WO2006074961A2 - Beschichtungsverfahren und abdeckung für die entfernung von overspray-anhaftungen - Google Patents

Beschichtungsverfahren und abdeckung für die entfernung von overspray-anhaftungen Download PDF

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WO2006074961A2
WO2006074961A2 PCT/EP2006/000329 EP2006000329W WO2006074961A2 WO 2006074961 A2 WO2006074961 A2 WO 2006074961A2 EP 2006000329 W EP2006000329 W EP 2006000329W WO 2006074961 A2 WO2006074961 A2 WO 2006074961A2
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cover
sleeve
edge
holding device
particle beam
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Oliver Bihlmaier
Jürgen RICHTER
Dezsoe Schilling
Nazario Vocino
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Daimlerchrysler Ag
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/04—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for treating only selected parts of a surface, e.g. for carving stone or glass
    • 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
    • C23C4/18—After-treatment

Definitions

  • the invention relates to a coating method having the features of the preamble of claim 1 and a cover having the features of the preamble of claim 5.
  • the coating method and the cover can be used commercially, for example, in surface finishing in the automotive industry.
  • thermal spraying includes processes in which spray additives are sprayed, melted or melted down on prepared surfaces inside or outside of sprayers. The surfaces are not melted.
  • the spray coatings can be applied from spray additives in the liquid or plastic state. Specific layer properties may be due to additional thermal or mechanical aftertreatment or by sealing.
  • thermal spraying is used, for example, for coating components in which friction occurs with other components to which they perform a relative movement during operation. This includes, for example, the coating of
  • Thermal coating gives rise to the problem of overspray.
  • This is understood to mean coating material which, during the coating process, misses the partial areas of the surface of an object to be coated (in short: substrate) which are actually to be coated and is therefore lost (overspray loss).
  • Parts of the overspray may undesirably settle on portions of the surface of the substrate that are not supposed to be coated.
  • the coating material undesirable in such subareas as overspray adhesions is troublesome there in many cases.
  • the corresponding subareas are z. B.
  • the detached overspray particles can impair the function of the technical system, the machine, the engine or the like or even cause its total failure.
  • coating material can continue to pass the covering mask or in some other way onto subregions of the substrate surface which are not to be coated and interfere with subsequent operation.
  • a further object is to provide a device with which at least one step of the coating method according to the invention can be carried out in a simple manner.
  • Yet another object is to provide a device with which the device according to the invention for carrying out the coating method according to the invention can be positioned in a simple manner and gently at its place of use.
  • a first item is accordingly a
  • Coating method in which portions of a surface of a substrate are coated by thermal spraying.
  • the coating method according to the invention comprises the following method steps:
  • overspray occurs in method step (a) and that this overspray initially deposits on portions of the surface of the substrate which are not actually intended to be coated and / or are not prepared for coating, as this is also the case can hardly be completely and safely prevented by very complex measures.
  • the material layer is covered and not the subregions of the surface of the substrate which are not to be coated.
  • step (c) the interfering Overspray adhesions removed by a material-removing particle beam method again. This has the advantage that annoying overspray adhesions can be completely or at least almost completely removed with great certainty.
  • the coating process is so efficient that, in process step (a), it is initially possible to tolerate even greater amounts of overspray adhesions, so that it is preferable to use no cover in process step (a).
  • process step (a) it is possible to avoid having to use two different covers during the coating process - one for material application by thermal spraying and one for material removal by the particle beam method. This contributes to the simplicity of the coating process.
  • any method in which a jet of material particles is shaped by means of a spraying tool and thrown onto a substrate to be processed, and in which material is removed from the substrate by the particle beam, can be considered as material-removing particle beam method in method step (c).
  • processes are preferred in which appreciable amounts of material can be removed from the substrate within reasonable, short periods of time.
  • high-pressure water jet method short: HDWS
  • HDWS high-pressure water jet method
  • overspray adhesions can be removed better the higher the pressure with which the particle beam is thrown onto the substrate.
  • pressure with which the particle beam is thrown onto the substrate increases with increasing pressure, the amount of energy expended and thus the energy costs for the process.
  • HDWS good results can be achieved by carrying out the process at a pressure of the water jet between 400 and 2000 bar, with a pressure between 600 and 1500 bar is preferred.
  • overspray adhesions can be removed effectively, safely, quickly and cost-effectively, without having to fear damage to the substrate and / or the material layer.
  • a second object of the present invention is a cover for a thermal layer produced by thermal spraying on a substrate, which is formed and can be arranged over the material layer, that the material layer from the damage by removing an overspray adhesions from the substrate by a material-removing particle beam method protects the particle beam.
  • the term "good layer” is understood to mean a coating which is applied to subregions of the surface of the object to be coated (in short: substrate) which are actually intended and prepared for the coating and scheduled produced coating. This is to be distinguished from the unintentionally generated coating by overspray, which is applied to subregions of the surface of the substrate, which are not intended and prepared for the coating, which may interfere with or disturb it and must be removed.
  • the unwanted overspray coating is often not coherent, but for example in the form of splashes, dots, stains and the like formed, which is referred to in the context of the present invention collectively as "overspray adhesions".
  • the coating method disclosed above can be carried out in a simple manner. Because the cover protects the material layer, disruptive overspray adhesions from the surface of a substrate can be completely or at least approximately completely removed with the aid of a material-removing particle beam method without damaging the material layer.
  • the cover is preferably formed so that it is contactless, before the particle beam of the material-removing particle beam method protective above the material layer can be arranged, so that a gap between the material layer and the cover is given.
  • Non - contact means that they are the material layer when arranging and in the arranged or. attached state not touched.
  • the cover protects the material layer when arranged above the material layer, ie. H . during the process of covering, and in the arranged or. attached state, for example, in the implementation of the particle beam method, not damaged.
  • the cover may expediently be designed so that it projects beyond the material layer, wherein its edges form a control edge, which forms the particle beam of the material-removing
  • the material layer is even better protected against damage by the particle beam.
  • the cover is sleeve-shaped, so that they can be arranged in an opening, bore or the like, the inner walls of a produced by thermal spraying material layer, insertable and protective over the material layer or. is fastened.
  • bore or the like with highly loaded inner surfaces may be in particular a cylinder bore of a cylinder crankcase z.
  • the cylinder bore has cylinder liners, which are coated with a good layer produced by thermal spraying. In the coating of such cylinder liners fall v. a.
  • overspray adhesions which are particularly disturbing because the probability of their replacement during the later operation of the engine is particularly high. The detached overspray residues can then fall between the moving parts of the engine, where they are particularly disturbing and lead to impairment or even total failure of the engine. With the help of the cover, such overspray buildup and engine damage caused by it can be largely avoided.
  • the outer diameter of the sleeve-like cover is smaller than the inner diameter of the coated cylinder bore. It is expedient if the inner diameter on the one hand at least so much smaller that the sleeve-like cover can be inserted into the cylinder bore without undue effort and without much effort, and on the other hand at most so much smaller that a particle beam can not penetrate into the gap , It has proven to be advantageous if the outer diameter of the sleeve-like cover 0, 5 to 3% smaller than the inner diameter of the coated cylinder bore, especially if the outer diameter 1 to 1, 5% is smaller than the inner diameter. This can be ensured that the cover is slightly contact-free, before the particle beam of the material-removing particle beam method can be arranged protectively over the material layer or fastened. The associated advantages have already been explained above.
  • the sleeve-like cover has an end edge, with the front of which it can be inserted into a cylinder bore of a cylinder crankcase, and a side facing away from the rear edge.
  • the sleeve-like cover is preferably formed so that its front edge in the intended inserted into a cylinder bore state beyond the cylinder bore into the cylinder crankcase of the cylinder crankcase so that the front edge forms a control edge for the particle beam of a material-removing particle beam method.
  • a particle-jet tool is preferably pushed out of the cylinder crankcase through its hollow space from the direction of the end-side edge of the sleeve-like cover in order to remove overspray adhesions in the context of the coating method described above.
  • a particle-jet tool is preferably pushed out of the cylinder crankcase through its hollow space from the direction of the end-side edge of the sleeve-like cover in order to remove overspray adhesions in the context of the coating method described above.
  • the movement from the front side edge out of the cylinder crankcase is j edoch preferred because it gives more degrees of freedom for the movement of the particle beam tool.
  • the particle beam is thus directed by the jet tool from the center of the front opening of the cover on the overlap overspray adhesions, so that he hits where he meets the control edge at an acute angle (less than 90 °).
  • an area is created in which the particle beam does not get into (in short: jet shadow).
  • the particle beam is controlled by the control edge so that it can not get into the area of the jet shadow.
  • the material layer is even better protected against damage by the particle beam, in particular in the critical region of the transition between the material layer and overspray adhesions.
  • the frontal edge of the sleeve-like cover has an inner edge and an outer edge.
  • the frontal edge of the cover is bevelled so that the inner edge protrudes beyond the outer edge. This allows the sleeve-like cover easier in a hole or opening such. B. a cylinder bore with a good layer can be inserted without damaging the material layer.
  • the outer edge may have a chamfer, which also contributes to the easier insertion of the sleeve-like cover.
  • the frontal edge may also be uneven, ie. he can have a profile.
  • a variable geometry beam shadow can be created so that certain subregions z. B. the surface of a partially to be liberated from coating material crankcase protected in the beam shadow, others not.
  • the unprotected subregions can be specifically cleared of coating material and the protected subregions remain selectively coated (in this context can then not be said to be "overspray adhesions").
  • a control edge forming edge is detachably connected to the sleeve-like cover.
  • Sleeve - like cover and control edge are so geometric scholarig solvable or. connectable trained.
  • the control edge can be made replaceable as a wearing part. This is advantageous because the control edge is partially hit by the particle beam when performing the material-removing particle beam method and is thus exposed to special loads and wear.
  • a sleeve-like cover can be combined with control edges of different geometry, so that with a sleeve-like cover depending on the control edge different jet shadows can be generated with different geometry.
  • a control edge forming edge is formed of a different, preferably mechanically resilient material than the sleeve-like cover, since the control edge, as mentioned above, is exposed to special loads.
  • Such materials are generally more expensive, so that expensive material can be saved by this measure and the costs for the cover remain low.
  • the sleeve-like cover of a light metal such as. Aluminum formed, so this has u. a. the advantage of weight saving and, associated with it, improved handling.
  • the sleeve-like cover In addition to a front edge, the sleeve-like cover, as mentioned above, also has a rear edge. This can be broadened like a collar, so he forms a stop when inserting the heartigenlsenartigen cover in a cylinder bore. This is when inserting and positioning the sleeve-like cover in an opening or bore, in particular cylinder bore, with a good layer of advantage, as this facilitates the adjustment of the cover and the risk of damage to the material layer is reduced.
  • the rear edge of the sleeve-like cover is widened so far that it is designed in the manner of a plate or a rotationally symmetrical collar, so that a fastening part is provided, with which the sleeve-like cover can be attached to a cylinder crankcase.
  • Crankcase be attached.
