DE3210495A1

DE3210495A1 - Verfahren zur herstellung von lagerflaechen

Info

Publication number: DE3210495A1
Application number: DE19823210495
Authority: DE
Inventors: Hans Ing Grad Grimm; Ulrich Ing Grad Klink
Original assignee: Maschinenfabrik Gehring GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Gehring GmbH and Co KG
Priority date: 1982-03-23
Filing date: 1982-03-23
Publication date: 1983-10-06

Description

Verfahren zur Herstellung
von Lagerflächen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Lagerflächen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird die gewünschte Maß- und Formgenauigkeit von Zylinderlaufbüchsen aus Gußeisen durch Honen der Zylinderinnenflächen erzielt.
Es ist jedoch bekannt, daß durch die Gestalt und Struktur der Zylinderinnenflächen das Einlaufen von Kolbenringen und Kolben, die Neigung zur Brandspurbildung und zum Fressen sowie der Anfangsölverbrauch einer Verbrennungskraftmaschine wesentlich beeinflußt werden. Daher sind die Lebensdauer, die Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit eines Motors in großem Maße von der Gestaltung dieser Zylinderinnenfläche abhängig.
Bei Lagerflächen aus Gußeisen kommt dem sogenannten "Blechmantel" besondere Bedeutung zu. Hierunter wird im technischen Sprachgebrauch eine Oberflächenstruktur verstanden, bei der die Schnittkanten der Bearbeitungsriefen ausgerissen sind und von Metallteilchen überlappt werden. Die Querschnitte dieser Riefen sind unmittelbar an der Oberfläche durch diese überlappung teilweise kleiner als darunter. Außerdem wird der Werkstoff bei diesem Verfahren häufig mehr verformt als geschnitten.
Eine solche Oberflächenbeschaffenheit führt dazu) daß sich Motoren derselben Baureihe hinsichtlich ihrer Eigenschaften und Qualität erheblich voneinander unterscheiden.
Schließlich wird auch die Einlaufzeit solcher Motoren erheblich verlängert 5 weil hierbei zuerst überschmiertes Material abgetragen werden muß, bevor sich Paßflächen des Zylinders ausbilden können.
Es wird deshalb allgemein von den Motorenherstellern angestrebt, eine blechmantelfreie Oberfläche herzustellen, die gleichmäßige Bearbeitungsspuren aufweist und bei der Graphitlamellen an der Oberfläche der Gußeisenlagerfläche nicht durch Ausreißen und/oder Uberlappen durch etallteilchen abgequetscht, sondern offen sind, d.h an der Lagerfläche frei liegen.
Solche Oberflächen können mit anderen bekannten Honverfahren, bei denen Einflußfaktoren, wie z.B. Schnittgeschwindigkeit, Anpreßdruck, Honsteinbeschaffenheit, Kühlmittel auf den jeweiligen Bedarfsfall abgestimmt sind, annähernd erreicht werden.
Allerdings ist hierbei nachteilig, daß diese Verfahren eine relativ lange Bearbeitungsdauer erfordern Hinzu kommt, daß die Abstimmung der Einflußfaktoren auf den jeweiligen Bedarfsfall mit erheblichen Kosten verbunden ist und auch nicht immer gelingt.
Mit einem anderen bekannten Verfahren der eingangs genannten Art werden die Innenflächen von Zylinderlaufbüchsen, die aus übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierungen bestehen, durch Honen feinbearbeitet.
Hierbei müssen die in der Aluminium-Legierung eingebetreten, ungelösten und sehr harten Primärsilizium- Kristalle an der Lageroberfläche so offengelegt werden, daß sie als Traggerüst für Kolbenringe und den Kolbenschaft dienen können. Hier wird die gehonte Oberfläche nachträglich unter Verwendung einer mit Silizium angereicherten Läppaste und Mineralöl geläppt (sogenanntes Silizium-Läppen) oder aber in einem elektrochemischen Atzprozeß die Aluminiummatrix zwischen dem Primär-Silizium-Kristallen so zurückgesetzt, daß die Primär-Silizium-Kristalle aus der Zylinderwand herausragen.
Das Läppen mit der Läppaste und dem Mineralöl erfordert eine sehr lange Bearbeitungszeit und ist deshalb für eine Serienfertigung nicht geeignet. Das Atzen in einem Bad hat den Nachteil, daß für den Atzvorgang besondere Einrichtungen erforderlich sind, die gegen Korrosion geschützt sein müssen, und daß die Werkstücke vor und nach dem Atzvorgang gewaschen werden müssen, was das Verfahren besonders arbeits- und zeitaufwendig macht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszubilden, daß in einfacher Weise eine sogenannte offene Oberfläche erzeugt werden kann, bei welcher die Oberflächenteilchen, die die gewünschten Eigenschaften und die Qualität der Lagerfläche wesentlich mitbestimmen, weder überschmiert noch abgequetscht sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.
Strahlbehandlungen sind bekannt zum mechanischen Entrosten und Säubern von rohen Eisenteilen als Vorbehandlung für Beschichtungen und überzüge, z.B. Farbanstriche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hat sich überraschend gezeigt, daß eine kurzzeitige Strahlbehandlung im Anschluß an eine Feinbearbeitung, wie beispielsweise Honen, wonach die Oberfläche mit einem sogenannten Blechmantel versehen ist, in eine offene Oberfläche umgewandelt wird. Dadurch kann die Oberflächenstrtktur und damit die Eigenschaften und die Qualität der Lagerfläche erheblich verbessert werden. Beim Strahlen werden nämlich die bei der spanenden Feinbearbeitung an den Schnittkanten der Bearbeitungsriefen entstandenen Uberlappungen abgetragen und bei Lagerflächen aus Gußeisen oder aus einer Aluminium-Silizium-Legierung die Graphitlamellen bzw. die Siliziumteilchen an der Oberfläche freigelegt, wodurch die Gleiteigenschaften bzw. die Festigkeit der Lauffläche erheblich verbessert wird. Außerdem kann die Strahlbehandlung mit relativ geringem Arbeits- und Zeitaufwand einfach und schnell durchgeführt werden, so daß das Verfahren nicht wesentlich verteuert wird.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben.
Eine in bekannter Weise zuerst grob geschlichtete Lagerfläche einer Zylinderlaufbüchse aus Gußeisen wird danach durch ionen feingeschlichtet, wobei die gewünschte geometrische genaue Form und das gewünschte genaue Maß erreicht werden. Anschließend wird diese feinbearbeitete Lagerfläche durch Strahlen nachbehandelt, wobei der bei der Feinbearbeitung entstehende Blechmantel (t3berlappungen und Abquetschungen der Graphitlamellen) entfernt wird und eine offene Oberfläche entsteht. Als Strahlmittel wird loses Schleifmittel mit einer Körnung von etwa 4 bis 1230, vorzugsweise Korund mit einer Körnung von etwa 250 verwendet. Das Strahlmittel wird durch Druckluft trocken zugeführt, wobei der Strahldruck zwischen etwa 2 bis 15 bar, vorzugsweise etwa 5 bar beträgt.
Die Lagerfläche kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch durch andere bekannte Feinbearbeitungen, z.B. durch Feindrehen, Glattwalzen od. dgl. mit der gewünschten geometrischen Form und dem gewünschten Maß hergestellt werden.
Außerdem können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren andere bekannte Strahlmittel, wie z.B. Glasperlen oder etallkugeln verwendet werden,und die Strahlmittelzufuhr kann naß, z.B. mit Wasser, erfolgen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wurden z.B. die Innenflächen von Zylinderlaufbüchsen aus Grauguß für einen luftkühlten Motor bearbeitet. Diese Laufbüchsen wurden hierbei zuerst durch Feinbohren vorbearbeitet und dann auf einer Honmaschine in bekannter Weise gehont. Die Arbeitsdaten waren:Bohrungsdurc>wesser 125 mm, Bohrungslänge 250 mm, Zerspanung 0,1 mm im Bohrungsdurchmesser und bezogen auf einen Arbeitsgang, Honzeit 45 sec., Maßtoleranz 0,02 mm und Zylinderform 0,01 mm, Oberflächenrauhiu'-keit Rz 6 bis 9 um und Graphitfreilegungsquote 24 %.
Danach wurden die Innenflächen der Laufbüchsen erfindungsgemäß in einer bekannten Strahlvorrichtung durch Strahlen mit losem Korund und mit einer Körnung von 250 behandelt. Hierbei wurden die Laufbüchsen um ihre Längsachse gedreht, während gleichzeitig die Strahldüse der Strahlvorrichtung entlang der Längsachse der Laufbüchsen gleichmäßig durch die Laufbüchsen hindurchbewegt wurde.
Die Strahlmittelzufuhr erfolgte durch Luft mit einem Druck von etwa 5 bar . Die Strahlzeit betrug 45 sec. Die Auswertung der Oberflächenbeschaffenheit der so behandelten Laufbüchsen ergab, daß bei etwa gleicher Oberflächenrauhigkeit die Graphitfreilegungsquote auf 36 % angestiegen war.

