WO2000037789A1 - Cylinder housing and method for producing a cylinder housing - Google Patents

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WO2000037789A1
WO2000037789A1 PCT/EP1999/009467 EP9909467W WO0037789A1 WO 2000037789 A1 WO2000037789 A1 WO 2000037789A1 EP 9909467 W EP9909467 W EP 9909467W WO 0037789 A1 WO0037789 A1 WO 0037789A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cylinder
crankcase
coating
inlet chamfer
thermal coating
Prior art date
Application number
PCT/EP1999/009467
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German (de)
French (fr)
Inventor
Udo Schlegel
Reinhard Vogelsang
Original Assignee
Volkswagen Aktiengesellschaft
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Application filed by Volkswagen Aktiengesellschaft filed Critical Volkswagen Aktiengesellschaft
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/18—Other cylinders
    • F02F1/20—Other cylinders characterised by constructional features providing for lubrication

Definitions

  • the invention relates to a cylinder crankcase, in particular for an internal combustion engine, with the features mentioned in the preamble of claim 1 and a method for producing a cylinder crankcase with the features mentioned in the preamble of claim 5.
  • an aluminum engine block is known from US Pat. No. 2,588,422, the cylinder raceways of which have a thermally sprayed coating.
  • GB 2 050 434 A discloses various coatings obtained by thermal spraying. These coatings are on steel or cast parts of internal combustion engines, such as piston rings or cylinder liners.
  • Another coating for cylinder liners is known from DE AS 21 46 153, in which a plasma coating is described.
  • thermal coating for example a plasma coating
  • a coating material in particular a metal
  • a flame melted in it and deposited on a substrate.
  • coatings with different properties in particular with desired sliding properties, hardness properties, layer thicknesses or the like, can be achieved.
  • the invention has for its object to provide a cylinder crankcase of the generic type, which is characterized by a precise guide for cylinder pistons.
  • the invention is also based on the object Specify method of the generic type with which a precise manufacture of cylinder crankcases is possible.
  • this object is achieved by a cylinder crankcase with the features mentioned in claim 1.
  • the at least one cylinder bore on a cylinder head surface of the cylinder crankcase has an inlet chamfer and the cylinder running surface is provided with a thermal coating up to a transition to the inlet chamfer, it is advantageously achieved that the thermal coating on the one hand has excellent sliding / running properties of the cylinder pistons in the cylinder bores can be reached and, on the other hand, due to the simultaneously provided chamfer, an exact introduction of a reworking tool, in particular a reamer for honing (fine finishing) of the cylinder running surfaces, can take place.
  • This exact insertion of the post-processing tools through the insertion chamfer leads to a particularly optimal machining of the cylinder running surfaces.
  • the inlet chamfer does not have the thermal coating and the cylinder running surfaces have the thermal coating, it is achieved that no damage, such as delamination or the like, can occur during the reworking of the cylinder running surface, particularly at its transition to the cylinder head surface.
  • the reworked cylinder running surfaces are characterized by a thermal coating with high adhesive tensile strength right up to their transition into the intake chamfer.
  • the thermal coating has a chamfer corresponding to the inlet chamfer at its upper end. This advantageously ensures that there is no abrupt transition from the material of the cylinder crankcase to the thermal coating within the inlet chamfer. As a result, the reworked cylinder running surface has the optimal sliding or running properties.
  • the quasi-assembled inlet chamfer also advantageously ensures that exact guidance is provided during the assembly of the internal combustion engine, in particular the insertion of the cylinder pistons with their piston rings into the cylinder bores.
  • the inlet chamfer enables the cylinder pistons to be inserted into the cylinder bores in a self-adjusting manner without a transition region between the thermal coating and the cylinder head surface being thereby subjected to a mechanical load.
  • this avoids sudden transitions in the inlet chamfer between the cylinder crankcase and the thermal coating. These can therefore not be points of attack for mechanical and / or chemical stress during post-processing and during piston assembly or the operation of the internal combustion engine.
  • the thermally coated cylinder running surfaces are characterized by an optimal surface quality, which leads to a long service life of the internal combustion engine. Damage to the cylinder barrel surface, in particular in its critical transition area to the cylinder head surface, is thus avoided.
  • the thermal coating is first applied and then removed in the area of the inlet chamfer. In addition to the advantages of the single chamfer, this results in technological advantages in production.
  • the edge region around the cylinder running surface is broken before the thermal coating is applied. In this way, a notch effect of the edge area is excluded, which can lead to flaking, cracks or the like within the thermal coating.
  • Figure 1 is a schematic view of a processing station for thermal
  • Figure 2 is a schematic side view of a processing section of the
  • FIG. 3 shows a schematic top view of the processing section according to FIG.
  • Figure 4 is a schematic partial view of a cylinder bore during machining
  • Figure 5 shows a thermally coated cylinder barrel before finishing
  • Figure 6 shows a thermally coated cylinder barrel after finishing.
  • FIG. 1 schematically shows a processing station 10 for the thermal coating of cylinder running surfaces of cylinder crankcases 12. Only one cylinder crankcase 12 is indicated in each case, this also only having indicated cylinder bores 14, here four. The walls delimiting the cylinder bores 14, that is to say the cylinder running surfaces, are to be coated by means of the processing station 10. The coating is done using a plasma coating technique. In the context of the present description, the actual process of plasma coating is not dealt with in more detail, since this is known.
  • the cylinder crankcases 12 are moved through the processing station 10 by means of a transport path 16, for example a roller conveyor or the like.
  • the processing station 10 comprises processing sections 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 and 36, 37 and 39. The individual processing sections will be briefly discussed below.
  • FIG. 1 details such as drives, locks, inlets and outlets for gases, electrical energy or other media, control and monitoring devices or the like have been omitted for reasons of clarity.
  • the processing section 18 comprises a feed station at which the cylinder crankcases are transferred to the processing station 10.
  • the cylinder crankcase 12 are already in a way not to be considered here manufactured and machined with all the necessary functional elements, such as cylinder bores, coolant channels, fitting bores or the like.
  • the processing section 20 comprises a washing or cleaning station, within which the cylinder crankcases are completely washed free of chips and oil. Furthermore, the cylinder running surfaces to be coated are dried and degreased absolutely. The absence of chips and oil is achieved, for example, by an injection flood wash, with critical areas, such as undercuts, bores, cavities or the like, being cleaned at high pressure by targeted injection of a wash liquor. Degreasing is carried out, for example, by superheated steam, which is conducted, for example, by appropriately designed lances onto the cylinder surfaces of the cylinder crankcase 12.
  • the superheated steam for example, has an outlet temperature of 120 ° C to 160 ° C and is introduced at an outlet pressure of approximately 120 to 180 mbar.
  • the subsequent drying of the cylinder crankcase is preferably carried out under vacuum, for example at a negative pressure of 80 to 120 mbar.
  • the previously cleaned and dried cylinder crankcase 12 is provided with a cover template 38.
  • the cover template 38 has openings 40 indicated here.
  • the openings 40 are aligned with the cylinder bores 14, so that when the cover template 38 is applied, the cylinder bores 14 remain accessible from above through the openings 40.
  • the cover template 38 is designed such that all other areas of the cylinder crankcase 12 are covered by the latter. This applies in particular to coolant channels, fitting bores or the like.
  • the cover template 38 can be placed on the cylinder crankcase 12 manually or by a corresponding gripper or the like.
  • the cover template 38 has an exact flat underside, which rests on the cylinder head surface of the cylinder crankcase 12 that has already been milled flat. To fix the cover template 38, this can have fixing pins, not shown in detail here, which engage, for example, in fitting holes provided anyway in the cylinder crankcase 12, for example for later attachment of a cylinder head.
  • the cover template 38 is made of a material that is resistant to the subsequent processing. In particular, this has a sufficiently high strength against a sandblast attack and against a plasma treatment and the like.
  • the cover template 38 lies only by their own weight on the cylinder crankcase 12.
  • Sandblasting of the cylinder bores 14 takes place in the machining section 24. This sandblasting is carried out in order to achieve a roughness of the cylinder running surfaces so that the plasma coating taking place in the machining section 32 obtains the necessary adhesive tensile strength.
  • at least one blasting lance possibly two or more blasting lances, is introduced into the cylinder bores 14 simultaneously or in succession. The lances reach through the openings 40 of the cover template 38.
  • Sandblasting is carried out, for example, with aluminum oxide Al 2 O 3 with a grain size of 0.18 to 1.18 mm, depending on the required surface roughness based on the substrate alloy of the cylinder crankcase or the tensile strength of the later plasma coating.
  • the sandblasting is preferably carried out using a double sandblasting unit which has two sandblasting lances.
  • the simultaneous sandblasting of the cylinder bores 1 and 3 takes place, that is to say cylinder bores 14 which are not immediately adjacent. This makes better handling possible in the case of relatively cramped available space conditions, which depend on the pitch of the cylinder bores 14. This also halves the machining for a complete cylinder crankcase, since two cylinder bores are machined simultaneously.
  • either the cylinder crankcase 12 or the sandblasting unit is moved by the pitch of the cylinder bore 14, so that the cylinder bores 2 and 4 can then be sandblasted.
  • the sandblasting takes place through the openings 40 of the cover templates 38, that is, the blasting lances are introduced through the cover template 38 into the cylinder bores 14. All other areas of the cylinder crankcase 12 are protected by the cover template 38 so that they do not come into contact with the sandblasting agent applied under pressure, so that the surfaces thereof are not impaired in any way.
  • the action of the sandblasting takes place exclusively on the cylinder running surfaces of the cylinder bores 14.
  • the sandblasted cylinder crankcase 12 is then cleaned in the machining section 26 by removing dust, in particular very fine dust, from the cylinder bores 14 by the sandblasting.
  • This can be done, for example, by cleaned (particle-free), de-oiled and water-free compressed air, for example with a pressure of approximately 5 to 6 bar, with simultaneous suction of the dusts.
  • all cylinder bores 14 are cleaned, that is, blown out and suctioned out, at the same time.
  • the cylinder crankcase 12 is measured, in particular a roughness measurement of the cylinder running surfaces.
  • the measurement can be carried out fully automatically by means of suitable devices, for example photogrammetry, a micromirror measurement system or a strip light projection. In this case, all cylinder bores 14 or a sample of only one of the cylinder bores 14 or a cylinder bore 14 of each nth cylinder crankcase 12 can be measured.
  • the cylinder crankcases are transferred to the machining section 32, in which the actual thermal coating of the cylinder running surfaces takes place.
  • the plasma coating is carried out in a manner known per se, in that a coating material, in particular a metal, is fed to a flame, melted out in the flame and deposited on the cylinder running surfaces.
  • a coating atmosphere for example oxygen and / or nitrogen or another process gas for stabilizing the flame and / or for regulating the proportion of oxide in the plasma layer, is also supplied.
  • the plasma coating of the cylinder running surfaces can be carried out individually for each of the cylinder bores 14 or, similarly to sandblasting, by means of a double plasma unit, by means of which the cylinder bores 1 and 3 and then the cylinder bores 2 and 4 are coated first. Due to the cover template 38 still located on the cylinder crankcase 12, an impairment, in particular contamination of areas of the cylinder crankcase 12 that are not to be coated are reliably avoided.