  • the risk of misalignment, for example, when performing the material-removing particle beam method in which, as mentioned, the control edge and thus the entire cover is exposed to special loads can be reduced.
  • the fastening part can furthermore have bores through which fastening means, preferably screws, can be guided for fastening the sleeve-like cover.
  • fastening part preferably has complementary dowel holes, which with the dowel holes of the cylinder crankcase cooperate so that dowel pins can be pushed through.
  • the holes of the fastening part are preferably arranged so that they can be made to coincide with already existing in the cylinder crankcase bores, wherein the holes have internal screw thread, if they are provided for cooperation with screws.
  • the covers can be fastened with screws to the cylinder crankcase, which have screw threads complementary to the internal threads of the bores of the cylinder crankcase, without having to provide special bores with an internal thread on the cylinder crankcase.
  • the covers can be easily, precisely and dejustageêt, releasably secured to the cylinder crankcase.
  • dowel pins which are introduced into the holes, an improved positioning and alignment of the cover on the cylinder crankcase possible.
  • the sleeve-like cover two or more sleeve-like covers arranged in a row are connected to each other via their fastening parts. It is preferred if the sleeve-like covers are firmly or even integrally connected. As a result, for example, two or more cylinder liners of a cylinder crankcase can be simultaneously subjected to the coating method described above.
  • the sleeve-like cover on a tubular portion which extends from the rear edge to the front edge and thereby comprises a rear portion and an end portion.
  • the outer diameter of the tubular portion in the region of the rear portion is greater than the inner diameter of the coated opening or bore, so that the sleeve-like cover in the region of the back section does not fit into the coated opening or bore (short: fitting section), but fits accurately into a guide , .
  • the outer diameter of the tubular portion in the region of the frontal portion is equal to or smaller than the inner diameter of the coated opening or bore (short: insertion), preferably 0, 5 to 3% smaller, more preferably 1 to 1, 5% smaller.
  • the sleeve-like cover on the one hand continues to be slightly contact-free, in front of the particle beam of the material-removing particle beam method can be arranged over the protective layer or protectively. fastened, with the advantages already explained above / on the other hand, the sleeve-like cover by means of the fitting portion in a guide in the intended position with improved precision and reliability adjustable or. centerable.
  • the insertion section is longer than the fitting section, preferably 2 to 5 times as long and in particular 3 to 4 times as long.
  • the fitting portion is on the one hand short enough that the sleeve-like cover can be easily and non-contact introduced into the opening or bore and placed there, and on the other hand long enough to provide a precise and reliable adjustment of the sleeve-like cover z. B. to ensure in a leadership.
  • a third object of the present invention is a holding device for at least one cover as described above.
  • the holding device is designed such that the at least one cover can be fixed to the holding device, and that the holding device has at least one holding element with which at least one cover fixed to the holding device fits precisely into a designated coated opening or bore of a substrate, preferably the one Cylinder bores of a cylinder crankcase, can be inserted and positioned, d. H . so that the material layer of the opening or bore remains undamaged. This is generally achieved by introducing and positioning (maneuvering) as non-contact as possible. H . without there being any contact between the opening or bore and the at least one cover, apart from the fitting section.
  • the at least one covers can for this purpose have holes with internal thread, which cooperate with holes on the holding device, so that the at least one cover with screws in the intended orientation can be attached to the holding device according to the invention.
  • the holding element may be z. B. to act an attachment for a robot arm, z. B. for a computer-controlled introduction and arrangement of the at least one cover. Furthermore, it may be z. B. to handle one or more, preferably two, handles for manually inserting and arranging the at least one cover.
  • the holding device With the holding device according to the invention, it is possible to position the at least one cover in a simple manner, gently, precisely and reliably over the protective layer to be protected.
  • the holding device according to the invention can be further developed in that the holding device has bores through which fastening means, preferably screws, for fixing the holding device to the substrate and / or dowel pins for positioning and exact alignment of the holding device are guided, and that the holes of the holding device so arranged in that they can be brought into coincidence with bores already present in the substrate, wherein the bores have internal screw threads, if they are provided for cooperation with screws.
  • fastening means preferably screws
  • the holding device may further comprise a guide element which can be arranged on the substrate side and the guide rings, through which the at least one cover in the designated coated opening or bore of a substrate slidably and inserted and positioned in this opening or hole, wherein the inner diameter the guide rings fits the outer diameter of the tubular portion in the region of the fitting portion.
  • the guide element can furthermore have depressions on its side facing the substrate which, in the state fixed to the substrate, lie opposite regions on the substrate surface in which overspray adhesions are to be expected with high probability.
  • a fourth object of the present invention is a holding device as described above having at least one cover fixed thereto as described above.
  • Holding device and at least one cover can be detachably or permanently connected to each other or in one piece be educated. Preferably, however, they are detachably connected to one another with screws.
  • the inventive combination of holding device and cover makes it possible to position the at least one cover in a simple manner, carefully, precisely and reliably over a protective layer to be protected.
  • Fig. 1 shows a cross section through a sleeve-like cover according to the invention; (b) top view of the back edge of a sleeve-like cover according to the invention;
  • Fig. 2 inventive sleeve-like cover mounted in a cylinder bore state
  • Fig. 3 good layer and overspray adhesions after step (a) of the coating method according to the invention
  • Fig. 4 control edge of a sleeve-like cover according to the invention
  • Fig. 5 good layer without overspray adhesions after step (c) of the coating method according to the invention
  • FIG. 3 holding device according to the invention with two covers (sleeves) according to the invention;
  • Fig. 7 guide element of a holding device according to the invention.
  • Fig. 8 shows a detail of a guide element of a holding device according to the invention, which is fastened to a substrate;
  • Fig. 10 holding devices according to the invention in each case with guide element and two covers according to the invention (sleeves) in the positioned state in the substrate (cylinder crankcase);
  • FIG. 11 substrate (cylinder crankcase) of FIG. 10; View in the direction of the frontal edge of the covers (sleeves) according to the invention.
  • Fig. L (a) shows a cross section through such a sleeve-like cover (short: sleeve) (1).
  • the sleeve (1) has a tubular portion (2) with two openings (3, 3 ').
  • the openings (3, 3 ') are bounded by an end edge (4) and a rear edge (5).
  • the sleeve (1) is designed so that it can be inserted with its front edge (4) ahead in a cylinder bore and positioned against particle beams protective against a layer of material.
  • a particle beam tool can be pushed through the sleeve (1) (wherein the feed in the opposite direction is preferred) to perform in the cylinder crank chamber a material-removing particle beam method for removing overspray adhesions.
  • the front edge (4) protrudes in the cylinder bore inserted state cylinder crank chamber side beyond the cylinder bore and thereby forms a control edge (10) for a particle beam (see Fig .. 4).
  • the front edge (4) may be uneven and releasably formed with the rest of the sleeve (1) (not shown).
  • the rear edge (5) is widened like a collar and forms a plate-like fastening part (11), with which the sleeve (1) can be attached to a cylinder crankcase and which acts as a stop when inserting the sleeve (10).
  • Fig. 1 (b) shows the sleeve (1) of FIG. 1 (a), wherein the perspective of the top view of the rear edge (5), or. the fastening part (11). Furthermore, the Front edge (4) shown in phantom, because he is actually hidden in this perspective.
  • the fastening part (11) has four holes (12), of which, for the sake of clarity, only one, representing all four, is provided with a reference number. It can also be provided more or fewer holes (12).
  • the holes (12) are arranged so that they after positioning the sleeve (1) in a cylinder bore with already existing, d. H .
  • For another purpose provided holes with internal thread to cover. As a result, screws can be pushed through these holes (12), so that the sleeve (1) can be attached to the cylinder crankcase in a precise and misaligned manner.
  • Fig. 2 shows a single sleeve (1) according to the invention in the state in a cylinder bore (13) of a 4-cylinder cylinder crankcase (14) (only partially shown) inserted state. Visible are the rear, to a plate-like fastening part (11) widened edge (5) and the cavity (9) through which a particle beam tool in the cylinder crankcase can be guided. Furthermore, four fastening screws (15) can be seen, of which only one is provided with a reference numeral for the sake of clarity.
  • Fig. 3 shows the cylinder bore (13) from FIG. 2 from the side of the cylinder crank chamber, after process step (a) of the method according to the invention. It can be seen the good layer (17) on the cylinder bore of the cylinder bore (13) and overspray adhesions (18) on the surface of the cylinder crank chamber.
  • Fig. 4 shows the same viewing direction as FIG. 3, but a sleeve (1) according to step (b) of the coating method according to the invention in the cylinder bore (13) is arranged, wherein the sleeve (1) is partially hidden. So z. B. their frontal edge (4) recognizable. This is bevelled for better insertion, wherein the outer edge (8) can be additionally chamfered. He also protrudes beyond the cylinder bore (13), into the cylinder crank chamber and thus forms with its front edge (4) a control edge (10) for the particle beam in a material-removing particle beam method.
  • the illustration shows the situation after carrying out step (c) of the method according to the invention, wherein a
  • High-pressure water jet method was used. It can be seen that most of the overspray buildup is removed, with only overspray buildup remaining in region (19). This illustrates the effect of the jet shadow generated by the control edge (10) formed by the front edge (4). Because the surface of the cylinder crank chamber is uneven, the jet shadow in the region (19) is geometrically more extensive, so that the overspray adhesions in this area (19) were not detected and removed by the water jet. By using a sleeve (1) with uneven control edge (10) z. B. Such unevenness of the surface of the cylinder crank chamber are traced so that overspray adhesions (19) are detected by the water jet and can be removed. Fig.
  • the control edge (10) ensures that a water jet can not get into the gap (20) where it would damage the material layer, but that when performing step (c) of the process according to the invention Jet shadow exists, which prevents this.
  • FIG. 5 shows in detail the situation after removal of the sleeve (1), as shown in FIG. 4:
  • the cylinder liners of the cylinder bore (13) are coated with an intact material layer (17); the areas outside the cylinder bore (13), d. H . the surface of the cylinder crankcase is completely free from interfering overspray buildup.
  • Fig. 6 shows a holding device (21) according to the invention with two handles (22, 22 '), of which only the right (22') is almost completely visible.
  • the sleeves (1, 1 ') are screwed.
  • the sleeves (1, 1 ') each have a tubular portion with two sections: a fitting section (23, 23') and an insertion section (24, 24 '), wherein the fitting section
  • Fig. 7 shows a guide element (25) of a holding device according to the invention (not shown).
  • the guide member (25) is provided for a cylinder bank having four in-line cylinders of a cylinder crankcase of a V8 engine. It has four guide rings (26), of which for the sake of clarity, only one is provided with a reference numeral for all.
  • the guide element (25) has bores (27) through which screws can be passed, with which it can be attached to the one on the cylinder crankcase and the other on the holding device. For the sake of clarity, it is representative of all only one bore provided with a reference numeral.
  • depressions (26a) which extend on the cylinder crankcase side facing the guide element (25) in a circle around the edge of a guide ring (26) around. These depressions (26a) are located in regions which, in the mounted state, adjoin areas of the cylinder crankcase in which overspray adhesions are very likely to be present, and serve to ensure a largely planar support of the guide element (25) despite the overspray To ensure buildup.
