WO2003008845A1

WO2003008845A1 - Maschine mit wenigstens einer gleitfläche sowie verfahren zur herstellung einer gleitfläche

Info

Publication number: WO2003008845A1
Application number: PCT/EP2002/007256
Authority: WO
Inventors: Michael Eis Benzon; Lech Moczulski
Original assignee: Man B & W Diesel A/S
Priority date: 2001-07-17
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2003-01-30
Also published as: DE10134736A1; WO2003008845B1; DE10134736C2

Abstract

Bei einer Gleitfläche mit gegenüber dem Grundmaterial härteren Bereichen lassen sich dadurch eine einfache Herstellung und eine hohe Standzeit erreichen, dass die gegenüber dem Grundmaterial härteren Bereiche zumindest teilweise als durch lokale Tiefenverformung des Grundmaterials gehärtete, über die Gleitfläche verteilte Deformationszonen (12) ausgebildet sind.

Description

Maschine mit wenigstens einer Gleitfläche sowie Verfahren zur Herstellung einer Gleitfläche

Die Erfindung betrifft gemäß einem ersten Erfindungsgedanken eine Maschine, insbesondere Großmaschine, vorzugsweise in Form eines Zweitakt-Großdieselmotors, mit wenigstens einer Gleitfläche, die gegenüber dem Grundmaterial härtere Bereiche aufweist, und geht gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken auf ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Gleitfläche.

Aus der DE 199 00 385 C2 ergibt sich ein Zweitakt-Großdieselmotor, dessen Zylinderbüchse laufflächenseitig mit Nuten versehen ist, die mit einem Material gefüllt sind, das eine gegenüber dem Grundmaterial größere Härte aufweist. Infolge der geringeren Härte des Grundmaterials verschleißt dieses schneller als die Nutfüllungen, wodurch Öltaschen entstehen, die im Betrieb Schmieröl aufnehmen können. Die Herstellung der bei der bekannten Anordnung benötigten Nuten erweist sich jedoch insbesondere bei größeren Nuttiefen als sehr umständlich und aufwendig. Außerdem ergibt sich hierdurch insbesondere bei aus Gusseisen bestehenden Bauteilen auch eine erhöhte Bruchgefahr. Aus der CH-A 4 93 738 ergibt sich ein Zylinder einer Brennkraftmaschine, der laufflächenseitig mit durch Glühen oder Nitrieren gehärteten Bereichen versehen ist. Auch die Durchführung von Glüh- oder Nitriervorgängen erweist sich als sehr umständlich und aufwendig. Außerdem ist nur eine sehr geringe Härtungstiefe erreichbar.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gleitfläche eingangs erwähnter Art so zu verbessern, dass mit einfachen Mitteln eine hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der Gleitfläche erreicht werden, sowie ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung einer derartigen Gleitfläche anzugeben.

Die auf die Verbesserung der Gleitfläche sich beziehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die gegenüber dem Grundmaterial härteren Bereiche zumindest teilweise als verformungsgehärtete, über die Gleitfläche verteilte Deformationszonen ausgebildet sind. Die auf die Verbesserung des Verfahrens zur Herstellung einer derartigen Gleitfläche sich beziehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Bildung der gegenüber dem Grundmaterial härteren Bereiche in das Grundmaterial im Bereich der Gleitfläche Vertiefungen mit allseits abgerundetem Querschnitt eingedrückt werden.

Das beim Eindrücken der jeweils eine lokale Tiefenverformung bildenden Vertiefungen verformte Grundmaterial bildet im Bereich jeder Vertiefung eine diese umgebende Deformationszone, deren Dicke in etwa der Tiefe der zugeordneten Vertiefung entspricht. Die Deformationszonen reichen dementsprechend sehr tief in das Grundmaterial hinein. Die Gesamtdicke der verformtes und damit durch Verformung gehärtetes Material enthaltenden Schicht entspricht dabei der Dicke der Deformationszonen zuzüglich der Tiefe der jeweils zugeordneten Vertiefung. Es ergibt sich daher auf einfache Weise eine sehr große Gesamtdicke der gehärtetes Material enthaltenden Schicht, die praktisch die Verschleißschicht darstellt. Es ist daher eine sehr lange Standzeit der Verschleißschicht gewährleistet. Das nicht gehärtete Material verschleißt zwangsläufig schneller als das gehärtete Material. Auf diese Weise werden Öltaschen gebildet, die in erwünschter Weise Schmieröl aufnehmen können, so dass die betreffende Gleitfläche zuverlässig geschmiert wird. Diese Wirkung bleibt in vorteilhafter Weise über die ganze Lebensdauer erhalten.