  • the cylinder crankcases are transferred to the processing section 34.
  • This can optionally be part of a cooling zone.
  • a separate cooling zone is provided between the plasma coating in the processing section 32 and the processing section 34.
  • the cover template 38 is removed. This is removed from the cylinder crankcase 12 either manually or by auxiliary devices. Since the cover template 38 rests only on the cylinder crankcase 12 due to its own weight, additional measures for removing the cover template 38 are not necessary. Finally, the cylinder crankcase 12 is removed in a machining section 36 of the machining station 10 and fed to a further machining, in the machining sections 37 and 39, in which an inlet chamfer is attached to the cylinder bores 14 and then honed. This will be discussed in more detail with reference to FIGS. 4 to 6.
  • the cylinder crankcase 12 can be marked in the section 36.
  • the cylinder crankcase 12 is marked, for example, by a serial number or the like.
  • the openings 40 of the cover template 38 are slightly larger than the cylinder bores 14, so that a corresponding edge coating of the edge regions of the cylinder crankcase 12 surrounding the cylinder bores 14 takes place. This advantageously ensures that the plasma coating on the cylinder running surfaces is retained during a subsequent chamfering of the cylinder bore 18.
  • the stenciling of the cylinder crankcase 12 is maintained throughout the entire passage through the processing sections 24, 26, 28, 30 and 32.
  • the covering templates are applied in the processing section 22 and removed in the processing section 34.
  • the covering templates 38 used in accordance with this exemplary embodiment must therefore be suitable both for sandblasting in the processing section 24 and for plasma coating in the processing section 32. Since on the one hand it is a material-removing process and on the other hand it is a material-applying process, the cover template 38 has to do justice to both mutually opposing processes.
  • the stenciling of the cylinder crankcase 12 is illustrated in a further exemplary embodiment with reference to FIGS. 2 and 3.
  • a schematic side view and a schematic top view of the machining section 24 or the machining section 32 are shown.
  • the basic structure within the processing sections 24 and 32 is the same. The only differences are the sandblasting devices as tools and the plasma coating devices as tools. However, this will not be dealt with in more detail in the context of the present description.
  • the stenciling of the cylinder crankcase 12 is decisive both in the case of sandblasting in the machining section 24 and in the case of plasma coating in the machining section 32.
  • a cylinder crankcase 12 is arranged on a lifting table 42.
  • the lifting table 42 is integrated in the transport path 16. This is done in such a way that the cylinder crankcase 12 is transported by means of the transport path 16 into the respective processing sections 24 and 32 and can be transferred there into its respective processing position by means of the lifting tables 42.
  • a machining tool 44 each having a lance or, according to the exemplary embodiments already explained, two or more lances 46.
  • the lances 46 are designed accordingly either for sandblasting in the processing section 24 or for plasma coating in the processing section 32.
  • the processing stations 24 and 32 further comprise a device, designated here overall with 50, for stenciling the cylinder crankcase 12.
  • a device designated here overall with 50
  • the device 50 comprises a turntable 52, which can be rotated about its axis of rotation 56 in defined steps by means of a drive 54.
  • the turntable 52 has, as the schematic plan view in FIG. 3 better illustrates, receptacles 58 for one cover template each. From the top view it is clear that the cover templates 38 only have the openings 40, which are each assigned to the cylinder bores 14.
  • the turntable 52 can be rotated step by step in a defined manner by means of the drive 54. In the exemplary embodiment shown, four templates 38 are arranged on the turntable 52, so that it can be rotated step by step in each case by 90 °.
  • the device 50 is associated with an indicated cleaning device 62, which may have a milling cutter 64, for example.
  • a device for exchanging wear sleeves which are arranged in the template 38, can also be provided.
  • suction devices 66 and 68 which are indicated here, are also provided.
  • the device 50 shown in FIGS. 2 and 3 has the following function:
  • Exactly one cover template 38 is always brought into a processing position by means of the drive 54.
  • the cover template 58 has reached its exact position, which is defined by the stops 60, the cylinder crankcase 12 is moved upward, that is to say against the cover templates 38, by means of the lifting table 42.
  • the openings in the cover template 38 and the cylinder bores 14 of the cylinder crankcase 12 come into an aligned position.
  • either tools are used for sandblasting in accordance with processing section 24 or plasma coating in accordance with processing section 32.
  • a next cover template 38 is in a transition position and a cover template 38 is in a position assigned to the cleaning device 62 (or sleeve exchange device).
  • Another cover template 38 is located between the cleaning position and the processing position. It is hereby achieved that at the same time when a masking mask 38 takes over its masking function, a second, namely this cover template 38, which is arranged exactly offset by 180 °, is cleaned by means of the device 62.
  • the milling device 64 can, for example, restore the dimensions of the openings 40 of the cover templates 38. This can be impaired, for example, by deposits during the plasma coating. The dimensional accuracy of the openings can also be achieved by replacing the corresponding wear sleeves in the cover templates.
  • each cylinder crankcase 12 is assigned a new (cleaned) cover template 38.
  • This ensures a constant processing quality during sandblasting or plasma coating. It is also possible to clean or replace the cover template after repeated use, for example after five to ten times use.
  • the arrangement of the cleaning device 62 can be dispensed with in the processing station 24, since there is no additional material application that could impair the dimensional accuracy of the openings 40. Merely because of the material removal, covering templates 38 or wear sleeves that are no longer true to size can be replaced.
  • FIG. 5 shows a schematic enlargement of a section of the cylinder crankcase 12 in the area of a cylinder bore 14.
  • the schematic enlargement is intended to clarify that the surface 70 to be coated was provided with a roughening 72 in the processing section 24 and with a coating 74 in the processing section 32.
  • the cover template 38 is arranged on the cylinder crankcase 12 and has the through opening 40 in the region of the cylinder bore 14.
  • the through opening 40 is - seen in diameter - slightly larger than the cylinder bore 14, so that an edge 76 is not covered by the cover template 38.
  • the edge 76 is, for example, between 2 and 3 mm.
  • edge 76 By forming the edge 76 it is achieved that during the sandblasting in the machining section 24 and the thermal coating in the machining section 32, the edge 76 is also treated, that is to say roughened and also coated. This results in a very good coating also in the area of the edge 76.
  • an inlet chamfer to the cylinder bores 14, which is still to be explained with reference to FIGS. 4 and 6, it is achieved that in the transition region to the inlet chamfer likewise a coating 74 with a sufficiently large size Adhesive tensile strength is arranged on the cylinder crankcase 12. A circumferential edge 77 of the wheel 76 is broken before the thermal coating.
  • a layer thickness dp of the coating 74 is indicated in FIG. The layer thickness is about 150 to 210 ⁇ m before the subsequent honing.
  • the coating 74 is also formed around 2 mm in the area of the edge 76, as indicated by r.
  • the cylinder crankcase 12 coated in this way is then further processed in the processing sections 37 and 39.
  • the processing sections 37 and 39 can be part of the processing station 10. However, it can also be provided that these are formed separately from the processing station 10, so that the coated cylinder crankcase 12 are transported to the processing sections 37 and 39 in a suitable manner.
  • a cutting plate 82 is positioned in the mouth 84 of the cylinder bore 14 by means of a tool 80 which is only partially shown here.
  • the tool 80 is first lowered into the cylinder bore so that a cutting surface 86 of the cutting plate 82 extends in the axial direction to the cylinder bore 14 over the entire height of the later inlet chamfer 78.
  • the cutting plate 82 is moved radially according to the arrow 88 against the edge 76.
  • the tool 80 is set in rotation according to the arrow 90 indicated. It is hereby achieved that as the radial displacement of the cutting plate 82 progresses, the cutting surface 86 comes into contact with the edge 76 and, according to the feed 88, removes the edge 76 to form the inlet chamfer 78. In this case, there is an exclusive radial displacement of the cutting plate 82. This ensures that the coating 74 applied to the cylinder crankcase 12 during this Processing the Einiaaufase 78 experiences no axial mechanical stress. This is only attacked radially by the cutting plate 82.
  • a mean roughness value r is, for example, ⁇ 1 ⁇ m and an average roughness depth r ⁇ ⁇ 5 ⁇ m.
  • a tool 80 with a cutting plate 82 is indicated in FIG. It is preferably provided that a tool 80 with three cutting plates 82 work on the inlet chamfer 78.
  • the cutting plates 82 are offset from one another, preferably offset from one another by 120 ° in each case.
  • the inserts 82 are axially offset from one another, so that each of the inserts partially removes the inlet chamfer 78.
  • the introduction of axial cutting forces during the radial feed 88 of the cutting plates 82 onto the coating 74 is greatly reduced. This ensures that no pre-damage, such as layer flaking, layer cracks or the like of the coating 74, can occur in the area of the inlet chamfer 78.
  • a transition 96 between coating 74 and cylinder crankcase 12 lies in the inlet chamfer 78.
  • the coating 74 is honed in the processing section 39. Here it is indicated in FIG. 6 that the coating 74 is removed by a layer thickness d ⁇ - during the honing, so that a remaining layer thickness dR remains.
  • the finishing stock 94 is selected so that after finishing the cylinder head surface 92, the transition 96 lies in the inlet chamfer 78.
  • An angle ⁇ , at which the inlet chamfer 78 extends to the cylinder head surface 92, is between 5 and 45 °, in particular approximately 15 °.
  • the high-pression reamer can be inserted precisely into the coated cylinder bore 14 for honing.
  • Axial loads on the coating 74 which occur during the insertion of the reamer can be dissipated by the inlet chamfer 78, so that layer flaking, in particular in the region of the edge 76, of the coating 74 is avoided.
  • the inlet chamfer 78 is designed to be continuous, so that in the region of the inlet chamfer 78 there are no layered edges - through a smooth transition 96 - which are provided when the cylinder pistons are inserted Flaking or the like could tend.
  • the overcoating of the rim 76 during the thermal coating and the formation of the inlet chamfer 78 ensure an adhesive tensile strength of, for example> 30 Mpa, of the coating 74 over its entire extent within the cylinder bore 14, including the edge region and the chamfer 78 can.
  • This uniform adhesive tensile strength leads to an optimal running behavior of the pistons guided in the cylinder bores 14. This is also not affected by the honing in the machining section 39 and by the completion with the cylinder piston.
  • the exemplary embodiments related to a cylinder crankcase with four cylinder bores. To reduce the processing time, double sandblasting or double plasma units were provided.

Abstract

The invention relates to a cylinder crankcase, especially designed for an internal combustion engine, comprising at least one cylinder bore that receives a piston. According to the invention, the cylinder bore (14) has an inlet bevel (78) on a cylinder head surface (92) of the cylinder crankcase (12) and the bearing surface (70) of the cylinder is provided with a thermal coating (74) up to a transition area with the inlet bevel (78).

Description

Zylindergehäuse und Verfahren zur Herstellung eines Zylindergehäuses Cylinder housing and method for manufacturing a cylinder housing
Die Erfindung betrifft ein Zylinderkurbelgehäuse, insbesondere für eine Verbrennungskraftmaschine, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen und ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses mit den im Oberbegriff des Anspruchs 5 genannten Merkmalen.The invention relates to a cylinder crankcase, in particular for an internal combustion engine, with the features mentioned in the preamble of claim 1 and a method for producing a cylinder crankcase with the features mentioned in the preamble of claim 5.