  • Fig. 8 shows a detail of a guide element (25) which is fastened to a cylinder crankcase by means of screws (28) and is centered and positioned as intended with its guide ring (26) over a cylinder bore (13).
  • the illustration illustrates a paragraph (29) between the wall of the cylinder bore (13) with the material layer (17) and guide ring (26) having a further inner diameter than the cylinder bore (13) with the material layer (17).
  • the guide ring (26) fits to the fitting portion of the sleeve according to the invention so that the sleeve according to the invention with its fitting portion in the guide ring (26) stuck remains . This is a very precise and reliable positioning or. Centering of the sleeve according to the invention in the cylinder bore (13) or. ensured over the material layer (17).
  • Fig. 9 shows a cylinder crankcase (14) on which two guide elements (25, 25 ') for sleeves (1, 1') are already mounted.
  • the sleeves (1, 1 ') are in turn screwed to a holding device (21) with two handles (30, 30').
  • Shown is a snapshot at the beginning of the insertion of the sleeves (1, 1 ') by means of the holding device (21) in two cylinder bores (hidden). In this snapshot, only the insertion sections (only visible 24) are partially inserted into the corresponding guide rings (26).
  • Fig. 10 shows all eight sleeves (hidden) in the inserted in the respective cylinder bores of a cylinder crankcase (14) of a V8 engine state.
  • two guide elements (25, 25 ') with j e four guide rings (hidden) were used, which are fastened with screws (28) on the cylinder crankcase (14).
  • the sleeves (hidden) in each case in pairs held by a holding device (21), pushed therethrough, wherein the holding device (21) in turn with screws (31) through corresponding holes in the holding device (21) and engage in the guide member (25) to which the cylinder crankcase (14) is attached.
  • the screws (28, 31) and holding devices (21) for the sake of clarity, in each case only one, representing all, provided with a reference numeral.
  • Fig. 11 shows the situation from FIG. 10, but now from the direction of the cylinder crank chamber.
  • the viewing direction is included on the front edges (4) of the eight sleeves (1) according to the invention, which are inserted into the cylinder bores (13) of the eight-cylinder cylinder crankcase (14) and positioned therein (for the sake of clarity, only one of the components is representative of all other corresponding ones; provided with a reference numeral).
  • each a cylinder bank and v. a. be able to perform simultaneously the four provided for a cylinder bank sleeves (1) at its rear edge in each case j with a holding device
  • HDWS tools were used which had two beam directions: a beam inclined by 60 ° to the feed direction of the HDWS tool (leading beam) and a beam inclined by 120 ° (trailing beam). It is also possible in each case four or. even all eight cylinder bores

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Abstract

Ein Beschichtungsverfahren, bei dem Teilbereiche einer Oberfläche eines Substrats durch thermisches Spritzen beschichtet werden, weist die folgenden Verfahrensschritte auf: (a) Beschichten des Substrats in den für die Beschichtung vorgesehenen Teilbereichen, wobei in zumindest einem nicht für die Beschichtung vorgesehenen Teilbereich Overspray-Anhaftungen anfallen; (b) Abdecken der Beschichtung in den für die Beschichtung vorgesehenen Teilbereichen (Gutschicht) mit einer Abdeckung; (c) Entfernen der Overspray-Anhaftungen in den nicht mit einer Abdeckung abgedeckten, nicht für die Beschichtung vorgesehenen Teilbereichen mittels eines materialabtragenden Partikelstrahlverfahrens. Bei dem Beschichtungsverfahren ist die Gefahr störender Overspray-Anhaftungen beim thermischen Spritzen zumindest reduziert. Für Verfahrensschritt (c) wird eine Abdeckung vorgeschlagen, die so ausgebildet und über der Gutschicht anordenbar ist, dass sie die Gutschicht beim Entfernen von Overspray-Anhaftungen durch einen Partikelstrahl schützt. Mit der Abdeckung kann Verfahrensschritt (c) in einfacher Weise durchgeführt werden. Ferner wird eine Haltevorrichtung für eine derartige Abdeckung vorgeschlagen.

Description

Beschichtungsverfahren und Abdeckung für die Entfernung von Overspray-Anhaftungen
Die Erfindung betrifft ein Beschichtungsverfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 und eine Abdeckung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 5. Das Beschichtungsverfahren und die Abdeckung können beispielsweise bei der Oberflächenveredelung in der Automobilindustrie gewerblich eingesetzt werden .
Es ist bekannt, hoch beanspruchte Oberflächen von Bauteilen oder Segmenten technischer Anlagen, Maschinen, Motoren und dergleichen so zu beschichten, dass sie den hohen Belastungen, denen sie ausgesetzt sind, standhalten . Dabei setzt sich immer mehr das thermische Spritzen als Oberflächenbeschichtungsverfahren durch .
Gemäß der Definition der DIN EN 657 umfasst das thermische Spritzen Verfahren, bei denen Spritzzusätze innerhalb oder außerhalb von Spritzgeräten an-, auf- oder abgeschmolzen und auf vorbereitete Oberflächen aufgeschleudert werden . Die Oberflächen werden dabei nicht aufgeschmolzen . Die Spritzschichten können aus Spritzzusätzen im flüssigen oder plastischen Zustand aufgetragen werden . Spezifische Schichteigenschaften können durch zusätzliche thermische oder mechanische Nachbehandlung oder durch Versiegeln erreicht werden .
Im Bereich der Automobilindustrie wird das thermische Spritzen beispielsweise zum Beschichten von Bauteilen angewendet, bei denen Reibung mit anderen Bauteilen auftritt, zu denen sie im Betrieb eine Relativbewegung ausführen . Dazu gehört beispielsweise das Beschichten von
Zylinderlaufflächen, von Pleuelaugen, der Lagerbereiche von Kurbel- und Nockenwellen und dergleichen .
Beim thermischen Beschichten ergibt sich das Problem des Oversprays . Darunter wird Beschichtungsmaterial verstanden, das beim Beschichtungsvorgang die eigentlich zu beschichtenden Teilbereiche der Oberfläche eines zu beschichtenden Obj ekts (kurz : Substrat) verfehlt und dadurch verloren geht (Übersprühverlust) . Teile des Oversprays können sich dabei unerwünscht auf Teilbereichen der Oberfläche des Substrats absetzen, die eigentlich nicht beschichtet werden sollen . Das in solchen Teilbereichen als Overspray- Anhaftungen unerwünscht abgesetzte Beschichtungsmaterial stört dort in vielen Fällen . Die entsprechenden Teilbereiche sind z . B . üblicherweise nicht für die Beschichtung vorbehandelt, sodass das Overspray dort nur schlecht haftet und sich im Betrieb dann teilweise oder vollständig ablösen kann . Die abgelösten Overspray-Partikel können die Funktion der technischen Anlage, der Maschine, des Motors oder dergleichen beeinträchtigen oder sogar dessen Totalausfall bewirken .
Im Stand der Technik ist daher eine Reihe von Maßnahmen bekannt, um derartige, unerwünschten Overspray-Anhaftungen beim thermischen Spritzen zu verhindern . Aus der deutschen Patentanmeldung DE 199 10 665 Al geht beispielsweise eine Abdeckschablone hervor, die zwischen einem Zylinderkurbelgehäuse mit zu beschichtenden Zylinderlaufbahnen und einem Beschichtungs- bzw . Vorbehandlungswerkzeug angeordnet werden kann . Die Abdeckschablone weist Durchgangsöffnungen auf, durch die ein z . B . lanzenförmig ausgebildetes Sprühwerkzeug hindurch geschoben werden kann, mit dem in den angrenzenden Innenräumen eine Beschichtung bzw . Vorbehandlung durchgeführt werden kann . Die übrigen, nicht zu beschichtenden bzw . nicht vorzubehandelnden Teilbereiche der Oberfläche des Zylinderkurbelgehäuses sind dabei durch die Abdeckschablone vor unerwünschter Beschichtung bzw . Vorbehandlung geschützt . Dadurch lässt sich j edoch die Gefahr der unerwünschten Overspray-Anhaftungen nicht vollständig und sicher beseitigen . Beschichtungsmaterial kann unter ungünstigen Umständen weiterhin an der Abdeckmaske vorbei oder auf einem anderen Weg auf nicht zu beschichtende Teilbereiche der Substratoberfläche gelangen und beim späteren Betrieb stören .
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Beschichtungsverfahren anzugeben, bei dem die Gefahr störender Overspray-Anhaftungen beim thermischen Spritzen zumindest reduziert ist .
Eine weitere Aufgabe ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der zumindest ein Schritt des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens in einfacher Weise durchgeführt werden kann .
Noch eine weitere Aufgabe ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens in einfacher Weise und behutsam an ihrem Einsatzort positioniert werden kann . Diese und weitere Aufgaben werden durch die in den Ansprüchen definierten Gegenstände gelöst . Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert .
Ein erster Gegenstand ist dementsprechend ein
Beschichtungsverfahren, bei dem Teilbereiche einer Oberfläche eines Substrats durch thermisches Spritzen beschichtet werden . Das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte :
(a) beschichten des Substrats in den für die Beschichtung vorgesehenen Teilbereichen, wobei in zumindest einem nicht für die Beschichtung vorgesehenen Teilbereich Overspray- Anhaftungen anfallen;
(b) abdecken der Beschichtung in den für die Beschichtung vorgesehenen Teilbereichen (kurz : Gutschicht) mit einer Abdeckung;
(c) entfernen der Overspray-Anhaftungen in den nicht mit einer Abdeckung abgedeckten, nicht für die Beschichtung vorgesehenen Teilbereichen mittels eines materialabtragenden Partikelstrahlverfahrens .
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst akzeptiert, dass in Verfahrensschritt (a) Overspray anfällt und dass dieses Overspray sich zunächst auf Teilbereichen der Oberfläche des Substrats , die eigentlich nicht beschichtet werden sollen und/oder nicht für eine Beschichtung vorbereitet sind, absetzt, da dies auch durch sehr aufwändige Maßnahmen kaum vollständig und sicher verhindert werden kann . Anders als aus dem Stand der Technik bekannt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dann, in Verfahrensschritt (b) , die Gutschicht abgedeckt und nicht die nicht zu beschichtenden Teilbereiche der Oberfläche des Substrats . Danach wird, in Verfahrensschritt (c) , die störenden Overspray-Anhaftungen durch ein materialabtragendes Partikelstrahlverfahren wieder entfernt . Das hat den Vorteil, dass störende Overspray-Anhaftungen mit großer Sicherheit vollständig oder zumindest annähernd vollständig entfernt werden können . Durch den Einsatz eines Partikelstrahls zum Materialabtrag, d. h . zum Entfernen der Overspray-Anhaftungen, kann der Materialabtrag sehr präzise durchgeführt werden, wobei die Präzision größer ist als die beim Materialauftrag durch das thermische Spritzen . Beide Vorteile führen dazu, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine sehr präzise Beschichtung durch thermisches Spritzen, weitestgehend ohne störende Overspray-Anhaftungen möglich ist .
