用于加工內(nèi)燃機(jī)的氣缸壁的方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于加工內(nèi)燃機(jī)的氣缸壁的方法
[0001]本發(fā)明涉及用于加工內(nèi)燃機(jī)的氣缸壁的方法，特別地，本發(fā)明涉及用于涂覆氣缸壁的方法，其中所述氣缸壁被預(yù)先粗糙化以提高涂層的附著。
[0002]由于重量原因，機(jī)動(dòng)車(chē)輛中的內(nèi)燃機(jī)通常被設(shè)計(jì)為具有由輕金屬、特別是鋁制成的氣缸體曲軸箱。然而，這里的問(wèn)題是，由于輕金屬的摩擦學(xué)性能、特別是較差的耐磨性，由氣缸體曲軸箱形成的氣缸的內(nèi)壁僅不足夠適合用作活塞的滑動(dòng)表面。
[0003]為了避免這些問(wèn)題，在具有由輕金屬制成的氣缸體曲軸箱的許多內(nèi)燃機(jī)中使用由例如灰口鑄鐵制成的汽缸套，因此能夠結(jié)合輕金屬的優(yōu)點(diǎn)(低比重)與灰口鑄鐵的優(yōu)點(diǎn)(良好的摩擦學(xué)性能)。
[0004]替代地，已知輕金屬氣缸體曲軸箱的氣缸壁具有涂層以實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)表面的期望摩擦學(xué)性能。這種涂層通常通過(guò)熔化涂層材料并且將其噴涂到氣缸壁上來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0005]在氣缸壁的涂覆中特別重要的是實(shí)現(xiàn)涂層到基底材料的良好附著。為此，已知?dú)飧左w曲軸箱的氣缸壁在涂覆前被粗糙化以增大層之間的接觸面積。在許多情況下，還進(jìn)行在粗糙化的氣缸壁中形成底切的嘗試，熔化的涂層材料能夠滲入到底切中以在硬化后實(shí)現(xiàn)與氣缸壁的形狀鎖合和力鎖合連接。
[0006]已知粗糙化氣缸壁的各種不同的可能方式。
[0007]這些在一方面包括被稱(chēng)為“高壓噴射”的方法，其中利用固體顆粒或液體在高壓下噴射氣缸壁。因此，壁材料的顆粒被破壞并且壁材料在個(gè)別點(diǎn)處塑性變形。特別地，廣泛使用利用通過(guò)氣體射流噴出的金剛砂的噴射以及利用水或乳劑的噴射。因此氣體射流或液體從在非常高的壓強(qiáng)(通常1500巴到3500巴)下使用的噴嘴噴出。高壓噴射的一個(gè)缺點(diǎn)在于由于高壓以及可能時(shí)研磨材料的排出而導(dǎo)致的噴嘴的快速磨損。另外，遵守形狀和位置的容差是困難的，并且因此涉及相當(dāng)大的費(fèi)用和工作量。最后，這涉及到所使用介質(zhì)的高消耗，這在一些情況下還能夠涉及到在介質(zhì)的準(zhǔn)備回收上花費(fèi)大量工作。
[0008]還已知?dú)飧妆诒粰C(jī)械粗糙化。這能夠例如通過(guò)粗車(chē)削來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中利用一個(gè)或更多個(gè)工具在切削或非切削工藝中使槽或凹槽在氣缸壁中形成。
[0009]例如從DE 10 2009 027 200 B3中已知，為了粗糙化氣缸壁，在第一方法步驟中，將具有特別是矩形或梯形的橫截面的螺旋槽引入氣缸壁中。這能夠利用切削和非切削加工兩者來(lái)實(shí)現(xiàn)。在第二步驟中，在槽之間螺旋延伸的肋部然后在徑向上部分塑性變形以形成底切。為了引入槽，使用具有單個(gè)刀片的工具，其中該工具被轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)以及沿著氣缸的縱軸軸向移動(dòng)。
[0010]在已知機(jī)械方法中不利的是，被引入輪廓會(huì)顯示出由于所產(chǎn)生的尖銳邊緣槽輪廓而特別隨著切削加工發(fā)生的相當(dāng)顯著的切口效應(yīng)。并且，所述工具通常不能完整加工氣缸的端部。最后，在機(jī)械方法的情況下，隨后通常需要清理被加工氣缸壁以消除加工殘留物并且獲得沒(méi)有油和污物的表面，這對(duì)高質(zhì)量的涂覆是必要的。
[0011]為了后續(xù)的涂覆而準(zhǔn)備氣缸壁的替代方法包括化學(xué)的和電的粗糙化、以及利用粘合底層涂料的噴涂、刷涂。
[0012]從該現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的在于提高將涂層固定到氣缸壁的質(zhì)量。
[0013]該目的通過(guò)根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1的方法得以實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的方法的有利實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的主題并且在本發(fā)明的以下描述中進(jìn)行解釋。