Aus der US-PS 5,080,056 ist bekannt, auf aus einer Aluminium-Legierung oder aus einer Magnesium-Legierung bestehende Werkstücke durch Hochgeschwindigkeits- Flammspritzen eine Aluminium-Bronze-Legierung aufzubringen, deren Schichtdicke anschließend durch Honen auf ein Endmaß bearbeitet wird.From US Pat. No. 5,080,056 it is known to apply an aluminum-bronze alloy to workpieces consisting of an aluminum alloy or a magnesium alloy by high-speed flame spraying, the layer thickness of which is then machined to a final dimension by honing.
Ferner ist aus der US-PS 2,588,422 ein Aluminium-Motorblock bekannt, dessen Zylinderlaufbahnen eine thermisch gespritzte Beschichtung aufweisen. Schließlich sind aus der GB 2 050 434 A verschiedene, durch thermisches Spritzen erhaltene Beschichtungen bekannt. Diese Beschichtungen befinden sich auf Stahl- oder Gußteilen von Brennkraftmaschinen, wie beispielsweise Kolbenringen oder Zylinderlaufbüchsen. Eine weitere Beschichtung für Zylinderlaufbüchsen ist aus der DE AS 21 46 153 bekannt, in der eine Plasmabeschichtung beschrieben ist.Furthermore, an aluminum engine block is known from US Pat. No. 2,588,422, the cylinder raceways of which have a thermally sprayed coating. Finally, GB 2 050 434 A discloses various coatings obtained by thermal spraying. These coatings are on steel or cast parts of internal combustion engines, such as piston rings or cylinder liners. Another coating for cylinder liners is known from DE AS 21 46 153, in which a plasma coating is described.
Allgemein ist bekannt, mittels einer thermischen Beschichtung eine Oberflächenvergütung zu erzielen. Bei einer derartigen thermischen Beschichtung, beispielsweise einer Plasmabeschichtung, wird ein Beschichtungsmaterial, insbesondere ein Metall, in Pulver- oder Stabform einer Flamme zugeführt, in dieser aufgeschmolzen und auf einem Substrat niedergeschlagen. Je nach verwendetem Beschichtungsmaterial und eingesetzter Umgebungsatmosphäre können Beschichtungen mit unterschiedlichen Eigenschaften, insbesondere mit gewünschten Gleiteigenschaften, Härteeigenschaften, Schichtdicken oder dergleichen, erzielt werden.It is generally known to achieve surface treatment by means of a thermal coating. In the case of such a thermal coating, for example a plasma coating, a coating material, in particular a metal, is supplied in powder or rod form to a flame, melted in it and deposited on a substrate. Depending on the coating material used and the ambient atmosphere used, coatings with different properties, in particular with desired sliding properties, hardness properties, layer thicknesses or the like, can be achieved.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zylinderkurbelgehäuse der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das sich durch eine präzise Führung für Zylinderkolben auszeichnet. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art anzugeben, mit dem eine präzise Herstellung von Zylinderkurbelgehäusen möglich ist.The invention has for its object to provide a cylinder crankcase of the generic type, which is characterized by a precise guide for cylinder pistons. The invention is also based on the object Specify method of the generic type with which a precise manufacture of cylinder crankcases is possible.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Zylinderkurbelgehäuse mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, daß die wenigstens eine Zylinderbohrung an einer Zylinderkopffläche des Zylinderkurbelgehäuses eine Einiauffase aufweist, und die Zylinderlauffläche bis zu einem Übergang zu der Einlauffase mit einer thermischen Beschichtung versehen ist, wird vorteilhaft erreicht, daß durch die thermische Beschichtung einerseits hervorragende Gleit/Laufeigenschaften der Zylinderkolben in den Zylinderbohrungen erreicht werden und durch die gleichzeitig vorgesehene Einiauffase andererseits eine exakte Einführung eines Nachbearbeitungswerkzeuges, insbesondere einer Reibahle zum Honen (Feinschlichten) der Zylinderlaufflächen erfolgen kann. Dieses exakte Einführen der Nachbearbeitungswerkzeuge durch die Einiauffase führt zu einer besonders optimalen Bearbeitung der Zylinderlaufflächen. Insbesondere dadurch, daß die Einiauffase die thermische Beschichtung nicht aufweist und die Zylinderlaufflächen die thermische Beschichtung aufweist, wird erreicht, daß während der Nachbearbeitung der Zylinderlauffläche, insbesondere an ihrem Übergang zur Zylinderkopffläche, keine Beschädigungen, wie beispielsweise Schichtablösung oder dergleichen, entstehen können. Die nachgearbeiteten Zylinderlaufflächen zeichnen sich dadurch bis hin zu ihrem Übergang in die Einiauffase durch eine, eine hohe Haftzugfestigkeit aufweisende thermische Beschichtung aus.According to the invention this object is achieved by a cylinder crankcase with the features mentioned in claim 1. Characterized in that the at least one cylinder bore on a cylinder head surface of the cylinder crankcase has an inlet chamfer and the cylinder running surface is provided with a thermal coating up to a transition to the inlet chamfer, it is advantageously achieved that the thermal coating on the one hand has excellent sliding / running properties of the cylinder pistons in the cylinder bores can be reached and, on the other hand, due to the simultaneously provided chamfer, an exact introduction of a reworking tool, in particular a reamer for honing (fine finishing) of the cylinder running surfaces, can take place. This exact insertion of the post-processing tools through the insertion chamfer leads to a particularly optimal machining of the cylinder running surfaces. In particular, because the inlet chamfer does not have the thermal coating and the cylinder running surfaces have the thermal coating, it is achieved that no damage, such as delamination or the like, can occur during the reworking of the cylinder running surface, particularly at its transition to the cylinder head surface. The reworked cylinder running surfaces are characterized by a thermal coating with high adhesive tensile strength right up to their transition into the intake chamfer.
Insbesondere ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die thermische Beschichtung an ihrem oberen Abschluß eine mit der Einiauffase korrespondierende Fase aufweist. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, daß innerhalb der Einiauffase kein sprunghafter Übergang von dem Material des Zylinderkurbelgehäuses zu der thermischen Beschichtung besteht. Hierdurch besitzt die nachgearbeitete Zylinderlauffläche die optimalen Gleit- beziehungsweise Laufeigenschaften.In particular, in a preferred embodiment of the invention it is provided that the thermal coating has a chamfer corresponding to the inlet chamfer at its upper end. This advantageously ensures that there is no abrupt transition from the material of the cylinder crankcase to the thermal coating within the inlet chamfer. As a result, the reworked cylinder running surface has the optimal sliding or running properties.
Insbesondere wird durch die quasi zusammengesetzte Einiauffase auch vorteilhaft erreicht, daß während der Montage der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere dem Einführen der Zylinderkolben mit ihren Kolbenringen in die Zylinderbohrungen, eine exakte Führung gegeben ist. Durch die Einiauffase kann ein selbstjustierendes Einführen der Zylinderkolben in die Zylinderbohrungen erfolgen, ohne daß ein Übergangsbereich zwischen der thermischen Beschichtung und der Zylinderkopffläche hierdurch einer mechanischen Belastung unterworfen wird. Erfindungsgemäß wir die Aufgabe weiterhin durch ein Verfahren mit den in Anspruch 5 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, daß die thermische Beschichtung der Zylinderlauffläche zusätzlich auf einem die Zylinderbohrung umgebenden Randbereich aufgebracht wird und der Randbereich zur Ausbildung einer Einiauffase teilweise abgetragen wird, wird vorteilhaft erreicht, daß in einfacher Weise die Einiauffase zum Einführen eines Nachbearbeitungswerkzeuges (Hochpräzisionsreibahle) und der Zylinderkolben während der Montage der Verbrennungskraftmaschine ausgebildet werden kann. Insbesondere sind hierdurch sprunghafte Übergänge in der Einiauffase zwischen dem Zylinderkurbelgehäuse und der thermischen Beschichtung vermieden. Diese können somit keine Angriffspunkte für eine mechanische und/oder chemische Beanspruchung während der Nachbearbeitung und während der Kolbenmontage beziehungsweise dem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine geben. Hierdurch zeichnen sich die thermisch beschichteten Zylinderlaufflächen durch eine optimale Oberflächenbeschaffenheit aus, die zu einer hohen Standzeit der Verbrennungskraftmaschine führt. Beschädigungen der Zylinderlauffläche, insbesondere in deren kritischen Übergangsbereich zur Zylinderkopffläche, werden somit vermieden.In particular, the quasi-assembled inlet chamfer also advantageously ensures that exact guidance is provided during the assembly of the internal combustion engine, in particular the insertion of the cylinder pistons with their piston rings into the cylinder bores. The inlet chamfer enables the cylinder pistons to be inserted into the cylinder bores in a self-adjusting manner without a transition region between the thermal coating and the cylinder head surface being thereby subjected to a mechanical load. According to the invention, we further achieved the object by a method with the features mentioned in claim 5. The fact that the thermal coating of the cylinder running surface is additionally applied to an edge area surrounding the cylinder bore and the edge area is partially removed to form an inlet chamfer advantageously achieves that the inlet chamfer for inserting a reworking tool (high-precision reamer) and the cylinder piston during the Assembly of the internal combustion engine can be formed. In particular, this avoids sudden transitions in the inlet chamfer between the cylinder crankcase and the thermal coating. These can therefore not be points of attack for mechanical and / or chemical stress during post-processing and during piston assembly or the operation of the internal combustion engine. As a result, the thermally coated cylinder running surfaces are characterized by an optimal surface quality, which leads to a long service life of the internal combustion engine. Damage to the cylinder barrel surface, in particular in its critical transition area to the cylinder head surface, is thus avoided.
Die thermische Beschichtung wird zunächst aufgetragen und anschließend im Bereich der Einiauffase entfernt. Hierdurch ergeben sich neben den Vorteilen der Einiauffase technologische Vorteile bei der Fertigung.The thermal coating is first applied and then removed in the area of the inlet chamfer. In addition to the advantages of the single chamfer, this results in technological advantages in production.
Bevorzugt ist vorgesehen, daß der Randbereich um die Zylinderlauffläche vor Aufbringen der thermischen Beschichtung gebrochen wird. Hierdurch wird eine Kerbwirkung des Randbereiches ausgeschlossen, die zu Abplatzungen, Rissen oder dergleichen innerhalb der thermischen Beschichtung führen können.It is preferably provided that the edge region around the cylinder running surface is broken before the thermal coating is applied. In this way, a notch effect of the edge area is excluded, which can lead to flaking, cracks or the like within the thermal coating.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred embodiments of the invention result from the other features mentioned in the subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below in exemplary embodiments with reference to the associated drawings. Show it:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer Bearbeitungsstation zum thermischenFigure 1 is a schematic view of a processing station for thermal
Beschichten von Zylinderkopfbohrungen; Figur 2 eine schematische Seitenansicht eines Bearbeitungsabschnittes derCoating of cylinder head bores; Figure 2 is a schematic side view of a processing section of the
Bearbeitungsstation;Processing station;
Figur 3 eine schematische Draufsicht auf den Bearbeitungsabschnitt gemäß FigurFIG. 3 shows a schematic top view of the processing section according to FIG
2;2;
Figur 4 eine schematische Teilansicht einer Zylinderbohrung während einer Bearbeitung;Figure 4 is a schematic partial view of a cylinder bore during machining;
Figur 5 eine thermisch beschichtete Zylinderlauffläche vor der Endbearbeitung undFigure 5 shows a thermally coated cylinder barrel before finishing and
Figur 6 eine thermisch beschichtete Zylinderlauffläche nach der Endbearbeitung.Figure 6 shows a thermally coated cylinder barrel after finishing.