Das Beschichtungsverfahren ist dabei so effizient, dass bei Verfahrensschritt (a) zunächst sogar ohne weiteres größere Mengen an Overspray-Anhaftungen in Kauf genommen werden können, sodass man vorzugsweise bei Verfahrensschritt (a) keine Abdeckung einzusetzen braucht . Dadurch kann vermieden werden, dass bei dem Beschichtungsverfahren zwei unterschiedliche Abdeckungen eingesetzt werden müssen - eine für den Materialauftrag durch thermisches Spritzen und eine für den Materialabtrag durch das Partikelstrahlverfahren . Dies trägt zur Einfachheit des Beschichtungsverfahrens bei .
Als materialabtragendes Partikelstrahlverfahren beim Verfahrensschritt (c) kommen prinzipiell alle Verfahren in Frage, bei denen mittels eines Sprühwerkzeuges ein Strahl aus Material-Partikeln geformt und auf ein zu bearbeitendes Substrat geschleudert wird und bei dem durch den Partikelstrahl Material von dem Substrat abgelöst wird. Im Bereich der Automobilindustrie, insbesondere der Serienfertigung, sind dabei Verfahren bevorzugt, bei denen innerhalb vertretbarer, kurzer Zeiträume nennenswerte Mengen an Material von dem Substrat abgelöst werden können . Dabei kommen vorzugsweise Sand-, Keramik-, Korundstrahlverfahren und dergleichen in Frage sowie Hochdruckwasserstrahlverfahren (kurz : HDWS) , wobei HDWS bevorzugt sind, weil die Partikel mit denen sie arbeiten (Wassertröpfchen) , in einfacher Weise rückstandslos von dem zu beschichtenden Substrat entfernt werden können .
Die Overspray-Anhaftungen lassen sich prinzipiell umso besser entfernen, j e höher der Druck ist, mit dem der Partikelstrahl auf das Substrat geschleudert wird. Andererseits erhöht sich mit steigendem Druck die aufzuwendende Energiemenge und damit auch die Energiekosten für das Verfahren . Beim Einsatz von HDWS können gute Ergebnisse erzielt werden, wenn man das Verfahren bei einem Druck des Wasserstrahls zwischen 400 und 2000 bar durchführt, wobei ein Druck zwischen 600 und 1500 bar bevorzugt ist . Dadurch können Overspray-Anhaftungen wirkungsvoll, sicher, schnell und kostengünstig entfernt werden, ohne Beschädigungen am Substrat und/oder der Gutschicht befürchten zu müssen .
Ein zweiter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Abdeckung für eine durch thermisches Spritzen auf einem Substrat erzeugte Gutschicht, die so ausgebildet und über der Gutschicht anordenbar ist, dass sie die Gutschicht beim Entfernen von Overspray-Anhaftungen von dem Substrat durch ein materialabtragendes Partikelstrahlverfahren vor Beschädigung durch den Partikelstrahl schützt .
Unter dem Begriff „Gutschicht" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung j ene Beschichtung verstanden, die auf Teilbereiche der Oberfläche des zu beschichtenden Obj ekts (kurz : Substrat) aufgebracht ist, die eigentlich für die Beschichtung vorgesehen und vorbereitet sind. Damit ist also die willentlich und planmäßig erzeugte Beschichtung gemeint . Davon zu unterscheiden ist die unabsichtlich erzeugte Beschichtung durch Overspray, die auf Teilbereichen der Oberfläche des Substrats aufgebracht ist, die eigentlich nicht für die Beschichtung vorgesehen und vorbereitet sind, die damit stört oder stören kann und entfernt werden muss . Die unerwünschte Overspray-Beschichtung ist dabei oft nicht zusammenhängend, sondern beispielsweise in Form von Spritzern, Punkten, Flecken und dergleichen ausgebildet, was im Rahmen der vorliegenden Erfindung zusammenfassend als „Overspray-Anhaftungen" bezeichnet wird.
Mit der erfindungsgemäßen Abdeckung kann das oben offenbarte Beschichtungsverfahren in einfacher Weise durchgeführt werden . Dadurch, dass die Abdeckung die Gutschicht schützt, können störende Overspray-Anhaftungen von der Oberfläche eines Substrats mit Hilfe eines materialabtragenden Partikelstrahlverfahrens mit großer Sicherheit vollständig oder zumindest annähernd vollständig entfernt werden, ohne dass die Gutschicht dabei beschädigt wird.
Die Abdeckung ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass sie berührungsfrei, vor dem Partikelstrahl des materialabtragenden Partikelstrahlverfahrens schützend über der Gutschicht anordenbar ist, sodass ein Spalt zwischen der Gutschicht und der Abdeckung gegeben ist . Berührungsfrei heißt dabei , dass sie die Gutschicht beim Anordnen und im angeordneten bzw . befestigten Zustand nicht berührt . Dadurch kann gewährleistet werden, dass die Abdeckung die Gutschicht beim Anordnen über der Gutschicht, d. h . während des Vorgangs des Abdeckens, und im angeordneten bzw . befestigten Zustand, beispielsweise bei der Durchführung des Partikelstrahlverfahrens, nicht beschädigt . Bei einer Weiterbildung kann die Abdeckung zweckmäßig so ausgebildet sein, dass sie über die Gutschicht übersteht, wobei ihre Ränder eine Steuerkante bilden, die den Partikelstrahl des materialabtragenden
Partikelstrahlverfahrens so steuern, dass ein Strahlschatten gegeben ist, sodass der Partikelstrahl nicht in den Spalt zwischen Abdeckung und Gutschicht gelangt . Dadurch ist die Gutschicht noch besser vor Beschädigung durch den Partikelstrahl geschützt . Insbesondere wird die Energie des Partikelstrahls im kritischen Bereich, d . h . im Bereich des Übergangs zwischen Gutschicht und Overspray-Anhaftungen, von der Steuerkante aufgenommen, sodass die Gutschicht nahezu optimal vor Beschädigung durch den Partikelstrahl geschützt ist .
Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Abdeckung ist die Abdeckung hülsenartig ausgebildet, sodass sie in eine Öffnung, Bohrung oder dergleichen, deren Innenwände eine durch thermisches Spritzen erzeugte Gutschicht aufweisen, einschiebbar und schützend über der Gutschicht anordenbar bzw . befestigbar ist . Dies ermöglicht es , hoch belastete Innenoberflächen, die z . B . in Kontakt mit sich bewegenden Teilen kommen, wie das z . B . in der Automobilindustrie häufig der Fall ist, nach dem oben beschriebenen Beschichtungsverfahren zu beschichten .
Bei diesen Öffnung, Bohrung oder dergleichen mit hoch belasteten Innenflächen kann es sich insbesondere um eine Zylinderbohrung eines Zylinderkurbelgehäuses z . B . eines Hubkolben-Verbrennungsmotors, ferner auch eines Drehkolbenverbrennungsmotors, handeln, wobei die Zylinderbohrung Zylinderlaufbahnen aufweist , die mit einer durch thermisches Spritzen erzeugten Gutschicht beschichtet sind. Bei der Beschichtung derartiger Zylinderlaufbahnen fallen v. a . im Zylinderkurbelraum Overspray-Anhaftungen an, die dort besonders störend sind, weil die Wahrscheinlichkeit ihrer Ablösung während des späteren Betriebs des Motors besonders hoch ist . Die abgelösten Overspray-Rückstände können dann zwischen die sich bewegenden Teile des Motors geraten, wo sie besonders störend sind und zur Beeinträchtigung oder sogar zum Totalausfall des Motors führen . Mit Hilfe der Abdeckung können derartige Overspray- Anhaftungen und die durch sie verursachten Motorschäden größtenteils vermieden werden . Im Zusammenhang mit der hülsenartigen Ausbildung der Abdeckung ergibt sich ein weiterer Vorteil . So kann dadurch ein üblicherweise lanzenförmig ausgebildetes Partikelstrahlwerkzeug durch den Hohlraum der Hülse hindurch in den Zylinderkurbelraum geschoben werden, um dort Overspray-Anhaftungen zu entfernen . So kann durch die hülsenartige Ausbildung der Abdeckung eine gute Zugänglichkeit und optimale Positionierung des Partikelstrahlwerkzeugs ( z . B . Bearbeitungsabstand, Strahlwinkel, usw . ) zum Zylinderkurbelraum gewährleistet werden .
Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Außendurchmesser der hülsenartigen Abdeckung kleiner ist als der Innendurchmesser der beschichteten Zylinderbohrung . Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Innendurchmesser einerseits wenigstens so viel kleiner ist, dass die hülsenartige Abdeckung ohne zu hohem Aufwand berührungsfrei und zügig in die Zylinderbohrung eingeführt werden kann, und andererseits höchstens so viel kleiner ist, dass ein Partikelstrahl nicht in den Spalt eindringen kann . Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Außendurchmesser der hülsenartigen Abdeckung 0, 5 bis 3 % kleiner ist als der Innendurchmesser der beschichteten Zylinderbohrung, insbesondere wenn der Außendurchmesser 1 bis 1 , 5 % kleiner ist als der Innendurchmesser . Dadurch kann gewährleistet werden, dass die Abdeckung leicht berührungsfrei, vor dem Partikelstrahl des materialabtragenden Partikelstrahlverfahrens schützend über der Gutschicht anordenbar bzw. befestigbar ist . Die damit verbundenen Vorteile wurden oben bereits erläutert .
Die hülsenartige Abdeckung weist einen stirnseitigen Rand auf, mit dem voran sie in eine Zylinderbohrung eines Zylinderkurbelgehäuses einschiebbar ist, und einen davon abgewandten, rückseitigen Rand. Die hülsenartige Abdeckung ist dabei vorzugsweise so ausgebildet ist, dass ihr stirnseitiger Rand im bestimmungsgemäß in eine Zylinderbohrung eingeschobenem Zustand über die Zylinderbohrung hinaus in den Zylinderkurbelraum des Zylinderkurbelgehäuses ragt, sodass der stirnseitige Rand eine Steuerkante für den Partikelstrahl eines materialabtragenden Partikelstrahlverfahrens bildet .
Ein Partikelstrahlwerkzeug wird dabei vorzugsweise aus Richtung des stirnseitigen Rands der hülsenartigen Abdeckung durch deren Hohlraum hindurch aus dem Zylinderkurbelgehäuse heraus geschoben, um im Rahmen des oben beschriebenen Beschichtungsverfahren Overspray-Anhaftungen zu entfernen . Grundsätzlich ist es aber auch möglich, das
Partikelstrahlwerkzeug in der entgegen gesetzten Richtung zu bewegen, d. h . aus Richtung des rückseitigen Rands der hülsenartigen Abdeckung durch den Hohlraum der 'hülsenartigen Abdeckung hindurch in den Zylinderkurbelraum hinein . Die Bewegung vom stirnseitigen Rand her aus dem Zylinderkurbelgehäuse heraus ist j edoch bevorzugt, da dabei mehr Freiheitsgrade für die Bewegung des Partikelstrahlwerkzeugs gegeben sind. Der Partikelstrahl wird damit von dem Strahlwerkzeug von der Mitte der stirnseitigen Öffnung der Abdeckung aus auf die umseitigen Overspray-Anhaftungen gelenkt, sodass er dort, wo er auf die Steuerkante trifft, im spitzen Winkel (kleiner 90 ° ) auftrifft . Dadurch entsteht in Strahlrichtung hinter der Steuerkante ein Bereich, in den der Partikelstrahl nicht gelangt (kurz : Strahlschatten) . Anders ausgedrückt wird der Partikelstrahl durch die Steuerkante so gesteuert, dass er nicht in den Bereich des Strahlschattens gelangen kann . Dadurch ist die Gutschicht insbesondere im kritischen Bereich des Übergangs zwischen Gutschicht und Overspray-Anhaftungen noch besser vor Beschädigung durch den Partikelstrahl geschützt .
