WO2013139402A1 - Thermal coating of a component part stack, and component part stack - Google Patents

Thermal coating of a component part stack, and component part stack Download PDF

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Peter Ernst
Bernd DISTLER
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Sulzer Metco Ag
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Definitions

  • the invention relates to a method for thermally coating a component stack and to a device having a component stack according to the preamble of the independent claims 1 and 14.
  • the prior art discloses methods and devices for coating components for industrial production processes, wherein it is intended to produce large quantities as efficiently and inexpensively as possible so that the components are combined in the form of a stack and coated successively in a single processing step.
  • the components are components with through openings, for example bearing components, in particular connecting rods.
  • connecting rods consist of a small connecting rod eye, a shaft and a large connecting rod eye, the large connecting rod eye comprising a split component seat for the bearing of the connecting rod on a crankshaft.
  • Such connecting rods are installed in large numbers, for example in reciprocating internal combustion engines for passenger cars and trucks, but also in engines for ships or in other machines.
  • connecting rods can also be used in other machines in which a linear movement in a rotary motion, or vice versa, must be implemented.
  • Corresponding machines can eg Reciprocating compressors, pumps, looms and a variety of other machines or technical equipment.
  • a bearing component in particular a connecting rod, is often produced by first providing a molded part by forging, glazing or a powder metallurgy process. To form the split bearing seat a connecting rod cap, or a component cover is separated from the rest of the connecting rod. The connecting rod cap is fastened in the finished state usually by means of connecting rod bolts to the remaining connecting rod, whereby the necessary screw holes can be drilled before or after the separation. In the assembled state of the connecting rod is then followed by a mechanical processing of the bearing seat for receiving, of bearing shells, which are arranged between the connecting rod and crankshaft to form a sliding bearing.
  • the mechanical processing of the bearing seat and the bearing shells usually includes a coarse, a fine and a superfinishing by turning, fine turning or honing.
  • recesses must be provided in the bearing seat of the connecting rod, which cooperate with corresponding lugs of the bearing shell halves, so that a rotation of the bearing shells is prevented in the operating state.
  • the two bearing shell halves must be machined with the highest precision, since on the one hand, the inner surfaces of the bearing shell halves together with the crankshaft slide bearing with a required sliding bearing fit, and on the other hand, the outer surfaces of the bearing shells must be adapted to the bearing seat of the large connecting rod of the connecting rod. To ensure a secure fit of the bearing shell halves ensure that the bearing shell halves between the conrod cap, ie the bearing cap and the remaining connecting rod are clamped. Thus, it can not be ruled out that when screwing the connecting rod cap tensions arise that can cause deformations that lead to fit inaccuracies.
  • EP 0 635 104 B1 it is proposed to dispense entirely with the bearing shells in the bearing seat and instead to provide the bearing seat surface with a thermal spray coating, that is to say with a surface layer as the bearing layer.
  • a central point according to EP 0 635 104 B1 is that the bearing layer after the coating process, analogously to the production of the split bearing seat, is also divided by fracture separation. However, it has been shown that the fracture separation of the bearing layer actually causes more problems than are solved by this measure.
  • the method proposed in EP 2 029 317 B1 envisages that, during the coating process for applying the component coating, a masking agent is arranged perpendicular to a parting line on the component seat surface in such a way that a recess, ie a coating-free region, is provided in the component coating , is generated in a predetermined width.
  • Essential for this solution is that the component coating in the area of the separating surface after the coating process is not separated by fracture separation.
  • several components are combined in the form of a component stack and coated in succession in a single processing step with a thermal spraying device.
  • the individual components in the component stack are hereby spaced by means of discs.
  • a disadvantage of this known method that due to the described arrangement of the components and the discs as a construction pile, in the stack opening in the direction of the stack axis, a substantially continuous layer is formed.
  • a substantially continuous layer is considered a coating with a smooth, to understand coherent and uniform layer course, .if a coherent component coating on the components and discs, which forms in the direction of the stack axis in the stacking opening, so that the components must be laboriously separated from the component stack after coating.
  • the object of the invention is therefore to provide an improved industrial production method for the thermal coating of a component stack, wherein the known from the prior art harmful effects on the component coating, which are caused by the separation of the components from the stack of components, are avoided.
  • the invention thus relates to a device with a component stack and a method for thermally coating a component stack comprising a component and a stack component, wherein the component and the stack component are aligned with respect to a stack axis such that the component stack is formed along the stack axis and the component stack is coated with a thermal coating process.
  • a component surface of the component and an adjacent component surface of the stack component only partially overlap.
  • Essential for the invention is thus that the component surface and the component surface of the adjacent stack component overlap only partially.
  • the component and the stack component to overlap only partially they are arranged in the component stack in such a way that either the component and the stack component are stacked staggered or the component surface and component surface always have different large surfaces or different shapes.
  • components and stack components with the same component surfaces and component surfaces are simply staggered in the simplest embodiment.
  • An only partially overlapping of the component surface and component surface is also present, if advantageously one of the two surfaces is larger than the others, so that, starting from the larger surface, it is partially overlapped by the smaller surface.
  • Particularly advantageous in industrial production processes is the combination and coating of several components and stack components in the form of a component stack. Due to the arrangement of the components according to the invention and the stack components in the component stack, it becomes possible for the first time for the component coating formed in the direction of the stacking axis of the component stack to have a coating with a sudden change in the layer profile at the contact points of the stack Component and the stack component is.
  • a sudden change in the course of the layer is to be understood as meaning that the coating formed along the stack axis, in particular in the stack opening, has predetermined breaking points, for example a curved or staggered layer course at the contact points of the component and the stack component.
  • the component and the stack component can be separated, without the coated inner radial boundary surfaces and / or outer peripheral surfaces, in particular the component seat surfaces and Component seat surfaces to damage or destroy, since the layer can be cleanly separated by the invention at the predetermined breaking points.
  • the method according to the invention can, as the person skilled in the art immediately understands, both be used for coating an outer peripheral surface of the components of the component stack or of the component stack itself and also during thermal coating of an inner surface of the components, for example of inner surfaces of through-openings formed in the component. Holes or the like can be used advantageously.
  • the component has a continuous component opening and the stack component has a continuous component opening, and the component and the stack component are aligned with respect to the stack axis such that the component stack with the component opening and the component opening during the coating process forms a continuous stack opening, that the component surface in the region of the component opening and the component surface in the region of the adjacent component opening overlap only partially.
  • the device comprises a holder for the component stack, so that the components and the stack components can be arranged and fastened in this advantageous.
  • this embodiment allows the components and stack components to be secured so that they are fixed during stacking and do not slip during the coating process.
  • the device comprises a thermal spray device, in particular a rotating plasma torch, along the stack axis to the inner radial boundary surfaces and / or outer peripheral surfaces, in particular through the stacking opening to the component seat surfaces and component seating surfaces, is guided, wherein the thermal spraying device rotates about the stacking axis.
  • the device comprising the component stack or the component stack and the holder is advantageous for the device comprising the component stack or the component stack and the holder to be rotatable about the thermal spraying device.
  • another advantageous measure may be a simultaneous rotation of the thermal spray device and the device comprising the component stack or the component stack and the support, whereby, for example, components having a complex geometry are coated and / or themselves more rapidly and efficiently forms a better component coating.
  • the components can be staggered in a special embodiment so that adjacent component surfaces, in particular component surfaces in the region of the component openings, only partially overlap, and forms a predetermined breaking point at the points of contact of adjacent components.
  • the stack component can be a spacer with a continuous spacer opening, so that the component stack is built up of components and spacers.
  • the spacers between the component and the further component are arranged. This embodiment has the advantage that in the direction of the stack axis during the coating process in the region of the spacers sudden changes in the course of the layer, ie predetermined breaking points, are formed
  • the spacer is formed in a special embodiment in the form of a disc, in particular in the form of a disc with a round or an oval spacer opening and / or wherein an internal cross section and / or an outer cross section of the spacer along the stacking axis polygonal, or concave, or convex may be formed.
  • the spacer may additionally or alternatively be formed in the form of a disc with a round or an oval outer contour.
  • the spacer opening and the inner cross section of the spacer in the direction of the stack axis may have a different shape, so that they are advantageously adapted to the particular application and the formation of predetermined breaking points by means of a sudden or curved layer course is selectively induced at the points of contact.
  • the spacers can be formed as part of the component, which is particularly efficient for industrial production methods, as can be dispensed with an additional and separate from the component spacers.
  • the component is a bearing component, in particular a connecting rod.
  • bearing components are known, for example, as connecting rods with a small connecting rod eye, a shaft and a large connecting rod eye, wherein the large connecting rod eye usually comprises a split bearing seat for the bearing of the connecting rod to a crankshaft.
  • Bearing components and connecting rods are used in large quantities, e.g. installed in reciprocating internal combustion engines for passenger cars and trucks, but also in engines for ships or in other machines in which a linear movement in a rotary motion, or vice versa, must be implemented.
  • the component comprises a divided component seat formed from a component bottom and a component cover, wherein a coated component seat surface with a component coating of a component layer material is formed in the component seat by means of a coating process.
  • a masking agent is arranged on the component seat surface, so as to form a coating-free region, perpendicular to a separation line in such a way that the masking agent forms the masking agent Coating of the component seat surface is prevented with the component layer material in the masked area.
  • a recess in a predefinable width is formed in the component coating.
  • the masking agent is in this case formed as a separate component, not connected to this element.
  • the formation of predetermined breaking points in the coating can be combined with the production of coating-free, strip-shaped recesses which are produced over the entire width of the component or of the component stack. Due to this combination possibility, adjacent components can be separated from the component stack and at the same time the component lid along a separation surface of the component, preferably by means of fracture separation, are separated, with adverse effects on the component coating can be avoided.
  • the masking agent is formed in the form of a masking rod, in particular in the form of a masking rod with a round, oval or polygonal cross-section, in particular with a rectangular or square cross-section.
  • at least two components are arranged as a component stack or as a component stack on the holder and / or the masking agent is anchored in the holder and / or a guide element for the masking agent is provided in the spacer.
  • both an inner surface, ie the inner radial boundary surface, internally coated and an outer circumferential surface of the component stack can be coated externally coated with the method according to the invention, wherein the component stack can be easily broken down into its components again after the coating process without that the coating is damaged.
  • the component stack itself can be rotated about the stack axis during the coating process, either a non-rotating or a rotating thermal spray device, in particular a rotating or non-rotating plasma torch used to coat the inner radial boundary surface and / or the outer peripheral surface depending on the application can be.
  • the invention also relates to a device with a component stack comprising a thermal spraying device, a component and a stack component, wherein the component and the stack component are aligned with respect to a stack axis such that the stack of components is formed along the stack axis.
  • a component surface of the component and an adjacent component surface of the stack component only partially overlap.
  • the component has a continuous component opening and the stack component has a continuous component opening, and the component and the stack component are aligned with respect to the stack axis such that the component stack with the component opening and the component opening during the coating process so forms a continuous stack opening, that the component surface in the region of the component opening and the component surface in the region of the adjacent component opening overlap only partially.
  • Fig. 1 shows the state of the art using the example of a component stack with
  • FIG. 2 shows a component stack, the inventive arrangement of the
  • Fig. 4 shows an inventive component stack with discs as
  • FIG. 6 shows a connecting rod as an exemplary embodiment of a component.
  • Fig. 1 shows a schematic representation according to EP 2 029 317 B1 of a component stack V with components 1 1 'with component openings 1 1 1', e.g. Bearing components, in particular connecting rods, wherein between the components 1 1 'spacers 14' are provided with spacer openings 141 ', which are formed from the prior art as discs, so that the components 1 1' after completion of the coating process can be allegedly better separated.
  • component openings 1 1 1' e.g. Bearing components, in particular connecting rods, wherein between the components 1 1 'spacers 14' are provided with spacer openings 141 ', which are formed from the prior art as discs, so that the components 1 1' after completion of the coating process can be allegedly better separated.
