowym kierunku pustego cylindra, układ ogniskujący ma liniowy wylot wiązki o szerokości od 2,0 do 2,5 mm, zaś doprowadzenie proszku jest zaopatrzone w urządzenie dozujące, za pomocą którego strumień objętościowy proszku jest regulowany w zależności od prędkości przesuwu wiązki laserowej.
Korzystnie układ ogniskujący ma ognisko o kształcie X, Ilub 8, którego górne i dolne strefy brzegowe mają większą podaż energii niż obszar środkowy.
Poniżej przedstawionych jest kilka korzystnych przykładów zastosowania stapiania laserowego według wynalazku. Najpierw opisane jest urządzenie do powlekania wewnętrznej komory bloku silnikowego z metalu lekkiego, to jest aluminium lub stopu magnezu, przy czym do cylindra bloku silnikowego opuszcza się sondę, doprowadzając jednocześnie czysty proszek krzemowy. Sonda jest zaopatrzona w doprowadzenie proszku i urządzenie do emitowania wiązki laserowej.
Za pomocą umieszczonego na sondzie obrotowego mechanizmu napędowego dysza do wyrzucania proszku i strumień energetyczny są kierowane do wewnętrznej komory względnie na powierzchnię toczną bloku silnikowego z metalu lekkiego.
Za pomocą tego urządzenia wtapianie cząstek twardych substancji w postaci krzemu ma być realizowane przy użyciu, obracającej się spiralnie nad powierzchnią toczną, wiązki laserowej oraz doprowadzanych równolegle cząstek krzemu. Aby energia lasera była rozprowadzana szerokim śladem na powierzchni osnowy, wiązka laserowa ma liniowe ognisko, korzystnie o szerokości wynoszącej od 2 do 4 mm. W porównaniu do powierzchni obrabianej przez laser punktowy w przypadku użycia wiązki zogniskowanej nie powstaje profil falisty, lecz płaska taśma z drobnodyspersyjnymi cząstkami krzemu pierwotnego. Taśma jest nazywana strefą nasycenia dyfuzyjnego, przy czym zawiera ona jedynie wąską strefę przejściową (strefa brzegowa) pomiędzy strefą nasycenia dyfuzyjnego i osnową metaliczną (patrz fig. 1).
Ponieważ proszek tuż przed dotarciem do stopowej osnowy metalicznej ma strukturę ziarnistą i dopiero w styku ze stopową osnową metaliczną w obszarze wiązki laserowej topi się i wdyfundowuje w czasie od 0,1 do 0,5 s, w przypadku liniowego ogniska można osiągnąć niewielki udział strefy brzegowej, wynoszący około 10%. Ślad lasera jest wpuszczany spiralnie w otwór cylindra, przy czym w razie potrzeby można zrezygnować z nakładania się śladów, w związku z czym obszary użyteczne praktycznie stykają się ze sobą. W ten sposób powstaje gładka, całkowicie jednorodna warstwa powierzchniowa, która wymaga jedynie niewielkiej obróbki wykańczającej celem usunięcia lekkiej falistości.
W ramach przykładowej obróbki według wynalazku, stosowanej przy wytwarzaniu bloku cylindrowego z metalu lekkiego, z co najmniej jedną, odporną na ścieranie i wykazującą optymalne własności trybologiczne, powierzchnią toczną, przeprowadza się następujące operacje.
Najpierw wytwarza się w stopowej osnowie strefę nasycenia dyfuzyjnego, zawierającą krzem pierwotny o średniej grubości warstwy od 300 do 750 mm. Dokładne wartości grubości warstwy zależą
PL 193 699 B1 od różnych czynników, jak parametry sposobu, dokładność ustawienia urządzenia i tolerancje wymiarowe odlewu. Dlatego też poniżej w odniesieniu do wszystkich danych mówi się o średniej grubości warstwy, przy czym zakres tolerancji można utrzymać w bardzo wąskich granicach, ponieważ urządzenie można wycentrować na obrabianym detalu.
Wyjściową grubość warstwy od 300 do 750 mm doprowadza się następnie w kolejnej operacji do żądanej grubości finalnej, przeprowadzając obróbkę gładkościową, na przykład honowanie, zdejmując przy tym do 150 mm materiału. Końcowa grubość warstwy, osiągana przy użyciu sposobu według wynalazku, leży w przedziale od 150 do 650 mm. Chodzi tutaj o czystą warstwę dyfuzyjną, charakteryzującą się szczególną strukturą, stanowiącą przedmiot wynalazku.
Poprzez sterowanie doprowadzaniem proszku, posuwem wiązki laserowej i doprowadzaną energią lasera można ustalić wielkość wydzieleń faz twardych. Przy wielkości wydzieleń poniżej 10 mm zmniejsza się głębokość uszkodzeń faz twardych, spowodowanych mechaniczną obróbką wykańczającą, w związku z czym można tu znacznie ograniczyć elementy obróbki, niezbędne dotychczas do usunięcia zniszczonych faz twardych. Głębokość uszkodzeń jest określona przez zawarte w górnej warstwie, nie związane na stałe fazy twarde.
