專(zhuān)利名稱(chēng)：內(nèi)腔表面的熱噴涂輔助裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求1前序部分所述特征的內(nèi)腔表面尤其是曲軸箱氣缸鏡面的熱噴涂輔助裝置。
眾所周知，用熱噴涂可達(dá)到表面精制。在這類(lèi)熱噴涂中，例如等離子噴涂是將一種噴涂材料尤其是一種金屬以粉末的形式或棒的形式供入一種火焰中，在該火焰中熔化并沉積到所噴涂的表面。根據(jù)使用的噴涂材料和使用的環(huán)境氣氣可達(dá)到具有不同性能的涂層，尤其是具有要求的滑動(dòng)性能、硬度性能、涂層厚度、等等。
眾所周知，這類(lèi)熱噴涂例如用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱的氣缸鏡面。另一種用途例如噴涂連桿孔，以獲得支承涂層。
在噴涂?jī)?nèi)腔例如曲軸箱的氣缸鏡面時(shí)存在這樣的問(wèn)題，即要噴涂的內(nèi)腔相當(dāng)窄，所以過(guò)程自由度受到了明顯限制，這既涉及到被噴涂表面的預(yù)處理(例如噴砂)，又涉及到熱噴涂本身的施工和已噴涂表面的精加工。特別是在被噴涂表面的預(yù)處理和熱噴涂時(shí)，需要準(zhǔn)確的和可重復(fù)的處理，因?yàn)橥ㄟ^(guò)熱噴涂大大影響了曲軸箱中的活塞或連桿孔中的軸的耐磨性能。
表面的預(yù)處理和表面的噴涂通過(guò)噴槍狀的工具來(lái)進(jìn)行，這種工具經(jīng)被處理內(nèi)腔的一個(gè)孔插入內(nèi)腔中，這也是人所共知的。但其缺點(diǎn)是，在此之前已基本上機(jī)加工完畢的曲軸箱或連桿的其他部位也受到了一方面材料磨去處理(噴砂)和另一方面受到了材料涂覆處理(熱噴涂)的損害。
本發(fā)明的目的是，提出一種輔助裝置來(lái)簡(jiǎn)便而可靠地進(jìn)行內(nèi)腔表面的熱噴涂。
根據(jù)這發(fā)明，這個(gè)目的是通過(guò)一種具有權(quán)利要求1所述特征的輔助裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該輔助裝置做成一個(gè)掩模，該掩模布置在曲軸箱和至少一個(gè)預(yù)處理工具或至少一個(gè)噴涂工具之間并具有至少一個(gè)通孔，通過(guò)該通孔進(jìn)行內(nèi)腔表面的預(yù)處理或熱噴涂，從而以有利的方式保護(hù)了曲軸箱的全部其他表面不受材料磨去或材料涂覆處理的損害。特別是當(dāng)該掩模全面貼合到曲軸箱上時(shí)尤其如此。特別是該掩模的一個(gè)平的下側(cè)貼合到曲軸箱的磨削或銑削的平的氣缸頭表面上時(shí)達(dá)到了很有效的保護(hù)。通過(guò)該掩模同時(shí)也保護(hù)了諸如冷卻劑通道、配合孔等全部其他的功能內(nèi)腔。
根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，掩模的通孔設(shè)計(jì)成比被處理內(nèi)腔的孔稍大一些，特別是掩模的通孔最好圍繞孔的周?chē)舫鲆粋€(gè)邊緣，該邊緣最好為0.5和5毫米之間，特別是2至3毫米。從而有利于在內(nèi)表面的熱噴涂的過(guò)程中可一起噴涂氣缸鏡面到氣缸頭表面的過(guò)渡區(qū)。除了提高涂層的附著抗拉強(qiáng)度外，有利于在涂層再處理時(shí)對(duì)曲軸箱內(nèi)的孔進(jìn)行倒角，而不完全去掉邊緣區(qū)內(nèi)的涂層。
根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，掩模具有這樣的層狀結(jié)構(gòu)，其中的至少一層形成耐磨層，而其余的層則對(duì)掩模的附著功能和固定功能起作用。從而有利于在磨損時(shí)尤其由于掩模多次使用而引起磨損時(shí)只更換磨損部分，而掩模的其他部分則可繼續(xù)使用。耐磨部分最好設(shè)置在兩個(gè)以力連接的方式進(jìn)行連接的固定件之間并具有與被處理內(nèi)腔的孔相對(duì)應(yīng)的通孔。特別是在預(yù)處理被噴涂的表面時(shí)，該掩模至少部分地同樣經(jīng)受材料磨去的處理(噴砂)，所以通過(guò)簡(jiǎn)單更換磨損部分就可保持掩模通孔的尺寸精確性。