Der stirnseitige Rand der hülsenartigen Abdeckung weist eine Innenkante und eine Außenkante auf . Bei einer Weiterbildung ist der stirnseitige Rand der Abdeckung so abgeschrägt, dass die Innenkante über die Außenkante hinausragt . Dadurch kann die hülsenartige Abdeckung leichter in eine Bohrung oder Öffnung wie z . B . eine Zylinderbohrung mit Gutschicht eingeschoben werden, ohne dass die Gutschicht dabei beschädigt wird. Alternativ dazu oder zusätzlich kann die Außenkante eine Anfasung aufweisen, was ebenfalls zum leichteren Einschieben der hülsenartigen Abdeckung beiträgt .
Der stirnseitige Rand kann ferner uneben ausgebildet sein, d.h . er kann ein Profil aufweisen . Dadurch kann ein Strahlschatten mit variabler Geometrie geschaffen werden, sodass bestimmte Teilbereiche z . B . der Oberfläche eines teilweise von Beschichtungsmaterial zu befreienden Kurbelraums geschützt im Strahlschatten liegen, andere dagegen nicht . Dadurch können die ungeschützten Teilbereiche gezielt von Beschichtungsmaterial befreit werden und die geschützten Teilbereiche gezielt beschichtet bleiben (in diesem Zusammenhang kann dann nicht von „Overspray- Anhaftungen" gesprochen werden) .
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der hülsenartigen Abdeckung ist der stirnseitige, eine Steuerkante bildende Rand lösbar mit der hülsenartigen Abdeckung verbunden . Hülsenartige Abdeckung und Steuerkante sind also mehrstückig lösbar bzw . verbindbar ausgebildet . Dadurch kann die Steuerkante als Verschleißteil auswechselbar ausgebildet werden . Dies ist von Vorteil, weil die Steuerkante bei Durchführung des materialabtragenden Partikelstrahlverfahrens teilweise von dem Partikelstrahl getroffen wird und damit besonderen Belastungen und besonderem Verschleiß ausgesetzt ist . Ferner kann eine hülsenartige Abdeckung mit Steuerkanten unterschiedlicher Geometrie kombiniert werden, sodass mit einer hülsenartigen Abdeckung je nach Steuerkante verschiedene Strahlschatten mit unterschiedlicher Geometrie erzeugt werden können .
Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn der stirnseitige, eine Steuerkante bildende Rand aus einem anderen, vorzugsweise mechanisch belastbarerem Material gebildet ist, als die hülsenartige Abdeckung, da die Steuerkante, wie oben erwähnt, besonderen Belastungen ausgesetzt ist . Derartige Materialien sind im Allgemeinen teurer, sodass durch diese Maßnahme teures Material eingespart werden kann und die Kosten für die Abdeckung gering bleiben . Ist die hülsenartige Abdeckung aus einem Leichtmetall wie z .B . Aluminium gebildet, so hat dies u . a . den Vorteil der Gewichtsersparnis und, damit verbunden, des verbesserten Handlings .
Neben einem stirnseitigen Rand weist die hülsenartige Abdeckung, wie oben erwähnt, auch einen rückseitigen Rand auf . Dieser kann kragenartig verbreitert sein, sodass er einen Anschlag beim Einschieben der hϋlsenartigen Abdeckung in eine Zylinderbohrung bildet . Dies ist beim Einschieben und Positionieren der hülsenartigen Abdeckung in eine Öffnung oder Bohrung, insbesondere Zylinderbohrung, mit Gutschicht von Vorteil, da dadurch die Justage der Abdeckung erleichtert und die Gefahr einer Beschädigung der Gutschicht verringert wird.
Dabei ist es bevorzugt, wenn der rückseitige Rand der hülsenartigen Abdeckung so weit verbreitert ist, dass er in der Art einer Platte oder eines rotationssymmetrischen Bunds ausgebildet ist, sodass ein Befestigungsteil gegeben ist, mit dem die hülsenartige Abdeckung an einem Zylinderkurbelgehäuse befestigt werden kann . Dadurch kann die hülsenartige Abdeckung präzise in einer Öffnung oder Bohrung, insbesondere Zylinderbohrung, positioniert und an dem
Zylinderkurbelgehäuse befestigt werden . Die Gefahr einer Dejustage, beispielsweise beim Durchführen des materialabtragenden Partikelstrahlverfahrens, bei dem, wie erwähnt, die Steuerkante und damit die gesamte Abdeckung besonderen Belastungen ausgesetzt ist, kann dadurch verringert werden .
Das Befestigungsteil kann ferner Bohrungen aufweisen, durch die Befestigungsmittel, vorzugsweise Schrauben, zur Befestigung der hülsenartigen Abdeckung hindurchführbar sind. Dies unterstützt die präzise und stabile Befestigung der hülsenartigen Abdeckung beispielsweise an einem Zylinderkurbelgehäuse . Zur präzisen Positionierung der Vorrichtung können ferner an den Trennflächen eines Zylinderkurbelgehäuses zur Positionierung eines Zylinderkopfes bereits vorhandene Passstiftbohrungen eingesetzt werden . Dazu weist das Befestigungsteil vorzugsweise komplementäre Passstiftbohrungen auf, die mit den Passstiftbohrungen des Zylinderkurbelgehäuses zusammenwirken, sodass Passstifte hindurch geschoben werden können .
Dabei sind die Bohrungen des Befestigungsteils vorzugsweise so angeordnet, dass sie mit in dem Zylinderkurbelgehäuse bereits vorhandenen Bohrungen zur Deckung gebracht werden können, wobei die Bohrungen innen liegende Schraubgewinde aufweisen, wenn sie zum Zusammenwirken mit Schrauben vorgesehen sind. Dadurch können die Abdeckungen mit Schrauben an dem Zylinderkurbelgehäuse befestigt werden, die zu den Innengewinden der Bohrungen des Zylinderkurbelgehäuses komplementäre Schraubgewinde aufweisen, ohne dass dafür spezielle Bohrungen mit Innengewinde an dem Zylinderkurbelgehäuse vorgesehen werden müssten . Die Abdeckungen können dadurch auf einfache Weise, präzise und dejustagesicher, lösbar an dem Zylinderkurbelgehäuse befestigt werden . Ebenso ist mit Hilfe von Passstiften, die in die Bohrungen eingeführt werden, eine verbesserte Positionierung und Ausrichtung der Abdeckung an dem Zylinderkurbelgehäuse möglich .
Bei einer Weiterbildung der hülsenartigen Abdeckung sind zwei oder mehr hülsenartige Abdeckungen in einer Reihe angeordnet über ihre Befestigungsteile miteinander verbunden . Dabei ist es bevorzugt, wenn die hülsenartigen Abdeckungen fest oder sogar einstückig miteinander verbunden sind. Dadurch können beispielsweise zwei oder mehr Zylinderlaufbahnen eines Zylinderkurbelgehäuses gleichzeitig dem oben beschriebenen Beschichtungsverfahren unterzogen werden . So ist es beispielsweise denkbar, dass für ein Zylinderkurbelgehäuse mit vier Zylinderbohrungen eine Abdeckung mit vier in einer Reihe angeordneten, verbundenen hülsenartigen Abdeckungen vorgesehen wird, für ein Zylinderkurbelgehäuse mit sechs Zylinderbohrungen eine Abdeckung mit sechs in einer Reihe angeordneten, verbundenen hülsenartigen Abdeckungen, für ein Zylinderkurbelgehäuse mit acht Zylinderbohrungen eine Abdeckung mit acht in einer Reihe angeordneten, verbundenen hülsenartigen Abdeckungen usw .. Dies ist v . a . in der Serienfertigung von Vorteil , da dadurch vorzugsweise alle Zylinderlaufbahnen eines Zylinderkurbelgehäuses gleichzeitig von Overspray befreit werden können, sodass sich im Vergleich zur gleichzeitigen Bearbeitung einzelner oder weniger Zylinderlaufbahnen eine erhebliche Zeitersparnis ergibt .
Bei einer weiteren Ausgestaltung weist die hülsenartige Abdeckung einen rohrartigen Abschnitt auf, der sich von dem rückseitigen Rand bis zu dem stirnseitigen Rand erstreckt und dabei einen rückseitigen Teilabschnitt und einen stirnseitigen Teilabschnitt umfasst . Der Außendurchmesser des rohrartigen Abschnitts im Bereich des rückseitigen Teilabschnitts ist dabei größer als der Innendurchmesser der beschichteten Öffnung oder Bohrung, sodass die hülsenartige Abdeckung im Bereich des rückseitigen Teilabschnitts nicht in die beschichtete Öffnung oder Bohrung passt (kurz : Passungsabschnitt) , sondern passgenau in eine Führung . ,
Ferner ist der Außendurchmesser des rohrartigen Abschnitts im Bereich des stirnseitigen Teilabschnitts gleich groß oder kleiner als der Innendurchmesser der beschichteten Öffnung oder Bohrung (kurz : Einführabschnitt) , bevorzugt 0, 5 bis 3 % kleiner, besonders bevorzugt 1 bis 1, 5 % kleiner . Durch den Einführabschnitt ist die hülsenartige Abdeckung einerseits weiterhin leicht berührungsfrei, vor dem Partikelstrahl des materialabtragenden Partikelstrahlverfahrens schützend über der Gutschicht anordenbar bzw . befestigbar, mit den bereits oben erläuterten Vorteilen/ andererseits ist die hülsenartige Abdeckung mit Hilfe des Passungsabschnitts in einer Führung in der vorgesehenen Position mit verbesserter Präzision und Zuverlässigkeit justierbar bzw . zentrierbar .
Dabei hat es sich als günstig erwiesen, wenn der Einführabschnitt länger ist als der Passungsabschnitt, vorzugsweise 2- bis 5-mal so lang und insbesondere 3- bis 4- mal so lang. Dadurch ist der Passungsabschnitt einerseits kurz genug, dass die hülsenartige Abdeckung leicht und berührungsfrei in die Öffnung oder Bohrung eingeführt und dort angeordnet werden kann, und andererseits lang genug, um eine präzise und zuverlässige Justierung der hülsenartige Abdeckung z . B . in einer Führung zu gewährleisten .