  • the components 1 1 'and the spacers 14' are stacked on a holder 2 'in such a way that all component seat surfaces 1 16', for example, large connecting rods, all components 1 1 'in a coating process by means of a known rotary thermal spray device R', which is a plasma torch here, can be coated.
  • a known rotary thermal spray device R' which is a plasma torch here
  • the thermal spraying device R ' rotateates about the stacking axis A and is guided in the vertical direction along the stacking axis A in such a way that all the component seat surfaces 16' of all components 11 'can be successively coated with a component coating 11'.
  • a masking agent M ' which in the present example is a masking rods M', is provided at each of the opposite regions perpendicular to the parting line of the component seat surfaces 16, so that in the component coating 11 'coating-free recesses, ie Areas without coating arise.
  • the recess is not shown in Fig. 1 for reasons of clarity.
  • the recess is preferably a strip-shaped recess which extends over the entire width of the component 11 ', Thus, for example, is generated over the entire thickness D of the connecting rod during the coating process, so that in the area in which the component lid 1 14 'from the rest of the component 1 1' at a separation surface, for example, by fracture separation or another separation method is separated, no Coating in the form of the component coating 1 17 'is present.
  • a homogeneous component coating 1 forms along the stack axis A 'in the stack opening 13' of the component stack 1 ' 17 'off.
  • a homogeneous component coating 1 17 ' is, as mentioned above, a component coating 1 17' to be understood in the direction of the stacking axis A over the entire stack of components 1 'substantially contiguous coating with a smooth and uniform layer course and the same layer thicknesses based on the components 1 1 ', the spacers 14' and formed at the points of contact of adjacent components and spacers.
  • the component 1 for example, the bearing component, in particular the connecting rod, stacked with the component opening 1 1 1 and the stack component 12 with the component opening 121 in the form of a stack of components 1 with the stacking opening 13 stacked in that the component surface 1 12 in the region of the component opening 1 1 1 and the component surface 122 in the region of the adjacent component opening 121 only partially overlap.
  • the only partially overlapping surface is shown hatched in Fig. 2. As can be seen in FIG. 2, this can only partially overlap the component surface 12 and the component surface 122 in the case of an equally large component surface 12 and component surface 122 by a spatial displacement of the component 11 and the stack component 12 with respect to the stack axis A. will be realized.
  • Fig. 3 shows schematically an embodiment, being formed by alternately arranging the components 1 1 with the component openings 1 1 1 and stack components 12 with the component openings 121 of the component stack 1 with the stack opening 13.
  • the thermal spraying device R rotates about the stacking axis A and is thereby guided in the vertical direction along the stacking axis A, so that all the component seat surfaces 16 of all components 11 are successively coated with a component coating 11.
  • a coating with sudden changes in the course of the layer or a curved layer course Due to the staggered staple of the components 1 1 with the component openings 1 1 1 and the stack components 12 with the component openings 121, formed at the points of contact of the component 1 1 and the stack component 12 during the coating process, along the stack axis A in the stack opening 13 of the Component stack 1, a coating with sudden changes in the course of the layer or a curved layer course.
  • the areas with abrupt changes in the course of the layer correspond to predetermined breaking points at which the component 1 1 and the stack component 12 are advantageously broken after the coating process when the component 1 1 is separated from the stack component 12, for example, since the coating preferably breaks in these areas.
  • Fig. 4 shows a particularly preferred embodiment, which differs from the embodiment shown in Figure 3 in that the stacking component 12 is a spacer 14, the spacer surface 142 is larger than the component surface 1 12 and the component surface 1 12 the Spacer surface 142 partially overlapped.
  • the coating along the stacking axis A is uneven, ie in the component coating 1 17 are predetermined breaking points exactly at the points of contact, ie where the spacers 14 are, so that the component 1 1 from an adjacent component 1 1 after the Coating, for example, can be advantageously separated because the coating breaks in the region of the spacer 14.
  • FIGS. 5a-5h Various special embodiments of component stacks 1 are shown in FIGS. 5a-5h, which comprise components 11 with component openings 11 and spacers 14 with spacer openings 141, wherein various preferred embodiments of internal cross-sections of spacers 14 can be seen.
  • Fig. 5a shows schematically a spacer 14 with a trapezoidal inner cross section, which becomes smaller with increasing distance from the axis A.
  • 5b and 5c show a rectangular inner cross section, wherein in FIG. 5b, the spacer surface 142 partially overlaps the component surface 112, and in FIG. 5c, conversely, the component surface 112 partially overlaps the spacer surface 142.
  • 5d shows a spacer 14 whose inner cross-section is convex in the direction of the stack axis A, while spacers can be seen in FIGS. 5e-5g whose inner cross-sections are polygonal.
  • Fig. 5h shows a spacer 14 with a concave in the direction of the stack axis A inner cross-section.
  • FIG. 6 schematically shows a component 1 1 produced according to the invention, in particular a bearing component 15 or a connecting rod 15.
  • the connecting rod 15 has been produced, for example, in a sintering or forging method from a component 11.
  • the connecting rod 15 comprises a component bottom 1 13, which is connected via a connecting rod shaft S in a conventional manner with a small connecting rod 151.
  • the component cover 1 14 forms the component bottom 1 13 a split component seat 1 15, wherein in the component seat 1 15 for supporting a crankshaft KW a with a component coating 1 17 from a bearing layer material coated component seat surface 1 16 is formed.
  • the split bearing seat 5 has been separated at a separation surface 1 19 by fracture separation.
  • the component cover 1 14 is in the installed state of the component bottom 1 13, ie to the rest of the connecting rod 15, for example by means
  • Screwed connecting rod which are not shown for reasons of clarity in Fig. 6.
  • the recess 1 18 was before the fracture separation of the large connecting rod 152, which is formed by the component bottom 1 13 and the component cover 1 14, already during the coating of the component seat surface 1 16 with the component coating 1 17 generated by using the marking means M.
  • the marking means M is arranged during the coating process for applying the component coating 1 17 perpendicular to the dividing line T on the component seat surface 1 16, that in the bearing layer 6, the coating-free recess 1 18 is formed in the form of a strip of width B.
  • the invention provides a method for thermal coating of a component stack and a device with a component stack, which make it possible to produce sudden changes in the layer course in the direction of the stack axis at the points of contact of adjacent components and thus to induce predetermined breaking points in the component coating and components, e.g. Bearing components or connecting rods to produce with a component coating on the component seat surface.

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Abstract

The invention relates to a method for thermally coating a component part stack (1), comprising a component part (11, 15) and a stack component (12, 14), wherein the component part (11, 15) and the stack component (12, 14) are aligned in relation to a stack axis (A) such that the component part stack (1) is formed along the stack axis (A), and the component part stack (1) is coated by means of a thermal coating method. According to the invention, a component part face (112) of the component part (11, 15) and an adjacent component face (122) of the stack component (12, 14) overlap only in part. The invention further relates to a device comprising a component part stack (1).

Description

Thermisches Beschichten eines Bauteilstapels sowie Bauteilstapel  Thermal coating of a component stack and component stack
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Beschichten eines Bauteilstapels sowie eine Vorrichtung mit einem Bauteilstapel gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1 und 14. The invention relates to a method for thermally coating a component stack and to a device having a component stack according to the preamble of the independent claims 1 and 14.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen zum Beschichten von Bauteilen für industrielle Herstellungsverfahren bekannt, wobei vorgesehen ist, um hohe Stückzahlen möglichst effizient und kostengünstig herzustellen, dass die Bauteile in Form eines Stapel zusammengefasst und nacheinander in einem einzigen Verarbeitungsschritt beschichtet werden. Bei den Bauteilen handelt es sich hierbei um Bauteile mit durchgehenden Öffnungen, beispielsweise Lagerbauteile, insbesondere Pleuels. In der Regel bestehen Pleuel aus einem kleinen Pleuelauge, einem Schaft und einem großen Pleuelauge, wobei das große Pleuelauge einen geteilten Bauteilsitz für die Lagerung des Pleuels an einer Kurbelwelle umfasst. Solche Pleuel werden in großen Stückzahlen z.B. in Hubkolbenbrennkraftmaschinen für Personenkraftwagen und Lastkraftwagen, aber auch in Motoren für Schiffe oder in anderen Maschinen verbaut. Selbstverständlich können Pleuel auch in anderen Maschinen verwendet werden, in denen eine lineare Bewegung in eine Drehbewegung, oder umgekehrt, umgesetzt werden muss. Entsprechende Maschinen können z.B. Hubkolbenkompressoren, Pumpen, Webmaschinen und eine Vielzahl anderer Maschinen oder technischer Einrichtungen sein. The prior art discloses methods and devices for coating components for industrial production processes, wherein it is intended to produce large quantities as efficiently and inexpensively as possible so that the components are combined in the form of a stack and coated successively in a single processing step. The components are components with through openings, for example bearing components, in particular connecting rods. As a rule, connecting rods consist of a small connecting rod eye, a shaft and a large connecting rod eye, the large connecting rod eye comprising a split component seat for the bearing of the connecting rod on a crankshaft. Such connecting rods are installed in large numbers, for example in reciprocating internal combustion engines for passenger cars and trucks, but also in engines for ships or in other machines. Of course, connecting rods can also be used in other machines in which a linear movement in a rotary motion, or vice versa, must be implemented. Corresponding machines can eg Reciprocating compressors, pumps, looms and a variety of other machines or technical equipment.
Auch wenn als bevorzugtes Beispiel im Folgenden häufiger auf einen Bauteilstapel bestehend aus Bauteilen mit gestapelten Pleuel Bezug genommen wird, versteht es sich von selbst, dass sich die Erfindung auch auf andere Bauteilstapel mit Bauteilen mit durchgehenden Öffnungen bezieht. Although as a preferred example reference is made more frequently to a component stack consisting of components with stacked connecting rods, it goes without saying that the invention also relates to other component stacks with components having through-openings.
Ein Lagerbauteil, insbesondere ein Pleuel, wird oft dadurch hergestellt, dass zunächst ein Formteil durch Schmieden, Glessen oder ein pulvermetallurgisches Verfahren bereitgestellt wird. Zur Bildung des geteilten Lagersitzes wird eine Pleuelkappe, bzw. ein Bauteildeckel vom Rest des Pleuels getrennt. Die Pleuelkappe wird in fertigem Zustand in der Regel mittels Pleuelschrauben an dem restlichen Pleuel befestigt, wobei die dazu erforderlichen Schraubenlöcher vor oder nach der Trennung gebohrt werden können. In zusammengesetztem Zustand des Pleuels erfolgt anschließend eine mechanische Bearbeitung des Lagersitzes zur Aufnahme, von Lagerschalen, die zwischen Pleuel und Kurbelwelle unter Bildung eines Gleitlagers angeordnet werden. A bearing component, in particular a connecting rod, is often produced by first providing a molded part by forging, glazing or a powder metallurgy process. To form the split bearing seat a connecting rod cap, or a component cover is separated from the rest of the connecting rod. The connecting rod cap is fastened in the finished state usually by means of connecting rod bolts to the remaining connecting rod, whereby the necessary screw holes can be drilled before or after the separation. In the assembled state of the connecting rod is then followed by a mechanical processing of the bearing seat for receiving, of bearing shells, which are arranged between the connecting rod and crankshaft to form a sliding bearing.
Die mechanische Bearbeitung des Lagersitzes und der Lagerschalen umfasst meist eine Grob-, eine Fein- und eine Feinstbearbeitung durch Drehen, Feindrehen bzw. Honen. Außerdem müssen im Lagersitz des Pleuelauges Ausnehmungen vorgesehen werden, die mit entsprechenden Nasen der Lagerschalenhälften zusammenwirken, so dass ein Verdrehen der Lagerschalen im Betriebszustand verhindert wird. The mechanical processing of the bearing seat and the bearing shells usually includes a coarse, a fine and a superfinishing by turning, fine turning or honing. In addition, recesses must be provided in the bearing seat of the connecting rod, which cooperate with corresponding lugs of the bearing shell halves, so that a rotation of the bearing shells is prevented in the operating state.