如果在預(yù)處理和熱噴涂時(shí)采用掩模的不同的磨損部件則是特別有利的。這樣相應(yīng)的磨損部件可根據(jù)相應(yīng)的處理達(dá)到最佳化。因?yàn)檫@里涉及到兩種相反的處理，即一方面材料磨去的處理，而另一方面則是材料涂覆的處理，所以可對(duì)掩模的磨損部件進(jìn)行最佳的材料選擇。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，掩模的通孔由在一個(gè)基體中嵌入的磨損套構(gòu)成。從而有利于達(dá)到這樣的目的，特別是在噴涂具有相當(dāng)小的硬度的涂層時(shí)，不是整個(gè)掩模或整個(gè)磨損部件都用一種相當(dāng)優(yōu)質(zhì)的材料制成，而是只有嵌入掩模通孔中的磨損套。在這種情況下，磨損套的內(nèi)直徑是這樣配合的，即其內(nèi)直徑稍大于被噴涂?jī)?nèi)腔的孔，從而可保證上述的倒角噴涂。
根據(jù)本發(fā)明的又一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，磨損部件具有的通孔數(shù)目比用掩模遮蔽的曲軸箱要噴涂的內(nèi)腔少一些。這樣特別是在布置得相當(dāng)窄的內(nèi)腔(氣缸內(nèi)徑)時(shí)，可進(jìn)行氣缸內(nèi)徑的處理，而相鄰的氣缸內(nèi)徑則通過(guò)掩模遮蔽。特別是在曲軸箱具有多個(gè)2的倍數(shù)的氣缸孔時(shí)(例如4缸發(fā)動(dòng)機(jī)、6缸發(fā)動(dòng)機(jī)、8缸發(fā)動(dòng)機(jī))，掩模最好設(shè)計(jì)能遮蓋任意的第二個(gè)氣缸孔，或預(yù)處理工具或噴涂工具可以達(dá)到。在兩個(gè)可達(dá)到的氣缸孔處理后，可交換或倒轉(zhuǎn)掩模，這樣就可接著處理其余的氣缸孔。這種結(jié)構(gòu)引起了這樣的麻煩，即在相互布置得特別窄的氣缸孔時(shí)，沒(méi)有足夠的處理自由度來(lái)同時(shí)預(yù)處理或噴涂直接相鄰的氣缸孔。通過(guò)遮蓋正好沒(méi)有處理的氣缸孔，這些氣缸孔就不會(huì)因?yàn)橄噜彋飧卓椎奶幚砝鐕娚盎驘釃娡慷艿綋p害。
最后，根據(jù)本發(fā)明的又一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，掩模配置了輔助工具，以便在熱噴涂過(guò)程中影響氣體氣氛。從而可十分有利地利用掩模作為影響氣體氣氛的附加裝置的固定元件，所以這些附加裝置就可在空間上接近被噴涂的內(nèi)腔進(jìn)行布置。同時(shí)便于操作，因?yàn)檠b上或取下掩?？赏瑫r(shí)一起進(jìn)行影響氣體氣氛的附加裝置的移進(jìn)或移出。
本發(fā)明的其他有利結(jié)構(gòu)可從各項(xiàng)從屬權(quán)利要求所述的特征中得知。
下面結(jié)合附圖所示的一些實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。附圖表示

圖1曲軸箱氣缸鏡面的熱噴涂處理站的示意圖；圖2該處理站一個(gè)處理段的示意側(cè)視圖；圖3圖2處理段的示意俯視圖；圖4～6第一實(shí)施方案的掩模的三個(gè)視圖；圖7第一實(shí)施方案的掩模；圖8第三實(shí)施方案的掩模；圖1表示曲軸箱12的氣缸鏡面的熱噴涂處理站10的示意圖。圖中只部分地示出了一個(gè)曲軸箱12，且該曲軸箱只示出了四個(gè)氣缸孔14。用這個(gè)處理站10可噴涂界定這些氣缸孔14的壁即氣缸鏡面。噴涂用等離子噴涂技術(shù)進(jìn)行。在本專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)的范圍內(nèi)，不擬詳細(xì)涉及等離子噴涂本身的過(guò)程，因?yàn)檫@是眾所周知的。
曲軸箱12用運(yùn)輸段16例如輥道運(yùn)送通過(guò)處理站10。該處理站包括處理段18，20，22，24，26，28，30，32，34和36。下面簡(jiǎn)要地說(shuō)明一下各個(gè)處理段。