Wtapianie wiązką laserową powoduje utwardzenie powierzchni, przy czym osiągane twardości warstwy powierzchniowej wynoszą co najmniej 160 HV. Dzięki dobremu utwardzeniu powierzchnie obrobione laserem można bezpośrednio honować. Nie są tu potrzebne dodatkowe operacje mechaniczne lub chemiczne, konieczne dotychczas dla odsłonięcia faz twardych, nie jest zatem konieczne wymagane dotychczas rozwiercanie cylindra, ponieważ zależnie od stopnia nakładania się pasowych stref nasycenia dyfuzyjnego falistość powierzchni jest na tyle mała, że można ją pominąć.
Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, ukazującym osiąganą według wynalazku strukturę powierzchniową powierzchni tocznej bloku silnikowego w odniesieniu do przykładu porównawczego, przy czym fig. 1 przedstawia schemat urządzenia do nakładania powłok według wynalazku, w przekroju częściowym, fig. 2 - schemat wytworzonej według wynalazku warstwy powierzchniowej, fig. 3 - przykład porównawczy z inną strukturą powierzchni, zaś fig. 4 - odlew w przekroju w obszarze strefy stopionej laserem.
Jak widać na fig. 1, ukształtowane według wynalazku urządzenie do nakładania powłok składa się z doprowadzenia 1 proszku, zaopatrzonego na końcu 1a w dyszę 1b, skierowaną na powierzchnię toczną 7 płaszcza 5 bloku cylindrowego.
Doprowadzanie energii odbywa się poprzez urządzenie laserowe 2, układ ogniskujący 3 i lustro kierujące 4, które sprawia, że wiązka laserowa 6 pada na powierzchnię toczną 7 dopiero razem z proszkiem.
W oparciu o znane prawa optyczne wiązka laserowa 6 jest ogniskowana liniowo, korzystnie w kształcie X, I lub 8, a następnie, przykładowo poprzez przechylanie, kierowana na powierzchnię toczną 7. Poprzez kształt obrazu wiązki można sterować ilością doprowadzanej energii, co z kolei pozwala kształtować strukturę wydzieleń na brzegach detalu.
W wyniku obrotu lustra 4 wiązka laserowa 6 wędruje przez powierzchnię toczną 7, w związku zczym powstaje taśma w kształcie pasa. Jeżeli przy tym jednocześnie zachodzi przesuw w kierunku osi 8 cylindra, wówczas nakładanie się obu ruchów prowadzi do powstania spiralnej powłoki na powierzchni tocznej 7. Ruch obrotowy i postępowy w kierunku osi 8 cylindra powinny być przy tym tak wzajemnie dopasowane, aby zwoje spirali przylegały szczelnie do siebie, tworząc zamkniętą strefę nasycenia dyfuzyjnego.
Na fig. 2 przedstawiona jest, wytworzona według wynalazku za pomocą liniowego ogniska, strefa10 nasycenia dyfuzyjnego, składająca się z bogatej w wydzielenia strefy 11 i dwóch, umieszczonych z boku, ubogich w wydzielenia, stref 12, 13. Na fig. 2 ukazany jest stan strefy nasycenia dyfuzyjnego bezpośrednio po powlekaniu laserowym, przy czym widać, że udział ubogiej w wydzielenia strefy LAL, w odniesieniu do użytecznej długości LNL strefy bogatej w wydzielenia, jest stosunkowo mały. Odpowiednie obszary na fig. 3 są oznaczone LAKi należą do stref brzegowych 15, 16, 17.
Na fig. 3 przedstawione są, jako przykład porównawczy, trzy strefy nasycenia dyfuzyjnego, wytworzone przy użyciu typowego ogniska kołowego, przy czym szerokość powlekania w sposobie z ogniskiem liniowym i w sposobie z ogniskiem kołowym jest w przybliżeniu jednakowa. Widać tutaj, że użyteczna długość LNK bogatej w wydzielenia struktury w sposobie z ogniskiem kołowym jest znacznie mniejsza niż użyteczna długość LNL przy ognisku liniowym. Ponadto użyteczna głębokość utwardzonej warstwy powierzchniowej przy ognisku kołowym jest znacznie mniejsza niż przy ognisku liniowym, ponieważ w przypadku ogniska kołowego uboga w wydzielenia struktura sięga aż do głęb6
PL 193 699 B1 szych stref struktury bloku cylindrowego. Jest to uwidocznione na fig. 3 w przekroju przebiegającym przez szerokie strefy brzegowe 15, 16, 17.
