WO2015185253A1 - Bauteilelement einer baugruppe und herstellungsverfahren dafür - Google Patents

Bauteilelement einer baugruppe und herstellungsverfahren dafür Download PDF

Info

Publication number
WO2015185253A1
WO2015185253A1 PCT/EP2015/058076 EP2015058076W WO2015185253A1 WO 2015185253 A1 WO2015185253 A1 WO 2015185253A1 EP 2015058076 W EP2015058076 W EP 2015058076W WO 2015185253 A1 WO2015185253 A1 WO 2015185253A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
component element
contact zone
component
contact
hardness
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/058076
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen Straehle
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2015185253A1 publication Critical patent/WO2015185253A1/de

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C21D1/32—Soft annealing, e.g. spheroidising
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/166—Selection of particular materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2221/00—Treating localised areas of an article
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/02—Fuel-injection apparatus having means for reducing wear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/80—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/90—Selection of particular materials
    • F02M2200/9053—Metals
    • F02M2200/9061—Special treatments for modifying the properties of metals used for fuel injection apparatus, e.g. modifying mechanical or electromagnetic properties

Definitions

  • the invention relates to a component element of an assembly, in particular for a fuel injection system, wherein the component element is intended to at least temporarily come into mechanical contact via at least one contact zone with a second component element of the assembly, and also a method for producing such a component element and an assembly with at least one such component element.
  • the component element with the features of claim 1 has the advantage over the prior art that the wear on the endangered cone Clock zone of the component element is significantly reduced by the at least one contact zone of the component element is formed modified relative to a remaining region of the component element.
  • By modifying the contact zone a change in the microscopic structure and thus a local change in the material properties is achieved at this point. It is thus possible to structurally adapt only the contact zone to specific requirements, which result in interaction with other component elements or components of the assembly due to their respective material properties.
  • the assembly selectively to the Material properties of the rigidly formed component element can be adjusted while the remaining area outside the contact zone of the pin, so for example, the less stressed cylinder jacket-shaped guide surface, its structural properties unchanged.
  • a preferred embodiment of the invention consists in that the contact zone of the component element has a hardness which is changed in comparison to the hardness of the remaining region of the component element.
  • the locally altered structural properties at this point due to the modification of the contact zone cause a changed hardness there.
  • a reduced hardness of the contact zone compared with the remaining region results in significantly reduced wear when a different component element interacting with the contact zone of the movably configured component element has a hardness which is lower in comparison to the hardness of the movably designed component element.
  • Another embodiment of the invention may consist in that the contact zone of the component element is formed as an oxide layer.
  • the wear on the component element can likewise be significantly reduced since, in the case of a metal-formed component element, an oxide layer formed as a boundary layer on the metal surface is, on the one hand due to its stability, gerem wear during frictional contact with another component element subject and on the other hand protects the underlying metal structure.
  • a method is used according to the invention with which the contact zone of the component element is modified by selectively subjecting the contact zone of the component element to local heating.
  • the selective heating of the contact zone causes a change in the metal structure at least at the surface of the contact zone, whereby, for example, a "softening" of the contact zone in contrast to the unheated region of the component element can be achieved.
  • the local heating of the contact zone of the component element can take place by means of inductive soft annealing acting selectively on the contact zone.
  • Another variant of the method may be that the local heating of the contact zone of the component element is effected by means of laser radiation acting selectively on the contact zone.
  • excess heat energy is dissipated essentially by cooling the component element so that the microscopic structure and thus the material properties of the region of the component element lying outside the contact zone remain largely unaffected by the machining.
  • a further variant of the method provides that an oxide layer is applied to the contact zone during the local heating of the contact zone. In order to achieve a stable oxide layer, this is applied to the contact zone at temperatures above about 400 ° C. Local heating at these relatively high temperatures serves to "catalytically" initiate an oxidation process on the metallic surface of the contact zone to achieve a chemical change in the microscopic structure at that location and thus to minimize wear.