為圖示清晰起見(jiàn)，在圖1中沒(méi)有示出傳動(dòng)、閘門(mén)、氣體進(jìn)出管、電能或其他工質(zhì)、監(jiān)控裝置，等等。
處理段18包括一個(gè)供料站，該供料站把曲軸箱12供給處理站10。由軸12已機(jī)加工完畢，在此不螯，并具有已完成機(jī)加工的全部所需的功能元件，例如氣缸孔、冷卻劑通路、配合孔，等等。
處理段20包括一個(gè)清洗工位，在該工位內(nèi)，徹底清洗曲軸箱，使之無(wú)切屑和沒(méi)有油。此外，被噴涂的氣缸鏡面進(jìn)行干燥和絕對(duì)去油。例如通過(guò)噴射沖洗達(dá)到無(wú)切屑和沒(méi)有油，其中關(guān)鍵的部位例如切槽、孔、空腔等要用高壓清洗堿液對(duì)準(zhǔn)噴射進(jìn)行清潔。去油例如可通過(guò)過(guò)熱蒸汽來(lái)進(jìn)行，而過(guò)熱蒸汽則例如通過(guò)適當(dāng)構(gòu)造的噴槍噴射到曲軸箱12的氣缸鏡面上。過(guò)熱蒸汽例如具有130℃至160℃的溫度并產(chǎn)生大約150至180毫巴的壓力。曲軸箱12緊接著的干燥最好在例如負(fù)壓為80至120毫巴的真空下進(jìn)行。
在處理段22內(nèi)，把所謂的掩模放到曲軸箱12上。在這里將事先清洗和干燥的曲軸箱12配備一個(gè)掩模38。掩模38具有圖中示意的孔40，運(yùn)些孔40與氣缸孔14對(duì)準(zhǔn)中心，所以在放上掩模38時(shí)，仍可從上方通過(guò)孔40到達(dá)氣缸孔14。掩模38做成可使曲軸箱12的全部其他部位都被它遮蔽，這些部位特別是指冷卻劑通路、配合孔，等等。掩模38可用手工或通過(guò)適當(dāng)?shù)臋C(jī)械手放到曲軸箱12上。在這種情況下，掩模38具有一個(gè)精確的平的下側(cè)，該下側(cè)貼合到曲軸箱12的氣缸鏡面上。為了固定掩模38，該掩模配有在圖中未示出的定位銷(xiāo)，這些定位銷(xiāo)例如可嚙合在曲軸箱12反正是現(xiàn)成的例如用作以后固定氣缸頭的配合孔中。掩模38用一種能經(jīng)受以下處理的材料制成。特別是，該掩模具有足夠大的強(qiáng)度，經(jīng)受得住噴砂作用和等離子處理。掩模38只通過(guò)它的自重貼合到曲軸箱12上。但由于兩個(gè)對(duì)置的完全平整的邊而可達(dá)到緊密貼合，所以曲軸箱12的氣缸頭表面和掩模38下側(cè)之間的縫隙基本上是密封的。在處理段22放上掩模后，帶有掩模38的曲軸箱12被運(yùn)送到下面的處理段24、26、28、30和32。
在處理段24進(jìn)行氣缸孔14的噴砂。噴砂是為了使氣缸鏡面達(dá)到一定的粗糙度，以便在處理段32進(jìn)行的等離子噴涂獲得所需的附著抗拉強(qiáng)度。至少一把噴槍?zhuān)匾獣r(shí)兩把或多把噴槍同時(shí)或相繼引入氣缸孔14中進(jìn)行噴砂。為此，噴槍通過(guò)掩模38的孔40引入。噴砂例如用三氧化二鋁(Al2O3)進(jìn)行，其粒度為0.18至1.18毫米，視曲軸箱的基底合金所要求的表面粗糙度或隨后等離子噴涂所要求的附著抗拉強(qiáng)度而定。對(duì)具有四個(gè)氣缸孔14的曲軸箱來(lái)說(shuō)，最好用具有兩把噴槍的雙噴單元進(jìn)行噴砂。在這種情況下，例如氣缸孔1和3同時(shí)進(jìn)行噴砂，亦即不噴直接相鄰的氣缸孔14。這樣，在取決于氣缸孔14的中心距離的場(chǎng)地條件相當(dāng)窄的情況下就能更好地進(jìn)行操作。此外，由此而可使整個(gè)曲軸箱的處理分作兩半，因?yàn)閮蓚€(gè)氣缸孔同時(shí)進(jìn)行處理。在氣缸1和3進(jìn)行了噴砂后，或者曲軸箱12或者噴砂單元移動(dòng)氣缸孔14的中心距離，這樣氣缸孔2和4就可進(jìn)行噴砂。在這種情況下，噴砂通過(guò)掩模38的孔40進(jìn)行，也就是說(shuō)，噴槍通過(guò)掩模38引入氣缸孔14中。通過(guò)掩模38保護(hù)了曲軸箱12的全部其他部位，所以這些部位不會(huì)接觸在壓力作用下的噴砂工具，因而它們的表面不受損害。噴砂的作用只在氣缸孔14的氣缸鏡面上產(chǎn)生。