Ponieważ przy jednakowej głębokości wnikania głębokość użyteczna w przykładzie porównawczym na fig. 3 jest mniejsza niż w przykładzie według wynalazku na fig. 2, jakość powłoki w przykładzie porównawczym jest również mniej korzystna. Ponadto wymagana ilość usuniętego materiału AhwkW przykładzie porównawczym jest większa niż ilość usuwana w przykładzie według wynalazku ^HWL), przy jednakowej głębokości obróbki dla obu przykładów, ponieważ ognisko kołowe wytwarza falistą warstwę powierzchniową, która w obszarze powierzchni tocznej wykazuje mniejszy użyteczny udział MK materiału niż odpowiedni fragment powierzchni tocznej z fig. 2 (LNL).
Użyteczny udział materiału wynosi w przykładzie według wynalazku LNL, natomiast MK jest równa sumie poszczególnych wartości LNK1, LNK2, LNK3.
Blok cylindrowy z metalu lekkiego według wynalazku ma w związku z tym bardziej odporną na ścieranie powierzchnię toczną, która dzięki równomiernemu rozkładowi drobnych wydzieleń krzemu pierwotnego ma optymalne własności trybologiczne i którą można wytwarzać przy znacznie mniejszych nakładach technologicznych, przy użyciu liniowego ogniskowania i zachodzącej na siebie powłoki.
Jest to uwidocznione na podstawie obrazu struktury na fig. 4. Chodzi tutaj o obraz zgładu metalograficznego o powiększeniu 200:1, przy czym w prawej części A figury widoczny jest stop odlewniczy typu AlSi9Cu3, zaś w lewej części B figury zoptymalizowana warstwa powierzchniowa z drobnodyspersyjnymi wydzieleniami krzemu pierwotnego. Udział krzemu pierwotnego wynosi w niniejszym przykładzie 10%, średnica wydzieleń fazy pierwotnej 4,4 mm, zaś odstęp pomiędzy wydzieleniami krzemu pierwotnego wynosi 13 mm.
Z punktu widzenia wytrzymałości nowego tworzywa szczególne znaczenie ma związanie strefy B nasycenia dyfuzyjnego ze strukturą osnowy A. Na obrazie zgładu (fig.4) widać, że w strefie przejściowej C nie występują tlenki ani inne wady. Wynika to stąd, że strefa nasycenia dyfuzyjnego została utworzona quasi in situ ze struktury osnowy, wskutek czego w obszarach A, B powstało jednolite tworzywo o różnych składach.
Claims (18)
- Zastrzeżenia patentowe1. Blok cylindrowy z metalu lekkiego, z co najmniej jedną, odporną na ścieranie i wykazującą optymalne własności trybologiczne, powierzchnią toczną, składającą się z osnowy ze stopu metalu lekkiego oraz warstwy powierzchniowej, zawierającej drobnodyspersyjne wydzielenia krzemu pierwotnego, znamienny tym, że krzem pierwotnyskłada się z równomiernie rozłożonych, okrągłych ziaren ośredniej średnicy od 1do 10 mm, zaś warstwa powierzchniowa zawiera od 10 do 14% eutektyki AlSi, od 5 do 20% krzemu pierwotnego i resztę w postaci czystej fazy Al, przy czym minimalna twardość powierzchni wynosi 160 HV.
- 2. Blok według zastrz. 1, znamienny tym, że ziarna fazy krzemu pierwotnego są rozmieszczone w warstwie powierzchniowej w odstępie równym od 1do 5 średnic tychziaren.
- 3. Blok według zastrz. 1albo 2, znamienny tym, że krzem pierwotny jest osadzony wstopowej osnowie w strefie nasycenia dyfuzyjnego, mającej kształt pasa o szerokości conajmniej 2 mm i średniej grubości warstwy od 150 do 650 mm, przy czym pasy są ułożone spiralnie na powierzchni tocznej cylindra.
- 4. Blok według zastrz. 3, znamienny tym, że szerokość pasów wynosi od 2 do 4 mm.
- 5. Blok według zastrz. 3, znamienny tym, że przy kilku, umieszczonych obok siebie, strefach nasyceniadyfuzyjnego pasy tych stref zachodzą nasiebie, przy czym szerokość obszaru zachodzenia wynoiod 5 do 10%.
- 6. Blok cylindrowy z metalu lekkiego, z co najmniej jedną, odporną na ścieranie i wykazującą optymalne własności trybologiczne, powierzchnią toczną, składającą się z osnowy ze stopu metalu lekkiego oraz warstwy powierzchniowej, zawierającej drobnodyspersyjne pierwotnewydzielenia krzemowe, znamienny tym, że warstwa powierzchniowa stanowi czystą warstwę dyfuzyjną, składającą się z bogatej w wydzielenia strefy nasycenia dyfuzyjnego oraz ubogich w wydzielenia stref brzegowych, przy czym wydzielenia mają postać równomiernie rozłożonych, okrągłych ziaren krzemu pierwotnego o średniej średnicyod 1 do 10 mm, zaś strefa nasycenia dyfuzyjnego zawiera od 10 do 14%PL 193 699 B1 eutektyki AlSi, od 5 do 20% krzemu pierwotnego i resztę w postaci czystej fazy aluminiowej, przy czym minimalna twardość powierzchni wynosi 160 HV.