  • the contact zone of the component element is selectively modified such that the hardness of the contact zone is at least approximately matched to the hardness of a second component element associated with the assembly that at least temporarily interacts with the contact zone of the first component element , Since the wear between When two metallic component elements or components coming into mechanical contact with one another are predominantly due to different hardnesses of the materials used for the component elements, the abrasion or abrasion at the respective contact zones is significantly reduced if the respective hardening occurs in the case of component elements interacting with one another the corresponding contact zones correspond approximately to each other.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through part of a Magnetinjektors, wherein a pin is axially displaceably received in a bore of a valve body and strikes with its upper pin end in an axial upward movement against a contact zone of a valve body arranged above the metal plate,
  • FIG. 2 shows the magnetic injector of Figure 1 in a partial sectional view, wherein the pin and provided for limiting the stroke of the pin metal plate wear-prone contact zones, and
  • Fig. 3 shows the pin of the Magnetinjektors in a perspective view, wherein the stop against the metal plate provided upper pin end is selectively cured to reduce the mechanical wear.
  • FIG. 1 shows a section of an assembly 10, which is formed in the embodiment as part of a Magnetinjektors and comprises a pin 11, a valve body 13 and a metal plate 14 as a metallic formed component elements or sub-components.
  • the pin 11 is received axially displaceable as an anchor bolt in a bore 12 which extends along a longitudinal central axis 15 of the valve body 13.
  • the metal plate 14 is adjacent to arranged upper end of the valve body 13 and serves as an upper stop for the axial movement of the pin 11 which is triggered by a switching operation, the pin 11 due to the pending in the bore 12 fuel pressure with its upper end 11 ' against the metal plate acting as a stop 14th strikes.
  • the pin 11 is freely movably received in the bore 12, it is thus not limited only to the axial movement according to the double arrow 18, but also has other degrees of freedom of movement, which - in particular Fig. 2 illustrates - both in a rotational movement shown according to arrow 16 as well as in a tilting movement of the pin 11 shown according to arrow 17 manifest around its own longitudinal axis 15, resulting in the impact of the pin end 11 ' in the metal plate 14 in the respective contact zones 11 ' and 14 ' to abrasive wear, mainly by different hardnesses come about, which have the respective material materials used for the production of the pin and the metal plate. In this case, the metal plate 14 for manufacturing reasons a lower compared to the pin 11 hardness.
  • the pin 11 is provided according to the invention to selectively modify one of the respectively corresponding contact zones 11 ' and 14 ' in the case of two interacting component elements 11, 14 so that the hardness of the contact zone 11 'of the one component element 11 is adapted to the hardness of the other component element 14, while the remaining area of the component element 11 remains unchanged.
  • the pin 11 is made softer in terms of hardness in the region of the end face 11 ' , which strikes the metal plate 14 as a contact zone or tribo zone, so that the hardness of the end face or contact zone 11 ' is softer.
  • the pin 11 In addition to the movement contact with the metal plate 14 is still possible for the pin 11 due to the additional non-axial degrees of freedom of movement contact with the bore 12 delimiting cylindrical inner wall surface 13 'of the valve housing 13.
  • the respective contact zones are subject to lent on the one hand, the cylindrical surface of the pin 11 and on the other hand, the cylindrical inner wall 13 'of the valve housing 13 also a certain wear, as here, the pin material has a higher hardness than the valve body material.
  • the wear is reducible according to the invention, for example, by the inner wall 13 'is selectively modified as a contact zone of the valve body 13. Since the pin 11 as a movable element typically has a higher hardness than the valve body 13, the contact zone 13 'of the valve body 13 is partially or locally cured, while the remaining area of the valve body 13 remains unchanged.
  • this contact zone 11 ' is subjected to a local heat treatment, which results in a lower hardness of the contact zone 11 ' compared to the remaining portion of the pin 11.