噴過(guò)砂的曲軸箱12緊接著在處理段26進(jìn)行清潔，即從氣缸孔14中清除掉由于噴砂而沉淀的灰塵尤其是細(xì)灰塵。這種清除例如可通過(guò)凈化的、脫油的和無(wú)水的、例如具有大約5至6巴壓力的壓縮空氣在同時(shí)排塵的情況下進(jìn)行。亦即同時(shí)進(jìn)行全部氣缸孔14的清除，用壓縮空氣吹并同時(shí)抽走灰塵。
在處理段28進(jìn)行曲軸箱12的測(cè)量，特別氣缸鏡面的粗糙度測(cè)量。測(cè)量可用適當(dāng)?shù)难b置例如攝影測(cè)量裝置完全自動(dòng)化地進(jìn)行?？蛇M(jìn)行全部氣缸孔14的測(cè)量，或以抽檢的方式只測(cè)量一個(gè)氣缸孔14或第n個(gè)曲軸箱12的一個(gè)氣缸孔14。在曲軸箱12測(cè)量后將它運(yùn)送到處理段30，在該處對(duì)曲軸箱12作記號(hào)。如果測(cè)出的粗糙度超出了規(guī)定的公差范圍，則可將相應(yīng)的曲軸箱12排出來(lái)，并在必要時(shí)將它再次送到噴砂站。當(dāng)然最大的可能?chē)娚斑^(guò)程的次數(shù)是有限的。如果發(fā)現(xiàn)有缺陷的曲軸箱，則應(yīng)增加粗糙度測(cè)量的頻率。
最后，曲軸箱被送到處理段32，在該處進(jìn)行氣缸鏡面的熱噴涂。這里按眾所周知的方式進(jìn)行等離子噴涂，即把一種噴涂材料尤其是一種金屬送入火焰，在該火焰中熔化并沉淀到氣缸鏡面上。此外，為了穩(wěn)定火焰和/或調(diào)節(jié)等離子層內(nèi)的氧化物部分，還可向噴涂材料輸入一種噴涂氣體，例如氧和/或氮。在這種情況下，可對(duì)任一個(gè)氣缸孔14單獨(dú)地進(jìn)行氣缸鏡面的等離子噴涂，或類(lèi)似于在噴砂時(shí)那樣，用一個(gè)雙等離子單元首先噴涂氣缸孔1和3，然后噴涂氣缸孔2和4。通過(guò)仍位于曲軸箱12上的掩模38可靠地避免了曲軸箱12的不噴涂的部位受到損害，特別是污染。
在氣缸鏡面進(jìn)行等離子噴涂后，曲軸箱被運(yùn)送到處理段34。必要時(shí)，這個(gè)處理段可以是一個(gè)冷卻區(qū)的組成部分。在另一個(gè)實(shí)施例中，在等離子噴涂的處理段32和處理段34之間設(shè)置了一個(gè)單獨(dú)的冷卻區(qū)。
在處理段34取下掩模38。從曲軸箱12上取下掩模38可用手工或輔助裝置進(jìn)行。由于掩模38只通過(guò)其自重?cái)R置在曲軸箱12上，所以不需要任何附加措施就可取下掩模38。最后，在處理站10的處理36取下曲軸箱12并把它送去繼續(xù)加工，例如進(jìn)行等離子噴涂后的氣缸孔14的珩磨，在氣缸孔14上進(jìn)行入口倒角。
此外，曲軸箱12的作記號(hào)可在處理段36進(jìn)行。通過(guò)對(duì)每個(gè)曲軸箱12編一個(gè)順序號(hào)，除了可監(jiān)控質(zhì)量外，處理站10的全部相關(guān)的過(guò)程參數(shù)都編上該曲軸箱12的順序號(hào)，并將這些順序號(hào)記錄在一臺(tái)過(guò)程控制計(jì)算機(jī)中。借助于記錄的過(guò)程參數(shù)和有關(guān)順序號(hào)與曲軸箱12的明確的對(duì)應(yīng)，就可在以后任何時(shí)間對(duì)質(zhì)量不滿(mǎn)意的情況進(jìn)行無(wú)可非議的誤差分析。
在本發(fā)明說(shuō)明書(shū)范圍內(nèi)以未詳細(xì)討論的方式提出了掩模38的孔40可做得稍大于氣缸孔14，這樣就可進(jìn)行曲軸箱12的氣缸孔14周?chē)吘墔^(qū)的相應(yīng)邊緣的噴涂，從而有利于使以后的倒角區(qū)達(dá)到具有一個(gè)比倒角工具的切削力相應(yīng)大一些的附著抗拉強(qiáng)度并在倒角時(shí)不損害等離子涂層。
結(jié)合圖1所說(shuō)明的實(shí)施例是從這樣的前提出發(fā)的，即曲軸箱12在通過(guò)處理段24、26、28、30和32的全過(guò)程中都帶上掩模。為此，掩模在處理段22放到曲軸箱12上并在處理段34取下。所以這個(gè)實(shí)施例所用的掩模38必須既適用于處理段24的噴砂又適用于處理段32的等離子噴涂。因?yàn)檫@里一方面涉及了材料磨去的處理，另一方面又涉及了材料涂覆的處理，所以掩模38必須適合這兩種本身是相互對(duì)立的處理。