- 7. Sposób wytwarzania bloku cylindrowego z metalu lekkiego, z co najmniej jedną, odporną na ścieranie i wykazującą optymalne własności trybologiczne, powierzchnią toczną, składającą się z osnowy ze stopu metalu lekkiego oraz zawierającej twardą substancję proszkową warstwy powierzchniowej, która w postaci drobnodyspersyjnych pierwotnych wydzieleń krzemowych jest osadzona w osnowie ze stopu lekkiego, przy użyciu sposobu grawitacyjnego, niskociśnieniowego lub odlewania ciśnieniowego oraz następującej po nich obróbki powierzchniowej za pomocą wiązki laserowej i, skierowanego równolegle do niej, strumienia proszku, znamienny tym, że wiązkę laserową w kształcie pasa o szerokości, wynoszącej co najmniej 2 mm w kierunku poprzecznym do kierunku posuwu, prowadzi się nad powierzchnią osnowy z metalu lekkiego, zaś proszek nagrzewa się do temperatury topienia i wdyfundowuje dopiero w punkcie padania wiązki laserowej na powierzchnię osnowy z metalu lekkiego w czasie styku wynoszącym od 0,1 do 0,5 s.
- 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że osnowę ze stopu z metalu lekkiego stapia się całkowicie w punkcie padania na głębokość co najmniej 350 mm i przeprowadza sięją na powierzchni w stan plazmy.
- 9. Sposób według zastrz. 7 albo 8, znamienny tym, żeze stopionego proszku tworzy się przy dyfuzji strefę nasycenia dyfuzyjnego o grubości warstwy równej od 500 do 1000 mm.
- 10. Sposób według zastrz. 7 albo 8, znamienny tym, że stosuje się proszek, który tuż przed dotarciem do stopowej osnowy ma strukturę ziarnistą, zaś nagrzewa się i wdyfundowuje dopiero w styku ze stopową osnową w obszarze wiązki laserowej w czasie styku wynoszącym od 0,1 do 0,5 s.
- 11. Sposób według zastrz. 7 albo 8, znamienny tym, że steruje się prędkością przesuwu wiązki laserowej tak, że dyfuzja stopowej osnowy zachodzi na głębokość od 350 do850 mm, poprzez powolne sterowane chłodzenie strefy nasycenia dyfuzyjnego otrzymuje się okrągłe fazy pierwotne, których średnica jest mniejsza niż 10 mm, zaś wzajemne odstępy wynoszą od 1do 5 średnic, oraz otrzymuje się wydzielenia faz twardych przy twardości warstwy od 110 do160 HV.
- 12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że stosuje się prędkość przesuwu od 0,8 do 4,0 m na minutę przy zogniskowanej powierzchni padania wiązki laserowej od 1do 10 mm2 i mocy światła laserowego od 3 do 4 kW.
- 13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że wiązkę laserową o liniowym ognisku obraca się spiralnie po wewnętrznej powierzchni pustego cylindra, przy czym dodaje się proszek Si, tworząc strefę nasycenia dyfuzyjnego, zawierającą krzem pierwotny w postaci pasów.
- 14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że strefę nasycenia dyfuzyjnego obrabia się na głębokość, wynoszącą średnio 750 mm.
- 15. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że twarde fazy strefy nasycenia dyfuzyjnego odsłania się w drodze obróbki mechanicznej, przy czym z warstwy wierzchniej zdejmuje się ilość materiału mniejszą niż 30% całkowitej grubości warstwy.
- 16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że strefę nasycenia dyfuzyjnego honuje się bezpośrednio, bez obróbki pośredniej.
- 17. Urządzenie do wytwarzania bloku cylindrowego z metalu lekkiego, zwłaszcza do powlekania powierzchni tocznej pustego cylindra, składające się z doprowadzenia proszku, urządzenia laserowego i układu ogniskującego z lustrem kierującym, znamienne tym, że doprowadzenie (1) proszku i urządzenie laserowe (2) są prowadzone równolegle do siebie w promieniowym i osiowym kierunku pustego cylindra, układ ogniskujący (3) ma liniowy wylot wiązki o szerokości od 2,0 do 2,5 mm, zaś doprowadzenie (1) proszku jest zaopatrzone w urządzenie dozujące, za pomocą którego strumień objętościowy proszku jest regulowany w zależności od prędkości przesuwu wiązki laserowej.