  • the local heating of the contact zone 11 ' takes place by means of inductive soft annealing or by means of laser irradiation of the contact zone 11 ' .
  • Excess heat energy is dissipated essentially by cooling the component element 11 to ensure that only the microscopic structure at the location of the contact zone 11 'is changed and the adjacent region 11 " , 11 "' remains unchanged. This cooling can take place, for example, by attaching a cooling jacket to the component element, the cooling jacket producing a thermal contact with that region of the component element which adjoins the contact zone 11 ' .
  • Another method alternative for modifying the contact zone is to subject the contact zone to an oxidizing treatment which requires local heating of the contact zone at relatively high temperatures of over 400 ° C. and results in a selective oxide coating on the contact zone.
  • the formation of such an oxide coating in an oxygen-poor environment results in significantly reduced wear for the contact zone modified or processed in this way.
  • An oxygen-poor environment can be generated, for example, in a vacuum preferably between 10 "6 - 10 " 3 bar. In this pressure range, the wear-reducing iron oxide Fe 2 0 4 is formed.
  • the respective contact zone 11 ' or 14 ' of each component element 11, 14 provided with such an oxide coating to reduce the mechanical abrasion and thus the wear.
  • a further procedural modification can be to selectively exclude the contact zone 11 ' from the hardening process during the curing process of the component element, eg by thermal coupling of the contact zone to a coolant or a cooling jacket, so that this contact zone differs from the rest or adjacent region of the component element is excluded from the hardening process taking place during the so-called hardening temperature.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauteilelement (11) einer Baugruppe (10), insbesondere für ein Kraftstoffeinspritzsystem, wobei das Bauteilelement (11) dazu vorgesehen ist, über wenigstens eine Kontaktzone (11') mit einem zweiten Bauteilelement (14) zumindest zeitweise in mechanischen Kontakt zu kommen. Um den Ver- schleiß an der Kontaktzone (11') des Bauteilelements (11) zu reduzieren, ist er- findungsgemäß vorgesehen, dass die Kontaktzone (11') des Bauteilelements (11) modifiziert gegenüber dem übrigen Bereich (11'', 11''') des Bauteilelements (11) ausgebildet ist.

Description

Titel
Bauteilelement einer Baugruppe und Herstellungsverfahren dafür Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Bauteilelement einer Baugruppe, insbesondere für ein Kraftstoffeinspritzsystem, wobei das Bauteilelement dazu vorgesehen ist, über wenigstens eine Kontaktzone mit einem zweiten Bauteilelement der Baugruppe zumindest zeitweise in mechanischen Kontakt zu kommen, und ferner ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bauteilelements sowie eine Baugruppe mit wenigstens einem derartigen Bauteilelement.
Stand der Technik
Bei Bauteilelementen, die zusammen eine Baugruppe bilden und von denen wenigstens ein Bauteilelement beweglich ausgebildet ist, wird durch den Bewegungskontakt der Bauteilelemente untereinander ein Verschleiß an den jeweiligen Kontaktzonen der Bauteilelemente verursacht. So wird beispielsweise bei einem Magnetinjektor, bei dem ein zum Abdichten eines Innenraums des Magnetinjektors vorgesehener und dazu in einer Bohrung aufgenommener Stift innerhalb einer bestimmten Strecke freibeweglich ausgebildet ist, dieser Stift bei einem Schaltvorgang des Magnetinjektors aufgrund des in der Bohrung anstehenden Kraftstoffdrucks gegen eine Metallplatte anschlagen, was bei sich periodisch oder nichtperiodisch wiederholenden Schaltvorgängen mit der Zeit zu einem abrasiven Verschleiß sowohl an dem Ende des Stifts als auch an der Metallplatte führt. Der Stift weist jedoch wegen seiner freibeweglichen Ausbildung nicht nur einen einzigen Bewegungsfreiheitsgrad auf, sondern kann während eines Schaltvorgangs neben einer axialen Bewegung gleichzeitig auch eine Drehbewegung ausführen, was zu einem erhöhten Verschleiß nicht nur an dem Stift, sondern auch an der Metallplatte führt.