結(jié)合圖2和3來(lái)說(shuō)明另一個(gè)實(shí)施例中曲軸箱12的掩模的配置。這兩個(gè)圖分別表示處理段24或處理段32的示意側(cè)視圖和示意俯視圖。處理段24和32內(nèi)的基本構(gòu)造是相同的。唯一的區(qū)別是，一個(gè)所用的工具是噴砂裝置，而另一個(gè)所用的工具則是等離子噴涂裝置。但在本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中的范圍內(nèi)，不擬詳細(xì)討論這方面的問(wèn)題。重要的是，不論在處理段24進(jìn)行噴砂還是在處理段32進(jìn)行等離子噴涂時(shí)，曲軸箱12都必須帶上掩模。
凡是與圖1相同的部分都用相同的參考號(hào)并不再贅述。
在圖2示意側(cè)視圖中，曲軸箱12布置在一個(gè)升降臺(tái)42上。該升降臺(tái)42是這樣組合在輸送段16中的，即曲軸箱12借助于該輸送段16運(yùn)送到相應(yīng)的處理段24或32并在該處用升降臺(tái)42移到它的相應(yīng)處理位置。此外，示意地示出了處理工具44，該處理工具具有一把噴槍或按前述的實(shí)施例具有兩把或多把噴槍46。噴槍46或者用于處理段24的噴砂或者用于處理段32的等離子噴涂。
處理站24或32包括一個(gè)在這里用50整體表示的裝置，該裝置用來(lái)配備曲軸箱12的掩模。與圖1實(shí)施例不同的是，這里配置掩模一方面在處理站24，另一方面在處理站32進(jìn)行。裝置50包括一個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)給料器52，它借助于一個(gè)傳動(dòng)裝置54可繞其旋轉(zhuǎn)軸56旋轉(zhuǎn)一定的步距。如圖3的示意俯視圖可比較清楚地看出，轉(zhuǎn)盤(pán)給料器52分別為一個(gè)掩模設(shè)置了夾具58。從該俯視圖還可清楚看出，掩模38只具有孔40，這些孔分別與氣缸孔14對(duì)應(yīng)。轉(zhuǎn)盤(pán)給料器52借助于傳動(dòng)裝置可按確定的步進(jìn)方式進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在所示的實(shí)施例中，在轉(zhuǎn)盤(pán)給料器52上布置了四個(gè)掩模38，這樣它就可按步進(jìn)方式分別旋轉(zhuǎn)90°。裝置50配置了一個(gè)示意示出的清理裝置62，該清理裝置可具有一把銑刀64。也可用一個(gè)更換布置在掩模38內(nèi)的磨損套的裝置代替該清洗裝置。此外還示意地示出了排塵裝置66或68。
圖2和3所示的裝置50的動(dòng)作原理如下借助于傳動(dòng)裝置54總是可精確地把一個(gè)掩模38運(yùn)到一個(gè)處理站。在掩模38到達(dá)它的由止擋60限定的精確位置后，曲軸箱12借助于升降臺(tái)42向上移動(dòng)即朝掩模38移動(dòng)，從而使掩模38的孔與曲軸箱12的氣缸孔到達(dá)一個(gè)對(duì)準(zhǔn)中心的位置。在這個(gè)位置內(nèi)用工具44或者按處理段24進(jìn)行噴砂或者按處理段32進(jìn)行等離子噴涂。
如圖3所示，在一個(gè)掩模38到達(dá)它的處理位置的一瞬間-在順時(shí)針?lè)较蛴^察-，下一個(gè)掩模38位于它的過(guò)渡位置內(nèi)和一個(gè)掩模38位于一個(gè)與清潔裝置62(磨損套更換裝置)對(duì)應(yīng)的位置內(nèi)。另一個(gè)掩模38則位于清潔位置和處理位置之間。從而達(dá)到這樣的目的，即當(dāng)一個(gè)掩膜38執(zhí)行它的遮蔽功能時(shí)，同時(shí)第二個(gè)即這個(gè)精確錯(cuò)開(kāi)180°布置的掩模38用裝置62進(jìn)行清潔處理。通過(guò)銑削裝置64例如可恢復(fù)掩模38的孔40的尺寸精確性。尺寸精確性在等離子噴涂過(guò)程中例如由于沉積而受到了影響。也可通過(guò)更換掩模內(nèi)的相應(yīng)磨損套來(lái)達(dá)到孔的尺寸精確性。