- 18. Urządzenie według zastrz. 17, znamienne tym, że układ ogniskujący (3) ma ognisko o kształcie X, Ilub 8, którego górne i dolne strefy brzegowe mają większą podaż energii niż obszar środkowy.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19915038A DE19915038A1 (de) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | Leichtmetallzylinderblock, Verfahren zu seiner Herstellung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PL339334A1 PL339334A1 (en) | 2000-10-09 |
PL193699B1 true PL193699B1 (pl) | 2007-03-30 |
Family
ID=7903361
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PL339334A PL193699B1 (pl) | 1999-04-01 | 2000-03-30 | Blok cylindrowy z metalu lekkiego oraz sposób i urządzenie do wytwarzania bloku cylindrowego z metalu lekkiego |
Country Status (16)
Country | Link |
---|---|
US (3) | US6390050B2 (pl) |
EP (1) | EP1041173B1 (pl) |
JP (1) | JP3467744B2 (pl) |
KR (1) | KR100388150B1 (pl) |
AT (1) | ATE267891T1 (pl) |
AU (1) | AU775660B2 (pl) |
BR (1) | BR0006013B1 (pl) |
CA (1) | CA2332944C (pl) |
CZ (1) | CZ294043B6 (pl) |
DE (2) | DE19915038A1 (pl) |
ES (1) | ES2222122T3 (pl) |
HU (1) | HU222858B1 (pl) |
PL (1) | PL193699B1 (pl) |
RU (1) | RU2212472C2 (pl) |
WO (1) | WO2000060136A1 (pl) |
ZA (1) | ZA200006437B (pl) |
Families Citing this family (59)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19907105A1 (de) * | 1999-02-19 | 2000-08-31 | Volkswagen Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von verschleißfesten, tribologischen Zylinderlaufflächen |
DE19915038A1 (de) * | 1999-04-01 | 2000-10-26 | Vaw Ver Aluminium Werke Ag | Leichtmetallzylinderblock, Verfahren zu seiner Herstellung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
CA2368560A1 (en) * | 2000-02-28 | 2001-09-07 | Vaw Aluminium Ag | Surface-alloyed cylindrical, partially cylindrical or hollow cylindrical component |
JP2003525351A (ja) * | 2000-02-28 | 2003-08-26 | ファーアーベー アルミニウム アクチェンゲゼルシャフト | 表面が合金とされた円筒形、部分円筒形又は中空円筒形の構成要素を製造する方法とこの方法を実施する装置 |
DE10116720A1 (de) * | 2001-04-04 | 2002-10-10 | Bayerische Motoren Werke Ag | Gerät zur Laser-Pulverbeschichtung |
US6702908B1 (en) * | 2002-01-16 | 2004-03-09 | Hamilton Sundstrand Corporation | Method of making a cylinder block with unlined piston bores |
US6732699B2 (en) * | 2002-10-04 | 2004-05-11 | General Motors Corporation | Cast iron cylinder liner with laser-hardened flange fillet |
DE10257213B4 (de) * | 2002-12-07 | 2010-06-10 | Volkswagen Ag | Verfahren zur Aufbereitung einer Zylinderlauffläche eines Kurbelgehäuses |
DE102004039306A1 (de) * | 2004-08-12 | 2006-02-23 | Bayerische Motoren Werke Ag | Verfahren zum Herstellen eines Verbundgussteils |
GB2421207A (en) * | 2004-12-16 | 2006-06-21 | Cosworth Technology Ltd | Casting with a halogen containing compound provided on the mould surface |
US7466291B2 (en) * | 2005-03-15 | 2008-12-16 | Niranjan Damera-Venkata | Projection of overlapping single-color sub-frames onto a surface |
US9282335B2 (en) | 2005-03-15 | 2016-03-08 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | System and method for coding image frames |
US7443364B2 (en) * | 2005-03-15 | 2008-10-28 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Projection of overlapping sub-frames onto a surface |
DE102005019756A1 (de) * | 2005-04-28 | 2006-11-02 | Sms Elotherm Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Behandeln von zylindrisch geformten Flächen mittels Laserstrahls |
DE102005019757A1 (de) * | 2005-04-28 | 2006-11-02 | Sms Elotherm Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Behandeln von Flächen metallischer Bauelemente mittels Laserstrahls |
US7407295B2 (en) * | 2005-07-26 | 2008-08-05 | Niranjan Damera-Venkata | Projection of overlapping sub-frames onto a surface using light sources with different spectral distributions |
US7387392B2 (en) * | 2005-09-06 | 2008-06-17 | Simon Widdowson | System and method for projecting sub-frames onto a surface |
US20070091277A1 (en) * | 2005-10-26 | 2007-04-26 | Niranjan Damera-Venkata | Luminance based multiple projector system |
US7470032B2 (en) * | 2005-10-27 | 2008-12-30 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Projection of overlapping and temporally offset sub-frames onto a surface |