Figur 1 zeigt schematisch eine Bearbeitungsstation 10 zum thermischen Beschichten von Zylinderlaufflächen von Zylinderkurbelgehäusen 12. Hierbei ist lediglich teilweise jeweils ein Zylinderkurbelgehäuse 12 angedeutet, wobei dieses ebenfalls lediglich angedeutete Zylinderbohrungen 14, hier vier, aufweist. Mittels der Bearbeitungsstation 10 sollen die, die Zylinderbohrungen 14 begrenzenden Wände, also die Zylinderlaufflächen, beschichtet werden. Die Beschichtung erfolgt mittels einer Plasmabeschichtungstechnik. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird auf den eigentlichen Vorgang des Plasmabeschichtens nicht näher eingegangen, da dieser bekannt ist.FIG. 1 schematically shows a processing station 10 for the thermal coating of cylinder running surfaces of cylinder crankcases 12. Only one cylinder crankcase 12 is indicated in each case, this also only having indicated cylinder bores 14, here four. The walls delimiting the cylinder bores 14, that is to say the cylinder running surfaces, are to be coated by means of the processing station 10. The coating is done using a plasma coating technique. In the context of the present description, the actual process of plasma coating is not dealt with in more detail, since this is known.
Die Zylinderkurbelgehäuse 12 werden mittels einer Transportstrecke 16, beispielsweise einer Rollenbahn oder dergleichen, durch die Bearbeitungsstation 10 bewegt. Die Bearbeitungsstation 10 umfaßt Bearbeitungsabschnitte 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 und 36, 37 und 39. Nachfolgend soll auf die einzelnen Bearbeitungsabschnitte kurz eingegangen werden.The cylinder crankcases 12 are moved through the processing station 10 by means of a transport path 16, for example a roller conveyor or the like. The processing station 10 comprises processing sections 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 and 36, 37 and 39. The individual processing sections will be briefly discussed below.
In der Figur 1 wurde auf die Darstellung von Details, wie Antriebe, Schleusen, Zu- beziehungsweise Abführungen für Gase, elektrische Energie beziehungsweise anderer Medien, Steuer- und Überwachungseinrichtungen oder dergleichen, aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.In FIG. 1, details such as drives, locks, inlets and outlets for gases, electrical energy or other media, control and monitoring devices or the like have been omitted for reasons of clarity.
Der Bearbeitungsabschnitt 18 umfaßt eine Zuführstation, bei der die Zylinderkurbelgehäuse der Bearbeitungsstation 10 übergeben werden. Die Zylinderkurbelgehäuse 12 sind in hier nicht näher zu betrachtender Weise bereits gefertigt und mit allen notwendigen Funktionselementen, wie beispielsweise Zylinderbohrungen, Kühlmittelkanälen, Paßbohrungen oder dergleichen, fertig mechanisch bearbeitet.The processing section 18 comprises a feed station at which the cylinder crankcases are transferred to the processing station 10. The cylinder crankcase 12 are already in a way not to be considered here manufactured and machined with all the necessary functional elements, such as cylinder bores, coolant channels, fitting bores or the like.
Der Bearbeitungsabschnitt 20 umfaßt eine Wasch- beziehungsweise Reinigungsstation, innerhalb der die Zylinderkurbelgehäuse spänefrei und ölfrei komplett gewaschen werden. Ferner erfolgt eine Trocknung und eine absolute Entfettung der zu beschichtenden Zylinderlaufflächen. Die Späne- und Ölfreiheit wird beispielsweise durch eine Injektions-Flut-Waschung erreicht, wobei kritische Bereiche, wie Hinterschnei- dungen, Bohrungen, Hohlräume oder dergleichen, durch ein gezieltes Injizieren einer Waschlauge mit Hochdruck gereinigt werden. Das Entfetten erfolgt beispielsweise durch Heißdampf, der beispielsweise durch entsprechend ausgebildete Lanzen auf die Zylinderlaufflächen des Zylinderkurbelgehäuses 12 geleitet wird. Der Heißdampf besitzt beispielsweise eine Austrittstemperatur von 120 °C bis 160 °C und wird bei einem Austrittsdruck von zirka 120 bis 180 mbar eingebracht. Die anschließende Trocknung der Zylinderkurbelgehäuse erfolgt vorzugsweise unter Vakuum, beispielsweise bei einem Unterdruck von 80 bis 120 mbar.The processing section 20 comprises a washing or cleaning station, within which the cylinder crankcases are completely washed free of chips and oil. Furthermore, the cylinder running surfaces to be coated are dried and degreased absolutely. The absence of chips and oil is achieved, for example, by an injection flood wash, with critical areas, such as undercuts, bores, cavities or the like, being cleaned at high pressure by targeted injection of a wash liquor. Degreasing is carried out, for example, by superheated steam, which is conducted, for example, by appropriately designed lances onto the cylinder surfaces of the cylinder crankcase 12. The superheated steam, for example, has an outlet temperature of 120 ° C to 160 ° C and is introduced at an outlet pressure of approximately 120 to 180 mbar. The subsequent drying of the cylinder crankcase is preferably carried out under vacuum, for example at a negative pressure of 80 to 120 mbar.
Im Bearbeitungsabschnitt 22 erfolgt ein sogenanntes Schablonieren der Zylinderkurbelgehäuse 12. Hier werden die zuvor gereinigten und getrockneten Zylinderkurbelgehäuse 12 mit einer Abdeckschablone 38 versehen. Die Abdeckschablone 38 besitzt hier angedeutete Öffnungen 40. Die Öffnungen 40 fluchten mit den Zylinderbohrungen 14, so daß bei Aufbringen der Abdeckschablone 38 die Zylinderbohrungen 14 durch die Öffnungen 40 von oben zugänglich bleiben. Die Abdeckschablone 38 ist so ausgebildet, daß sämtliche weiteren Bereiche der Zylinderkurbelgehäuse 12 durch diese abgedeckt sind. Dies betrifft insbesondere Kühlmittelkanäle, Paßbohrungen oder dergleichen. Die Abdeckschablone 38 kann hierbei manuell oder durch einen entsprechenden Greifer oder dergleichen auf die Zylinderkurbelgehäuse 12 aufgelegt werden. Hierbei besitzt die Abdeckschablone 38 eine exakte plane Unterseite, die auf der bereits plan gefrästen Zylinderkopffläche des Zylinderkurbelgehäuses 12 aufliegt. Zur Fixierung der Abdeckschablone 38 kann diese hier im einzelnen nicht dargestellte Fixierstifte aufweisen, die beispielsweise in im Zylinderkurbelgehäuse 12 sowieso vorhandenen Paßbohrungen, beispielsweise zum späteren Befestigen eines Zylinderkopfes, eingreifen. Die Abdeckschablone 38 besteht aus einem Material, das gegenüber der nachfolgenden Bearbeitung resistent ist. Diese besitzt insbesondere eine genügend große Festigkeit gegenüber einem Sandstrahlangriff und gegenüber einer Plasmabehandlung und dergleichen. Die Abdeckschablone 38 liegt hierbei lediglich durch ihr Eigengewicht auf dem Zylinderkurbelgehäuse 12 auf. Durch die sich gegenüberliegenden, planen Seiten wird jedoch eine dichte Auflage erreicht, so daß ein Spalt zwischen der Zylinderkopffläche des Zylinderkurbelgehäuses 12 und der Unterseite der Abdeckschablone 38 im wesentlichen dichtend ausgebildet ist. Nach diesem Schabionieren in dem Bearbeitungsabschnitt 22 wird das mit der Abdeckschablone 38 versehene Zylinderkurbelgehäuse 12 durch die nachfolgenden Bearbeitungsabschnitte 24, 26, 28, 30 und 32 geführt.In the machining section 22, a so-called stenciling of the cylinder crankcase 12 takes place. Here, the previously cleaned and dried cylinder crankcase 12 is provided with a cover template 38. The cover template 38 has openings 40 indicated here. The openings 40 are aligned with the cylinder bores 14, so that when the cover template 38 is applied, the cylinder bores 14 remain accessible from above through the openings 40. The cover template 38 is designed such that all other areas of the cylinder crankcase 12 are covered by the latter. This applies in particular to coolant channels, fitting bores or the like. The cover template 38 can be placed on the cylinder crankcase 12 manually or by a corresponding gripper or the like. Here, the cover template 38 has an exact flat underside, which rests on the cylinder head surface of the cylinder crankcase 12 that has already been milled flat. To fix the cover template 38, this can have fixing pins, not shown in detail here, which engage, for example, in fitting holes provided anyway in the cylinder crankcase 12, for example for later attachment of a cylinder head. The cover template 38 is made of a material that is resistant to the subsequent processing. In particular, this has a sufficiently high strength against a sandblast attack and against a plasma treatment and the like. The cover template 38 lies only by their own weight on the cylinder crankcase 12. Due to the opposite, flat sides, however, a tight support is achieved, so that a gap between the cylinder head surface of the cylinder crankcase 12 and the underside of the cover template 38 is essentially sealed. After this machining in the machining section 22, the cylinder crankcase 12 provided with the cover template 38 is guided through the subsequent machining sections 24, 26, 28, 30 and 32.