Die beiden Lagerschalenhälften müssen dabei mit höchster Präzision bearbeitet werden, da zum einen die Innenflächen der Lagerschalenhälften zusammen mit der Kurbelwelle das Gleitlager mit einer dazu erforderlichen Gleitlagerpassung bilden, und andererseits die äußeren Oberflächen der Lagerschalen dem Lagersitz des großen Pleuelauges des Pleuels angepasst werden müssen. Um einen sicheren Sitz der Lagerschalenhälften zu gewährleisten, ist es erforderlich, dass die Lagerschalenhälften zwischen der Pleuelkappe, d.h. dem Lagerdeckel und dem restlichen Pleuel eingeklemmt werden. Dadurch kann nicht ausgeschlossen werden, dass beim Verschrauben der Pleuelkappe Verspannungen entstehen, die Verformungen verursachen können, die zu Passungenauigkeiten führen. The two bearing shell halves must be machined with the highest precision, since on the one hand, the inner surfaces of the bearing shell halves together with the crankshaft slide bearing with a required sliding bearing fit, and on the other hand, the outer surfaces of the bearing shells must be adapted to the bearing seat of the large connecting rod of the connecting rod. To ensure a secure fit of the bearing shell halves ensure that the bearing shell halves between the conrod cap, ie the bearing cap and the remaining connecting rod are clamped. Thus, it can not be ruled out that when screwing the connecting rod cap tensions arise that can cause deformations that lead to fit inaccuracies.
All diese Probleme, die durch die Verwendung von Lagerschalen auftreten, abgesehen davon, dass die Konstruktion mit Lagerschalen aufwändig und wartungsintensiv ist, vor allem weil die Lagerschalen nur eine begrenzte Lebensdauer haben, sind bereits frühzeitig erkannt worden, und im Stand der Technik werden verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen, um diese Probleme zumindest teilweise zu vermeiden. All of these problems, which arise through the use of bearing shells, apart from the fact that the construction with bearings is complex and maintenance-intensive, especially because the bearing shells have only a limited life, have already been recognized early, and in the prior art, various measures to avoid these problems at least partially.
In der EP 0 635 104 B1 wird vorgeschlagen, ganz auf die Lagerschalen im Lagersitz zu verzichten und stattdessen die Lagersitzfläche mit einer thermischen Spritzschicht, also mit einer Oberflächenschicht als Lagerschicht, zu versehen. Ein zentraler Punkt gemäß EP 0 635 104 B1 ist dabei, dass die Lagerschicht nach dem Beschichtungsvorgang, analog der Herstellung des geteilten Lagersitzes, ebenfalls durch Bruchtrennung geteilt wird. Es hat sich allerdings gezeigt, dass durch die Bruchtrennung der Lagerschicht tatsächlich mehr Probleme entstehen, als durch diese Maßnahme gelöst werden. Bei der Bruchtrennung der Lagerschicht können in dieser, abhängig vom Material aus dem die Lagerschicht besteht, der Dicke der Schicht usw., unerwünschte Spannungen, z.B. durch plastische Verformungen entstehen, je nach Material oder der Stärke der induzierten Spannungen im Beschichtungswerkstoff können in gravierenden Fällen sogar Risse in der Lagerschicht entstehen, oder die Haftung der Lagerschicht auf der Lagersitzfläche verschlechtert sich, wobei die Lagerschicht sich, vor allem unmittelbar in der Nähe der Bruchstelle, sogar von der Lagersitzfläche ablösen kann. Darüber hinaus können Ausbrüche am inneren Rand der Lagerschicht im Bereich der Bruchstelle entstehen, so dass die Lauffläche, auf der z.B. eine Kurbelwelle gelagert ist und auf der eine Oberfläche der Kurbelwelle im Betriebszustand in gelagerter Weise läuft, Beschädigungen aufweist, die zur Verschlechterung der Lagerung, insbesondere der Schmierung führen kann, so dass im schlimmsten Fall ein Lagerschaden befürchtet werden muss, der weitere gravierende Schäden an dem entsprechenden Motor zur Folge haben kann. Eine Lösung dieses Problems wird gemäß EP 2 029 317 B1 dadurch erreicht, dass eine nicht zusammenhängende Bauteilbeschichtung beziehungsweise ein beschichtungsfreier Bereich erzeugt wird, indem während der Beschichtungsphase mittels eines Maskierungsmittels lokal das Aufbringen der Beschichtung auf die Oberfläche des Bauteils, beispielsweise ein Lagerbauteil oder Pleuel, verhindert wird. Das in der EP 2 029 317 B1 vorgeschlagene Verfahren sieht vor, dass zur Bildung eines beschichtungsfreien Bereichs ein Maskierungsmittel während des Beschichtungsvorgangs zum Aufbringen der Bauteilbeschichtung derart senkrecht zu einer Trennungslinie an der Bauteilsitzfläche angeordnet wird, dass in der Bauteilbeschichtung eine Ausnehmung, also ein beschichtungsfreier Bereich, in einer vorgebbaren Breite erzeugt wird. Wesentlich für diese Lösung ist, dass die Bauteilbeschichtung im Bereich der Trennfläche nach dem Beschichtungsvorgang nicht durch Bruchtrennung getrennt wird. Zum Einsatz in industriellen Herstellungsverfahren ist vorgesehen, dass mehrere Bauteile in Form eines Bauteilstapels zusammengefasst und nacheinander in einem einzigen Verarbeitungsschritt mit einer thermischen Spritzeinrichtung beschichtet werden. Die einzelnen Bauteile im Bauteilstapel werden hierbei mittels Scheiben beabstandet. Nachteilig ist bei diesem bekannten Verfahren, dass aufgrund der beschriebenen Anordnung der Bauteile und der Scheiben als Baustapel, in der Stapelöffnung in Richtung der Stapelachse eine im wesentlichen zusammenhängende Schicht gebildet wird. Eine im wesentlichen zusammenhängenden Schicht ist als eine Beschichtung mit einem glatten, zusammenhängenden und gleichmässigen Schichtverlauf zu verstehen, .insbesondere eine zusammenhängende Bauteilbeschichtung auf den Bauteilen und Scheiben, die sich in Richtung der Stapelachse in der Stapelöffnung ausbildet, sodass die Bauteile nach dem Beschichten aufwändig aus dem Bauteilstapel getrennt werden müssen. Beim Trennen von im Bauteilstapel benachbarten Bauteilen können dabei, in Abhängigkeit vom Material aus dem die Bauteilbeschichtung besteht, der Dicke, der Schicht usw., unerwünschte Spannungen oder Risse in der Bauteilbeschichtung entstehen oder kann sich hierbei sogar unmittelbar in der Nähe einer Trennstelle, also an den Berührungspunkten benachbarter Bauteile, von der Bauteilsitzfläche ablösen. In EP 0 635 104 B1 it is proposed to dispense entirely with the bearing shells in the bearing seat and instead to provide the bearing seat surface with a thermal spray coating, that is to say with a surface layer as the bearing layer. A central point according to EP 0 635 104 B1 is that the bearing layer after the coating process, analogously to the production of the split bearing seat, is also divided by fracture separation. However, it has been shown that the fracture separation of the bearing layer actually causes more problems than are solved by this measure. In the fracture separation of the bearing layer can, depending on the material from which the bearing layer consists, the thickness of the layer, etc., undesirable stresses, eg caused by plastic deformation, depending on the material or the strength of the induced stresses in the coating material can in serious cases even Cracks in the bearing layer occur, or the adhesion of the bearing layer on the bearing seat surface deteriorates, the bearing layer, especially immediately in the vicinity of the fracture, even from the bearing seat surface can be detached. In addition, outbreaks on the inner edge of the bearing layer in the region of the break point may arise, so that the running surface on which eg a crankshaft is mounted and on which a surface of the crankshaft in the operating state in stored manner running, damage, which can lead to deterioration of storage, especially the lubrication, so that in the worst case, bearing damage must be feared, which can have further serious damage to the corresponding engine result. A solution to this problem is achieved according to EP 2 029 317 B1 in that a non-contiguous component coating or a coating-free region is produced by locally applying the coating to the surface of the component, for example a bearing component or connecting rod, during the coating phase by means of a masking agent. is prevented. The method proposed in EP 2 029 317 B1 envisages that, during the coating process for applying the component coating, a masking agent is arranged perpendicular to a parting line on the component seat surface in such a way that a recess, ie a coating-free region, is provided in the component coating , is generated in a predetermined width. Essential for this solution is that the component coating in the area of the separating surface after the coating process is not separated by fracture separation. For use in industrial production processes it is provided that several components are combined in the form of a component stack and coated in succession in a single processing step with a thermal spraying device. The individual components in the component stack are hereby spaced by means of discs. A disadvantage of this known method that due to the described arrangement of the components and the discs as a construction pile, in the stack opening in the direction of the stack axis, a substantially continuous layer is formed. A substantially continuous layer is considered a coating with a smooth, to understand coherent and uniform layer course, .insbesondere a coherent component coating on the components and discs, which forms in the direction of the stack axis in the stacking opening, so that the components must be laboriously separated from the component stack after coating. When separating adjacent components in the component stack can thereby, depending on the material from which the component coating, the thickness, the layer, etc., unwanted tensions or cracks in the component coating arise or can even directly in the vicinity of a separation point, ie the contact points of adjacent components, detach from the component seat surface.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes industrielles Herstellungsverfahren zum thermischen Beschichten eines Bauteilstapels zur Verfügung zu stellen, wobei die aus dem Stand der Technik bekannten schädlichen Wirkungen auf die Bauteilbeschichtung, die durch die Trennung der Bauteile aus dem Bauteilstapel hervorgerufen werden, vermieden werden. The object of the invention is therefore to provide an improved industrial production method for the thermal coating of a component stack, wherein the known from the prior art harmful effects on the component coating, which are caused by the separation of the components from the stack of components, are avoided.
Die diese Aufgabe lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 14 gekennzeichnet. The objects of the invention that solve this object are characterized by the features of independent claims 1 and 14.
Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung. The dependent claims relate to particularly advantageous embodiments of the invention.
Die Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung mit einem Bauteilstapel und ein Verfahren zum thermischen Beschichten eines Bauteilstapels umfassend ein Bauteil und eine Stapelkomponente, wobei das Bauteil und die Stapelkomponente derart in Bezug auf eine Stapelachse ausgerichtet werden, dass der Bauteilstapel entlang der Stapelachse ausgebildet wird und der Bauteilstapel mit einem thermischen Beschichtungsverfahren beschichtet wird. Erfindungsgemäss überlappen eine Bauteilfläche des Bauteils und eine angrenzende Komponentenfläche der Stapelkomponente nur teilweise. Wesentlich für die Erfindung ist somit, dass die Bauteilfläche und die Komponentenfläche der angrenzenden Stapelkomponente nur teilweise überlappen. Damit das Bauteil und die Stapelkomponente nur teilweise überlappen werden diese derart im Bauteilstapel angeordnet, dass entweder das Bauteil und die Stapelkomponente zueinander versetzt gestapelt werden oder die Bauteilfläche und Komponentenfläche immer unterschiedliche grosse Flächen oder unterschiedliche Formen haben. Erfindungsgemäss werden im einfachsten Ausführungsbeispiel Bauteile und Stapelkomponenten mit gleichen Bauteilflächen und Komponentenflächen einfach versetzt gestapelt. Ein nur teilweise überlappen der Bauteilfläche und Komponentenfläche liegt auch vor, wenn vorteilhaft eine der beiden Flächen grösser als die anderer ist, so dass ausgehend von der grösseren Fläche diese durch die kleinere Fläche teilweise überlappt wird. The invention thus relates to a device with a component stack and a method for thermally coating a component stack comprising a component and a stack component, wherein the component and the stack component are aligned with respect to a stack axis such that the component stack is formed along the stack axis and the component stack is coated with a thermal coating process. According to the invention, a component surface of the component and an adjacent component surface of the stack component only partially overlap. Essential for the invention is thus that the component surface and the component surface of the adjacent stack component overlap only partially. In order for the component and the stack component to overlap only partially, they are arranged in the component stack in such a way that either the component and the stack component are stacked staggered or the component surface and component surface always have different large surfaces or different shapes. According to the invention, components and stack components with the same component surfaces and component surfaces are simply staggered in the simplest embodiment. An only partially overlapping of the component surface and component surface is also present, if advantageously one of the two surfaces is larger than the others, so that, starting from the larger surface, it is partially overlapped by the smaller surface.