US20070097017A1 (en) * | 2005-11-02 | 2007-05-03 | Simon Widdowson | Generating single-color sub-frames for projection |
US20070133794A1 (en) * | 2005-12-09 | 2007-06-14 | Cloutier Frank L | Projection of overlapping sub-frames onto a surface |
US20070133087A1 (en) * | 2005-12-09 | 2007-06-14 | Simon Widdowson | Generation of image data subsets |
US7559661B2 (en) | 2005-12-09 | 2009-07-14 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Image analysis for generation of image data subsets |
US20070132967A1 (en) * | 2005-12-09 | 2007-06-14 | Niranjan Damera-Venkata | Generation of image data subsets |
US20070132965A1 (en) * | 2005-12-12 | 2007-06-14 | Niranjan Damera-Venkata | System and method for displaying an image |
US7499214B2 (en) * | 2006-03-20 | 2009-03-03 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Ambient light absorbing screen |
CN100417746C (zh) * | 2006-04-14 | 2008-09-10 | 清华大学 | 一种分布式激光点状合金化方法 |
US7665440B2 (en) * | 2006-06-05 | 2010-02-23 | Slinger Manufacturing Company, Inc. | Cylinder liners and methods for making cylinder liners |
US9137504B2 (en) * | 2006-06-16 | 2015-09-15 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | System and method for projecting multiple image streams |
US7800628B2 (en) * | 2006-06-16 | 2010-09-21 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | System and method for generating scale maps |
US7907792B2 (en) * | 2006-06-16 | 2011-03-15 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Blend maps for rendering an image frame |
US7854518B2 (en) * | 2006-06-16 | 2010-12-21 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Mesh for rendering an image frame |
US20070291184A1 (en) * | 2006-06-16 | 2007-12-20 | Michael Harville | System and method for displaying images |
US20080001977A1 (en) * | 2006-06-30 | 2008-01-03 | Aufranc Richard E | Generating and displaying spatially offset sub-frames |
US20080002160A1 (en) * | 2006-06-30 | 2008-01-03 | Nelson Liang An Chang | System and method for generating and displaying sub-frames with a multi-projector system |
US20080024389A1 (en) * | 2006-07-27 | 2008-01-31 | O'brien-Strain Eamonn | Generation, transmission, and display of sub-frames |
US20080024469A1 (en) * | 2006-07-31 | 2008-01-31 | Niranjan Damera-Venkata | Generating sub-frames for projection based on map values generated from at least one training image |
US20080024683A1 (en) * | 2006-07-31 | 2008-01-31 | Niranjan Damera-Venkata | Overlapped multi-projector system with dithering |
US20080043209A1 (en) * | 2006-08-18 | 2008-02-21 | Simon Widdowson | Image display system with channel selection device |
US20080095363A1 (en) * | 2006-10-23 | 2008-04-24 | Dicarto Jeffrey M | System and method for causing distortion in captured images |
US20080101711A1 (en) * | 2006-10-26 | 2008-05-01 | Antonius Kalker | Rendering engine for forming an unwarped reproduction of stored content from warped content |
US7742011B2 (en) * | 2006-10-31 | 2010-06-22 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Image display system |
DE102006062502B4 (de) | 2006-12-28 | 2010-09-30 | Sms Elotherm Gmbh | Verwendung einer Vorrichtung zur Behandlung von Laufbahnen von Zylinderräumen von Motorblöcken für Verbrennungsmotoren |
DE102007012845A1 (de) * | 2007-03-17 | 2008-09-18 | Ks Kolbenschmidt Gmbh | Erzeugung eines partiellen Faserverbundgefüges in einem Bauteil über eine Laserumschmelzbehandlung |
US7986356B2 (en) * | 2007-07-25 | 2011-07-26 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | System and method for determining a gamma curve of a display device |
US20090027504A1 (en) * | 2007-07-25 | 2009-01-29 | Suk Hwan Lim | System and method for calibrating a camera |
US8328365B2 (en) | 2009-04-30 | 2012-12-11 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Mesh for mapping domains based on regularized fiducial marks |
US9235575B1 (en) | 2010-03-08 | 2016-01-12 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Systems and methods using a slideshow generator |
JP2011220150A (ja) * | 2010-04-06 | 2011-11-04 | Honda Motor Co Ltd | シリンダボアおよびその製造方法 |
DE102010025375B4 (de) * | 2010-06-28 | 2016-04-21 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Laser-Bearbeitungsvorrichtung und Verfahren zum Laser-Bearbeiten zumindest eines Bauteils |