Dadurch, dass die zur Bewirkung einer lokalen Tiefenverformung hergestellten Vertiefungen einen allseits abgerundeten Querschnitt aufweisen, wird in vorteilhafter Weise auch einer Rissbildung durch Kerbwirkung etc. wirksam vorgebeugt. Die Herstellung der genannten Vertiefungen ist in vorteilhafter Weise durch Eindrücken eines entsprechenden Werkzeugs möglich. Dies ermöglicht eine einfache mechanische Herstellung. Der Einpressvorgang kann dabei vorteilhaft in mehreren Schritten durchgeführt werden, so dass vergleichsweise geringe Anpresskräfte genügen, wodurch auch einer Bruchgefahr wirksam vorgebeugt wird. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen eignen sich daher in vorteilhafter Weise auch für aus Gusseisen bestehende Bauteile.

Die vorstehenden Ausführungen zeigen, dass mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen die Nachteile der bekannten Anordnungen vollständig vermieden werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben.

So kann eine vorteilhafte Ausführung darin bestehen, dass im Bereich der neuen Gleitfläche Vertiefungen vorgesehen sind. Diese Maßnahme erweist sich vor allem dort als zweckmäßig, wo es auf einen hohen Öltransport ankommt. Die hier nach ihrer Herstellung beibehaltenen Vertiefungen bilden von Anfang an vergleichsweise große Öltaschen, die bis zu einer der Tiefe der Vertiefungen entsprechenden Verschleißdicke zusätzlich zu den durch Verschleiß des nicht gehärteten Materials sich ausbildenden Öltaschen vorhanden sind. Danach nimmt die Fläche der ungehärteten Bereiche zwischen den Deformationszonen stetig zu, was den Wegfall der Vertiefungen ausgleicht.

Eine andere vorteilhafte Ausführung kann darin bestehen, dass die Vertiefungen zumindest teilweise mit einer Füllung versehen sind. Als Füllungsmaterial kann ein Material mit einer gegenüber der Härte der Deformationszonen größeren Härte oder kleineren Härte Verwendung finden. Auf diese Weise lassen sich in vorteilhafter Weise unterschiedliche Härteprofile und damit unterschiedliche Tragprofile erreichen, so dass für jeden Einzelfall optimale Trag- und Schmierungsverhältnisse erreichbar sind. Im ersten Fall ergeben sich aufgrund der vergleichsweise großen Härte des Füllungsmaterials sehr geringe Verschleißraten und damit eine sehr lange Standzeit. Im zweiten Fall wird mit Hilfe der Füllung der Vertiefungen das Fassungsvermögen der sich bildenden Öltaschen gegenüber der Ausführung mit unverfüllten Vertiefungen verkleinert, was in manchen Fällen erwünscht ist.

Eine weitere Ausführung kann darin bestehen, dass die die Vertiefungen enthaltende Schicht entfernt wird, so dass nur die unterhalb der Sohle der Vertiefungen liegenden Bereiche der Deformationszonen übrigbleiben. Diese bilden tragende Inseln zwischen dem weicheren Grundmaterial. Diese Maßnahme kann dann in Frage kommen, wenn ein vergleichsweise geringer Öltransport erwünscht ist, auf eine Füllung der Vertiefungen aber verzichtet werden soll.

Bei Großmaschinen, wie Zweitakt-Großdieselmotoren können die Vertiefungen zweckmäßig eine Sohlentiefe von 1,2 - 1,5 mm aufweisen. Dies ergibt zusammen mit der Dicke der Deformationszonen eine vergleichsweise große Mächtigkeit der Verschleißschicht und führt damit zu sehr hohen Gesamtstandzeiten.