Im Bearbeitungsabschnitt 24 erfolgt ein Sandstrahlen der Zylinderbohrungen 14. Dieses Sandstrahlen erfolgt, um eine Rauhigkeit der Zylinderlaufflächen zu erzielen, damit die in dem Bearbeitungsabschnitt 32 erfolgende Plasmabeschichtung die notwendige Haftzugfestigkeit erhält. Zum Sandstrahlen wird wenigstens eine Strahllanze, gegebenenfalls zwei oder auch mehr Strahllanzen, gleichzeitig oder nacheinander in die Zylinderbohrungen 14 eingeführt. Hierbei greifen die Lanzen durch die Öffnungen 40 der Abdeckschablone 38 durch. Das Sandstrahlen erfolgt beispielsweise mit Aluminiumoxid AI2O3 mit einer Körnung von 0,18 bis 1 ,18 mm je nach geforderter Oberflächenrauhigkeit bezogen auf die Substratlegierung der Zylinderkurbelgehäuse beziehungsweise Haftzugfestigkeit der späteren Plasmabeschichtung. Bei Zylinderkurbelgehäusen mit vier Zylinderbohrungen 14 erfolgt das Sandstrahlen vorzugsweise mit einer Doppel-Sandstrahleinheit, die zwei Sandstrahllanzen aufweist. Hierbei erfolgt beispielsweise das gleichzeitige Sandstrahlen der Zylinderbohrungen 1 und 3, das heißt nicht unmittelbar benachbarter Zylinderbohrungen 14. Hierdurch wird eine bessere Handhabung bei relativ beengt zur Verfügung stehenden Platzverhältnissen, die sich nach dem Stichmaß der Zylinderbohrungen 14 richten, möglich. Ferner wird hierdurch die Bearbeitung für ein komplettes Zylinderkurbelgehäuse halbiert, da zwei Zylinderbohrungen gleichzeitig bearbeitet werden. Sind die Zylinderbohrungen 1 und 3 gestrahlt, wird entweder das Zylinderkurbelgehäuse 12 oder die Sandstrahleinheit um das Stichmaß der Zylinderbohrung 14 verfahren, so daß dann die Zylinderbohrungen 2 und 4 sandgestrahlt werden können. Das Sandstrahlen erfolgt hierbei durch die Öffnungen 40 der Abdeckschablonen 38 hindurch, das heißt, die Strahllanzen werden durch die Abdeckschablone 38 hindurch in die Zylinderbohrungen 14 eingeführt. Durch die Abdeckschablone 38 werden alle weiteren Bereiche der Zylinderkurbelgehäuse 12 geschützt, so daß diese nicht mit dem unter Druck eingebrachten Sandstrahlmittel in Berührung gelangen, so daß deren Oberflächen keinerlei Beeinträchtigung erfahren. Die Einwirkung der Sandstrahlung erfolgt ausschließlich auf die Zylinderlaufflächen der Zylinderbohrungen 14. Anschließend werden die sandgestrahlten Zylinderkurbelgehäuse 12 in dem Bearbeitungsabschnitt 26 gereinigt, indem durch das Sandstrahlen sich abgesetzter Staub, insbesondere Feinststaub, aus den Zylinderbohrungen 14 entfernt wird. Dies kann beispielsweise durch gereinigte (partikelfreie), entölte und wasserfreie Druckluft, beispielsweise mit einem Druck von zirka 5 bis 6 bar, bei gleichzeitigem Absaugen der Stäube erfolgen. Hierbei erfolgt ein gleichzeitiges Reinigen, das heißt Ausblasen und Absaugen, aller Zylinderbohrungen 14.Sandblasting of the cylinder bores 14 takes place in the machining section 24. This sandblasting is carried out in order to achieve a roughness of the cylinder running surfaces so that the plasma coating taking place in the machining section 32 obtains the necessary adhesive tensile strength. For sandblasting, at least one blasting lance, possibly two or more blasting lances, is introduced into the cylinder bores 14 simultaneously or in succession. The lances reach through the openings 40 of the cover template 38. Sandblasting is carried out, for example, with aluminum oxide Al 2 O 3 with a grain size of 0.18 to 1.18 mm, depending on the required surface roughness based on the substrate alloy of the cylinder crankcase or the tensile strength of the later plasma coating. In the case of cylinder crankcases with four cylinder bores 14, the sandblasting is preferably carried out using a double sandblasting unit which has two sandblasting lances. Here, for example, the simultaneous sandblasting of the cylinder bores 1 and 3 takes place, that is to say cylinder bores 14 which are not immediately adjacent. This makes better handling possible in the case of relatively cramped available space conditions, which depend on the pitch of the cylinder bores 14. This also halves the machining for a complete cylinder crankcase, since two cylinder bores are machined simultaneously. If the cylinder bores 1 and 3 are blasted, either the cylinder crankcase 12 or the sandblasting unit is moved by the pitch of the cylinder bore 14, so that the cylinder bores 2 and 4 can then be sandblasted. The sandblasting takes place through the openings 40 of the cover templates 38, that is, the blasting lances are introduced through the cover template 38 into the cylinder bores 14. All other areas of the cylinder crankcase 12 are protected by the cover template 38 so that they do not come into contact with the sandblasting agent applied under pressure, so that the surfaces thereof are not impaired in any way. The action of the sandblasting takes place exclusively on the cylinder running surfaces of the cylinder bores 14. The sandblasted cylinder crankcase 12 is then cleaned in the machining section 26 by removing dust, in particular very fine dust, from the cylinder bores 14 by the sandblasting. This can be done, for example, by cleaned (particle-free), de-oiled and water-free compressed air, for example with a pressure of approximately 5 to 6 bar, with simultaneous suction of the dusts. Here, all cylinder bores 14 are cleaned, that is, blown out and suctioned out, at the same time.
In dem Bearbeitungsabschnitt 28 erfolgt ein Ausmessen der Zylinderkurbelgehäuse 12, insbesondere eine Rauhigkeitsmessung der Zylinderlaufflächen. Die Messung kann mittels geeigneter Einrichtungen, beispielsweise der Fotogrammetrie, einem Mikrospiegelmeßsystem oder einer Streifenlichtprojektion, vollautomatisch erfolgen. Hierbei kann eine Messung aller Zylinderbohrungen 14 oder stichprobenweise lediglich einer der Zylinderbohrung 14 oder eine Zylinderbohrung 14 jedes n-ten Zylinderkurbelgehäuses 12 erfolgen. Nach Messung der Zylinderkurbelgehäuse 12 werden diese in den Bearbeitungsabschnitt 30 überführt, innerhalb dem eine Markierung der Zylinderkurbelgehäuse 12 erfolgt. Ergibt die Messung, daß die Rauhigkeit außerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegt, kann das entsprechende Zylinderkurbelgehäuse 12 aussortiert und gegebenenfalls nochmals der Sandstrahistation zugeführt werden. Allerdings ist die Anzahl der maximal möglichen Strahlvorgänge begrenzt. Wird ein fehlerhaftes Zylinderkurbelgehäuse ermittelt, kann die Häufigkeit der Rauhigkeitsmessung erhöht werden.In the machining section 28, the cylinder crankcase 12 is measured, in particular a roughness measurement of the cylinder running surfaces. The measurement can be carried out fully automatically by means of suitable devices, for example photogrammetry, a micromirror measurement system or a strip light projection. In this case, all cylinder bores 14 or a sample of only one of the cylinder bores 14 or a cylinder bore 14 of each nth cylinder crankcase 12 can be measured. After measuring the cylinder crankcase 12, they are transferred to the processing section 30, within which the cylinder crankcase 12 is marked. If the measurement shows that the roughness lies outside the predetermined tolerances, the corresponding cylinder crankcase 12 can be sorted out and, if necessary, fed back to the sandblasting station. However, the number of the maximum possible blasting processes is limited. If a faulty cylinder crankcase is determined, the frequency of the roughness measurement can be increased.
Schließlich werden die Zylinderkurbelgehäuse in den Bearbeitungsabschnitt 32 überführt, in dem die eigentliche thermische Beschichtung der Zylinderlaufflächen erfolgt. Die Plasmabeschichtung erfolgt in an sich bekannter Weise, indem ein Beschichtungs- werkstoff, insbesondere ein Metall, einer Flamme zugeführt wird, in dieser ausgeschmolzen und auf den Zylinderlaufflächen niederschlägt. Zusätzlich zu dem Be- schichtungswerkstoff wird noch eine Beschichtungsatmosphäre, beispielsweise Sauerstoff und/oder Stickstoff oder ein anderes Prozeßgas zur Stabilisierung der Flamme und/oder zur Regelung des Oxidanteiles in der Plasmaschicht, zugeführt. Die Plasmabeschichtung der Zylinderlaufflächen kann hierbei für jede der Zylinderbohrungen 14 einzeln erfolgen oder, ähnlich wie beim Sandstrahlen, durch eine Doppel- Plasmaeinheit, mittels der zunächst die Zylinderbohrungen 1 und 3 und anschließend die Zylinderbohrungen 2 und 4 beschichtet werden. Durch die sich noch auf dem Zylinderkurbelgehäuse 12 befindliche Abdeckschablone 38 wird eine Beeinträchtigung, insbesondere Verunreinigung, von nicht zu beschichtenden Bereichen der Zylinderkurbelgehäuse 12 sicher vermieden.Finally, the cylinder crankcases are transferred to the machining section 32, in which the actual thermal coating of the cylinder running surfaces takes place. The plasma coating is carried out in a manner known per se, in that a coating material, in particular a metal, is fed to a flame, melted out in the flame and deposited on the cylinder running surfaces. In addition to the coating material, a coating atmosphere, for example oxygen and / or nitrogen or another process gas for stabilizing the flame and / or for regulating the proportion of oxide in the plasma layer, is also supplied. The plasma coating of the cylinder running surfaces can be carried out individually for each of the cylinder bores 14 or, similarly to sandblasting, by means of a double plasma unit, by means of which the cylinder bores 1 and 3 and then the cylinder bores 2 and 4 are coated first. Due to the cover template 38 still located on the cylinder crankcase 12, an impairment, in particular contamination of areas of the cylinder crankcase 12 that are not to be coated are reliably avoided.
Nach der Plasmabeschichtung der Zylinderlaufflächen werden die Zylinderkurbelgehäuse in den Bearbeitungsabschnitt 34 überführt. Dieser kann gegebenenfalls Bestandteil einer Kühlzone sein. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Plasmabeschichten in dem Bearbeitungsabschnitt 32 und dem Bearbeitungsabschnitt 34 eine separate Kühlzone vorgesehen.After the plasma coating of the cylinder running surfaces, the cylinder crankcases are transferred to the processing section 34. This can optionally be part of a cooling zone. According to a further exemplary embodiment, a separate cooling zone is provided between the plasma coating in the processing section 32 and the processing section 34.
Im Bearbeitungsabschnitt 34 erfolgt eine Entnahme der Abdeckschablone 38. Diese wird entweder manuell oder durch Hilfseinrichtungen von dem Zylinderkurbelgehäuse 12 entnommen. Da die Abdeckschablone 38 lediglich durch ihr Eigengewicht auf dem Zylinderkurbelgehäuse 12 aufliegt, sind zusätzliche Maßnahmen zur Entnahme der Abdeckschablone 38 nicht notwendig. Schließlich wird das Zylinderkurbelgehäuse 12 in einem Bearbeitungsabschnitt 36 der Bearbeitungsstation 10 entnommen und einer weiteren Bearbeitung, in den Bearbeitungsabschnitten 37 und 39 zugeführt, in denen ein Anbringen einer Einiauffase an die Zylinderbohrungen 14 und ein anschließendes Honen erfolgt. Anhand der Figuren 4 bis 6 wird hierauf noch näher eingegangen.In the processing section 34, the cover template 38 is removed. This is removed from the cylinder crankcase 12 either manually or by auxiliary devices. Since the cover template 38 rests only on the cylinder crankcase 12 due to its own weight, additional measures for removing the cover template 38 are not necessary. Finally, the cylinder crankcase 12 is removed in a machining section 36 of the machining station 10 and fed to a further machining, in the machining sections 37 and 39, in which an inlet chamfer is attached to the cylinder bores 14 and then honed. This will be discussed in more detail with reference to FIGS. 4 to 6.