Besonders vorteilhaft in industriellen Herstellungsverfahren ist das Zusammenfassen und Beschichten von mehreren Bauteilen und Stapelkomponenten in Form eines Bauteilstapels. Aufgrund der erfindungsgemässen Anordnung der Bauteile und der Stapelkomponenten im Bauteilstapel wird es erstmals möglich, dass die Bauteilbeschichtung, die sich aufgrund des Beschichtungsvorgangs in Richtung der Stapelachse des Bauteilstapels ausbildet, insbesondere in der Stapelöffnung, eine Beschichtung mit einer sprunghaften Änderung des Schichtverlaufs an den Berührungspunkten des Bauteils und der Stapelkomponente ist. Unter einer sprunghaften Änderung des Schichtverlaufs ist zu verstehen, dass die entlang der Stapelachse, insbesondere in der Stapelöffnung, ausgebildete Beschichtung Sollbruchstellen, beispielsweise einen gekrümmten oder versetzten Schichtverlauf an den Berührungspunkten des Bauteils und der Stapelkomponente aufweist. Particularly advantageous in industrial production processes is the combination and coating of several components and stack components in the form of a component stack. Due to the arrangement of the components according to the invention and the stack components in the component stack, it becomes possible for the first time for the component coating formed in the direction of the stacking axis of the component stack to have a coating with a sudden change in the layer profile at the contact points of the stack Component and the stack component is. A sudden change in the course of the layer is to be understood as meaning that the coating formed along the stack axis, in particular in the stack opening, has predetermined breaking points, for example a curved or staggered layer course at the contact points of the component and the stack component.
Somit können das Bauteil und die Stapelkomponente getrennt werden, ohne die beschichteten inneren radialen Begrenzungsflächen und/oder äusseren Umfangsflächen, insbesondere die Bauteilsitzflächen und Komponentensitzflächen, zu beschädigen oder zu zerstören, da die Schicht durch die Erfindung an den vorgegebenen Sollbruchstellen sauber getrennt werden kann. Thus, the component and the stack component can be separated, without the coated inner radial boundary surfaces and / or outer peripheral surfaces, in particular the component seat surfaces and Component seat surfaces to damage or destroy, since the layer can be cleanly separated by the invention at the predetermined breaking points.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann dabei, wie der Fachmann sofort versteht, sowohl zum Beschichten einer äusseren Umfangsfläche der Bauteile des Bauteilstapels bzw. des Bauteilstapels selbst als auch beim thermischen Beschichten einer inneren Fläche der Bauteile, zum Beispiel von inneren Oberflächen von im Bauteil ausgebildeten durchgehenden Öffnungen, Bohrungen oder der dergleichen vorteilhaft verwendet werden. The method according to the invention can, as the person skilled in the art immediately understands, both be used for coating an outer peripheral surface of the components of the component stack or of the component stack itself and also during thermal coating of an inner surface of the components, for example of inner surfaces of through-openings formed in the component. Holes or the like can be used advantageously.
In einem für die Praxis besonders wichtigen Ausführungsbeispiel weist das Bauteil eine durchgehende Bauteilöffnung und die Stapelkomponente eine durchgehenden Komponentenöffnung auf, und das Bauteil und die Stapelkomponente werden derart in Bezug auf die Stapelachse ausgerichtet, dass der Bauteilstapel mit der Bauteilöffnung und der Komponentenöffnung während des Beschichtungsvorgangs derart eine durchgehende Stapelöffnung bildet, dass die Bauteilfläche im Bereich der Bauteilöffnung und die Komponentenfläche im Bereich der angrenzenden Komponentenöffnung nur teilweise überlappen. In an embodiment that is particularly important for practice, the component has a continuous component opening and the stack component has a continuous component opening, and the component and the stack component are aligned with respect to the stack axis such that the component stack with the component opening and the component opening during the coating process forms a continuous stack opening, that the component surface in the region of the component opening and the component surface in the region of the adjacent component opening overlap only partially.
Im Speziellen umfasst die Vorrichtung eine Halterung für den Bauteilstapel, sodass die Bauteile und die Stapelkomponenten in dieser vorteilhaft angeordnet und befestigt werden können. Dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht beispielsweise ein Befestigen der Bauteile und Stapelkomponenten, sodass diese während des Stapeins fixiert sind und während des Beschichtungsvorgangs nicht verrutschen. In einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung eine thermische Spritzeinrichtung, insbesondere einen rotierenden Plasmabrenner, der entlang der Stapelachse an die inneren radialen Begrenzungsflächen und/oder äusseren Umfangsflächen, insbesondere durch die Stapelöffnung an die Bauteilsitzflächen und Komponentensitzflächen, geführt wird, wobei sich die thermische Spritzeinrichtung um die Stapelachse dreht. Sollte ein Drehen der thermischen Spritzeinrichtung um die Stapelachse, bei gleichzeitig feststehendem Bauteilstapel nicht möglich sein, ist es vorteilhaft, dass die Vorrichtung, die den Bauteilstapel oder den Bauteilstapel und die Halterung umfasst, rotierbar um die thermische Spritzeinrichtung angeordnet ist. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann eine andere vorteilhafte Massnahme ein gleichzeitiges Rotieren der thermischen Spritzeinrichtung und der Vorrichtung sein, die den Bauteilstapel oder den Bauteilstapel und die Halterung umfasst, wodurch beispielsweise Bauteile, welche eine komplexe Geometrie besitzen, schneller und effizienter beschichtet werden und/oder sich eine bessere Bauteilbeschichtung ausbildet. In particular, the device comprises a holder for the component stack, so that the components and the stack components can be arranged and fastened in this advantageous. For example, this embodiment allows the components and stack components to be secured so that they are fixed during stacking and do not slip during the coating process. In a particularly advantageous embodiment, the device comprises a thermal spray device, in particular a rotating plasma torch, along the stack axis to the inner radial boundary surfaces and / or outer peripheral surfaces, in particular through the stacking opening to the component seat surfaces and component seating surfaces, is guided, wherein the thermal spraying device rotates about the stacking axis. Should it not be possible to rotate the thermal spraying device about the stacking axis while the stack of components is stationary at the same time, it is advantageous for the device comprising the component stack or the component stack and the holder to be rotatable about the thermal spraying device. In another embodiment, another advantageous measure may be a simultaneous rotation of the thermal spray device and the device comprising the component stack or the component stack and the support, whereby, for example, components having a complex geometry are coated and / or themselves more rapidly and efficiently forms a better component coating.
Enthält der Bauteilstapel nur Bauteile, wobei die Stapelkomponente ein weiteres Bauteil, insbesondere ein zum Bauteil identisches weiteres Bauteil ist, dann können die Bauteile in einem speziellen Ausführungsbeispiel versetzt aufeinander gestapelt werden, sodass angrenzende Bauteilflächen, insbesondere Bauteilflächen im Bereich der Bauteilöffnungen, nur teilweise überlappen, und sich an den Berührungspunkten benachbarter Bauteile eine Sollbruchstelle ausbildet. Ist diese einfach Anordnung der Bauteile nicht möglich, dann kann die Stapelkomponente ein Abstandshalter mit einer durchgehenden Abstandshalteröffnung sein, sodass der Bauteilstapel aus Bauteilen und Abstandshaltern aufgebaut wird. In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel werden die Abstandshalter zwischen dem Bauteil und dem weiteren Bauteil angeordnet. Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass sich in Richtung der Stapelachse während des Beschichtungsvorgangs im Bereich der Abstandshalter sprunghafte Änderungen des Schichtverlaufs, also Sollbruchstellen ausbilden If the component stack contains only components, the stack component being a further component, in particular a component which is identical to the component, then the components can be staggered in a special embodiment so that adjacent component surfaces, in particular component surfaces in the region of the component openings, only partially overlap, and forms a predetermined breaking point at the points of contact of adjacent components. If this simple arrangement of the components is not possible, then the stack component can be a spacer with a continuous spacer opening, so that the component stack is built up of components and spacers. In an advantageous embodiment, the spacers between the component and the further component are arranged. This embodiment has the advantage that in the direction of the stack axis during the coating process in the region of the spacers sudden changes in the course of the layer, ie predetermined breaking points, are formed
Als apparative und verfahrenstechnische Massnahme ist der Abstandshalter in einem spezielle Ausführungsbeispiel in Form einer Scheibe, insbesondere in Form einer Scheibe mit einer runden oder einer ovalen Abstandshalteröffnung ausgebildet und/oder wobei ein innerer Querschnitt und / oder ein äusserer Querschnitt des Abstandhalters entlang der Stapelachse mehreckig, oder konkav gewölbt, oder konvex gewölbt ausgebildet sein kann. Im Speziellen kann der Abstandshalter zusätzlich oder alternativ auch in Form einer Scheibe mit einer runden oder einer ovalen Aussenkontur ausgebildet werden. Je nach Ausführungsbeispiel können die Abstandshalteröffnung und der innere Querschnitt des Abstandshalters in Richtung der Stapelachse eine andere Form haben, sodass diese vorteilhaft an die jeweilige Anwendung angepasst werden und das Ausbilden von Sollbruchstellen mittels eines sprunghaften oder gekrümmten Schichtverlaufs an den Berührungspunkten gezielt induziert wird. Insbesondere können die Abstandshalter als Teil des Bauteils ausgebildet, was für industrielle Herstellungsverfahren besonders effizient ist, da auf einen zusätzlichen und vom Bauteil getrennten Abstandshalter verzichtet werden kann. As an apparatus and procedural measure, the spacer is formed in a special embodiment in the form of a disc, in particular in the form of a disc with a round or an oval spacer opening and / or wherein an internal cross section and / or an outer cross section of the spacer along the stacking axis polygonal, or concave, or convex may be formed. In particular, the spacer may additionally or alternatively be formed in the form of a disc with a round or an oval outer contour. Depending on the embodiment, the spacer opening and the inner cross section of the spacer in the direction of the stack axis may have a different shape, so that they are advantageously adapted to the particular application and the formation of predetermined breaking points by means of a sudden or curved layer course is selectively induced at the points of contact. In particular, the spacers can be formed as part of the component, which is particularly efficient for industrial production methods, as can be dispensed with an additional and separate from the component spacers.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Bauteil ein Lagerbauteil, insbesondere ein Pleuel. Solche Lagerbauteile sind beispielsweise als Pleuel mit einem kleinen Pleuelauge, einem Schaft und einem großen Pleuelauge bekannt, wobei das große Pleuelauge in der Regel einen geteilten Lagersitz für die Lagerung des Pleuels an einer Kurbelwelle umfasst. Lagerbauteile und Pleuel werden in großen Stückzahlen z.B. in Hubkolbenbrennkraftmaschinen für Personenkraftwagen und Lastkraftwagen, aber auch in Motoren für Schiffe bzw. in anderen Maschinen verbaut, in denen eine lineare Bewegung in eine Drehbewegung, oder umgekehrt, umgesetzt werden muss. In a preferred embodiment, the component is a bearing component, in particular a connecting rod. Such bearing components are known, for example, as connecting rods with a small connecting rod eye, a shaft and a large connecting rod eye, wherein the large connecting rod eye usually comprises a split bearing seat for the bearing of the connecting rod to a crankshaft. Bearing components and connecting rods are used in large quantities, e.g. installed in reciprocating internal combustion engines for passenger cars and trucks, but also in engines for ships or in other machines in which a linear movement in a rotary motion, or vice versa, must be implemented.