Bei kleineren Gleitflächen können die Vertiefungen als im Querschnitt halbkugelförmige Näpfchen ausgebildet sein. Bei größeren Gleitflächen können die Vertiefungen zweckmäßig als einen allseits abgerundeten Querschnitt aufweisende, längliche Furchen ausgebildet sein. Diese Maßnahmen ermöglichen in jedem Fall eine günstige, gleichmäßige Flächenverteilung der Vertiefungen.

Vorteilhaft werden die Vertiefungen in mehren Schritten eingebracht. Hierbei kann daher in vorteilhafter Weise mit vergleichsweise geringen Anpresskräften gearbeitet werden, wodurch die mit den Vertiefungen zu versehenden Bauteile geschont werden und einer Bruchgefahr auch bei aus Gusseisen bestehenden Bauteilen wirksam vorgebeugt ist.

Eine in diesem Zusammenhang vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen, dass die Vertiefungen durch mehrmaliges Abrollen eines mit einen den Querschnitt der Vertiefungen entsprechenden Querschnitt aufweisenden Erhebungen versehenen Rads auf der Gleitfläche hergestellt werden. Der Abrollvorgang kann mit vergleichsweise großer Geschwindigkeit durchgeführt werden, so dass viele Schritte in vergleichsweise kurzer Zeit stattfinden können, was eine besonders schonende Herstellung der Vertiefungen sowie geringe Herstellungszeiten ermöglicht.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen, dass die Gleitfläche nach dem Eindrücken der Vertiefungen zur Entfernung eines beim Eindrücken entstandenen, erhöhten Rands der . Vertiefungen geschliffen wird. Auf diese Weise ergibt sich eine ebene Bezugsfläche.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.

In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen: Figur 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Gleitfläche,

Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Gleitfläche mit ungefüllten Vertiefungen mit zugehörigen Tragprofilen,

Figur 3 einen vergrößerten Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Gleitfläche mit mit einer harten Füllung versehenen Vertiefungen mit zugehörigen Tragprofilen,

Figur 4 einen vergrößerten Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Gleitfläche mit mit einer weichen Füllung versehenen Vertiefungen mit zugehörigen Tragprofilen und

Figur 5 ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Gleitfläche mit entfernten Vertiefungen anhand eines vergrößerten Ausschnitts vor und nach Entfernung der Vertiefungen mit zugehörigem Tragprofil.

Die der Figur 1 zugrundeliegende Vorrichtung enthält einen Tisch 1, dem ein Stempel 2 zugeordnet ist. Auf dem Tisch 1 ist das zu bearbeitende Werkstück 3, hier in Form eines Kolbenrings, aufgespannt. Kolbenringe gleiten im Betrieb mit ihrer Unterseite auf dem Boden der zugeordneten Kolbenringnut. Die hier nach oben weisende Unterseite des Kolbenrings wird daher als Gleitflache ausgebildet. Hierzu werden in die nach oben weisende Unterseite des Kolbenrings über die ganze Fläche verteilte, einen allseitig abgerundeten Querschnitt aufweisende Vertiefungen 4 eingedrückt. Selbstverständlich kann der hier als Beispiel ausgewählte Kolbenring auch im Bereich seiner umfangsseitigen Gleitfläche mit über diese gleichmäßig verteilten Vertiefungen 4 oben genannter Art versehen sein. Ebenso können natürlich auch andere, eine Gleitfläche aufweisende Maschinenteile zur Bildung . der Gleitfläche mit . entsprechenden Vertiefungen versehen werden.