DE102010048550A1 (de) * | 2010-10-14 | 2012-04-19 | Man Truck & Bus Ag | Verfahren zur Bearbeitung, insbesondere zur mechanischen Bearbeitung, wenigstens eines abgasführenden Oberflächenbereichs eines Brennkraftmaschinen- oder Kurbelgehäusebestandteils sowie Brennkraftmaschinen-Kurbelgehäuse und Zylinderlaufbuchse |
DE102011114420A1 (de) * | 2011-09-26 | 2013-03-28 | Audi Ag | Verfahren zum Herstellen eines Zylinderrohrs einer Brennkraftmaschine sowie entsprechendes Zylinderrohr |
DE102012212791B4 (de) * | 2012-07-20 | 2014-02-27 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor |
BR102012023013A2 (pt) * | 2012-09-12 | 2014-06-10 | Mahle Metal Leve Sa | Membro metálico de um sistema móvel de um motor a combustão interna e processo de fabricação deste membro metálico |
DE102012222172A1 (de) * | 2012-12-04 | 2014-06-05 | Robert Bosch Gmbh | Axialkolbenmaschine mit kegelförmigem Kolben |
CN105201809B (zh) * | 2014-06-20 | 2017-06-09 | 中联重科股份有限公司 | 混凝土泵车及检测其泵送效率的检测装置、系统、方法 |
BR112017007552A2 (pt) | 2014-10-30 | 2017-12-19 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | junta soldada a laser e método para produção da mesma |
CN105798268B (zh) * | 2016-03-25 | 2018-05-01 | 杨洪彬 | 双金属复合发动机缸体及其制作方法 |
RU2638267C1 (ru) * | 2017-01-09 | 2017-12-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Способ лазерной сварки внахлест листов конструкционной стали и сплавов алюминия |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4068645A (en) * | 1973-04-16 | 1978-01-17 | Comalco Aluminium (Bell Bay) Limited | Aluminum-silicon alloys, cylinder blocks and bores, and method of making same |
FR2537654B2 (fr) * | 1982-06-17 | 1987-01-30 | Pechiney Aluminium | Perfectionnement des chemises de moteurs a base d'alliages d'aluminium et de grains de silicium calibres et leurs procedes d'obtention |
DE3447784C2 (de) * | 1984-12-20 | 1987-03-12 | Gebrüder Sulzer AG, Winterthur | Kolbenbrennkraftmaschine |
JPS6254588A (ja) | 1985-08-30 | 1987-03-10 | Toyota Motor Corp | セラミツク粒子分散アルミニウム合金複合層の形成方法 |
US5287622A (en) * | 1986-12-17 | 1994-02-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for preparation of a substrate for a heat-generating device, method for preparation of a heat-generating substrate, and method for preparation of an ink jet recording head |
US5041340A (en) * | 1987-09-03 | 1991-08-20 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fiber-reinforced light alloy member excellent in heat conductivity and sliding properties |
JPH0621309B2 (ja) * | 1988-10-31 | 1994-03-23 | 本田技研工業株式会社 | 耐熱性、耐摩耗性、高靭性Al−Si系合金及びそれを使用したシリンダ−ライナ− |
DE3922378A1 (de) * | 1989-07-07 | 1991-01-17 | Audi Ag | Verfahren zum herstellung verschleissfester oberflaechen an bauteilen aus einer aluminium-silicium-legierung |
DE4009714A1 (de) * | 1990-03-27 | 1991-10-02 | Kolbenschmidt Ag | Einzelzylinder bzw. mehrzylinderblock |
FR2667811B1 (fr) * | 1990-10-10 | 1992-12-04 | Snecma | Dispositif d'apport de poudre pour revetement par traitement au faisceau laser. |
DE4040436A1 (de) * | 1990-12-18 | 1992-06-25 | Simson Fahrzeug Gmbh I L | Verfahren zur herstellung von verschleissschutzschichten |
CH686187A5 (de) | 1993-03-30 | 1996-01-31 | Alusuisse Lonza Services Ag | Metallsubstrate mit laserinduzierter MMC-Beschichtung. |
GB9517045D0 (en) * | 1995-08-19 | 1995-10-25 | Gkn Sankey Ltd | Method of manufacturing a cylinder block |
DE19630197C2 (de) * | 1996-07-26 | 1999-10-14 | Kolbenschmidt Ag | Verfahren zur Herstellung von verschleißbeständigen Oberflächen an Bauteilen aus Aluminiumwerkstoffen sowie Vorrichtung zu seiner Durchführung; Kolben für Brennkraftmaschinen |
DE19643029A1 (de) | 1996-10-18 | 1998-04-23 | Bayerische Motoren Werke Ag | Verfahren zum Beschichten eines aus einer Aluminium-Legierung bestehenden Bauteils einer Brennkraftmaschine mit Silicium |
DE19711756A1 (de) * | 1997-03-21 | 1998-09-24 | Audi Ag | Verfahren zum Beschichten von Oberflächen |
JP3409631B2 (ja) * | 1997-04-15 | 2003-05-26 | 日産自動車株式会社 | レーザビームによる肉盛り方法及び肉盛り構造 |
DE19915038A1 (de) * | 1999-04-01 | 2000-10-26 | Vaw Ver Aluminium Werke Ag | Leichtmetallzylinderblock, Verfahren zu seiner Herstellung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
-
1999