In einem besonderen Ausführungsbeispiel umfasst das Bauteil einen aus einem Bauteilboden und einem Bauteildeckel gebildeten geteilten Bauteilsitz, wobei im Bauteilsitz eine beschichtete Bauteilsitzfläche mit einer Bauteilbeschichtung aus einem Bauteilschichtmaterial mittels eines Beschichtungsvorgangs ausgebildet wird. Während des Beschichtungsvorgangs wird an der Bauteilsitzfläche, zur Bildung eines beschichtungsfreien Bereichs, ein Maskierungsmittel derart senkrecht zu einer Trennungslinie angeordnet, dass durch das Maskierungsmittel die Beschichtung der Bauteilsitzfläche mit dem Bauteilschichtmaterial in dem maskierten Bereich verhindert wird. Nach dem Entfernen des Maskierungsmittels ist in der Bauteilbeschichtung eine Ausnehmung in einer vorgebbaren Breite ausgebildet. Das Maskierungsmittel wird hierbei als vom Bauteil getrenntes, nicht mit diesem verbundenes Element ausgebildet. Somit kann, muss aber nicht, das Ausbilden von Sollbruchstellen in der Beschichtung mit dem Erzeugen von beschichtungsfreien, streifenförmige Ausnehmungen, die über die gesamte Breite des Bauteils bzw. des Bauteilstapels erzeugt werden, kombiniert werden. Aufgrund dieser Kombinationsmöglichkeit können benachbarte Bauteile aus dem Bauteilstapel getrennt und gleichzeitig die Bauteildeckel entlang einer Trennfläche vom Bauteil, bevorzugt mittels Bruchtrennung, getrennt werden, wobei schädliche Wirkungen auf die Bauteilbeschichtung vermieden werden. In a particular embodiment, the component comprises a divided component seat formed from a component bottom and a component cover, wherein a coated component seat surface with a component coating of a component layer material is formed in the component seat by means of a coating process. During the coating process, a masking agent is arranged on the component seat surface, so as to form a coating-free region, perpendicular to a separation line in such a way that the masking agent forms the masking agent Coating of the component seat surface is prevented with the component layer material in the masked area. After removal of the masking agent, a recess in a predefinable width is formed in the component coating. The masking agent is in this case formed as a separate component, not connected to this element. Thus, but not necessarily, the formation of predetermined breaking points in the coating can be combined with the production of coating-free, strip-shaped recesses which are produced over the entire width of the component or of the component stack. Due to this combination possibility, adjacent components can be separated from the component stack and at the same time the component lid along a separation surface of the component, preferably by means of fracture separation, are separated, with adverse effects on the component coating can be avoided.
In einem speziellen Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und eines erfindungsgemässen Verfahrens wird das Maskierungsmittel in Form einer Maskierungsstange, insbesondere in Form einer Maskierungsstange mit einem runden, oder einem ovalen, oder einem mehreckigen Querschnitt, insbesondere mit einem rechteckigen oder quadratischen Querschnitt ausgebildet, wobei zur Beschichtung, insbesondere im industriellen Maßstab, mindestens zwei Bauteile als Bauteilstapel oder als Bauteilstapel auf der Halterung angeordnet werden und/oder das Maskierungsmittel in der Halterung verankert wird und/oder im Abstandshalter ein Führungselement für das Maskierungsmittels vorgesehen wird. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren kann somit, wie bereits erwähnt, sowohl eine innere Oberfläche, d.h. die innere radiale Begrenzungsfläche, innenbeschichtet als auch eine äussere Umfangsfläche des Bauteilstapels aussenbeschichtet beschichtet werden, wobei der Bauteilstapel nach dem Beschichtungsvorgang problemlos wieder in seine Komponenten zerlegt werden kann, ohne dass die Beschichtung Schaden nimmt. In einem speziellen Ausführungsbeispiel kann der Bauteilstapel selbst beim Beschichtungsvorgang um die Stapelachse rotiert werden, wobei zur Beschichtung der inneren radialen Begrenzungsfläche und / oder der äusseren Umfangsfläche je nach Anwendung entweder eine nicht rotierende oder eine rotierende thermische Spritzvorrichtung, insbesondere ein rotierender oder nicht rotierender Plasmabrenner verwendet werden kann. In a specific embodiment of a device according to the invention and a method according to the invention, the masking agent is formed in the form of a masking rod, in particular in the form of a masking rod with a round, oval or polygonal cross-section, in particular with a rectangular or square cross-section. in particular on an industrial scale, at least two components are arranged as a component stack or as a component stack on the holder and / or the masking agent is anchored in the holder and / or a guide element for the masking agent is provided in the spacer. Thus, as already mentioned, both an inner surface, ie the inner radial boundary surface, internally coated and an outer circumferential surface of the component stack can be coated externally coated with the method according to the invention, wherein the component stack can be easily broken down into its components again after the coating process without that the coating is damaged. In a specific embodiment, the component stack itself can be rotated about the stack axis during the coating process, either a non-rotating or a rotating thermal spray device, in particular a rotating or non-rotating plasma torch used to coat the inner radial boundary surface and / or the outer peripheral surface depending on the application can be.
Die Erfindung betrifft wie erwähnt weiterhin auch eine Vorrichtung mit einem Bauteilstapel, umfassend eine thermische Spritzeinrichtung, ein Bauteil und eine Stapelkomponente, wobei das Bauteil und die Stapelkomponente derart in Bezug auf eine Stapelachse ausgerichtet sind, dass der Bauteilstapel entlang der Stapelachse ausgebildet ist. Erfindungsgemäss überlappen eine Bauteilfläche des Bauteils und eine angrenzende Komponentenfläche der Stapelkomponente nur teilweise. As mentioned, the invention also relates to a device with a component stack comprising a thermal spraying device, a component and a stack component, wherein the component and the stack component are aligned with respect to a stack axis such that the stack of components is formed along the stack axis. According to the invention, a component surface of the component and an adjacent component surface of the stack component only partially overlap.
In einem für die Praxis besonders wichtigen Ausführungsbeispiel weist das Bauteil eine durchgehende Bauteilöffnung und die Stapelkomponente eine durchgehenden Komponentenöffnung auf, und das Bauteil und die Stapelkomponente sind derart in Bezug auf die Stapelachse ausgerichtet, dass der Bauteilstapel mit der Bauteilöffnung und der Komponentenöffnung während des Beschichtungsvorgangs derart eine durchgehende Stapelöffnung bildet, dass die Bauteilfläche im Bereich der Bauteilöffnung und die Komponentenfläche im Bereich der angrenzenden Komponentenöffnung nur teilweise überlappen. In a particularly important practical embodiment, the component has a continuous component opening and the stack component has a continuous component opening, and the component and the stack component are aligned with respect to the stack axis such that the component stack with the component opening and the component opening during the coating process so forms a continuous stack opening, that the component surface in the region of the component opening and the component surface in the region of the adjacent component opening overlap only partially.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung: In the following the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. In a schematic representation:
Fig. 1 den Stand der Technik am Beispiel eines Bauteilstapels mit Fig. 1 shows the state of the art using the example of a component stack with
Maskierung der Trennflächen; Fig. 2 einen Bauteilstapel, der eine erfindungsgemässe Anordnung der  Masking of the separating surfaces; Fig. 2 shows a component stack, the inventive arrangement of the
Bauteile mit thermischer Spritzeinrichtung zeigt;  Showing components with thermal spray device;
Fig. 3 einen Bauteilstapel der die erfindungsgemässe Anordnung der 3 a component stack of the inventive arrangement of
Bauteile und Stapelkomponenten im Detail zeigt;  Parts and stack components in detail shows;
Fig. 4 einen erfindungsgemässen Bauteilstapel mit Scheiben als Fig. 4 shows an inventive component stack with discs as
Abstandshalter;  Spacer;
Fig. 5 a-h verschiedene Variante eines Abstandshalters sowie die Fig. 5 a-h different variant of a spacer and the
Anordnung der Abstandshalter im Bauteilstapel;  Arrangement of the spacers in the component stack;
Fig. 6 einen Pleuel als Ausführungsbeispiel für ein Bauteil. 6 shows a connecting rod as an exemplary embodiment of a component.
Für die folgende Beschreibung der Figuren gilt, dass alle Bezugzeichen die sich in den Beispielen auf Merkmale aus dem Stand der Technik beziehen mit Hochkomma versehen sind und alle Bezugzeichen die sich auf For the following description of the figures, it applies that all reference numerals referring in the examples to features from the prior art are provided with apostrophes and all reference numerals are based on
erfindungsgemässe Merkmale beziehen ohne Hochkomma gekennzeichnet sind. Dabei wird in den Figuren exemplarisch nur das Innenbeschichten des Bauteilstapels im Detail dargestellt. Der Fachmann versteht ohne weiteres auch ohne die explizite Darstellung in einer Zeichnung, wie in völlig analoger Weise auch eine äussere Umfangsfläche des Bauteilstapels beschichtet werden kann, wenn der Bauteilstapel gemäss der Erfindung aufgebaut wird. Dazu können z.B. die in den Figuren dargestellten speziellen Konturen der inneren Oberflächen der Öffnungen in den Abstandselementen oder den Bauteilen, wie sie im Detail in den Figuren nur für die inneren Flächen dargestellt sind, einfach auch auf die äusseren Konturen der äusseren Features according to the invention relate without apostrophe. In this case, only the internal coating of the component stack is shown in detail in the figures by way of example. The person skilled in the art will readily understand, even without the explicit illustration in a drawing, how an outer circumferential surface of the component stack can also be coated in a completely analogous manner when the component stack according to the invention is constructed. For this purpose, for example, the special contours shown in the figures of the inner surfaces of the openings in the spacer elements or the Components, as shown in detail in the figures, only for the inner surfaces, simply on the outer contours of the outer
Umfangsflächen der Abstandselemente bzw. der Bauteile übertragen werden, wodurch der erfindungsgemässe Effekt der Bildung von Sollbruchstellen in der thermischen Spritzschicht auch beim thermischen Beschichten der äusseren Umfangsflächen erzielt werden. Peripheral surfaces of the spacer elements and the components are transmitted, whereby the inventive effect of the formation of predetermined breaking points in the thermal spray coating can be achieved even during the thermal coating of the outer peripheral surfaces.
Fig. 1 zeigt eine schematisch Darstellung gemäss EP 2 029 317 B1 eines Bauteilstapels V mit Bauteilen 1 1 ' mit Bauteilöffnungen 1 1 1 ', z.B. Lagerbauteile, insbesondere Pleuel, wobei zwischen den Bauteilen 1 1 ' Abstandshalter 14' mit Abstandshalteröffnungen 141 ' vorgesehen sind, die aus dem Stand der Technik als Scheiben ausgebildet sind, damit die Bauteile 1 1 ' nach Beendigung des Beschichtungsvorgangs angeblich besser getrennt werden können. Die Bauteile 1 1 ' und die Abstandshalter 14' sind auf einer Halterung 2' derart übereinander gestapelt, dass alle Bauteilsitzflächen 1 16', beispielsweise große Pleuelaugen, aller Bauteile 1 1 ' in einem Beschichtungsvorgang mittels einer an sich bekannte rotierenden thermischen Spritzeinrichtung R', die hier ein Plasmabrenner ist, beschichtet werden können. Die thermische Spritzeinrichtung R' rotiert dabei während des Beschichtungsvorgangs um die Stapelachse A und wird dabei darstellungsgemäß in senkrechter Richtung entlang der Stapelachse A derart geführt, dass nacheinander alle Bauteilsitzflächen 1 16' aller Bauteile 1 1 ' mit einer Bauteilbeschichtung 1 17' beschichtet werden können. Fig. 1 shows a schematic representation according to EP 2 029 317 B1 of a component stack V with components 1 1 'with component openings 1 1 1', e.g. Bearing components, in particular connecting rods, wherein between the components 1 1 'spacers 14' are provided with spacer openings 141 ', which are formed from the prior art as discs, so that the components 1 1' after completion of the coating process can be allegedly better separated. The components 1 1 'and the spacers 14' are stacked on a holder 2 'in such a way that all component seat surfaces 1 16', for example, large connecting rods, all components 1 1 'in a coating process by means of a known rotary thermal spray device R', which is a plasma torch here, can be coated. During the coating process, the thermal spraying device R 'rotates about the stacking axis A and is guided in the vertical direction along the stacking axis A in such a way that all the component seat surfaces 16' of all components 11 'can be successively coated with a component coating 11'.