Ferner kann eine Markierung der Zylinderkurbelgehäuse 12 in dem Abschnitt 36 erfolgen. Eine Markierung der Zylinderkurbelgehäuse 12 erfolgt beispielsweise durch eine laufende Nummer oder dergleichen. Durch die Zuordnung einer laufenden Nummer jeder der Zylinderkurbelgehäuse 12 wird es möglich, neben einer Qualitätsüberwachung alle relevanten Prozeßparameter der Bearbeitungsstation 10 der laufenden Nummer des Zylinderkurbelgehäuses 12 zuzuordnen und diese in einem Anlagenrechner zu protokollieren. Mittels der protokollierten Prozeßparameter und der eindeutigen Zuordnung zu den Zylinderkurbelgehäusen 12 über die laufende Nummer ist eine spätere Fehleranalyse bei Beanstandungen jederzeit lückenlos möglich.Furthermore, the cylinder crankcase 12 can be marked in the section 36. The cylinder crankcase 12 is marked, for example, by a serial number or the like. By assigning a sequential number to each of the cylinder crankcases 12, it is possible, in addition to quality monitoring, to assign all the relevant process parameters of the processing station 10 to the sequential number of the cylinder crankcase 12 and to log them in a system computer. By means of the logged process parameters and the unambiguous assignment to the cylinder crankcases 12 via the serial number, a later error analysis in the event of complaints is possible without gaps at any time.
Während des Sandstrahlens und der Plasmabeschichtung ist vorgesehen, daß die Öffnungen 40 der Abdeckschablone 38 geringfügig größer sind als die Zylinderbohrungen 14, so daß eine entsprechende Kantenbeschichtung der die Zylinderbohrungen 14 umgebenden Randbereiche des Zylinderkurbelgehäuses 12 erfolgt. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, daß bei einem beispielsweise nachfolgenden Anfasen der Zylinderbohrung 18 die Plasmabeschichtung auf den Zylinderlaufflächen erhalten bleibt. Bei dem zu Figur 1 erläuterten Ausführungsbeispiel ist davon ausgegangen worden, daß die Schablonierung der Zylinderkurbelgehäuse 12 während des gesamten Durchlaufes durch die Bearbeitungsabschnitte 24, 26, 28, 30 und 32 aufrechterhalten ist. Die Abdeckschablonen werden hierzu in dem Bearbeitungsabschnitt 22 aufgebracht und im Bearbeitungsabschnitt 34 entnommen. Somit müssen die gemäß diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Abdeckschablonen 38 sowohl für das Sandstrahlen im Bearbeitungsabschnitt 24 und für das Plasmabeschichten im Bearbeitungsabschnitt 32 geeignet sein. Da es sich einerseits um ein materialabtragendes und andererseits um ein materialauftragendes Verfahren handelt, muß die Abdeckschablone 38 beiden an sich gegensätzlichen Verfahren gerecht werden.During the sandblasting and the plasma coating, it is provided that the openings 40 of the cover template 38 are slightly larger than the cylinder bores 14, so that a corresponding edge coating of the edge regions of the cylinder crankcase 12 surrounding the cylinder bores 14 takes place. This advantageously ensures that the plasma coating on the cylinder running surfaces is retained during a subsequent chamfering of the cylinder bore 18. In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 1, it has been assumed that the stenciling of the cylinder crankcase 12 is maintained throughout the entire passage through the processing sections 24, 26, 28, 30 and 32. For this purpose, the covering templates are applied in the processing section 22 and removed in the processing section 34. The covering templates 38 used in accordance with this exemplary embodiment must therefore be suitable both for sandblasting in the processing section 24 and for plasma coating in the processing section 32. Since on the one hand it is a material-removing process and on the other hand it is a material-applying process, the cover template 38 has to do justice to both mutually opposing processes.
Anhand der Figuren 2 und 3 wird in einem weiteren Ausführungsbeispiel das Schablonieren der Zylinderkurbelgehäuse 12 verdeutlicht. Hierbei ist jeweils eine schematische Seitenansicht und eine schematische Draufsicht des Bearbeitungsabschnittes 24 oder des Bearbeitungsabschnittes 32 dargestellt. Der grundsätzliche Aufbau innerhalb der Bearbeitungsabschnitte 24 und 32 ist gleich. Unterschiedlich sind lediglich einmal die Sandstrahleinrichtungen als Werkzeuge und andererseits die Plasmabeschichtungseinrichtungen als Werkzeuge. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung soll jedoch hierauf nicht näher eingegangen werden. Entscheidend ist die Schablonierung der Zylinderkurbelgehäuse 12 sowohl beim Sandstrahlen im Bearbeitungsabschnitt 24 als auch beim Plasmabeschichten im Bearbeitungsabschnitt 32.The stenciling of the cylinder crankcase 12 is illustrated in a further exemplary embodiment with reference to FIGS. 2 and 3. Here, a schematic side view and a schematic top view of the machining section 24 or the machining section 32 are shown. The basic structure within the processing sections 24 and 32 is the same. The only differences are the sandblasting devices as tools and the plasma coating devices as tools. However, this will not be dealt with in more detail in the context of the present description. The stenciling of the cylinder crankcase 12 is decisive both in the case of sandblasting in the machining section 24 and in the case of plasma coating in the machining section 32.
Gleiche Teile wie in Figur 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläutert.The same parts as in Figure 1 are provided with the same reference numerals and not explained again.
In der schematischen Seitenansicht in Figur 2 ist ein Zylinderkurbelgehäuse 12 auf einem Hubtisch 42 angeordnet. Der Hubtisch 42 ist in die Transportstrecke 16 integriert. Dies erfolgt derart, daß die Zylinderkurbelgehäuse 12 mittels der Transportstrecke 16 in die jeweiligen Bearbeitungsabschnitte 24 beziehungsweise 32 transportiert werden und dort mittels der Hubtische 42 in ihre jeweilige Bearbeitungsposition überführbar sind. Angedeutet ist ferner ein Bearbeitungswerkzeug 44, das jeweils eine Lanze oder nach den bereits erläuterten Ausführungsbeispielen zwei oder auch mehr Lanzen 46 aufweist. Die Lanzen 46 sind entweder zum Sandstrahlen bei dem Bearbeitungsabschnitt 24 oder zum Plasmabeschichten bei dem Bearbeitungsabschnitt 32 entsprechend ausgebildet. Die Bearbeitungsstationen 24 beziehungsweise 32 umfassen ferner eine hier insgesamt mit 50 bezeichnete Einrichtung zum Schablonieren der Zylinderkurbelgehäuse 12. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel in Figur 1 erfolgt hier das Schablonieren bearbeitungsbezogen einerseits in der Bearbeitungsstation 24 und andererseits in der Bearbeitungsstation 32. Die Einrichtung 50 umfaßt einen Drehteller 52, der mittels eines Antriebes 54 um seine Drehachse 56 in definierten Schritten verdrehbar ist. Der Drehteller 52 besitzt, wie die schematische Draufsicht in Figur 3 besser verdeutlicht, Aufnahmen 58 für jeweils eine Abdeckschablone. Anhand der Draufsicht wird deutlich, daß die Abdeckschablonen 38 lediglich die Öffnungen 40 aufweisen, die jeweils den Zylinderbohrungen 14 zugeordnet sind. Mittels des Antriebes 54 ist der Drehteller 52 definiert schrittweise verdrehbar. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind vier Schablonen 38 auf dem Drehteller 52 angeordnet, so daß dieser jeweils um 90° schrittweise verdrehbar ist. Der Einrichtung 50 ist eine angedeutete Reinigungseinrichtung 62, die beispielsweise einen Fräser 64 aufweisen kann, zugeordnet. Anstelle der Reinigungseinrichtung kann auch eine Einrichtung zum Austausch von Verschleißhülsen, die in der Schablone 38 angeordnet sind, vorgesehen sein. Ferner sind noch hier angedeutete Absaugungen 66 beziehungsweise 68 vorgesehen.In the schematic side view in FIG. 2, a cylinder crankcase 12 is arranged on a lifting table 42. The lifting table 42 is integrated in the transport path 16. This is done in such a way that the cylinder crankcase 12 is transported by means of the transport path 16 into the respective processing sections 24 and 32 and can be transferred there into its respective processing position by means of the lifting tables 42. Also indicated is a machining tool 44, each having a lance or, according to the exemplary embodiments already explained, two or more lances 46. The lances 46 are designed accordingly either for sandblasting in the processing section 24 or for plasma coating in the processing section 32. The processing stations 24 and 32 further comprise a device, designated here overall with 50, for stenciling the cylinder crankcase 12. In contrast to the exemplary embodiment in FIG. 1, the stenciling takes place here in a processing-related manner on the one hand in the processing station 24 and on the other hand in the processing station 32. The device 50 comprises a turntable 52, which can be rotated about its axis of rotation 56 in defined steps by means of a drive 54. The turntable 52 has, as the schematic plan view in FIG. 3 better illustrates, receptacles 58 for one cover template each. From the top view it is clear that the cover templates 38 only have the openings 40, which are each assigned to the cylinder bores 14. The turntable 52 can be rotated step by step in a defined manner by means of the drive 54. In the exemplary embodiment shown, four templates 38 are arranged on the turntable 52, so that it can be rotated step by step in each case by 90 °. The device 50 is associated with an indicated cleaning device 62, which may have a milling cutter 64, for example. Instead of the cleaning device, a device for exchanging wear sleeves, which are arranged in the template 38, can also be provided. In addition, suction devices 66 and 68, which are indicated here, are also provided.
Die in den Figuren 2 und 3 dargestellte Einrichtung 50 zeigt folgende Funktion:The device 50 shown in FIGS. 2 and 3 has the following function:
Mittels des Antriebes 54 wird immer genau eine Abdeckschablone 38 in eine Bearbeitungsposition gebracht. Hat die Abdeckschablone 58 ihre exakte Position erreicht, die über die Anschläge 60 definiert ist, wird mittels des Hubtisches 42 das Zylinderkurbelgehäuse 12 nach oben, das heißt gegen die Abdeckschablonen 38, verfahren. Hierdurch kommen die Öffnungen in der Abdeckschablone 38 und die Zylinderbohrungen 14 des Zylinderkurbelgehäuses 12 in eine fluchtende Position. Entsprechend dieser Position erfolgt mittels der Werkzeuge 44 entweder das Sandstrahlen gemäß Bearbeitungsabschnitt 24 oder das Plasmabeschichten gemäß Bearbeitungsabschnitt 32.Exactly one cover template 38 is always brought into a processing position by means of the drive 54. When the cover template 58 has reached its exact position, which is defined by the stops 60, the cylinder crankcase 12 is moved upward, that is to say against the cover templates 38, by means of the lifting table 42. As a result, the openings in the cover template 38 and the cylinder bores 14 of the cylinder crankcase 12 come into an aligned position. In accordance with this position, either tools are used for sandblasting in accordance with processing section 24 or plasma coating in accordance with processing section 32.