Zur Bildung der Vertiefungen findet ein dem Stempel 2 zugeordnetes Werkzeug 5 Verwendung, das mit über eine Auflauffläche 6 vorspringenden Erhebungen 7 mit dem Querschnitt der Vertiefungen 4 entsprechendem Querschnitt versehen ist. Im dargestellten Beispiel ist das Werkzeug 5 als um seine Achse drehbar gelagertes Rad ausgebildet, das über seine die Auflauffläche 6 bildende Umfangsfläche vorspringende Erhebungen 7 mit dem Querschnitt der Vertiefungen 4 entsprechendem Querschnitt aufweist. Das das Werkzeug 5 bildende Rad ist in einer Gabel des Stempels 2 drehbar gelagert. Der Stempel 2 ist, wie durch einen Anstellpfeil 8 angedeutet ist, mittels einer nicht näher dargestellten AnStelleinrichtung an die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks 3 anstellbar. Der Tisch 1 und mit diesem das Werkstück 3 ist mittels einer hier nicht näher dargestellten Rotationseinrichtung rotierbar, wie durch einen Rotationspfeil 9 angedeutet ist. Das mit dem Tisch 1 rotierende Werkstück 3 ist koaxial zur Rotationsachse r auf dem Tisch aufgespannt.

Das mit seinen Erhebungen 7 an das rotierende Werkstück 3 angestellte, das Werkzeug 5 bildende Rad rollt auf dem Werkstück 3 ab, wie durch den Abrollpfeil 10 angedeutet ist. Dabei werden die Erhebungen zur Bildung der Vertiefungen 4 in das Werkstück 3 eingedrückt. Das das Werkzeug 5 bildende Rad rollt hierzu mehrfach auf dem Werkstück 3 ab, so dass die Vertiefungen 4 in mehreren Schritten eingedrückt werden. Das Werkzeug 5 kann daher mit vergleichsweise geringer Anpresskraft an das Werkstück 3 angestellt werden. Der Eindrückvorgang ist beendet, wenn das Werkzeug 5 mit seiner Auflauffläche 6 auf der gegenüberliegenden Werkstückoberfläche aufläuft. Dieser Zustand liegt der Figur 1 zugrunde.

Bei der Unterseite von Kolbenringen handelt es sich um eine vergleichsweise kleine Gleitfläche. Dasselbe gilt für die umfangsseitige Gleitfläche von Kolbenringen. In Fällen dieser Art sind die Erhebungen 7 einfach als im Querschnitt halbkugelförmige Noppen ausgebildet, die als im Querschnitt halbkugelförmige Näpfchen ausgebildete Vertiefungen 4 ergeben. Für größere Gleitflächen können zur Bildung der Erhebungen 7 längliche, einen allseitig abgerundeten Querschnitt aufweisende Leisten vorgesehen sein, die als längliche, einen allseitig abgerundeten Querschnitt aufweisende Furchen ausgebildete Vertiefungen 4 ergeben.

Mit Hilfe der Auflauffläche 6 wird auch ein beim Eindrücken der Erhebungen 7 in das Werkstück 3 entstehender, erhöhter Rand der Vertiefungen 4 niedergedrückt. Zusätzlich kann die mit Vertiefungen 4 versehene Seite des Werkstücks 3 noch einem nachträglichen, durch das Bearbeitungszeichen 11 angedeuteten Schleifvorgang unterzogen werden, durch den ein eventuell erhöhter Rand der Vertiefungen 4 abgeschliffen wird.

Die in - Figur 2 angegebene Tiefe t der Vertiefungen 4 beträgt bei Gleitflächen von Elementen von Großmaschinen hier vorliegender Art mindestens 1mm, vorzugsweise 1,2 - 1,5 mm. Diese Tiefe t entspricht der Höhe der Erhebungen 7, im dargestellten Ausführungsbeispiel dem Radius der die Erhebungen 7 bildenden Noppen. Die vergleichsweise große Tiefe der Vertiefungen 4 führt zu einer vergleichsweise starken Materialverformung in der Umgebung jeder Vertiefung 4. Aufgrund dieser starken Verformung entsteht im Bereich jeder Vertiefung 4 eine diese schalenförmig umfassende, in Figur 2 schraffierte Deformationszone 12, in der das Material des Werkstücks 3 infolge der durch das Eindrücken der werkzeugseitigen Erhebungen 7 bewirkten, lokalen Tiefenverformung verformungsgehärtet wird. Im Bereich der Deformationszoneh 12 liegt dementsprechend eine größere Materialhärte vor als außerhalb hiervon. Da die Deformationszonen 12 die jeweils zugeordnete .Vertiefung 4 schalenförmig umfassen ergibt sich eine vergleichsweise große Gesamttiefe T der von den Deformationszonen 12 durchdrungenen Materialschicht. Die Dicke der Deformationszonen 12 nimmt vom Rand zum unteren Sohlenbereich hin zu. Die größte Dicke entspricht etwa der Tiefe der jeweils zugeordneten Vertiefung 4. Im dargestellten Beispiel ergibt sich daher für die Tiefe T ein Maß von 2 - 3 mm. Die von den Deformationszonen 12 durchsetzte Schicht stellt praktisch die zur Verfügung stehende Verschleißschicht dar. Aufgrund , der großen Gesamttiefe T ergibt sich daher eine vergleichsweise dicke Verschleißschicht, was lange Standzeiten erwarten lässt.