Im Stand der Technik ist während des Beschichtungsvorgangs ein Maskierungsmittel M', das im vorliegenden Beispiel eine Maskierungsstangen M' ist, an jeweils den gegenüberliegenden Bereichen senkrecht zur Trennungslinie der Bauteilsitzflächen 1 16' vorgesehen, so dass in der Bauteilbeschichtung 1 17' beschichtungsfreie Ausnehmungen, also Bereiche ohne Beschichtung, entstehen. Die Ausnehmung wird in Fig. 1 aus Gründen der Übersicht nicht gezeigt. Die Ausnehmung ist bevorzugt eine streifenförmigen Ausnehmung, die über die gesamte Breite des Bauteils 1 1 ', also zum Beispiel über die gesamte Dicke D des Pleuelauges beim Beschichtungsvorgang erzeugt wird, so dass in dem Bereich, in dem der Bauteildeckel 1 14' vom Rest des Bauteils 1 1 ' an einer Trennfläche, z.B. durch Bruchtrennung oder eine andere Trennungsmethode getrennt wird, keine Beschichtung in Form der Bauteilbeschichtung 1 17' vorliegt. In the prior art, during the coating process, a masking agent M ', which in the present example is a masking rods M', is provided at each of the opposite regions perpendicular to the parting line of the component seat surfaces 16, so that in the component coating 11 'coating-free recesses, ie Areas without coating arise. The recess is not shown in Fig. 1 for reasons of clarity. The recess is preferably a strip-shaped recess which extends over the entire width of the component 11 ', Thus, for example, is generated over the entire thickness D of the connecting rod during the coating process, so that in the area in which the component lid 1 14 'from the rest of the component 1 1' at a separation surface, for example, by fracture separation or another separation method is separated, no Coating in the form of the component coating 1 17 'is present.
Aufgrund der Art und Weise wie die Bauteile 1 1 ' und Abstandshalter 14' mit den jeweiligen Bauteilöffnungen 1 1 1 ' und Abstandshalteröffnungen 141 ' gestapelt sind, bildet sich entlang der Stapelachse A' in der Stapelöffnung 13' des Bauteilstapels 1 ' eine homogene Bauteilbeschichtung 1 17' aus. Unter einer homogenen Bauteilbeschichtung 1 17' ist, wie eingangs erwähnt, eine Bauteilbeschichtung 1 17' mit einer in Richtung der Stapelachse A über den ganzen Bauteilstapel 1 ' im wesentlichen zusammenhängenden Beschichtung mit einem glatten und gleichmässigen Schichtverlauf und gleichen Schichtdicken zu verstehen, die sich auf den Bauteilen 1 1 ', den Abstandshaltern 14' und an den Berührungspunkten benachbarter Bauteile und Abstandshalter ausbildet. Due to the way in which the components 1 1 'and spacers 14' are stacked with the respective component openings 1 1 1 'and spacer openings 141', a homogeneous component coating 1 forms along the stack axis A 'in the stack opening 13' of the component stack 1 ' 17 'off. Under a homogeneous component coating 1 17 'is, as mentioned above, a component coating 1 17' to be understood in the direction of the stacking axis A over the entire stack of components 1 'substantially contiguous coating with a smooth and uniform layer course and the same layer thicknesses based on the components 1 1 ', the spacers 14' and formed at the points of contact of adjacent components and spacers.
Anhand der Fig. 2 soll im Folgenden ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Anordnung von Bauteilen 1 1 und Stapelkomponenten 12 in einem Bauteilstapel 1 diskutiert werden. Bei dem in Fig. 2 schematisch dargestellten erfindungsgemässen Bauteilstapel wird das Bauteil 1 1 , beispielsweise das Lagerbauteil, insbesondere das Pleuel, mit der Bauteilöffnung 1 1 1 sowie die Stapelkomponente 12 mit der Komponentenöffnung 121 derart in Form eines Bauteilstapels 1 mit der Stapelöffnung 13 übereinander gestapelt, dass die Bauteilfläche 1 12 im Bereich der Bauteilöffnung 1 1 1 und die Komponentenfläche 122 im Bereich der angrenzenden Komponentenöffnung 121 nur teilweise überlappen. Die sich nur teilweise überlappende Fläche ist in Fig. 2 schraffiert dargestellt. Wie in Fig. 2 zu sehen ist, kann das nur teilweise überlappen der Bauteilfläche 1 12 und der Komponentenfläche 122 hierbei bei gleichgrosser Bauteilfläche 1 12 und Komponentenfläche 122 durch ein zueinander räumliches Versetzen des Bauteils 1 1 und der Stapelkomponente 12 in Bezug auf die Stapelachse A realisiert werden. A particularly preferred embodiment of an arrangement according to the invention of components 11 and stack components 12 in a component stack 1 will be discussed below with reference to FIG. In the inventive component stack shown schematically in Fig. 2, the component 1 1, for example, the bearing component, in particular the connecting rod, stacked with the component opening 1 1 1 and the stack component 12 with the component opening 121 in the form of a stack of components 1 with the stacking opening 13 stacked in that the component surface 1 12 in the region of the component opening 1 1 1 and the component surface 122 in the region of the adjacent component opening 121 only partially overlap. The only partially overlapping surface is shown hatched in Fig. 2. As can be seen in FIG. 2, this can only partially overlap the component surface 12 and the component surface 122 in the case of an equally large component surface 12 and component surface 122 by a spatial displacement of the component 11 and the stack component 12 with respect to the stack axis A. will be realized.
Fig. 3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel, wobei durch abwechselndes anordnen der Bauteile 1 1 mit den Bauteilöffnungen 1 1 1 und Stapelkomponenten 12 mit den Komponentenöffnungen 121 der Bauteilstapel 1 mit der Stapelöffnung 13 gebildet wird. Die thermischen Spritzeinrichtung R rotiert während des Beschichtungsvorgangs um die Stapelachse A und wird dabei darstellungsgemäß in senkrechter Richtung entlang der Stapelachse A geführt, so dass nacheinander alle Bauteilsitzflächen 1 16 aller Bauteile 1 1 mit einer Bauteilbeschichtung 1 17 beschichtet werden. Fig. 3 shows schematically an embodiment, being formed by alternately arranging the components 1 1 with the component openings 1 1 1 and stack components 12 with the component openings 121 of the component stack 1 with the stack opening 13. During the coating process, the thermal spraying device R rotates about the stacking axis A and is thereby guided in the vertical direction along the stacking axis A, so that all the component seat surfaces 16 of all components 11 are successively coated with a component coating 11.
Aufgrund des zueinander versetzten Stapeins der Bauteile 1 1 mit den Bauteilöffnungen 1 1 1 und der Stapelkomponenten 12 mit den Komponentenöffnungen 121 , bildet sich an den Berührungspunkten des Bauteils 1 1 und der Stapelkomponente 12 während des Beschichtungsvorgangs, entlang der Stapelachse A in der Stapelöffnung 13 des Bauteilstapels 1 , eine Beschichtung mit sprunghaften Änderungen des Schichtverlaufs bzw. ein gekrümmter Schichtverlauf aus. Die Bereiche mit sprunghaften Änderungen des Schichtverlaufs entsprechen Sollbruchstellen, an welchen das Bauteil 1 1 und die Stapelkomponente 12 nach dem Beschichtungsvorgang beim Trennen des Bauteils 1 1 von der Stapelkomponente 12 beispielsweise vorteilhaft gebrochen werden, da die Beschichtung bevorzugt in diesen Bereichen bricht. Due to the staggered staple of the components 1 1 with the component openings 1 1 1 and the stack components 12 with the component openings 121, formed at the points of contact of the component 1 1 and the stack component 12 during the coating process, along the stack axis A in the stack opening 13 of the Component stack 1, a coating with sudden changes in the course of the layer or a curved layer course. The areas with abrupt changes in the course of the layer correspond to predetermined breaking points at which the component 1 1 and the stack component 12 are advantageously broken after the coating process when the component 1 1 is separated from the stack component 12, for example, since the coating preferably breaks in these areas.
Fig. 4 zeigt ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel, welches sich von dem in der Fig.3 gezeigten Ausführungsbeispiel darin unterscheidet, dass die Stapelkomponente 12 ein Abstandshalter 14 ist, dessen Abstandshalterfläche 142 grösser als die Bauteilfläche 1 12 ist und die Bauteilfläche 1 12 die Abstandshalterfläche 142 teilweise überlappt. Wie schematisch dargestellt, ist die Beschichtung entlang der Stapelachse A ungleichmässig, d.h. in der Bauteilbeschichtung 1 17 befinden sich Sollbruchstellen genau an den Berührungsstellen, also dort wo sich die Abstandshalter 14 befinden, so dass das Bauteil 1 1 von einem benachbarten Bauteil 1 1 nach dem Beschichtungsvorgang beispielsweise vorteilhaft getrennt werden kann, da die Beschichtung im Bereich des Abstandshalters 14 bricht. Fig. 4 shows a particularly preferred embodiment, which differs from the embodiment shown in Figure 3 in that the stacking component 12 is a spacer 14, the spacer surface 142 is larger than the component surface 1 12 and the component surface 1 12 the Spacer surface 142 partially overlapped. As schematically shown, the coating along the stacking axis A is uneven, ie in the component coating 1 17 are predetermined breaking points exactly at the points of contact, ie where the spacers 14 are, so that the component 1 1 from an adjacent component 1 1 after the Coating, for example, can be advantageously separated because the coating breaks in the region of the spacer 14.
In den Fig. 5a-5h sind verschiedene spezielle Ausführungsbeispiele von Bauteilstapeln 1 gezeigt, die Bauteile 1 1 mit Bauteilöffnungen 1 1 1 und Abstandshaltern 14 mit Abstandshalteröffnungen 141 umfassen, wobei verschiedene bevorzugte Ausführungsbeispiele von inneren Querschnitten von Abstandshalter 14 zu sehen sind. Various special embodiments of component stacks 1 are shown in FIGS. 5a-5h, which comprise components 11 with component openings 11 and spacers 14 with spacer openings 141, wherein various preferred embodiments of internal cross-sections of spacers 14 can be seen.