Ein dritter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Haltevorrichtung für zumindest eine Abdeckung wie vorstehend beschrieben . Erfindungsgemäß ist die Haltevorrichtung so ausgebildet, dass die zumindest eine Abdeckung an der Haltevorrichtung fixierbar ist, und dass die Haltevorrichtung wenigstens ein Halteelement aufweist, mit dem zumindest eine an der Haltevorrichtung fixierte Abdeckung passungsgenau in eine dafür vorgesehene beschichtete Öffnung oder Bohrung eines Substrats , vorzugsweise die Zylinderbohrungen eines Zylinderkurbelgehäuses , einführ- und positionierbar ist, d. h . so, dass die Gutschicht der Öffnung oder Bohrung dabei unbeschädigt bleibt . Dies wir im Allgemeinen dadurch erreicht, dass das Einführen und Positionieren (Hineinmanövrieren) möglichst berührungsfrei erfolgt, d. h . ohne dass es zu einer Berührung zwischen Öffnung oder Bohrung und der zumindest einen Abdeckung kommt, von dem Passungsabschnitt abgesehen . Dabei ist es besonders wichtig, ein Verkanten von Öffnung oder Bohrung mit der zumindest einen Abdeckung zu vermeiden, da eine derartige im Allgemeinen besonders leicht zu schwerwiegenden Schäden führt . Die zumindest eine Abdeckungen kann dazu Bohrungen mit Innengewinde aufweisen, die mit Bohrungen an der Haltevorrichtung zusammenwirken, sodass die zumindest eine Abdeckung mit Schrauben in der vorgesehenen Ausrichtung an der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung befestigt werden kann .
Bei dem Halteelement kann es sich z . B . um eine Befestigung für einen Roboterarm handeln, z . B . für ein computergesteuertes Einführen und Anordnen der zumindest einen Abdeckung. Ferner kann es sich dabei z . B . um einen oder mehr, vorzugsweise zwei, Haltegriffe für manuelles Einführen und Anordnen der zumindest einen Abdeckung handeln .
Mit der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung ist es möglich, die zumindest eine Abdeckung in einfacher Weise, behutsam, präzise und zuverlässig über der zu schützenden Gutschicht zu positionieren .
Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung kann dadurch weiterentwickelt werden, dass die Haltevorrichtung Bohrungen aufweist, durch die Befestigungsmittel, vorzugsweise Schrauben, zur Fixierung der Haltevorrichtung an dem Substrat und/oder Passstifte zur Positionierung und exakten Ausrichtung der Haltevorrichtung hindurchführbar sind, und dass die Bohrungen der Haltevorrichtung so angeordnet sind, dass sie mit in dem Substrat bereits vorhandenen Bohrungen in Deckung bringbar sind, wobei die Bohrungen innen liegende Schraubgewinde aufweisen, wenn sie zum Zusammenwirken mit Schrauben vorgesehen sind. Dies vereinfacht die Anbringung der Haltevorrichtung an dem Substrat, da dafür keine zusätzlichen Bohrungen in dem Substrat vorgesehen werden müssen . Ferner verbessert die Befestigung der Haltevorrichtung an dem Substrat mittels Passstiftbohrungen und Schrauben deren präzise Positionierung und zuverlässige Fixierung .
Die Haltevorrichtung kann ferner ein Führungselement umfassen, das substratseitig anordenbar ist und das Führungsringe aufweist, durch die hindurch die zumindest eine Abdeckung in die dafür vorgesehene beschichtete Öffnung oder Bohrung eines Substrats schiebbar und in dieser Öffnung oder Bohrung einführ- und positionierbar ist, wobei der Innendurchmesser der Führungsringe dem Außendurchmesser des rohrartigen Abschnitts im Bereich des Passungsabschnitts passt . Dies erleichtert es, eine Abdeckung berührungsfrei in einer beschichtete Öffnung oder Bohrung zu zentrieren und zu fixieren und dadurch die Gefahr der Beschädigung der Gutschicht durch die Abdeckung bzw . bei Einführen, Positionieren (Zentrieren) und Fixieren der Abdeckung weiter zu verringern .
Das Führungselement kann ferner auf seiner dem Substrat zugewandten Seite Vertiefungen aufweisen, die im an dem Substrat fixierten Zustand Bereichen auf der Substratoberfläche gegenüberliegen, in denen mit hoher Wahrscheinlichkeit mit Overspray-Anhaftungen zu rechnen ist . Dadurch kann eine von Overspray-Anhaftungen weitgehend ungestörte, planare Auflage der Haltevorrichtung auf dem Substrat gewährleistet werden, die deren präzise Positionierung und zuverlässige Fixierung weiter verbessert .
Ein vierter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Haltevorrichtung wie vorstehend beschrieben mit zumindest einer daran fixierten Abdeckung wie vorstehend beschrieben .
Haltevorrichtung und zumindest eine Abdeckung können lösbar oder unlösbar miteinander verbunden oder einstückig ausgebildet sein . Vorzugsweise sind sie aber mit Schrauben lösbar miteinander verbunden .
Die erfindungsgemäße Kombination aus Haltevorrichtung und Abdeckung ermöglicht es , die zumindest eine Abdeckung in einfacher Weise, behutsam, präzise und zuverlässig über einer zu schützenden Gutschicht zu positionieren .
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen .
Die Erfindung wird nachfolgend genauer erklärt . Dazu sind in den Figuren konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert . Dabei zeigen
Fig . 1 (a) Querschnitt durch eine erfindungsgemäße hülsenartige Abdeckung; (b) Draufsicht auf den rückseitigen Rand einer erfindungsgemäßen hülsenartige Abdeckung;
Fig . 2 erfindungsgemäße hülsenartige Abdeckung im in einer Zylinderbohrung befestigten Zustand;
Fig . 3 Gutschicht und Overspray-Anhaftungen nach Schritt (a) des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens ;
Fig . 4 Steuerkante einer erfindungsgemäßen hülsenartigen Abdeckung; Fig . 5 Gutschicht ohne Overspray-Anhaftungen nach Schritt (c) des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens ;
Fig. β erfindungsgemäße Haltevorrichtung mit zwei erfindungsgemäßen Abdeckungen (Hülsen) ;
Fig . 7 Führungselement einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung;
Fig . 8 Detail eines Führungselements einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung, das an einem Substrat befestigt ist;
Fig . 9 erfindungsgemäße Haltevorrichtung mit
Führungselement und zwei erfindungsgemäßen Abdeckungen (Hülsen) beim Positionieren in ein Substrat ( Zylinderkurbelgehäuse) ;
Fig . 10 erfindungsgemäße Haltevorrichtungen j eweils mit Führungselement und zwei erfindungsgemäßen Abdeckungen (Hülsen) im positionierten Zustand in Substrat (Zylinderkurbelgehäuse) ;
Fig. 11 Substrat (Zylinderkurbelgehäuse) aus Fig . 10 ; Blick in Richtung des stirnseitigen Rands der erfindungsgemäßen Abdeckungen (Hülsen) .
Die Erfindung wird am Beispiel einer hülsenartigen Abdeckung genauer erklärt, die dafür vorgesehen ist, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine mittels thermischem Spritzen in einer Zylinderbohrung eines Zylinderkurbelgehäuses auf eine Zylinderlaufbahn aufgebrachte Gutschicht vor einem Partikelstrahl beim Entfernen von Overspray-Anhaftungen zu schützen . Dazu zeigt Fig. l (a) einen Querschnitt durch eine derartige hülsenartige Abdeckung (kurz : Hülse) (1) . Die Hülse (1) weist einen rohrartigen Abschnitt (2 ) mit zwei Öffnungen (3 , 3 ' ) auf . Die Öffnungen ( 3, 3' ) sind von einem stirnseitigen Rand (4 ) und einem rückseitigen Rand (5) begrenzt . Die Hülse ( 1) ist so ausgebildet, dass sie mit ihrem stirnseitigen Rand (4 ) voran in eine Zylinderbohrung eingeschoben und vor Partikelstrahlen schützend vor einer Gutschicht positioniert werden kann . Um das Einschieben zu erleichtern und die Gutschicht vor Beschädigung zu schützen weist der stirnseitige Rand (4 ) eine Abschrägung ( 6) auf, bei der die Innenkante ( 7 ) des stirnseitigen Rands ( 4 ) über dessen Außenkante ( 8 ) hinausragt . Durch den Hohlraum ( 9) kann in Richtung des Pfeils ein Partikelstrahlwerkzeug durch die Hülse ( 1) hindurch geschoben werden (wobei der Vorschub in entgegen gesetzter Richtung bevorzugt ist) um im Zylinderkurbelraum ein materialabtragendes Partikelstrahlverfahren zur Entfernung von Overspray- Anhaftungen durchzuführen . Der stirnseitige Rand (4 ) ragt im in eine Zylinderbohrung eingeschobenen Zustand zylinderkurbelraumseitig über die Zylinderbohrung hinaus und bildet dadurch eine Steuerkante (10) für einen Partikelstrahl (vgl . Fig . 4 ) . Der stirnseitige Rand (4 ) kann uneben und lösbar mit dem Rest der Hülse ( 1) ausgebildet sein (nicht dargestellt) . Der rückseitige Rand (5) ist kragenartig verbreitert und bildet ein plattenartiges Befestigungsteil (11) , mit dem die Hülse (1) an einem Zylinderkurbelgehäuse befestigt werden kann und das beim Einschieben der Hülse ( 10 ) als Anschlag wirkt .
Fig . 1 (b) zeigt die Hülse (1 ) aus Fig . 1 (a) , wobei die Perspektive die Draufsicht auf den rückseitigen Rand (5) , bzw . das Befestigungsteil (11) ist . Ferner ist der stirnseitige Rand (4 ) gestrichelt dargestellt, weil er in dieser Perspektive eigentlich verdeckt ist . Das Befestigungsteil (11 ) weist vier Bohrungen (12) auf, von denen der Übersichtlichkeit halber nur eine , stellvertretend für alle vier, mit einem Bezugszeichen versehen ist . Es können auch mehr oder weniger Bohrungen ( 12 ) vorgesehen sein . Die Bohrungen ( 12 ) sind so angeordnet, dass sie nach dem Positionieren der Hülse (1) in einer Zylinderbohrung mit ohnehin vorhandenen, d. h . für einen anderen Zweck vorgesehenen Bohrungen mit Innengewinde zur Deckung kommen . Dadurch können Schrauben durch diese Bohrungen ( 12 ) hindurch geschoben werden, sodass die Hülse (1 ) präzise und dejustagesicher an dem Zylinderkurbelgehäuse befestigt werden kann .