Vorteile der Erfindung
Das Bauteilelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass der Verschleiß an der gefährdeten Kon- taktzone des Bauteilelements signifikant reduziert ist, indem die wenigstens eine Kontaktzone des Bauteilelements modifiziert gegenüber einem übrigen Bereich des Bauteilelements ausgebildet ist. Durch die Modifikation der Kontaktzone wird eine Veränderung des mikroskopischen Gefüges und mithin eine lokale Änderung der Materialeigenschaften an dieser Stelle erzielt. Es ist somit möglich, ausschließlich die Kontaktzone an spezifische Anforderungen strukturell anzupassen, die sich im Zusammenspiel mit anderen Bauteilelementen bzw. Komponenten der Baugruppe aufgrund von deren jeweiligen Materialeigenschaften ergeben. Bei einem beweglich ausgebildeten Bauteilelement, z.B. bei einem Stift, der als Ankerbolzen in einem Common-Rail-Injektor arbeitet, kann das mechanisch beanspruchte Stiftende, das als Kontaktzone bei Schaltvorgängen an ein starres Bauteilelement, z.B. eine Metallplatte, der Baugruppe anschlägt, selektiv an die Materialeigenschaften des starr ausgebildeten Bauteilelements angepasst werden, während der außerhalb der Kontaktzone liegende übrige Bereich des Stifts, also z.B. die weniger beanspruchte zylindermantelförmige Führungsfläche, seine strukturellen Eigenschaften unverändert beibehält.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Kontaktzone des Bauteilelements eine im Vergleich zur Härte des übrigen Bereichs des Bauteilelements veränderte Härte aufweist. Die aufgrund der Modifikation der Kontaktzone lokal veränderten strukturellen Eigenschaften an dieser Stelle verursachen dort eine veränderte Härte. Bei einem beweglich ausgebildeten Bauteilelement führt eine gegenüber dem übrigen Bereich reduzierte Härte der Kontaktzone zu einem signifikant verringertem Verschleiß, wenn ein mit der Kontaktzone des beweglich ausgebildeten Bauteilelements wechselwirkendes anderes Bauteilelement eine Härte aufweist, die im Vergleich zur Härte des beweglich ausgebildeten Bauteilelements niedriger ist.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass die Kontaktzone des Bauteilelements als Oxidschicht ausgebildet ist. Dadurch ist ebenfalls der Verschleiß an dem Bauteilelement deutlich reduzierbar, da bei einem metallisch ausgebildeten Bauteilelement eine an der Metalloberfläche als Grenzschicht ausgebildete Oxidschicht einerseits aufgrund ihrer Stabilität einem gerin- gerem Verschleiß beim Reibkontakt mit einem anderen Bauteilelement unterliegt und andererseits das darunterliegende Metallgefüge schützt.
Zur Herstellung eines derartigen Bauteilelements dient erfindungsgemäß ein Verfahren, mit dem die Kontaktzone des Bauteilelements modifiziert wird, indem die Kontaktzone des Bauteilelements selektiv einer lokalen Erwärmung unterworfen wird. Die selektive Erwärmung der Kontaktzone bewirkt eine Veränderung des Metallgefüges zumindest an der Oberfläche der Kontaktzone, wodurch beispielsweise ein„Aufweichen" der Kontaktzone im Unterschied zum nicht erwärmten Bereich des Bauteilelements erzielbar ist.