在一個(gè)曲軸箱12進(jìn)行噴砂或等離子噴涂后，轉(zhuǎn)盤(pán)給料器52分別旋轉(zhuǎn)90°，這樣每個(gè)曲軸箱12都配備一個(gè)新的(清潔的)掩模38，從而保證了噴砂或等離子噴涂的相同的處理質(zhì)量。
在處理站24可不設(shè)置清理裝置62，因?yàn)樵谠撎幉贿M(jìn)行附加的材料涂覆，因而不可能影響孔40的尺寸精確性。只有由于材料磨去而不再具有精確尺寸的掩模38或磨損套才進(jìn)行更換。
通過(guò)在圖2和3所示的裝置50可用簡(jiǎn)單的方式自動(dòng)放上曲軸箱12的掩模。特別是，如果裝置50與一臺(tái)過(guò)程控制計(jì)算機(jī)連接，則可進(jìn)行掩模38的精確的明確的定位，這樣在噴砂或等離子噴涂時(shí)就可達(dá)到相同的質(zhì)量。
在圖4至8中示出了掩模38的不同的具體實(shí)施方案。這些掩模38-如果結(jié)構(gòu)容許的話(huà)-既可按圖1裝入，又可按圖2和3用自動(dòng)機(jī)更換。
首先說(shuō)明圖4至6中所示的第一實(shí)施方案。在這里掩模38由第一個(gè)框架100和第二個(gè)框架102組成。在框架100和102之間布置了一個(gè)中間件104，該中間件在下面也叫磨損件或磨損層104?？蚣?00和102以及中間件104布置成夾層的多層結(jié)構(gòu)并用連接元件106例如螺絲相互連接?？蚣?00和102具有一個(gè)預(yù)留孔108，中間件104布置在該孔中。如圖6所示，中間件104從其橫截面看去，是這樣構(gòu)成的，即在具有框架100和102外余面的范圍內(nèi)設(shè)置了切口110。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，掩模38具有一個(gè)完全平的下側(cè)112和平的上側(cè)114。中間件104具有兩個(gè)通孔40，孔距相當(dāng)于曲軸箱12的氣缸孔14的兩倍中心距離。該中心距離在圖4中用S標(biāo)注并在圖5中用2S表示兩個(gè)通孔40的距離，圖4表示掩模38的俯視圖，而圖5則表示底視圖或一個(gè)鏡像構(gòu)成的掩模38，圖6表示掩模38的斷面圖。
在通孔40中嵌入了磨損套116。磨損套116的直徑d1選擇成大于氣缸孔14的直徑，直徑d1比氣缸孔14的直徑大1至10毫米，特別是4至6毫米之間。這樣在掩模38貼合到曲軸箱12上時(shí)，圖4中用118示出的圍繞氣缸孔14的邊緣就不被掩模38遮蓋。該邊緣118為0.5和5毫米之間，特別是2和3毫米之間。掩模38就這樣用其下側(cè)112平整地貼合到曲軸箱12的氣缸頭表面上，并用圖中示出的定位銷(xiāo)120嚙合在曲軸箱12內(nèi)設(shè)置的配合孔中來(lái)進(jìn)行定位。
從圖4至6清楚看出，掩模38具有兩個(gè)通孔40，而曲軸箱12則具有四個(gè)待噴涂的氣缸孔14。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)可-按圖1所述的噴砂或等離子噴涂的雙工具單元-分別同時(shí)預(yù)處理或噴涂?jī)蓚€(gè)氣缸孔。這樣，例如按圖4可首先處理氣缸孔1和氣缸孔3。氣缸孔2和4被中間件104遮蓋，所以保護(hù)了相鄰的氣缸孔14不受?chē)娚盎虻入x子噴涂處理的影響，在結(jié)束氣缸孔1和3的處理后，可旋轉(zhuǎn)掩模38，這樣就得到圖5所示的通孔40的布置。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，可配置具有相應(yīng)錯(cuò)開(kāi)布置通孔40的第二個(gè)掩模38。在這種情況下，這可例如用圖2和3中所示的裝置50交替地將掩模38送到處理段24或32。特別是在產(chǎn)生具有大于洛氏硬度50的等離子層時(shí)，通孔40的清理即磨損套116內(nèi)側(cè)的清理花費(fèi)相當(dāng)可觀，所以通過(guò)交替利用圖4和圖5的掩模38簡(jiǎn)化了這種清理。