Fig . 2 zeigt eine einzelne Hülse (1 ) gemäß der Erfindung im in eine Zylinderbohrung ( 13) eines 4-zylindrigen Zylinderkurbelgehäuses (14 ) (nur ausschnittsweise dargestellt) eingeschobenen Zustand. Erkennbar sind der rückseitige, zu einem plattenartigen Befestigungsteil (11) verbreiterte Rand (5) und der Hohlraum ( 9) , durch den ein Partikelstrahlwerkzeug in den Zylinderkurbelraum hindurch führbar ist . Ferner sind vier Befestigungsschrauben ( 15 ) erkennbar, von denen der Übersichtlichkeit halber nur eine mit einem Bezugszeichen versehen ist . Die Befestigungsschrauben (15) sind durch Bohrungen (nicht sichtbar) in dem Befestigungsteil (11 ) hindurchgeführt und in eigentlich für einen anderen Zweck vorgesehene Bohrungen mit Innengewinde (16) (von denen der Übersichtlichkeit halber nur eine, stellvertretend für alle, mit einem Bezugszeichen versehen ist) am Zylinderkurbelgehäuse (14 ) festgeschraubt, sodass die Hülse (1) präzise und dejustagesicher am Zylinderkurbelgehäuse (14 ) befestigt ist . Fig . 3 zeigt die Zylinderbohrung (13) aus Fig . 2 von der Seite des Zylinderkurbelraums aus, nach Verfahrensschritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens . Es ist die Gutschicht ( 17 ) auf der Zylinderlaufbahn der Zylinderbohrung ( 13) zu erkennen und Overspray-Anhaftungen ( 18 ) auf der Oberfläche des Zylinderkurbelraums .
Fig . 4 zeigt die gleiche Blickrichtung wie Fig . 3 , allerdings ist eine Hülse (1) gemäß Schritt (b) des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens in der Zylinderbohrung ( 13) angeordnet, wobei die Hülse ( 1 ) teilweise verdeckt ist . So ist z . B . ihr stirnseitiger Rand ( 4 ) erkennbar . Dieser ist zur besseren Einschiebbarkeit abgeschrägt, wobei die Außenkante ( 8 ) zusätzlich angefast sein kann . Er ragt ferner über die Zylinderbohrung ( 13 ) heraus , in den Zylinderkurbelraum hinein und bildet so mit seinem stirnseitigen Rand ( 4 ) eine Steuerkante ( 10 ) für den Partikelstrahl bei einem materialabtragenden Partikelstrahlverfahren . Die Darstellung zeigt die Situation nach Durchführung von Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens , wobei ein
Hochdruckwasserstrahlverfahren (HDWS) zum Einsatz kam. Es ist erkennbar, dass der größte Teil der Overspray-Anhaftungen entfernt ist, wobei lediglich im Bereich ( 19) restliche Overspray-Anhaftungen vorhanden sind. Dies verdeutlicht die Wirkung des Strahlschattens , den die durch den stirnseitigen Rand (4 ) gebildete Steuerkante ( 10 ) erzeugt : Dadurch, dass die Oberfläche des Zylinderkurbelraums uneben ist, ist der Strahlschatten im Bereich ( 19) geometrisch ausgedehnter, sodass die Overspray-Anhaftungen in diesem Bereich ( 19) nicht von dem Wasserstrahl erfasst und entfernt wurden . Durch Einsatz einer Hülse ( 1 ) mit unebener Steuerkante (10 ) können z . B . derartige Unebenheiten der Oberfläche des Zylinderkurbelraums nachgezeichnet werden, sodass auch Overspray-Anhaftungen ( 19) durch den Wasserstrahl erfasst und entfernt werden können . Fig . 4 zeigt ferner den Spalt (20 ) zwischen Hülse (1 ) und Zylinderbohrung (13 ) mit Gutschicht, der dadurch zustande kommt, dass der Außendurchmesser der Hülse ( 1) etwa 1, 3 % kleiner ist, als der Innendurchmesser der Zylinderbohrung (13) mit Gutschicht . Wie aus der vorstehenden Erklärung teilweise schon ableitbar, sorgt die Steuerkante (10) dafür, dass ein Wasserstrahl nicht in den Spalt (20 ) gelangen kann, wo er die Gutschicht beschädigen würde, sondern dass beim Durchführen von Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Strahlschatten besteht, der dies verhindert .
Fig . 5 zeigt schließlich ausschnittsweise die Situation nach Entfernen der Hülse (1) , wie sie in Fig . 4 dargestellt ist : Die Zylinderlaufbahnen der Zylinderbohrung ( 13) sind mit einer intakten Gutschicht (17 ) beschichtet; die Bereiche außerhalb der Zylinderbohrung (13 ) , d. h . die Oberfläche des Zylinderkurbelraums , ist vollständig von störenden Overspray- Anhaftungen befreit .
Fig . 6 zeigt eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung (21) mit zwei Griffen (22 , 22 ' ) , von denen nur der rechte (22 ' ) annähernd vollständig sichtbar ist . An dem Halteelement (21) sind zwei Hülsen (1 , 1' ) angeschraubt . Die Hülsen ( 1 , 1 ' ) weisen j eweils einen rohrartigen Abschnitt mit zwei Teilabschnitten auf : Einem Passungsabschnitt (23 , 23' ) und einem Einführabschnitt (24 , 24 ' ) , wobei der Passungsabschnitt
(23 , 23 ' ) einen größeren Außendurchmesser aufweist als der Einführabschnitt (24 , 24 ' ) , dessen Außendurchmesser etwa 1 , 3 % kleiner ist, als der Innendurchmesser der Zylinderbohrung mit Gutschicht, zu deren Abdeckung die Hülse
(1 , 1' ) vorgesehen ist (nicht dargestellt) . Fig . 7 zeigt ein Führungselement (25 ) einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung (nicht dargestellt) . Das Führungselement (25 ) ist für eine Zylinderbank mit vier in Reihe angeordneten Zylindern eines Zylinderkurbelgehäuses eines V8-Motors vorgesehen . Es weist vier Führungsringe (26) auf, von denen der Übersichtlichkeit halber stellvertretend für alle nur einer mit einem Bezugszeichen versehen ist . Das Führungselement (25) weist Bohrungen (27 ) auf, durch die Schrauben hindurchführbar sind, mit denen es zum einen an dem Zylinderkurbelgehäuse befestigt werden kann und zum anderen an der Haltevorrichtung . Der Übersichtlichkeit halber ist stellvertretend für alle nur eine Bohrung mit einem Bezugszeichen versehen . Fig. 7 zeigt auch Vertiefungen (26a) , die sich auf der dem Zylinderkurbelgehäuse zugewandten Seite des Führungselements (25) kreisförmig um den Rand eines Führungsringes (26) herum erstrecken . Diese Vertiefungen (26a) befinden sich in Bereichen, die im montierten Zustand an Bereiche des Zylinderkurbelgehäuses angrenzen, in denen mit hoher Wahrscheinlichkeit mit Overspray-Anhaftungen zu rechnen ist, und dienen dazu, eine weitgehend planare Auflage des Führungselements (25) trotz der Overspray-Anhaftungen zu gewährleisten .
Fig . 8 zeigt ein Detail eines Führungselements (25) , das mit Hilfe von Schrauben (28) an einem Zylinderkurbelgehäuse befestigt und bestimmungsgemäß mit seinem Führungsring (26) über einer Zylinderbohrung (13 ) zentriert und positioniert ist . Die Darstellung verdeutlicht einen Absatz (29) zwischen der Wand der Zylinderbohrung ( 13) mit Gutschicht (17 ) und Führungsring (26) , der einen weiteren Innendurchmesser aufweist als die Zylinderbohrung (13 ) mit Gutschicht ( 17 ) . Der Führungsring (26) passt zu dem Passungsabschnitt der erfindungsgemäßen Hülse so, dass die erfindungsgemäße Hülse mit ihrem Passungsabschnitt in dem Führungsring (26) stecken bleibt . Dadurch ist eine sehr präzise und zuverlässige Positionierung bzw . Zentrierung der erfindungsgemäßen Hülse in der Zylinderbohrung ( 13) bzw . über der Gutschicht ( 17 ) gewährleistet .
Fig . 9 zeigt ein Zylinderkurbelgehäuse ( 14 ) an dem bereits zwei Führungselemente (25 , 25' ) für Hülsen ( 1 , 1' ) montiert sind. Die Hülsen (1 , 1' ) sind ihrerseits an eine Haltevorrichtung (21 ) mit zwei Griffen (30 , 30 ' ) angeschraubt . Dargestellt ist eine Momentaufnahme zu Beginn des Einschiebens der Hülsen (1 , 1 ' ) mit Hilfe der Haltevorrichtung (21) in zwei Zylinderbohrungen (verdeckt) . Bei dieser Momentaufnahme sind erst die Einführabschnitte (nur 24 sichtbar) teilweise in die entsprechenden Führungsringe (26) eingeschoben .
Fig . 10 zeigt alle acht Hülsen (verdeckt) im in den entsprechenden Zylinderbohrungen eines Zylinderkurbelgehäuses (14 ) eines V8-Motors eingeschobenen Zustand. Dafür wurden zwei Führungselemente (25, 25' ) mit j e vier Führungsringen (verdeckt) eingesetzt, die mit Schrauben (28 ) an dem Zylinderkurbelgehäuse ( 14 ) befestigt sind . Durch die Führungsringe (verdeckt) sind die Hülsen (verdeckt) , j eweils paarweise von einer Haltevorrichtung (21 ) gehalten, hindurch geschoben, wobei die Haltevorrichtung (21 ) ihrerseits mit Schrauben (31) , die durch entsprechende Bohrungen in der Haltevorrichtung (21) und in dem Führungselement (25) hindurch greifen, an dem Zylinderkurbelgehäuse ( 14 ) befestigt sind. Von den Schrauben (28 , 31) und Haltevorrichtungen (21 ) ist der Übersichtlichkeit halber j eweils nur eine, stellvertretend für alle, mit einem Bezugszeichen versehen .
Fig . 11 zeigt die Situation aus Fig . 10 , nun j edoch aus Richtung des Zylinderkurbelraums . Die Blickrichtung ist dabei auf die stirnseitigen Ränder (4 ) der acht erfindungsgemäßen Hülsen ( 1 ) , die in die Zylinderbohrungen (13) des achtzylindrigen Zylinderkurbelgehäuses ( 14 ) eingeführt und darin positioniert sind (der Übersichtlichkeit halber ist nur jeweils eines der Bauteile , stellvertretend für alle entsprechenden anderen, mit einem Bezugszeichen versehen) . Um das Einführen und Positionieren, sowie das zuverlässige Fixieren der vier Hülsen (1 ) jeweils einer Zylinderbank zu erleichtern und v . a . gleichzeitig durchführen zu können, sind die vier für eine Zylinderbank vorgesehenen Hülsen (1 ) an ihrem rückseitigen Rand j eweils mit einer Haltevorrichtung
(nicht dargestellt) verbunden. In dem gezeigten Zustand kann nun ein HDWS-Werkzeug durch eine Hülse ( 1 ) hindurch geschoben und zum Einsatz gebracht werden . Im vorliegenden Fall wurden HDWS-Werkzeuge eingesetzt, die zwei Strahlrichtungen hatten : Einen um 60 ° zur Vorschubrichtung des HDWS-Werkzeugs geneigten Strahl (voreilender Strahl) und einen um 120 ° geneigten Strahl (nacheilender Strahl) . Dabei ist es auch möglich jeweils vier bzw . sogar alle acht Zylinderbohrungen
(13 ) gleichzeitig mit vier bzw. acht HDWS-Werkzeugen zu bearbeiten . Die Darstellung zeigt auch noch einmal die Steuerkante (10 ) .