Claims

Ansprüche: fE Verfahren zur Herstellung von Lagerflächen, insbesondere von Innenflächen von Zylinderlaufbüchsen für Verbrennungskraftmaschinen, bei denen zunächst die Lagerflächen auf das gewünschte Maß und die geomterisch genaue Form bearbeitet, insbesondere durch Honen feinbearbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerflächen anschließend in einem weiteren Arbeitsgang gestrahlt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlmittel loses Korn, vorzugsweise Schleifkorn und/oder Glasperlen und/oder Metallkugeln verwendet werden.
3. erfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Schleifkorn mit einer Körnung von etwa 4 bis 1200 verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Korund mit einer Körnung von etwa 40 bis 400, vorzugsweise etwa 250,verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Karbid mit einer Körnung von etwa 4 bis 1200 verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlmittel trocken mittels Luft zugeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlmittel naß, vorzugsweise mittels Wasser, zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlmittel bei einem Druck zwischen etwa 1 bis 50 bar, vorzugsweise zwischen etwa 2 bis 15 bar, zugeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerflächen und eine Strahldüse einer Strahlvorrichtung relativ zueinander bewegt werden, derart, daß die Oberfläche der Lagerflächen gleichmäßig mit dem Strahlmittel beaufschlagt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück um seine Längsachse gedreht wird, während gleichzeitig eine Strahllanze einer Strahlvorrichtung entlang der Längsachse durch das Werkstück hindurch bewegt wird.