Die Vertiefungen 4 sind, wie aus Figur 1 erkennbar ist, so angeordnet, dass sie sich samt der sie schalenförmig umfassenden Deformationszonen 12 innerhalb der Randkanten der zugeordneten Gleitfläche befinden und gleichmäßig über die zugeordnete Gleitflache verteilt sind. Der Mittenabstand der Vertiefungen 4 und der diese umgebenden Deformationszonen 12 beträgt zumindest das Doppelte der lichten Weite der Vertiefungen 4, so dass sich keine Überschneidungen der Deformationszonen 12 ergeben. Die Deformationszonen 12 bilden dementsprechend gleichmäßig über die zugeordnete Gleitfläche verteilte, tragende Inseln mit in der Draufsicht kreisringförmiger Konfiguration. Da sich die Vertiefungen 4 samt zugehöriger Deformationszonen 12 innerhalb der Randkanten der zugeordneten Gleitfläche befinden, sind eine weitgehend gleichmäßige Materialverformung und damit Härtung gewährleistet und eine hiervon ausgehende Bruchgefährdung vermieden.

Bei dem der Figur 2 zugrundeliegenden Beispiel werden die Vertiefungen 4 nicht verfüllt oder beseitigt, so dass die zugeordnete Gleitfläche im Neuzustand mit Vertiefungen 4 versehen ist, die im Betrieb als Öltaschen zur Aufnahme von Schmieröl fungieren können. Das nicht verformte und dementsprechend - nicht verformungsgehärtete Material im Bereich zwischen den Deformationszonen 12 unterliegt einem schnelleren Verschleiß als die eine größere Härte aufweisenden Deformationszonen 12, wodurch im Laufe des Betriebs ebenfalls Öltaschen entstehen. Anfänglich ergibt sich daher bei dieser Ausführung ein Tragprofil, wie in Figur 2 rechts oben dargestellt. Die Vertiefungen 4 bilden dabei von Anfang an vorhandene Öltaschen 13. Diese sind von in der Draufsicht kreisringförmigen, durch die Deformationszonen 12 gebildeten, tragenden Inseln umgeben. Zwischen diesen ergeben sich aufgrund des schnelleren Verschleißes des nicht gehärteten Materials gegenüber dem langsameren Verschleiß des den Deformationszonen 12 zugrundeliegenden Materials weitere, flache Öltaschen 14. Die Tiefe der Öltaschen 13 nimmt mit zunehmendem Verschleiß ab. Die Breite der Öltaschen 14 nimmt mit zunehmenden Verschleiß zu, so dass sich ein gewisser Ausgleich ergibt.

Sobald eine Schicht mit der Dicke t, das heißt mit einer der Tiefe der Vertiefungen 4 entsprechenden Dicke, verschlissen ist, sind auch die Öltaschen 13 verschwunden. Danach ergibt sich ein Tragprofil wie in Figur 2 rechts unten dargestellt. Dabei bilden die tiefer als die Sohle der Vertiefungen 4 liegenden Bereiche der Deformationszonen 12 in der Draufsicht kreisförmige, tragende Inseln 15 mit vergleichsweise großer Härte. Zwischen diesen Inseln verbleiben die Öltaschen 14, deren Ausdehnung mit zunehmenden Verschleiß zunimmt. Sobald eine Schicht mit der Dicke T verschlissen ist, sind auch die eine größere Härte aufweisenden Deformationszonen 12 verschlissen. Damit ist die Lebensdauergrenze des betreffenden Bauteils erreicht. Da die Tiefe T in Fällen hier vorliegender Art 2 - 3 mm betragen kann, ergibt sich eine sehr große Gesamtlebensdauer.