磨損套116本身例如用一種連續(xù)撥制的鋁/鋼管制成，這些磨損套通過(guò)壓配合嵌入通孔40中。磨損套116的材料，特別是處理段32等離子噴涂的材料是這樣選擇的，即這種材料是一起噴涂的。這樣作是必要的，因?yàn)闅飧卓?4的噴涂開(kāi)始即噴涂材料送入等離子火焰是在工具46下降的過(guò)程中在掩模38的上方或以?xún)?nèi)開(kāi)始的。這樣就可特別保證根據(jù)邊緣118的結(jié)構(gòu)進(jìn)行氣缸孔14的符合規(guī)定的邊緣噴涂。在磨損套116的材料不可噴涂的情況下，熔化的-或所謂過(guò)噴的-粒子在等離子火焰內(nèi)粉末穩(wěn)定的情況下由于在磨損套116上缺少附著力而脫開(kāi)并在沒(méi)有熔化的情況下進(jìn)入氣缸孔14中。這會(huì)導(dǎo)致要求的涂層的不均勻性和疵點(diǎn)。為了達(dá)到磨損套116的良好附著，可將磨損套在第一次使用之前例如在處理段24進(jìn)行噴砂打毛。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，可以不用由框架100、102和中間件104組成的掩模38的分層結(jié)構(gòu)，亦即掩模38用一個(gè)成型件制成，該成型件具有帶磨損套116的通孔40。特別是，在處理段24的噴砂和處理段32的等離子噴涂采用不同的掩模38時(shí)，例如可只在噴砂時(shí)用夾層掩模38，因?yàn)檫@里由于材料磨去處理產(chǎn)生相當(dāng)大的磨損。而在等離子噴涂時(shí)，則通過(guò)上述磨損套116的更換而可達(dá)到掩模38的相當(dāng)長(zhǎng)的壽命。
很明顯，在噴涂具有多于4個(gè)例如6或8個(gè)氣缸孔14的曲軸箱12的氣缸孔14時(shí)，通孔40的數(shù)量可相應(yīng)配合。例如3或4可分別按錯(cuò)開(kāi)兩倍中心距離的通孔40進(jìn)行布置。在3、5或7個(gè)氣缸孔時(shí)也可選定相應(yīng)配合的結(jié)構(gòu)。
圖7表示掩模38的又一個(gè)實(shí)施方案。與前面的圖相同的部分仍用相同的參考號(hào)并不再贅述。在這個(gè)實(shí)施方案中，嵌入框架100或102之間的中間件104共設(shè)有4個(gè)通孔40。所以可同時(shí)進(jìn)行全部氣缸孔14的處理。通孔40的直徑d1也是選擇成大于氣缸孔14的直徑，以便進(jìn)行氣缸孔14的上述邊緣處理或噴涂，這里只需更換整個(gè)中間件104即可達(dá)到清理或更換目的。
圖8表示掩模38的另一個(gè)實(shí)施方案，圖8所示的掩模38既可具有圖7所示的結(jié)構(gòu)又可具有圖4所示的結(jié)構(gòu)。圖8只是為了表示掩模38可配置一個(gè)輔助裝置70，該輔助裝置在等離子處理的過(guò)程中用來(lái)在處理段32準(zhǔn)備一種附加的氣流。為此，設(shè)置了一個(gè)管道系統(tǒng)72，該管道系統(tǒng)具有圍繞通孔40環(huán)形延伸的管段76，所以在管接頭74連通一種氣體尤其是氮?dú)鈺r(shí)，便可在等離子噴涂過(guò)程中通過(guò)管段76進(jìn)行一種氣氛的適當(dāng)影響。
權(quán)利要求
1.內(nèi)腔表面尤其是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱氣缸鏡面的熱噴涂輔助裝置，其中至少一個(gè)預(yù)處理工具和至少一個(gè)噴涂工具可通過(guò)至少一個(gè)孔達(dá)到內(nèi)腔(氣缸孔)，其特征為，一個(gè)掩模(38)布置在曲軸箱(12)和該至少一個(gè)預(yù)處理工具(46)或該至少一個(gè)噴涂工具(46)之間，且具有至少一個(gè)通孔(40)，通過(guò)該通孔進(jìn)行內(nèi)表面的預(yù)處理或噴涂。
2.按權(quán)利要求1的輔助裝置，其特征為，該掩模(38)具有的通孔(40)的數(shù)目與內(nèi)腔(14)的數(shù)目一致。
3.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的輔助裝置，其特征為，掩模(38)的通孔(40)的直徑大于被處理的內(nèi)腔(14)的孔的直徑。