Fig. 5a zeigt schematisch einen Abstandshalter 14 mit einem trapezförmigen inneren Querschnitt, der mit zunehmendem Abstand von der Achse A kleiner wird. Fig. 5b und Fig. 5c zeigen einen rechteckigen inneren Querschnitt, wobei in Fig. 5b die Abstandshalterfläche 142 die Bauteilfläche 1 12 teilweise überlappt und in Fig. 5c umgekehrt die Bauteilfläche 1 12 die Abstandshalterfläche 142 teilweise überlappt. Die Fig. 5d zeigt einen Abstandshalter 14 dessen innerer Querschnitt in Richtung der Stapelachse A konvex ausgebildet ist, während in den Fig. 5e-5g Abstandshalter zu sehen sind, deren innere Querschnitte mehreckig ausgeführt sind. Fig. 5h zeigt einen Abstandshalter 14 mit einem in Richtung der Stapelachse A konkav ausgebildeten inneren Querschnitt. Fig. 5a shows schematically a spacer 14 with a trapezoidal inner cross section, which becomes smaller with increasing distance from the axis A. 5b and 5c show a rectangular inner cross section, wherein in FIG. 5b, the spacer surface 142 partially overlaps the component surface 112, and in FIG. 5c, conversely, the component surface 112 partially overlaps the spacer surface 142. 5d shows a spacer 14 whose inner cross-section is convex in the direction of the stack axis A, while spacers can be seen in FIGS. 5e-5g whose inner cross-sections are polygonal. Fig. 5h shows a spacer 14 with a concave in the direction of the stack axis A inner cross-section.
In Fig. 6 ist schematisch ein erfindungsgemäss hergestelltes Bauteil 1 1 , insbesondere ein Lagerbauteil 15 oder ein Pleuel 15 dargestellt. Das Pleuel 15 wurde zum Beispiel in einem Sinter oder Schmiedeverfahren aus einem Bauteil 1 1 hergestellt. Das Pleuel 15 umfasst einen Bauteilboden 1 13, der über einen Pleuelschaft S in an sich bekannter Weise mit einem kleinen Pleuelauge 151 verbunden ist. Zusammen mit dem Bauteildeckel 1 14 bildet der Bauteilboden 1 13 einen geteilten Bauteilsitz 1 15, wobei im Bauteilsitz 1 15 zur Lagerung einer Kurbelwelle KW eine mit einer Bauteilbeschichtung 1 17 aus einem Lagerschichtmaterial beschichtete Bauteilsitzfläche 1 16 ausgebildet ist. Der geteilte Lagersitz 5 ist an einer Trennfläche 1 19 durch Bruchtrennung getrennt worden. Der Bauteildeckel 1 14 ist dabei im Einbauzustand an den Bauteilboden 1 13, also an den Rest des Pleuels 15 z.B. mittels FIG. 6 schematically shows a component 1 1 produced according to the invention, in particular a bearing component 15 or a connecting rod 15. The connecting rod 15 has been produced, for example, in a sintering or forging method from a component 11. The connecting rod 15 comprises a component bottom 1 13, which is connected via a connecting rod shaft S in a conventional manner with a small connecting rod 151. Together with the component cover 1 14 forms the component bottom 1 13 a split component seat 1 15, wherein in the component seat 1 15 for supporting a crankshaft KW a with a component coating 1 17 from a bearing layer material coated component seat surface 1 16 is formed. The split bearing seat 5 has been separated at a separation surface 1 19 by fracture separation. The component cover 1 14 is in the installed state of the component bottom 1 13, ie to the rest of the connecting rod 15, for example by means
Pleuelschrauben verschraubt, die aus Gründen der Übersicht in Fig. 6 nicht dargestellt sind. Deutlich zu erkennen ist die Ausnehmung 1 18, die sich senkrecht zur Trennungslinie T über die gesamte Dicke D des Pleuels 15, also in Richtung einer Achse der Kurbelwelle KW in Form eines beschichtungsfreien Streifens erstreckt. Die Ausnehmung 1 18 wurde vor der Bruchtrennung des großen Pleuelauges 152, das durch den Bauteilboden 1 13 und den Bauteildeckel 1 14 gebildet wird, bereits während der Beschichtung der Bauteilsitzfläche 1 16 mit der Bauteilbeschichtung 1 17 durch Verwendung des Markierungsmittels M erzeugt. Dazu wird das Markierungsmittel M während des Beschichtungsvorgangs zum Aufbringen der Bauteilbeschichtung 1 17 derart senkrecht zu der Trennungslinie T an der Bauteilsitzfläche 1 16 angeordnet, dass in der Lagerschicht 6 die beschichtungsfreie Ausnehmung 1 18 in Form eines Streifens der Breite B entsteht. Screwed connecting rod, which are not shown for reasons of clarity in Fig. 6. Clearly visible is the recess 1 18, which extends perpendicular to the dividing line T over the entire thickness D of the connecting rod 15, ie in the direction of an axis of the crankshaft KW in the form of a coating-free strip. The recess 1 18 was before the fracture separation of the large connecting rod 152, which is formed by the component bottom 1 13 and the component cover 1 14, already during the coating of the component seat surface 1 16 with the component coating 1 17 generated by using the marking means M. For this purpose, the marking means M is arranged during the coating process for applying the component coating 1 17 perpendicular to the dividing line T on the component seat surface 1 16, that in the bearing layer 6, the coating-free recess 1 18 is formed in the form of a strip of width B.
Somit stehen durch die Erfindung ein Verfahren zum thermischen Beschichten eines Bauteilstapels und eine Vorrichtung mit einem Bauteilstapel bereit, welche es ermöglichen in Richtung der Stapelachse an den Berührungspunkten benachbarter Bauteile sprunghafte Änderungen des Schichtverlauf zu erzeugen und somit Sollbruchstellen in der Bauteilbeschichtung zu induzieren und Bauteile, z.B. Lagerbauteile oder Pleuel, mit einer Bauteilbeschichtung auf der Bauteilsitzfläche herzustellen. Thus, the invention provides a method for thermal coating of a component stack and a device with a component stack, which make it possible to produce sudden changes in the layer course in the direction of the stack axis at the points of contact of adjacent components and thus to induce predetermined breaking points in the component coating and components, e.g. Bearing components or connecting rods to produce with a component coating on the component seat surface.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum thermischen Beschichten eines Bauteilstapels (1), umfassend ein Bauteil (11,15) und eine Stapelkomponente (12,14), wobei das Bauteil (11,15) und die Stapelkomponente (12,14) derart in Bezug auf eine Stapelachse (A) ausgerichtet werden, dass der Bauteilstapel (1) entlang der Stapelachse (A) ausgebildet wird und der Bauteilstapel (1) mit einem thermischen Beschichtungsverfahren beschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bauteilfläche (112) des Bauteils (11, 15) und eine angrenzende Komponentenfläche (122) der Stapelkomponente (12, 14) nur teilweise überlappen. A method of thermal coating a component stack (1), comprising a component (11, 15) and a stack component (12, 14), wherein the component (11, 15) and the stack component (12, 14) are in relation to one another Stacking axis (A) are aligned, that the component stack (1) along the stacking axis (A) is formed and the component stack (1) is coated with a thermal coating method, characterized in that a component surface (112) of the component (11, 15) and only partially overlap an adjacent component surface (122) of the stack component (12, 14).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Bauteil (11,15) eine durchgehende Bauteilöffnung (111) und die Stapelkomponente (12,14) eine durchgehenden Komponentenöffnung (121) aufweist, und das Bauteil (11,15) und die Stapelkomponente (12,14) derart in Bezug auf die Stapelachse (A) ausgerichtet werden, dass der Bauteilstapel (1) mit der Bauteilöffnung (111) und der Komponentenöffnung (121) während des Beschichtungsvorgangs derart eine durchgehende Stapelöffnung (13) bildet, dass die Bauteilfläche (112) im Bereich der Bauteilöffnung (111) und die Komponentenfläche (122) im Bereich der angrenzenden Komponentenöffnung (121) nur teilweise überlappen. 2. The method according to claim 1, wherein the component (11, 15) has a continuous component opening (111) and the stack component (12, 14) has a continuous component opening (121), and the component (11, 15) and the stack component (12 , 14) are aligned in relation to the stacking axis (A) such that the component stack (1) forms a continuous stack opening (13) with the component opening (111) and the component opening (121) during the coating process such that the component surface (112 ) in the region of the component opening (111) and the component surface (122) in the region of the adjacent component opening (121) only partially overlap.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Stapelkomponente (12,14) ein weiteres Bauteil (11,15), insbesondere ein zum Bauteil (11,15) identisches weiteres Bauteil (11,15) ist. 3. The method according to any one of claims 1 or 2, wherein the stack component (12,14) is a further component (11,15), in particular to the component (11,15) identical further component (11,15).
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Stapelkomponente (12,14) ein Abstandshalter (14), insbesondere ein4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the stack component (12,14) a spacer (14), in particular a
Abstandshalter (14) mit einer durchgehenden Abstandshalteröffnung (141) ist. Spacer (14) with a continuous spacer opening (141).
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Abstandshalter (14) zwischen dem Bauteil (1 1 , 15) und dem weiteren Bauteil (1 1 , 15) angeordnet wird. 5. The method of claim 4, wherein the spacer (14) between the component (1 1, 15) and the further component (1 1, 15) is arranged.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Abstandshalter (14) in Form einer Scheibe, insbesondere in Form einer Scheibe mit einer runden oder einer ovalen Abstandshalteröffnung (141 ) ausgebildet wird, im Speziellen in Form einer Scheibe mit einer runden oder einer ovalen Aussenkontur ausgebildet wird. 6. The method of claim 4 or 5, wherein the spacer (14) in the form of a disc, in particular in the form of a disc with a round or an oval spacer opening (141) is formed, in particular in the form of a disc with a round or an oval Outer contour is formed.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei ein innerer Querschnitt und / oder ein äusserer Querschnitt des Abstandhalters (14) entlang der Stapelachse (A) mehreckig, oder konkav gewölbt, oder konvex gewölbt ausgebildet wird. 7. The method according to any one of claims 4 to 6, wherein an inner cross-section and / or an outer cross section of the spacer (14) along the stacking axis (A) polygonal, or concave, or convex is formed.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei der Abstandshalter (14) als Teil des Bauteils (1 1 , 15) ausgebildet wird. 8. The method according to any one of claims 4 to 7, wherein the spacer (14) is formed as part of the component (1 1, 15).
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bauteil (1 1 , 15) ein Lagerbauteil (15), insbesondere ein Pleuel (15), ist. 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein the component (1 1, 15) is a bearing component (15), in particular a connecting rod (15).
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bauteil (1 1 , 15) einen aus einem Bauteilboden (1 13) und einem Bauteildeckel10. The method according to any one of the preceding claims, wherein the component (1 1, 15) one of a component bottom (1 13) and a component cover
(1 14) gebildeten geteilten Bauteilsitz (1 15) umfasst, und im Bauteilsitz(1 14) formed divided component seat (1 15), and in the component seat
(1 15) eine beschichtete Bauteilsitzfläche (1 16) mit einer Bauteilbeschichtung (1 17) aus einem Bauteilschichtmaterial mittels eines(1 15) a coated component seat surface (1 16) with a component coating (1 17) of a component layer material by means of a
Beschichtungsvorgangs ausgebildet wird und zur Bildung eines beschichtungsfreien Bereichs ein Maskierungsmittel (M) während des Beschichtungsvorgangs derart senkrecht zu einer Trennungslinie (T) an der Bauteilsitzfläche (1 16) angeordnet wird, dass durch das Maskierungsmittel (M) die Beschichtung der Bauteilsitzfläche (1 15) mit dem Bauteilschichtmaterial in dem maskierten Bereich verhindert wird und nach der Entfernung des Maskierungsmittels (M) in der Bauteilbeschichtung (1 17) eine Ausnehmung (1 18) in einer vorgebbaren Breite ausgebildet ist. Coating process is formed and to form a coating-free area a masking agent (M) during the coating process is perpendicular to a separation line (T) on the component seat surface (1 16) arranged such that by the masking agent (M) the coating of the component seat surface (1 15) is prevented with the device layer material in the masked area and after the removal of the masking agent (M) in the Component coating (1 17) has a recess (1 18) is formed in a predetermined width.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Maskierungsmittel (M) als von dem Bauteil (1 1 , 15) getrenntes, nicht mit diesem verbundenes Element ausgebildet wird. 1 1. A method according to claim 10, wherein the masking means (M) is formed as an element separate from the component (1 1, 15) and not connected thereto.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 1 1 , wobei das Maskierungsmittel (M) in Form einer Maskierungsstange (M), insbesondere in Form einer Maskierungsstange (M) mit einem runden, oder einem ovalen, oder einem mehreckigen Querschnitt, insbesondere mit einem rechteckigen oder quadratischen Querschnitt ausgebildet wird. 12. The method of claim 10 or 1 1, wherein the masking agent (M) in the form of a masking rod (M), in particular in the form of a masking rod (M) with a round, or an oval, or a polygonal cross-section, in particular with a rectangular or square cross-section is formed.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei zur Beschichtung der Bauteilstapel (1 ) auf einer Halterung (2) angeordnet wird und/oder das Maskierungsmittel (M) in der Halterung (2) verankert wird. 13. The method according to any one of claims 10 to 12, wherein for coating the component stack (1) on a holder (2) is arranged and / or the masking agent (M) in the holder (2) is anchored.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei im Abstandshalter (14) ein Führungselement für das Maskierungsmittels (M) vorgesehen wird. 14. The method according to any one of claims 10 to 13, wherein in the spacer (14) a guide element for the masking agent (M) is provided.