Bezugs zeichenliste
, 1' hülsenartige Abdeckung (kurz : Hülse) r.ohrartiger Abschnitt , 3' Öffnungen stirnseitiger Rand rückseitiger Rand
Abschrägung
Innenkante
Außenkante
Hohlraum 0 Steuerkante 1 Befestigungsteil 2 Bohrung 3 Zylinderbohrung 4 ZyIInderkurbelgehäuse 5 Befestigungsschraube 6 Bohrung mit Innengewinde 7 Gutschicht 8 Overspray-Anhaftungen 9 Bereich mit restlichen Overspray-Anhaftungen 0 Spalt 1 Haltevorrichtung 2 , 22 ' Halteelement, Griff 3, 23' ) Passungsabschnitt 4 , 24 ' Einführabschnitt , 25' Führungselement
Führungsring a Vertiefung
Bohrung
Schraube
Absatz , 30' Halteelement, Griff
Schraube

Claims

Patentansprüche
1. Beschichtungsverfahren, bei dem Teilbereiche einer Oberfläche eines Substrats durch thermisches Spritzen beschichtet werden, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte
(a) beschichten des Substrats in den für die Beschichtung vorgesehenen Teilbereichen, wobei in zumindest einem nicht für die Beschichtung vorgesehenen Teilbereich Overspray-Anhaftungen anfallen;
(b) abdecken der Beschichtung in den für die Beschichtung vorgesehenen Teilbereichen (Gutschicht) mit einer Abdeckung;
(c) entfernen der Overspray-Anhaftungen in den nicht mit einer Abdeckung abgedeckten, nicht für die Beschichtung vorgesehenen Teilbereichen mittels eines materialabtragenden Partikelstrahlverfahrens .
2. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man bei Verfahrensschritt (a) keine Abdeckung einsetzt .
3. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass man bei Verfahrensschritt (c) als materialabtragendes Partikelstrahlverfahren ein Sand-, Keramik- oder Korundstrahlverfahren einsetzt oder ein Hochdruckwasserstrahlverfahren (HDWS) , bevorzugt ein HDWS .
4. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass man das HDWS bei einem Druck des Wasserstrahls von 400 bis 2000 bar durchführt, bevorzugt von 600 bis 1500 bar .
5. Abdeckung für eine durch thermisches Spritzen auf einem Substrat erzeugte Gutschicht, die so ausgebildet und über der Gutschicht anordenbar ist, dass sie die Gutschicht beim Entfernen von Overspray-Anhaftungen von dem Substrat durch ein materialabtragendes Partikelstrahlverfahren vor Beschädigung durch den Partikelstrahl schützt .
6. Abdeckung nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung so ausgebildet ist, dass sie berührungsfrei , vor dem Partikelstrahl des materialabtragenden Partikelstrahlverfahrens schützend über der Gutschicht anordenbar ist, sodass ein Spalt zwischen der Gutschicht und der Abdeckung gegeben ist .
7. Abdeckung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung so ausgebildet ist, dass sie über die Gutschicht übersteht, wobei ihre Ränder eine Steuerkante bilden, die den Partikelstrahl des materialabtragenden Partikelstrahlverfahrens so steuern, dass ein Strahlschatten gegeben ist, sodass der Partikelstrahl nicht in den Spalt zwischen Abdeckung und Gutschicht gelangt .
8. Abdeckung nach einem der Ansprüche 5 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung hülsenartig ausgebildet ist, sodass sie in eine Öffnung oder Bohrung, deren Innenwände eine durch thermisches Spritzen erzeugte Gutschicht aufweisen, einschiebbar und schützend über der Gutschicht anordenbar ist .
9. Abdeckung nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Öffnung oder Bohrung um eine Zylinderbohrung eines Zylinderkurbelgehäuses handelt, wobei die Zylinderbohrung Zylinderlaufbahnen aufweist, die mit einer durch thermisches Spritzen erzeugten Gutschicht beschichtet sind.
10. Abdeckung nach Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der hülsenartigen Abdeckung kleiner ist als der Innendurchmesser der beschichteten Zylinderbohrung, wobei der Außendurchmesser bevorzugt 0 , 5 bis 3 % kleiner ist als der Innendurchmesser, besonders bevorzugt 1 bis 1 , 5 % kleiner .
11. Abdeckung nach einem der Ansprüche 8 bis 10 , dadurch gekennzeichnet, dass die hülsenartige Abdeckung einen stirnseitigen Rand aufweist, mit dem sie in eine Zylinderbohrung eines Zylinderkurbelgehäuses einschiebbar ist, und einen davon abgewandten, rückseitigen Rand, wobei die hülsenartige Abdeckung so ausgebildet ist, dass ihr stirnseitiger Rand im bestimmungsgemäß in eine Zylinderbohrung eingeschobenen Zustand über die Zylinderbohrung hinaus in den Zylinderkurbelraum des Zylinderkurbelgehäuses ragt, sodass der stirnseitige Rand eine Steuerkante für den Partikelstrahl eines materialabtragenden Partikelstrahlverfahrens bildet .
12. Abdeckung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der stirnseitige Rand eine Innenkante und eine Außenkante aufweist und dass der stirnseitige Rand ferner so abgeschrägt ist, dass die Innenkante über die Außenkante hinausragt .
13. Abdeckung nach Anspruch 11 oder 12 , dadurch gekennzeichnet, dass der stirnseitige Rand uneben ausgebildet ist .
14. Abdeckung nach einem der Ansprüche 11 bis 13 , dadurch gekennzeichnet, dass der stirnseitige, eine Steuerkante bildende Rand lösbar mit der hülsenartigen Abdeckung verbunden ist .
15. Abdeckung nach Anspruch 14 , dadurch gekennzeichnet, dass der stirnseitige, eine Steuerkante bildende Rand aus einem anderen, bevorzugt mechanisch belastbarerem Material gebildet ist, als die hülsenartige Abdeckung .
16. Abdeckung nach einem der Ansprüche 11 bis 15 , dadurch gekennzeichnet, dass der rückseitige Rand der hülsenartigen Abdeckung kragenartig verbreitert ist, sodass er einen Anschlag beim Einschieben der hülsenartigen Abdeckung in eine Zylinderbohrung bildet .
17. Abdeckung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der rückseitige Rand in der Art einer Platte oder eines rotationssymmetrischen Bunds ausgebildet ist, sodass ein Befestigungsteil gegeben ist, mit dem die hülsenartige Abdeckung an einem Zylinderkurbelgehäuse befestigt werden kann .
18. Abdeckung nach Anspruch 17 , dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsteil Bohrungen aufweist, durch die Befestigungsmittel, bevorzugt Schrauben, zur Befestigung oder Passstifte zur Positionierung und exakten Ausrichtung der hülsenartigen Abdeckung hindurchführbar sind.
19. Abdeckung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen des Befestigungsteils so angeordnet sind, dass sie mit in dem Zylinderkurbelgehäuse bereits vorhandenen Bohrungen in Deckung bringbar sind, wobei die Bohrungen innen liegende Schraubgewinde aufweisen, wenn sie zum Zusammenwirken mit Schrauben vorgesehen sind.
20. Abdeckung nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr hülsenartige Abdeckungen in einer Reihe angeordnet über ihre Befestigungsteile miteinander verbunden sind, bevorzugt fest verbunden, besonders bevorzugt einstückig verbunden .
1. Abdeckung nach einem der Ansprüche 8 bis 20 , dadurch gekennzeichnet, dass die hülsenartige Abdeckung einen rohrartigen Abschnitt aufweist, der sich von dem rückseitigen Rand bis zu dem stirnseitigen Rand erstreckt und dabei einen rückseitigen Teilabschnitt und einen stirnseitigen Teilabschnitt umfasst, wobei der Außendurchmesser des rohrartigen Abschnitts im Bereich des rückseitigen Teilabschnitts gleich groß oder größer ist als der Innendurchmesser der beschichteten Öffnung oder Bohrung, sodass die hülsenartige Abdeckung im Bereich des rückseitigen Teilabschnitts nicht in die beschichtete Öffnung oder Bohrung passt (Passungsabschnitt) , und wobei der Außendurchmesser des rohrartigen Abschnitts im Bereich des stirnseitige Teilabschnitt kleiner ist als der Innendurchmesser der beschichteten Öffnung oder Bohrung (Einführabschnitt) , bevorzugt 0 , 5 bis 3 % kleiner, besonders bevorzugt 1 bis 1 , 5 % kleiner .
22. Abdeckung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Einführabschnitt größer ist als der Passungsabschnitt, bevorzugt 2- bis 5-mal so groß, besonders bevorzugt 3- bis 4-mal so groß .
23. Haltevorrichtung für zumindest eine Abdeckung nach einem der Ansprüche 5 bis 22 , dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung so ausgebildet ist, dass die zumindest eine Abdeckung an der Haltevorrichtung fixierbar ist, und dass die Haltevorrichtung wenigstens ein Halteelement aufweist, mit dem zumindest eine an der Haltevorrichtung fixierte Abdeckung passungsgenau in eine dafür vorgesehene beschichtete Öffnung oder Bohrung eines Substrats einführ- und positionierbar ist .
24. Haltevorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung Bohrungen aufweist, durch die Befestigungsmittel, bevorzugt Schrauben, zur Fixierung der Haltevorrichtung an dem Substrat und/oder Passstifte zur Positionierung und exakten Ausrichtung der Haltevorrichtung hindurchführbar sind, und dass die Bohrungen der Haltevorrichtung so angeordnet sind, dass sie mit in dem Substrat bereits vorhandenen Bohrungen in Deckung bringbar sind, wobei die Bohrungen innen liegende Schraubgewinde aufweisen, wenn sie zum Zusammenwirken mit Schrauben vorgesehen sind .
25. Haltevorrichtung nach Anspruch 23 oder 24 , dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung ferner ein Führungselement umfasst, das substratseitig anordenbar ist und das Führungsringe aufweist, durch die hindurch die zumindest eine Abdeckung in die dafür vorgesehene beschichtete Öffnung oder Bohrung eines Substrats schiebbar und in dieser Öffnung oder Bohrung einführ- und positionierbar ist, wobei der Innendurchmesser der Führungsringe dem Außendurchmesser des rohrartigen Abschnitts im Bereich des Passungsabschnitts passt .
26. Haltevorrichtung nach Anspruch 25 , dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement auf seiner dem Substrat zugewandten Seite Vertiefungen aufweist, die im an dem Substrat fixierten Zustand Bereichen auf der Substratoberfläche gegenüberliegen, in denen mit hoher Wahrscheinlichkeit mit Overspray-Anhaftungen zu rechnen ist .
27. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 26 mit zumindest einer daran fixierten Abdeckung nach einem der Ansprüche 5 bis 22.
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