Wie Figur 3 verdeutlicht, befinden sich in dem Moment, wo eine Abdeckschablone 38 in ihrer Bearbeitungsposition ist, - in Uhrzeigersinn betrachtet - eine nächste Abdeckschablone 38 in einer Übergangsposition und eine Abdeckschablone 38 in einer der Reinigungseinrichtung 62 (beziehungsweise Hülsenaustauscheinrichtung) zugeordneten Position. Eine weitere Abdeckschablone 38 befindet sich zwischen der Reinigungsposition und der Bearbeitungsposition. Hierdurch wird erreicht, daß gleichzeitig, wenn eine Abdeckschablone 38 ihre Abdeckfunktion übernimmt, eine zweite, nämlich dieser genau um 180° versetzt angeordnete Abdeckschablone 38, mittels der Einrichtung 62 gereinigt wird. Durch die Fräseinrichtung 64 kann beispielsweise eine Maßhaltigkeit der Öffnungen 40 der Abdeckschablonen 38 wiederhergestellt werden. Diese kann beispielsweise durch Ablagerungen während des Plasmabeschichtens beeinträchtigt sein. Die Maßhaltigkeit der Öffnungen kann auch durch Austausch entsprechender Verschleißhülsen in den Abdeckschablonen erreicht werden.As illustrated in FIG. 3, at the moment when a cover template 38 is in its processing position, viewed clockwise, a next cover template 38 is in a transition position and a cover template 38 is in a position assigned to the cleaning device 62 (or sleeve exchange device). Another cover template 38 is located between the cleaning position and the processing position. It is hereby achieved that at the same time when a masking mask 38 takes over its masking function, a second, namely this cover template 38, which is arranged exactly offset by 180 °, is cleaned by means of the device 62. The milling device 64 can, for example, restore the dimensions of the openings 40 of the cover templates 38. This can be impaired, for example, by deposits during the plasma coating. The dimensional accuracy of the openings can also be achieved by replacing the corresponding wear sleeves in the cover templates.
Nach erfolgtem Sandstrahlen beziehungsweise Plasmabeschichten eines Zylinderkurbelgehäuses 12 wird der Drehteller 52 jeweils um 90° verdreht, so daß jedes Zylinderkurbelgehäuse 12 eine neue (gereinigte) Abdeckschablone 38 zugeordnet bekommt. Hierdurch wird eine gleichbleibende Bearbeitungsqualität während des Sandstrahlens beziehungsweise Plasmabeschichtens sichergestellt. Es ist auch möglich, eine Reinigung oder einen Austausch der Abdeckschablone nach mehrmaliger Benutzung, beispielsweise nach fünf- bis zehnfacher Benutzung, durchzuführen.After sandblasting or plasma coating of a cylinder crankcase 12 has taken place, the turntable 52 is rotated through 90 ° in each case, so that each cylinder crankcase 12 is assigned a new (cleaned) cover template 38. This ensures a constant processing quality during sandblasting or plasma coating. It is also possible to clean or replace the cover template after repeated use, for example after five to ten times use.
Bei der Bearbeitungsstation 24 kann auf die Anordnung der Reinigungseinrichtung 62 verzichtet werden, da hier kein zusätzlicher Materialauftrag, der die Maßhaltigkeit der Öffnungen 40 beeinträchtigen könnte, erfolgt. Lediglich durch den Materialabtrag nicht mehr maßhaltige Abdeckschablonen 38 beziehungsweise Verschleißhülsen können ausgetauscht werden.The arrangement of the cleaning device 62 can be dispensed with in the processing station 24, since there is no additional material application that could impair the dimensional accuracy of the openings 40. Merely because of the material removal, covering templates 38 or wear sleeves that are no longer true to size can be replaced.
Durch die in den Figuren 2 und 3 dargestellte Einrichtung 50 wird in einfacher Weise ein automatisches Schablonieren der Zylinderkurbelgehäuse 12 möglich. Insbesondere wenn die Einrichtung 50 mit einem Anlagenrechner gekoppelt ist, kann ein exaktes, definiertes Positionieren der Abdeckschablonen 38 erfolgen, so daß eine gleichbleibende Qualität beim Sandstrahlen beziehungsweise beim Plasmabeschichten erzielbar ist.By means of the device 50 shown in FIGS. 2 and 3, automatic stenciling of the cylinder crankcase 12 is possible in a simple manner. In particular if the device 50 is coupled to a system computer, the masking templates 38 can be positioned precisely, so that a constant quality can be achieved in sandblasting or in plasma coating.
In der Figur 5 ist in einer schematischen Vergrößerung das Zylinderkurbelgehäuse 12 ausschnittsweise im Bereich einer Zylinderbohrung 14 gezeigt. Anhand der schematischen Vergrößerung soll verdeutlicht werden, daß die zu beschichtende Fläche 70 in dem Bearbeitungsabschnitt 24 mit einer Aufrauhung 72 und in dem Bearbeitungsabschnitt 32 mit einer Beschichtung 74 versehen wurde. Auf dem Zylinderkurbelgehäuse 12 ist die Abdeckschablone 38 angeordnet, die im Bereich der Zylinderbohrung 14 die Durchgangsöffnung 40 aufweist. Die Durchgangsöffnung 40 ist - im Durchmesser gesehen - geringfügig größer als die Zylinderbohrung 14, so daß ein Rand 76 durch die Abdeckschablone 38 nicht abgedeckt ist. Der Rand 76 beträgt beispielsweise zwischen 2 und 3 mm. Durch Ausbildung des Randes 76 wird erreicht, daß während des Sandstrahlens im Bearbeitungsabschnitt 24 und dem thermischen Beschichten im Bearbeitungsabschnitt 32 der Rand 76 mitbehandelt, das heißt mitaufgerauht und mitbeschichtet, wird. Hierdurch ergibt sich eine sehr gute Beschichtung auch im Bereich des Randes 76. Insbesondere für eine nachfolgende, anhand der Figuren 4 und 6 noch zu erläuternde Anbringung einer Einiauffase an den Zylinderbohrungen 14 wird erreicht, daß im Übergangsbereich zur Einiauffase ebenfalls eine Beschichtung 74 mit genügend großer Haftzugfestigkeit am Zylinderkurbelgehäuse 12 angeordnet ist. Eine umlaufende Kante 77 des Rades 76 wird vor der thermischen Beschichtung gebrochen. Hierbei entsteht eine Fase an der Kante 77 von beispielsweise < 0,1 mm. Dies führt zur Vermeidung von Kerbwirkungen der Kante 77 in der Beschichtung 74. In Figur 5 ist eine Schichtdicke dp der Beschichtung 74 angedeutet. Die Schichtdicke beträgt vor dem nachfolgenden Honen zirka 150 bis 210 μm. Die Beschichtung 74 ist im Bereich des Randes 76 zirka 2 mm umlaufend, wie mit r angedeutet, ebenfalls ausgebildet.FIG. 5 shows a schematic enlargement of a section of the cylinder crankcase 12 in the area of a cylinder bore 14. The schematic enlargement is intended to clarify that the surface 70 to be coated was provided with a roughening 72 in the processing section 24 and with a coating 74 in the processing section 32. The cover template 38 is arranged on the cylinder crankcase 12 and has the through opening 40 in the region of the cylinder bore 14. The through opening 40 is - seen in diameter - slightly larger than the cylinder bore 14, so that an edge 76 is not covered by the cover template 38. The edge 76 is, for example, between 2 and 3 mm. By forming the edge 76 it is achieved that during the sandblasting in the machining section 24 and the thermal coating in the machining section 32, the edge 76 is also treated, that is to say roughened and also coated. This results in a very good coating also in the area of the edge 76. In particular for a subsequent attachment of an inlet chamfer to the cylinder bores 14, which is still to be explained with reference to FIGS. 4 and 6, it is achieved that in the transition region to the inlet chamfer likewise a coating 74 with a sufficiently large size Adhesive tensile strength is arranged on the cylinder crankcase 12. A circumferential edge 77 of the wheel 76 is broken before the thermal coating. This creates a chamfer on the edge 77 of, for example, <0.1 mm. This leads to the avoidance of notching effects of the edge 77 in the coating 74. A layer thickness dp of the coating 74 is indicated in FIG. The layer thickness is about 150 to 210 μm before the subsequent honing. The coating 74 is also formed around 2 mm in the area of the edge 76, as indicated by r.
Die derart beschichteten Zylinderkurbelgehäuse 12 werden anschließend in den Bearbeitungsabschnitten 37 und 39 weiter bearbeitet. Die Bearbeitungsabschnitte 37 und 39 können Bestandteil der Bearbeitungsstation 10 sein. Jedoch kann auch vorgesehen sein, daß diese getrennt von der Bearbeitungsstation 10 ausgebildet sind, so daß die beschichteten Zylinderkurbelgehäuse 12 zu den Bearbeitungsabschnitten 37 und 39 auf geeignete Weise transportiert werden.The cylinder crankcase 12 coated in this way is then further processed in the processing sections 37 and 39. The processing sections 37 and 39 can be part of the processing station 10. However, it can also be provided that these are formed separately from the processing station 10, so that the coated cylinder crankcase 12 are transported to the processing sections 37 and 39 in a suitable manner.
Im Bearbeitungsabschnitt 37 erfolgt ein Anfasen der Zylinderbohrungen 14. Hierdurch kommt es zur Ausbildung einer Einiauffase 78. In Figur 4 ist das Anbringen der Einiauffase 78 schematisch angedeutet. Mittels eines hier nur teilweise dargestellten Werkzeuges 80 wird eine Schneidplatte 82 in der Mündung 84 der Zylinderbohrung 14 positioniert. Hierbei wird zunächst das Werkzeug 80 so weit in die Zylinderbohrung abgesenkt, daß eine Schneidfläche 86 der Schneidplatte 82 sich in axialer Richtung zur Zylinderbohrung 14 sich über die gesamte Höhe der späteren Einiauffase 78 erstreckt. Nach dieser Vorpositionierung des Werkzeuges 80 wird die Schneidplatte 82 radial entsprechend dem Pfeil 88 gegen den Rand 76 verfahren. Gleichzeitig wird das Werkzeug 80 entsprechend dem angedeuteten Pfeil 90 in Rotation versetzt. Hierdurch wird erreicht, daß mit weiter fortschreitender radialer Verlagerung der Schneidplatte 82 die Schneidfläche 86 in Anlagekontakt mit dem Rand 76 gelangt und entsprechend dem Vorschub 88 den Rand 76 zur Ausbildung der Einiauffase 78 abträgt. Hierbei erfolgt ein ausschließliches radiales Verlagern der Schneidplatte 82. Hierdurch wird erreicht, daß die auf dem Zylinderkurbelgehäuse 12 aufgebrachte Beschichtung 74 während dieses Anarbeitens der Einiauffase 78 keine axiale mechanische Belastung erfährt. Diese wird ausschließlich radial durch die Schneidplatte 82 angegriffen. Hierdurch ergibt sich, daß beim Anarbeiten der Einiauffase 78 im Bereich des Randes 76 keine Schichtabplatzungen, Schichtrisse oder dergleichen der Beschichtung 74 auftreten können. Diese kann somit vollkommen eben ausgebildet werden. Ein Mittenrauhwert r beträgt beispielsweise < 1 μm und eine mittlere Rauhtiefe r^ < 5 μm.Chamfering of the cylinder bores 14 takes place in the machining section 37. This leads to the formation of an inlet chamfer 78. The attachment of the inlet chamfer 78 is indicated schematically in FIG. A cutting plate 82 is positioned in the mouth 84 of the cylinder bore 14 by means of a tool 80 which is only partially shown here. Here, the tool 80 is first lowered into the cylinder bore so that a cutting surface 86 of the cutting plate 82 extends in the axial direction to the cylinder bore 14 over the entire height of the later inlet chamfer 78. After this prepositioning of the tool 80, the cutting plate 82 is moved radially according to the arrow 88 against the edge 76. At the same time, the tool 80 is set in rotation according to the arrow 90 indicated. It is hereby achieved that as the radial displacement of the cutting plate 82 progresses, the cutting surface 86 comes into contact with the edge 76 and, according to the feed 88, removes the edge 76 to form the inlet chamfer 78. In this case, there is an exclusive radial displacement of the cutting plate 82. This ensures that the coating 74 applied to the cylinder crankcase 12 during this Processing the Einiaaufase 78 experiences no axial mechanical stress. This is only attacked radially by the cutting plate 82. The result of this is that no layer flaking, layer cracks or the like of the coating 74 can occur in the region of the edge 76 when the inlet chamfer 78 is worked on. This can therefore be made completely flat. A mean roughness value r is, for example, <1 μm and an average roughness depth r ^ <5 μm.