Bei den den Figuren 3 und 4 zugrundeliegenden Ausführungen sind die zur Bildung der Deformationszonen 12 in das Werkstück- Grundmaterial eingebrachten Vertiefungen 14 mit einer Füllung 16 bzw. 17 versehen. Bei der Ausführung gemäß Figur 3 soll das der Füllung 16 zugrundeliegende Material eine größere Härte aufweisen als das durch Verformungshärtung gehärtete Material der Deformationszonen 12. Zur Bildung der Füllung 16 kann dabei beispielsweise eine Keramik-Metall-Mischung (Cermet) Verwendung finden. Auch Nickelgraphit oder spezielle Aluminiumbronzen etc. wären denkbar. Bei einer derartigen Ausführung verschleißt die Füllung 16 langsamer als die sie schalenförmig umfassende Deformationszone 12 und diese wiederum langsamer als das ungehärtete Grundmaterial. Da die Härte der Deformationszonen 12 innen größer ist als radial außen, ergibt sich hier auch ein von innen nach außen zunehmender Verschleiß.

Bei dieser Ausführung ergibt sich anfänglich das in Figur 3 rechts oben dargestellte Tragprofil. Die Füllungen 16 der Vertiefungen 4 bilden dabei vorstehende, in der Draufsicht kreisförmige, tragende Inseln 18, zwischen denen infolge des schnelleren Verschleißes des umgebenden Materials Öltaschen 19 entstehen, deren Tiefe zu den Inseln 18 hin infolge der oben erwähnten Härteverteilung nahezu kontinuierlich abnimmt. Die große Härte des die Füllungen 16 bildenden Materials führt zu einer vergleichsweise geringen Verschleißrate der tragenden Inseln 18 und damit zu einer langen Standzeit. Nachdem eine Schicht mit der Dicke t und dementsprechend die Füllungen 16 verschlissen sind, ergibt sich das in Figur 3 rechts unten dargestellte Tragprofil, das dem oberen Tragprofil ähnlich ist. Anstelle der durch Füllungen 16 gebildeten, tragenden Inseln 19 ergeben sich beim unteren Tragprofil durch die unterhalb der Sohle der Vertiefungen 4 liegenden Bereiche der Deformationszonen 12 gebildete, tragende Inseln 20, zwischen denen die Öltaschen 19 des oberen Tragprofils verbleiben, deren Fläche mit zunehmendem Verschleiß zunimmt. Es liegen hier erkennbar ähnliche Verhältnisse wie in Figur 2 rechts unten vor.

Das die Füllung 17 der Ausführung gemäß Figur 4 bildende Material besitzt eine geringere Härte als das den Deformationszonen 12 zugrundeliegende, durch Verformungshärtung gehärtete Material. Die Härte des der Füllung 17 zugrundeliegenden Materials kann dabei größer, gleich oder kleiner als die Härte des Grundmaterials sein. Zur Bildung der Füllung 17 eignen sich Aluminium, Graphit oder spezielle Aluminiumbronzen und dergleichen. Bei der Ausführung der der Figur 4 zugrundeliegenden Art ergibt sich anfänglich das in Figur rechts oben dargestellte Tragprofil. Dabei bilden die Deformationszonen 12 infolge ihrer größeren Härte zunächst in der Draufsicht ringförmige, tragende Inseln 22, die Öltaschen 23 umgeben und zwischen denen sich weitere Öltaschen 24 ausbilden. Die Öltaschen 24 ergeben sich aufgrund des schnelleren Verschleißes des ungehärteten Grundmaterials. Die Öltaschen 23 ergeben sich aufgrund des schnelleren Verschleißes des der Füllung 17 zugrundeliegenden Materials. Je nach dem ob das der Füllung 17 zugrundeliegende Material eine größere oder kleinere Härte als das Grundmaterial aufweist, ergibt sich eine größere oder kleinere Tiefe der Öltaschen 23 gegenüber der Tiefe der Öltaschen 24. In jedem Fall sind die Öltaschen 23 jedoch seichter als die Öltaschen 13 der Ausführung gemäß Figur 2. Die der Figur 4 zugrundeliegende Ausführung kommt daher vor allem dort zum Einsatz, wo anfänglich ein geringerer Öltransport erwünscht ist, als er von den unverfüllten Vertiefungen 4 der Anordnung gemäß Figur 2 bewerkstelligt wird.