Gemäß einer Verfahrensvariante kann die lokale Erwärmung der Kontaktzone des Bauteilelements mittels selektiv auf die Kontaktzone einwirkendem induktivem Weichglühen erfolgen. Eine andere Verfahrensvariante kann darin bestehen, dass die lokale Erwärmung der Kontaktzone des Bauteilelements mittels selektiv auf die Kontaktzone einwirkender Laserstrahlung erfolgt. Vorzugsweise wird beim lokalen Erwärmen der Kontaktzone des Bauteilelements überschüssig auftretende Wärmeenergie im Wesentlichen durch Kühlen des Bauteilelements abgeführt, so dass das mikroskopische Gefüge und mithin die Material beschaf- fenheit des außerhalb der Kontaktzone liegenden Bereichs des Bauteilelements von der Bearbeitung weitgehend unbeeinflusst bleibt.
Eine weitere Verfahrensvariante sieht vor, dass während der lokalen Erwärmung der Kontaktzone eine Oxidschicht auf die Kontaktzone aufgebracht wird. Um eine stabile Oxidschicht zu erzielen, wird diese bei Temperaturen oberhalb von etwa 400 °C auf die Kontaktzone aufgebracht. Die lokale Erwärmung bei diesen relativ hohen Temperaturen dient dazu,„katalytisch" einen Oxidationsprozess an der metallischen Oberfläche der Kontaktzone in Gang zu bringen, um eine chemische Veränderung des mikroskopischen Gefüges an dieser Stelle zu erzielen und mithin den Verschleiß zu minimieren.
Bei einer Baugruppe, welche wenigstens ein derartiges Bauteilelement umfasst, ist die Kontaktzone des Bauteilelements selektiv so modifiziert, dass die Härte der Kontaktzone an die Härte eines zweiten der Baugruppe zugehörigen Bauteilelements, das mit der Kontaktzone des ersten Bauteilelements wenigstens zeitweise wechselwirkt, zumindest annähernd angepasst ist. Da der Verschleiß zwi- schen zwei miteinander in mechanischen Kontakt kommenden metallischen Bauteilelementen bzw. Komponenten überwiegend auf unterschiedliche Härten der jeweils für die Bauteilelemente verwendeten Materialien zurückzuführen ist, wird die Abrasion bzw. der Abrieb an den jeweiligen Kontaktzonen signifikant reduziert, wenn bei miteinander in Wechselwirkung tretenden Bauteilelementen die jeweiligen Härten der miteinander korrespondierenden Kontaktzonen einander ungefähr entsprechen.
Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und in den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Letztere zeigen in schematisch gehaltenen Ansichten:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Magnetinjektors, wobei ein Stift in einer Bohrung eines Ventilkörpers axial verschieblich aufgenommen ist und mit seinem oberen Stiftende bei einer axialen Aufwärtsbewegung gegen eine Kontaktzone einer oberhalb des Ventilkörpers angeordneten Metallplatte anschlägt,
Fig. 2 den Magnetinjektor von Fig. 1 in einer Teilschnittdarstellung, wobei der Stift und die zur Hubbegrenzung des Stifts vorgesehene Metallplatte verschleißgefährdete Kontaktzonen aufweisen, und
Fig. 3 den Stift des Magnetinjektors in einer perspektivischen Ansicht, wobei das zum Anschlag gegen die Metallplatte vorgesehene obere Stiftende selektiv gehärtet ist, um den mechanischen Verschleiß zu reduzieren.