- 1999-04-01 DE DE19915038A patent/DE19915038A1/de not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-03-10 ES ES00105126T patent/ES2222122T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2000-03-10 DE DE50006550T patent/DE50006550D1/de not_active Expired - Fee Related
- 2000-03-10 AU AU32882/00A patent/AU775660B2/en not_active Ceased
- 2000-03-10 WO PCT/EP2000/002125 patent/WO2000060136A1/de active IP Right Grant
- 2000-03-10 AT AT00105126T patent/ATE267891T1/de not_active IP Right Cessation
- 2000-03-10 RU RU2000133330/02A patent/RU2212472C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2000-03-10 JP JP2000609624A patent/JP3467744B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2000-03-10 CA CA002332944A patent/CA2332944C/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-03-10 EP EP00105126A patent/EP1041173B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-03-10 BR BRPI0006013-5A patent/BR0006013B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2000-03-10 KR KR10-2000-7012800A patent/KR100388150B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2000-03-29 CZ CZ20001135A patent/CZ294043B6/cs not_active IP Right Cessation
- 2000-03-30 PL PL339334A patent/PL193699B1/pl unknown
- 2000-03-31 HU HU0001361A patent/HU222858B1/hu not_active IP Right Cessation
- 2000-11-08 ZA ZA200006437A patent/ZA200006437B/en unknown
- 2000-11-30 US US09/727,366 patent/US6390050B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-11-14 US US09/992,797 patent/US6575130B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-06-12 US US10/171,028 patent/US6797916B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR0006013B1 (pt) | 2011-02-22 |
EP1041173A1 (de) | 2000-10-04 |
EP1041173B1 (de) | 2004-05-26 |
US6575130B2 (en) | 2003-06-10 |
HUP0001361A2 (hu) | 2000-12-28 |
US6797916B2 (en) | 2004-09-28 |
HU222858B1 (hu) | 2003-12-29 |
CZ294043B6 (cs) | 2004-09-15 |
JP2002541322A (ja) | 2002-12-03 |
JP3467744B2 (ja) | 2003-11-17 |
KR20010043633A (ko) | 2001-05-25 |
BR0006013A (pt) | 2001-03-06 |
PL339334A1 (en) | 2000-10-09 |
HU0001361D0 (en) | 2000-06-28 |
ES2222122T3 (es) | 2005-02-01 |
KR100388150B1 (ko) | 2003-06-19 |
CA2332944C (en) | 2005-05-24 |
US20010003227A1 (en) | 2001-06-14 |
US20020153359A1 (en) | 2002-10-24 |
ATE267891T1 (de) | 2004-06-15 |
US6390050B2 (en) | 2002-05-21 |
DE50006550D1 (de) | 2004-07-01 |
AU3288200A (en) | 2000-10-23 |
US20020033160A1 (en) | 2002-03-21 |
HUP0001361A3 (en) | 2001-02-28 |
CZ20001135A3 (cs) | 2000-12-13 |
CA2332944A1 (en) | 2000-10-12 |
DE19915038A1 (de) | 2000-10-26 |
AU775660B2 (en) | 2004-08-12 |
ZA200006437B (en) | 2001-05-21 |
RU2212472C2 (ru) | 2003-09-20 |
WO2000060136A1 (de) | 2000-10-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
PL193699B1 (pl) | Blok cylindrowy z metalu lekkiego oraz sposób i urządzenie do wytwarzania bloku cylindrowego z metalu lekkiego | |
AU732561B2 (en) | Method and apparatus for the manufacture of a cutting tool | |
JP2002537121A (ja) | 耐摩耗性および減摩性のシリンダ摺動面を製作する方法と装置 | |
JP2002537121A5 (pl) | ||
JP2003525351A (ja) | 表面が合金とされた円筒形、部分円筒形又は中空円筒形の構成要素を製造する方法とこの方法を実施する装置 | |
JP2003525351A5 (pl) | ||
CN110792483A (zh) | 内燃发动机的经涂覆的气门座区域 | |
Chaudhary et al. | Experimental investigation and parametric optimization of friction stir powder additive manufacturing process for aerospace-grade Al alloy | |
Tang et al. | Experimental investigation on the effect of process parameters in additive/subtractive hybrid manufacturing 316L stainless steel | |
CN111962006A (zh) | 一种铜合金表面高能微弧沉积层制备与激光后处理强化工艺 | |
US6713191B2 (en) | Surface-alloyed cylindrical, partially cylindrical or hollow cylindrical component | |
Sahoo et al. | Effect of pulsed Nd: YAG laser parameters in preplaced TiC coating on aluminium substrate | |
JP7502765B2 (ja) | 合金皮膜及びその製造方法 | |
MXPA00011598A (en) | Light metal cylinder block, method for producing the same and device for carrying out said method | |
CA2673257C (en) | Die with coating | |
Nadarajan Murugan et al. | Production and Evaluation of Microstructure and Mechanical Properties of Stellite 6 Prototype Parts by Robotic Wire Arc Additive Manufacturing | |
CN114959686A (zh) | 一种激光熔覆粉末及在铝合金表面激光熔覆的方法 | |
Safonov et al. | Laser surfacing of powders of iron-carbon alloys |