Nachdem eine Schicht mit der Dicke t verschlissen ist und die Füllungen 17 verschwunden sind, ergibt sich das in Figur 4 rechts unten dargestellte Tragprofil mit in der Draufsicht kreisförmigem, durch die verbleibenden Bereiche der Deformationszonen 12 gebildeten, tragenden Inseln 25, zwischen denen Öltaschen 24 verbleiben. Die kreisringförmigen Inseln 22 schmelzen hier praktisch auf die kreisförmigen Inseln 25 zusammen. Die Öltaschen 24 werden mit zunehmendem Verschleiß immer größer. Insgesamt liegen ähnliche Verhältnisse vor wie in Figuren 2 und 3 rechts unten, wobei davon auszugehen ist, dass bei einem Tragprofil dieser Art ein vergleichsweise geringer Öltransport stattfindet.

In Fällen, in denen von Anfang an ein Tragprofil wie in den Figuren 2 bis 4 rechts unten erwünscht ist, findet eine Ausführung gemäß Figur 5 Verwendung. Dabei wird das mit den Vertiefungen 4 versehene Werkstück, wie in Figur 5 links oben angedeutet ist, bis auf das Niveau N abgeschliffen, das heißt eine Schicht mit einer der Tiefe der Vertiefungen 4 entsprechenden Dicke t wird entfernt. Nach Durchführung dieses Arbeitsgangs ergibt sich der in Figur 5 links unten dargestellte Zustand mit durch den nicht entfernten, unteren Bereich der Deformationszonen 12 gebildeten, gehärteten Zonen deren Dicke t^" der Differenz zwischen der in Figur 2 eingezeichneten Gesamttiefe T der Deformationszonen 12 und der Tiefe t der Vertiefungen 4 entspricht. Bei einer so hergestellten Gleitfläche ergibt sich das in Figur 5 rechts dargestellte Tragprofil mit durch die nicht entfernten Bereiche der Deformationszonen 12 gebildeten, in der Draufsicht kreisförmigen, tragenden Inseln 27 und zwischen denen sich ausbildenden Öltaschen 28. Insgesamt liegen, wie oben schon erwähnt, ähnliche Verhältnisse wie bei den Tragprofilen gemäß Figuren 2, 3, 4 jeweils rechts unten, vor.

Die vorstehenden Ausführungen lassen erkennen, dass die Erfindung durch entsprechende Variationen an die speziellen Verhältnisse von verschiedenen Anwendungsfällen anpassbar ist. Der in Figur 1 zur Bildung des Werkstücks 3 beispielhaft vorgesehene Kolbenring ist auch nur eines von vielen Anwendungsbeispielen. So können bei Großmotoren, insbesondere Zweitakt-Großdieselmotoren, neben den Kolbenring- Unterseiten auch die Umfangsflächen der Kolbenringe, sowie die Laufflächen der Zylinderbüchsen und der Kolbenhemden als auch die Gleitflächen der Kolbenstangen und der diesen zugeordneten Durchführbüchsen und dergleichen in der erfindungsgemäßen Weise ausgestaltet sein.