4.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的輔助裝置，其特征為，掩模(38)在內(nèi)腔(14)的周?chē)舫鲆粋€(gè)環(huán)形邊緣(118)。
5.按權(quán)利要求4的輔助裝置，其特征為，該邊緣(118)為0.5至5毫米之間，特別是2至3毫米之間。
6.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的輔助裝置，其特征為，掩模(38)具有一個(gè)夾層結(jié)構(gòu)，其中至少一層(100，102，104)形成一層磨損層(104)。
7.按權(quán)利要求6的輔助裝置，其特征為，磨損層(104)布置在框架(100，102)之間并與該框架以力連接的方式進(jìn)行連接。
8.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的輔助裝置，其特征為，內(nèi)腔(14)的預(yù)處理和內(nèi)腔(14)的噴涂采用不同的掩模(38)，特別是不同的磨損層(104)。
9.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的輔助裝置，其特征為，這些磨損層由嵌入掩模(38)中的磨損套(116)形成，這些磨損套構(gòu)成通孔(40)。
10.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的輔助裝置，其特征為，掩模(38)具有的通孔(40)的數(shù)目少于曲軸箱(12)被噴涂的內(nèi)腔(14)的數(shù)目。
11.按權(quán)利要求10的輔助裝置，其特征為，掩模(38)具有的通孔(40)的數(shù)目相當(dāng)于內(nèi)腔(14)的數(shù)目之半。
12.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的輔助裝置，其特征為，通孔(40)與任意的第二個(gè)內(nèi)腔(14)對(duì)應(yīng)。
13.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的輔助裝置，其特征為，通孔(40)的距離相當(dāng)于內(nèi)腔(14)的兩倍中心距離。
14.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的輔助裝置，其特征為，磨損套(116)由一種在熱噴涂過(guò)程中可一起噴涂的材料制成。
15.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的輔助裝置，其特征為，磨損套(116)由一種連續(xù)撥制的鋁/鋼管制成。
16.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的輔助裝置，其特征為，磨損套(116)用壓配合嵌入掩模(38)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)腔表面尤其是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱氣缸鏡面的熱噴涂輔助裝置,其中至少一個(gè)預(yù)處理工具和至少一個(gè)噴涂工具可通過(guò)至少一個(gè)孔達(dá)到內(nèi)腔(氣缸孔)。根據(jù)本發(fā)明,掩模(38)布置在曲軸箱(12)和至少一個(gè)預(yù)處理工具(46)或至少一個(gè)噴涂工具(46)之間并具有至少一個(gè)通孔(40),通過(guò)該通孔進(jìn)行內(nèi)腔表面的預(yù)處理或噴涂。
文檔編號(hào)C23C4/12GK1330728SQ99814668
公開(kāi)日2002年1月9日 申請(qǐng)日期1999年12月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月18日
發(fā)明者U·施萊格爾, R·沃格爾桑 申請(qǐng)人:大眾汽車(chē)有限公司