In Figur 4 ist ein Werkzeug 80 mit einer Schneidplatte 82 angedeutet. Bevorzugt ist vorgesehen, daß ein Werkzeug 80 mit drei Schneidplatten 82 die Einiauffase 78 anarbeiten. Hierbei sind die Schneidplatten 82 zueinander versetzt, vorzugsweise um jeweils 120° zueinander versetzt, angeordnet. Ferner sind die Schneidplatten 82 axial zueinander versetzt, so daß jede der Schneidplatten einen Teilabtrag der Einiauffase 78 übernimmt. Hierdurch ist das Einleiten axialer Schnittkräfte während des radialen Vorschubes 88 der Schneidplatten 82 auf die Beschichtung 74 stark reduziert. Hierdurch wird sichergestellt, daß im Bereich der Einiauffase 78 keinerlei Vorschädigungen, wie beispielsweise Schichtabplatzungen, Schichtrisse oder dergleichen der Beschichtung 74 auftreten können. Ein Übergang 96 zwischen Beschichtung 74 und Zylinderkurbelgehäuse 12 liegt in der Einiauffase 78.A tool 80 with a cutting plate 82 is indicated in FIG. It is preferably provided that a tool 80 with three cutting plates 82 work on the inlet chamfer 78. Here, the cutting plates 82 are offset from one another, preferably offset from one another by 120 ° in each case. Furthermore, the inserts 82 are axially offset from one another, so that each of the inserts partially removes the inlet chamfer 78. As a result, the introduction of axial cutting forces during the radial feed 88 of the cutting plates 82 onto the coating 74 is greatly reduced. This ensures that no pre-damage, such as layer flaking, layer cracks or the like of the coating 74, can occur in the area of the inlet chamfer 78. A transition 96 between coating 74 and cylinder crankcase 12 lies in the inlet chamfer 78.
Nach Anarbeiten der Einiauffase 78 erfolgt im Bearbeitungsabschnitt 39 ein Honen der Beschichtung 74. Hierbei ist in Figur 6 angedeutet, daß die Beschichtung 74 während des Honens um eine Schichtdicke d\- abgetragen wird, so daß eine Restschichtdicke dR verbleibt.After machining of the chamfer 78, the coating 74 is honed in the processing section 39. Here it is indicated in FIG. 6 that the coating 74 is removed by a layer thickness d \ - during the honing, so that a remaining layer thickness dR remains.
Anschließend wird - die in den Figuren jeweils oben dargestellte Zylinderkopffläche 92 - der Zylinderkurbelgehäuse 12 geschlichtet, so daß sich ein an Figur 6 mit 94 bezeichneter Schlichtabtrag ergibt. Der Schlichtabtrag 94 ist so gewählt, daß nach Schlichten der Zylinderkopffläche 92 der Übergang 96 in der Einiauffase 78 liegt. Ein Winkel α, unter dem die Einiauffase 78 zur Zylinderkopffläche 92 verläuft, beträgt zwischen 5 und 45°, insbesondere zirka 15°.Subsequently - the cylinder head surface 92 shown in the figures above - the cylinder crankcase 12 is finished, so that there is a finish removal indicated at 94 in FIG. The finishing stock 94 is selected so that after finishing the cylinder head surface 92, the transition 96 lies in the inlet chamfer 78. An angle α, at which the inlet chamfer 78 extends to the cylinder head surface 92, is between 5 and 45 °, in particular approximately 15 °.
Durch Ausbildung der Einiauffase 78 im Bearbeitungsabschnitt 37 wird erreicht, daß im nachfolgenden Bearbeitungsabschnitt 39 die Hochpräsionsreibahle zum Honen präzise in die beschichtete Zylinderbohrung 14 eingeführt werden kann. Während der Einführung der Reibahle entstehende axiale Belastungen der Beschichtung 74 können durch die Einiauffase 78 abgeleitet werden, so daß Schichtabplatzungen, insbesondere im Bereich des Randes 76, der Beschichtung 74 vermieden werden. Bei der späteren Montage der Zylinderkurbelgehäuse, das heißt insbesondere beim Einführen der Zylinderkolben mit ihren Kolbenringen in die Zylinderbohrungen 14, ist die Einiauffase 78 durchgehend ausgebildet ist, so daß im Bereich der Einiauffase 78 keine Schichtränder- durch glatten Übergang 96 - vorgesehen sind, die bei einem Einführen der Zylinderkolben zu Abplatzungen oder dergleichen neigen könnten.By designing the input chamfer 78 in the machining section 37, it is achieved that in the subsequent machining section 39 the high-pression reamer can be inserted precisely into the coated cylinder bore 14 for honing. Axial loads on the coating 74 which occur during the insertion of the reamer can be dissipated by the inlet chamfer 78, so that layer flaking, in particular in the region of the edge 76, of the coating 74 is avoided. During the later assembly of the Cylinder crankcase, that is to say in particular when inserting the cylinder pistons with their piston rings into the cylinder bores 14, the inlet chamfer 78 is designed to be continuous, so that in the region of the inlet chamfer 78 there are no layered edges - through a smooth transition 96 - which are provided when the cylinder pistons are inserted Flaking or the like could tend.
Insgesamt ist festzuhalten, daß durch die Überbeschichtung des Randes 76 während des thermischen Beschichtens und das Ausbilden der Einiauffase 78 eine Haftzugfestigkeit von beispielsweise > 30 Mpa der Beschichtung 74 über dessen gesamte Erstreckung innerhalb der Zylinderbohrung 14, einschließlich dem Randbereich und der Einiauffase 78, gewährleistet werden kann. Diese gleichmäßige Haftzugfestigkeit führt zu einem optimalen Laufverhalten der in den Zylinderbohrungen 14 geführten Kolben. Diese wird auch nicht durch das Honen im Bearbeitungsabschnitt 39 und durch die Komplettierung mit dem Zylinderkolben beeinträchtigt.Overall, it should be noted that the overcoating of the rim 76 during the thermal coating and the formation of the inlet chamfer 78 ensure an adhesive tensile strength of, for example> 30 Mpa, of the coating 74 over its entire extent within the cylinder bore 14, including the edge region and the chamfer 78 can. This uniform adhesive tensile strength leads to an optimal running behavior of the pistons guided in the cylinder bores 14. This is also not affected by the honing in the machining section 39 and by the completion with the cylinder piston.
Die Ausführungsbeispiele bezogen sich auf ein Zylinderkurbelgehäuse mit vier Zylinderbohrungen. Zur Verkürzung der Bearbeitungszeit waren Doppel-Sandstrahl- beziehungsweise Doppel-Plasmaeinheiten vorgesehen.The exemplary embodiments related to a cylinder crankcase with four cylinder bores. To reduce the processing time, double sandblasting or double plasma units were provided.
Selbstverständlich liegt es im Sinne der Erfindung, auch Zylinderkurbelgehäuse mit weniger oder mehr Zylinderbohrungen zu bearbeiten. Hierzu können dann auch Mehrfach-Sandstrahl- beziehungsweise Mehrfach-Plasmaeinheiten eingesetzt werden. Of course, it is within the meaning of the invention to machine cylinder crankcases with fewer or more cylinder bores. Multiple sandblasting or multiple plasma units can then also be used for this purpose.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Zylinderkurbelgehäuse, insbesondere für eine Verbrennungskraftmaschine, mit wenigstens einer Zylinderbohrung zur Aufnahme eines Kolbens, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderbohrung (14) an einer Zylinderkopffläche (92) des Zylinderkurbelgehäuses (12) eine Einiauffase (78) aufweist, und die Zylinderlauffläche (70) bis zu einem Übergang zu der Einiauffase (78) mit einer thermischen Beschichtung (74) versehen ist.1.Cylinder crankcase, in particular for an internal combustion engine, with at least one cylinder bore for receiving a piston, characterized in that the cylinder bore (14) on a cylinder head surface (92) of the cylinder crankcase (12) has an inlet chamfer (78), and the cylinder running surface (70 ) is provided with a thermal coating (74) up to a transition to the inlet chamfer (78).
2. Zylinderkurbelgehäuse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Beschichtung (74) eine Plasmaschicht ist.2. Cylinder crankcase according to claim 1, characterized in that the thermal coating (74) is a plasma layer.
3. Zylinderkurbelgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einiauffase (78) unter einem Winkel (α) von 5 bis 45°, insbesondere von zirka 15°, zur Zylinderkopffläche (92) verläuft.3. Cylinder crankcase according to one of the preceding claims, characterized in that the inlet chamfer (78) extends at an angle (α) of 5 to 45 °, in particular approximately 15 °, to the cylinder head surface (92).
4. Zylinderkurbelgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Beschichtung (74) an ihrem oberen Abschluß eine mit der Einiauffase (78) korrespondierende Fase besitzt.4. Cylinder crankcase according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal coating (74) has at its upper end a chamfer corresponding to the inlet chamfer (78).
5. Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses, insbesondere für eine Verbrennungskraftmaschine, wobei eine Zylinderlauffläche wenigstens einer Zylinderbohrung mit einer thermischen Beschichtung versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Beschichtung zusätzlich auf einem die Zylinderbohrung umgebenden Randbereich aufgebracht wird und der Randbereich zur Ausbildung einer Einiauffase teilweise abgetragen wird.5. A method for producing a cylinder crankcase, in particular for an internal combustion engine, wherein a cylinder running surface of at least one cylinder bore is provided with a thermal coating, characterized in that the thermal coating is additionally applied to an edge region surrounding the cylinder bore and the edge region partially to form an inlet chamfer is removed.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Randbereich vor Aufbringen der thermischen Beschichtung gebrochen wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the edge region is broken before applying the thermal coating.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einiauffase durch ein - zur Zylinderbohrung - radial verlagerbares und in Rotation versetzbares Werkzeug angearbeitet wird. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Einiaaufase is worked by a - to the cylinder bore - radially displaceable and rotatable tool.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einiauffase durch wenigstens zwei, insbesondere drei Schneidplatten, angearbeitet wird, wobei die Schneidplatten über den Umfang der Zylinderbohrung symmetrisch verteilt eine Schneidkraft einleiten.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the inlet chamfer is worked on by at least two, in particular three cutting plates, the cutting plates introducing a cutting force distributed symmetrically over the circumference of the cylinder bore.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Anarbeiten der Einiauffase ein Honen der Zylinderbohrung erfolgt.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that honing of the cylinder bore is carried out after processing the Einiaaufase.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Honen der Zylinderbohrung ein Schlichten der Zylinderkopffläche erfolgt. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that after honing the cylinder bore, a finishing of the cylinder head surface takes place.
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