Claims

Patentansprüche

1. Maschine, insbesondere Großmaschine, vorzugsweise Zweitakt- Großdieselmotor, mit wenigstens einer Gleitfläche, die gegenüber dem Grundmaterial härtere Bereiche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüber dem Grundmaterial härteren Bereiche zumindest teilweise als verformungsgehärtete, über die Gleitfläche verteilte Deformationszonen (12) ausgebildet sind.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüber dem Grundmaterial härteren Bereiche jeweils zumindest als Teil einer . eine Vertiefung (4) mit allseitig abgerundetem Querschnitt schalenförmig umfassenden Deformationszone (12) ausgebildet sind.

3. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deformationszonen (12) innerhalb der Randkanten der zugeordneten Gleitfläche angeordnet sind.

4. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabstand der Deformationszonen (12) zumindest dem Doppelten der lichten Weite der zugeordneten Vertiefungen (4) entspricht.

5. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Gleitflache durch die Vertiefungen (4) gebildete Öltaschen (13) vorgesehen sind.

6. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (4), vorzugsweise bei kleineren Gleitflächen, als im Querschnitt halbkugelförmige Näpfchen ausgebildet sind.

7. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (4), vorzugsweise bei größeren Gleitflächen, als einen allseits abgerundeten Querschnitt aufweisende, längliche Furchen ausgebildet sind.

8. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (4) bei Großmaschinen, wie Zweitakt-Großdieselmotoren, eine Sohlentiefe von wenigstens 1mm aufweisen.

9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die

Vertiefungen (4), bei Großmaschinen wie Zweitakt- Großdieselmotoren, eine Sohlentiefe von 1,2 bis 1,5 mm aufweisen.

10. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (4), zumindest teilweise mit Füllung (16) versehen sind, die aus einem gegenüber der Härte der Deformationszonen (12) härteren Material besteht.

11. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die

Füllung (16) aus einer Keramik-Metall-Mischung und/ oder Nickelgraphit besteht.

12. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (4) zumindest teilweise mit einer Füllung (17) versehen sind, die aus einem eine gegenüber der Härte der Deformationszonen (12) geringere Härte aufweisenden Material besteht.

13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die

Füllung (17) aus Aluminium besteht.

14. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüber dem Grundmaterial härteren Bereiche als unterhalb der Sohle der jeweils zugeordneten Vertiefungen (4) sich befindende Bereiche der Deformationszonen (12) ausgebildet sind.

15. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Zweitakt-Großdieselmotor zumindest die Unterseite der Kolbenringe und/ oder die Umfangsseite der Kolbenringe und/ oder die Lauffläche der Zylinderbüchsen und/ oder die Umfangsfläche der Kolbenhemden und/ oder die Umfangsfläche der Kolbenstangen und/ oder die Innenfläche der den Kolbenstangen zugeordneten Duchführbuchsen als verformungsgehärtete Deformationszonen (12) aufweisende Gleitflächen ausgebildet sind.

16. Verfahren zur Herstellung einer Gleitfläche der den Ansprüchen 1 bis 15 zugrundeliegenden Art, die gegenüber dem Grundmaterial härtere Bereiche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der gegenüber dem Grundmaterial härteren Bereiche in das Grundmaterial Vertiefungen (4) mit allseitig abgerundetem Querschnitt eingedrückt werden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die

Vertiefungen (4) in mehreren Schritten eingedrückt werden.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (4) unter Verwendung eines Werkzeugs (5) mit einen dem Querschnitt der Vertiefungen (4) entsprechenden Querschnitt aufweisenden Erhebungen (7) hergestellt werden.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (4) durch mehrmaliges Abrollen eines das Werkzeug (5) bildenden, umfangsseitig mit den Erhebungen (7) versehenen Rads auf der Gleitfläche hergestellt werden.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (5) bis zum Auflaufen einer die Erhebungen (7) tragenden Auflauffläche (6) auf die Gleitfläche auf diese einwirkt.

21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche nach dem Eindrücken der Vertiefungen (4) zumindest zur Entfernung eines beim Eindrücken der Vertiefungen (4) entstandenen, erhöhten Rands der Vertiefungen (4) abgeschliffen wird.

22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche nach dem Eindrücken der Vertiefungen (4) bis auf die Sohlentiefe der Vertiefungen (4) abgeschliffen wird.

23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (4) zumindest teilweise mit einer Füllung (16 bzw. 17) versehen werden.