[0014]用于加工內(nèi)燃機(jī)的(至少)一個(gè)氣缸的(至少)一個(gè)壁、借助于機(jī)械加工在壁中引入凹部的通用方法根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展在于，在機(jī)械加工之后，利用(至少)一種介質(zhì)在高壓下噴射壁以在壁中引入微型凹部。
[0015]“機(jī)械加工”應(yīng)理解為，借助于安裝在加工機(jī)器上的至少一種工具使用切削或非切削方法(即通過(guò)塑性變形)通過(guò)直接接觸而在氣缸的壁中引入凹部的過(guò)程。
[0016]“微型凹部”應(yīng)理解為，比在機(jī)械加工的過(guò)程期間引入的凹部更小的凹部，且其尺寸特別僅對(duì)應(yīng)于凹部的相應(yīng)尺寸的(數(shù)值)部分。
[0017]通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的機(jī)械加工和高壓下噴射的結(jié)合能夠特別提高優(yōu)選隨后被施加于經(jīng)加工壁上的涂層的固定的質(zhì)量。這歸因于優(yōu)選具有由機(jī)械加工產(chǎn)生的底切的較大凹部與通過(guò)噴射產(chǎn)生的大量較小的微型凹部的結(jié)合?？傊?，與已知方法相比，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)加工壁的顯著增大的表面面積以及經(jīng)加工壁和涂層之間的互鎖接合部的增大的密度。根據(jù)本發(fā)明的方法的另一優(yōu)點(diǎn)能夠在于，對(duì)之前經(jīng)機(jī)械加工的壁的隨后噴射能夠使在常規(guī)機(jī)械粗糙化的情況下通常是必須的清理成為多余。
[0018]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，為其優(yōu)選使用液體(例如水或乳劑)的噴射在小于等于1500巴的壓強(qiáng)的情況下以及特別優(yōu)選在500巴到1500巴的壓強(qiáng)的情況下發(fā)生。這樣，能夠確保微型凹部能夠以足夠的程度被引入壁中，并且能夠移除特別源于之前機(jī)械加工步驟的雜質(zhì)。同時(shí)，能夠確保通過(guò)機(jī)械加工產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)被大致維持并且不通過(guò)極高壓下的噴射而被磨蝕或變平。由于壓力與被稱(chēng)為“高壓噴射”的已知方法相比顯著降低，因此在根據(jù)本發(fā)明的噴射時(shí)遵守形狀和位置的容差通常不是問(wèn)題。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的氣缸壁的加工能夠特別用于實(shí)現(xiàn)隨后被施加于氣缸壁的、用作氣缸的滑動(dòng)表面的涂層的良好附著。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法能夠在最后一個(gè)方法步驟中包括對(duì)氣缸壁的涂覆。該涂覆能夠以現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)的任何已知技術(shù)和方式進(jìn)行，其中能夠優(yōu)選使用熱噴涂方法，在該熱噴涂方法中，涂覆材料以熔化狀態(tài)被噴涂到氣缸壁上并且在那兒硬化。熱噴涂方法的示例包括電弧絲材噴涂和等離子體涂覆。
[0020]“最后”應(yīng)理解為，在不同實(shí)施例中在屬于本發(fā)明所要求保護(hù)的最后一個(gè)方法步驟中執(zhí)行涂覆。這并不旨在排除可以在涂覆過(guò)程后執(zhí)行被涂覆氣缸壁的其他加工。
[0021]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，凹部能夠以一個(gè)或更多個(gè)圓周槽的形式被引入。由此在經(jīng)加工壁的結(jié)構(gòu)中能夠?qū)崿F(xiàn)均勻性和對(duì)稱(chēng)性，這能夠?qū)е略陔S后施加的涂層的固定中的相應(yīng)的均勻性和由此的高涂層質(zhì)量。此外，圓周槽的引入能夠在機(jī)械加工過(guò)程期間相對(duì)簡(jiǎn)單地和由此經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)。在根據(jù)本發(fā)明的方法的該實(shí)施例中，隨后的噴射還能夠具有的優(yōu)點(diǎn)在于槽的邊緣和拐角被圓化，因此削弱了它們會(huì)具有的切口效應(yīng)。
[0022]為了進(jìn)一步提高涂層在氣缸壁上的附著，還能夠是，形成于一個(gè)或更多個(gè)槽之間的一個(gè)或更多個(gè)肋部在涂覆之前變形，使得它們(