15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine radiale innere Begrenzungsfläche der Stapelöffnung (13) Innenbeschichtet wird. 15. The method according to any one of the preceding claims, wherein a radial inner boundary surface of the stack opening (13) is internally coated.
16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine äussere Umfangsfläche des Bauteilstapels (1 ) Aussenbeschichtet beschichtet wird. 16. The method according to any one of the preceding claims, wherein an outer peripheral surface of the component stack (1) is coated outside coated.
17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Bauteilstapel (1 ) beim Beschichtungsvorgang um die Stapelachse (A) rotiert wird. 17. The method according to any one of the preceding claims, wherein the component stack (1) during the coating process about the stack axis (A) is rotated.
18. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zur Beschichtung der inneren radialen Begrenzungsfläche und / oder der äusseren Umfangfläche eine rotierende thermische Spritzvorrichtung, insbesondere ein rotierender Plasmabrenner verwendet wird. 18. The method according to any one of the preceding claims, wherein for coating the inner radial boundary surface and / or the outer peripheral surface of a rotating thermal spray device, in particular a rotating plasma torch is used.
19. Vorrichtung mit einem Bauteilstapel (1), umfassend eine thermische Spritzeinrichtung, ein Bauteil (11,15) und eine Stapelkomponente (12,14), wobei das Bauteil (11,15) und die Stapelkomponente (12,14) derart in Bezug auf eine Stapelachse (A) ausgerichtet sind, dass der Bauteilstapel (1) entlang der Stapelachse (A) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bauteilfläche (112) des Bauteils (11, 15) und eine angrenzende Komponentenfläche (122) der Stapelkomponente (12, 14) nur teilweise überlappen. 19. Device having a component stack (1), comprising a thermal spraying device, a component (11, 15) and a stack component (12, 14), the component (11, 15) and the stack component (12, 14) being so related are aligned on a stacking axis (A) such that the component stack (1) is formed along the stacking axis (A), characterized in that a component surface (112) of the component (11, 15) and an adjacent component surface (122) of the stack component ( 12, 14) overlap only partially.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei das Bauteil (11,15) eine durchgehende Bauteilöffnung (111) und die Stapelkomponente (12,14) eine durchgehenden Komponentenöffnung (121) aufweist, und das Bauteil (11,15) und die Stapelkomponente (12,14) derart in Bezug auf die Stapelachse (A) ausgerichtet sind, dass der Bauteilstapel (1) mit der Bauteilöffnung (111) und der Komponentenöffnung (121) während des Beschichtungsvorgangs derart eine durchgehende Stapelöffnung (13) bildet, dass die Bauteilfläche (112) im Bereich der Bauteilöffnung (111) und die Komponentenfläche (122) im Bereich der angrenzenden Komponentenöffnung (121) nur teilweise überlappen. 20. Device according to claim 19, wherein the component (11, 15) has a continuous component opening (111) and the stack component (12, 14) has a continuous component opening (121), and the component (11, 15) and the stack component (12 , 14) are aligned with respect to the stacking axis (A) such that the component stack (1) forms a continuous stack opening (13) with the component opening (111) and the component opening (121) during the coating process such that the component surface (112 ) in the region of the component opening (111) and the component surface (122) in the region of the adjacent component opening (121) only partially overlap.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, wobei die Vorrichtung eine Halterung (2) für den Bauteilstapel (1) umfasst. 21. Device according to claim 19 or 20, wherein the device comprises a holder (2) for the component stack (1).
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei die Vorrichtung eine thermische Spritzeinrichtung (R), insbesondere einen rotierenden Plasmabrenner umfasst. 22. Device according to one of claims 19 to 21, wherein the device comprises a thermal spraying device (R), in particular a rotating plasma torch.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei der Bauteilstapel (1) rotierbar in Bezug auf die thermische Spritzeinrichtung (R) angeordnet ist. 23. Device according to one of claims 19 to 22, wherein the component stack (1) is arranged rotatable with respect to the thermal spray device (R).
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei die Stapelkomponente (12, 14) ein weiteres Bauteil (1 1 , 15), insbesondere ein zum Bauteil (1 1 , 15) identisches weiteres Bauteil (1 1 , 15) ist. 24. Device according to one of claims 19 to 23, wherein the stack component (12, 14) is a further component (1 1, 15), in particular to the component (1 1, 15) identical further component (1 1, 15).
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 24, wobei die Stapelkomponente (12, 14) ein Abstandshalter (14), insbesondere ein25. Device according to one of claims 19 to 24, wherein the stack component (12, 14) a spacer (14), in particular a
Abstandshalter (14) mit einer durchgehenden Abstandshalteröffnung (141 ) ist. Spacer (14) with a continuous spacer opening (141).
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei der Abstandshalter (14) zwischen dem Bauteil (1 1 , 15) und dem weiteren Bauteil (1 1 , 15) angeordnet ist. 26. The apparatus of claim 25, wherein the spacer (14) between the component (1 1, 15) and the further component (1 1, 15) is arranged.
27. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, wobei der Abstandshalter (14) in Form einer Scheibe, insbesondere in Form einer Scheibe mit einer runden oder einer ovalen Abstandshalteröffnung (141 ) ausgebildet ist, im Speziellen in Form einer Scheibe mit einer runden oder einer ovalen Aussenkontur ausgebildet ist. 27. The apparatus of claim 25 or 26, wherein the spacer (14) in the form of a disc, in particular in the form of a disc with a round or oval spacer opening (141) is formed, in particular in the form of a disc with a round or an oval Outer contour is formed.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, wobei ein innerer Querschnitt und/oder ein äusserer Querschnitt des Abstandhalters (14) entlang der Stapelachse (A) mehreckig, oder konkav gewölbt, oder konvex gewölbt ausgebildet ist. 28. Device according to one of claims 25 to 27, wherein an inner cross section and / or an outer cross section of the spacer (14) along the stacking axis (A) polygonal, or concave, or convex curved.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 28, wobei der Abstandshalter (14) als Teil des Bauteils (1 1 , 15) ausgebildet ist. 29. Device according to one of claims 25 to 28, wherein the spacer (14) as part of the component (1 1, 15) is formed.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 29, wobei das Bauteil (1 1 , 15) ein Lagerbauteil (15), insbesondere ein Pleuel (15) ist. 30. Device according to one of claims 19 to 29, wherein the component (1 1, 15) is a bearing component (15), in particular a connecting rod (15).
31 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 30, wobei das Bauteil (1 1 , 15) einen aus einem Bauteilboden (1 13) und einem Bauteildeckel (1 14) gebildeten geteilten Bauteilsitz (1 15) umfasst, und im Bauteilsitz (1 15) eine beschichtete Bauteilsitzfläche (1 16) mit einer Bauteilbeschichtung (1 17) aus einem Bauteilschichtmaterial mittels eines Beschichtungsvorgangs ausbildbar ist und zur Bildung eines beschichtungsfreien Bereichs ein Maskierungsmittel (M) während des Beschichtungsvorgangs derart senkrecht zu einer Trennungslinie (T) an der Bauteilsitzfläche (1 16) anordenbar ist, sodass durch das Maskierungsmittel (M) die Beschichtung der Bauteilsitzfläche (1 16) mit Schichtmaterial in dem maskierten Bereich verhinderbar ist und nach der Entfernung des Maskierungsmittels (M) in der Bauteilbeschichtung (1 17) eine Ausnehmung (1 18) in einer vorgebbaren Breite ausgebildet ist. 31. Device according to one of claims 19 to 30, wherein the component (1 1, 15) from a component bottom (1 13) and a component cover (1 14) formed divided component seat (1 15) comprises, and in the component seat (1 15) a coated component seat surface (1 16) with a component coating (1 17) of a component layer material by means of a Coating process can be formed and to form a coating-free area, a masking agent (M) can be arranged perpendicularly to a dividing line (T) on the component seat surface (1 16) during the coating process so that the coating of the component seat surface (1 16) is achieved by the masking agent (M). can be prevented with layer material in the masked area and after the removal of the masking agent (M) in the component coating (1 17) a recess (1 18) is formed in a predetermined width.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31 , wobei das Maskierungsmittel (M) als von dem Bauteil (1 1 , 15) getrenntes, nicht mit diesem verbundenes Element ausgebildet ist. 32. Apparatus according to claim 31, wherein the masking means (M) as of the component (1 1, 15) separated, not connected to this element is formed.
33. Vorrichtung nach Anspruch 31 oder 32, wobei das Maskierungsmittel (M) in Form einer Maskierungsstange (M), insbesondere in Form einer Maskierungsstange (M) mit einem runden, oder einem ovalen, oder einem mehreckigen Querschnitt, insbesondere mit einem rechteckigen oder quadratischen Querschnitt ausgebildet ist. 33. The apparatus of claim 31 or 32, wherein the masking agent (M) in the form of a masking rod (M), in particular in the form of a masking rod (M) with a round, or an oval, or a polygonal cross-section, in particular with a rectangular or square Cross-section is formed.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 33, wobei der Bauteilstapel (1 ) zur Beschichtung auf einer Halterung (2) angeordnet wird und/oder das Maskierungsmittel (M) in der Halterung (2) verankert wird. 34. Device according to one of claims 31 to 33, wherein the component stack (1) for coating on a holder (2) is arranged and / or the masking agent (M) in the holder (2) is anchored.
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 34, wobei im Abstandshalter (14) ein Führungselement für das Maskierungsmittels (M) vorgesehen ist. 35. Device according to one of claims 31 to 34, wherein in the spacer (14) a guide element for the masking agent (M) is provided.
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 35, wobei eine radiale innere Begrenzungsfläche der Stapelöffnung (13) innenbeschichtbar ist. 36. Device according to one of claims 19 to 35, wherein a radial inner boundary surface of the stack opening (13) is internally coatable.
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 36, wobei eine äussere Umfangsfläche des Bauteilstapels (1 ) aussenbeschichtbar ist. 37. Device according to one of claims 19 to 36, wherein an outer peripheral surface of the component stack (1) is externally coatable.
38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 37, wobei der Bauteilstapel (1 ) beim Beschichtungsvorgang um die Stapelachse (A) rotierbar ist. 38. Device according to one of claims 19 to 37, wherein the component stack (1) during the coating process about the stacking axis (A) is rotatable.
39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 38, wobei zur Beschichtung der inneren radialen Begrenzungsfläche und / oder der äusseren Umfangfläche eine rotierende thermische Spritzvorrichtung, insbesondere ein rotierender Plasmabrenner vorgesehen ist. 39. Device according to one of claims 19 to 38, wherein for coating the inner radial boundary surface and / or the outer peripheral surface of a rotating thermal spray device, in particular a rotating plasma torch is provided.
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