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Fig. 1 zeigt anhand eines Ausschnitts eine Baugruppe 10, die im Ausführungsbeispiel als Teil eines Magnetinjektors ausgebildet ist und einen Stift 11, einen Ventilkörper 13 und eine Metallplatte 14 als metallisch ausgebildete Bauteilelemente bzw. Teilkomponenten umfasst. Dabei ist der Stift 11 axial verschieblich als Ankerbolzen in einer Bohrung 12 aufgenommen, die entlang einer Längsmittelachse 15 des Ventilkörpers 13 verläuft. Die Metallplatte 14 ist angrenzend zum oberen Ende des Ventilkörpers 13 angeordnet und dient als oberer Anschlag für die Axialbewegung des Stifts 11, welche durch einen Schaltvorgang auslösbar ist, wobei der Stift 11 aufgrund des in der Bohrung 12 anstehenden Kraftstoffdrucks mit seinem oberen Ende 11' gegen die als Anschlag fungierende Metallplatte 14 anschlägt. Indem der Stift 11 in der Bohrung 12 freibeweglich aufgenommen ist, ist er somit nicht nur auf die Axialbewegung gemäß dem Doppelpfeil 18 beschränkt, sondern hat noch weitere Bewegungsfreiheitsgrade, die sich - wie insbesondere Fig. 2 veranschaulicht - sowohl in einer gemäß Pfeil 16 dargestellten Drehbewegung als auch in einer gemäß Pfeil 17 dargestellten Kippbewegung des Stifts 11 um die eigene Längsachse 15 manifestieren, was beim Aufschlag des Stiftendes 11' in die Metallplatte 14 in den jeweiligen Kontaktzonen 11' und 14' zu einem abrasiven Verschleiß führt, der überwiegend durch unterschiedliche Härten zustande kommt, welche die jeweiligen für die Herstellung des Stifts und der Metallplatte verwendeten Werkstoffmaterialien aufweisen. Dabei weist die Metallplatte 14 aus herstellungstechnischen Gründen eine im Vergleich zu dem Stift 11 geringere Härte auf.
Um den Verschleiß zwischen dem Stift 11 und der Metallplatte 14 zu reduzieren, ist erfindungsgemäß vorgesehen, bei zwei miteinander in Wechselwirkung tretenden Bauteilelementen 11, 14 eine der jeweils miteinander korrespondierenden Kontaktzonen 11' bzw. 14' selektiv so zu modifizieren, dass die Härte der Kontaktzone 11' des einen Bauteilelements 11 an die Härte des anderen Bauteilelements 14 angepasst ist, während der übrige Bereich des Bauteilelements 11 unverändert bleibt. Wie Fig. 3 zeigt, wird dazu der Stift 11 partiell, d.h. im Bereich der Stirnfläche 11', die als Kontaktzone bzw. Tribozone auf die Metallplatte 14 aufschlägt, hinsichtlich der Härte weicher ausgebildet, so dass die Härte der Stirnfläche bzw. Kontaktzone 11' im Wesentlichen jener der Metallplatte 14 entspricht, während der übrige Bereich des Stifts 11, d.h. der sich von der Stirnfläche 11' wegerstreckende Längserstreckungsabschnitt 11" und das sich daran anschließende konusförmig verjüngte Stiftende 11" ', seine ursprünglich hohe Härte unverändert beibehält.
Neben dem Bewegungskontakt mit der Metallplatte 14 ist für den Stift 11 aufgrund der zusätzlichen nichtaxialen Bewegungsfreiheitsgrade noch ein Kontakt mit der die Bohrung 12 begrenzenden zylindrischen Innenwandfläche 13' des Ventilgehäuses 13 möglich. Dabei unterliegen die jeweiligen Kontaktzonen, näm- lieh einerseits die Zylindermantelfläche des Stifts 11 und andererseits die zylindrische Innenwand 13' des Ventilgehäuses 13 ebenfalls einem gewissen Verschleiß, da auch hier das Stiftmaterial eine höhere Härte als das Ventilkörpermaterial aufweist. Auch hierbei ist der Verschleiß erfindungsgemäß reduzierbar, indem beispielsweise die Innenwand 13' als Kontaktzone des Ventilkörpers 13 selektiv modifiziert wird. Da der Stift 11 als bewegliches Element typischerweise eine höhere Härte als der Ventilkörper 13 aufweist, wird die Kontaktzone 13' des Ventilkörpers 13 partiell bzw. lokal gehärtet, während der übrige Bereich des Ventilkörpers 13 unverändert bleibt.
Um die Kontaktzone 11' des Stifts 11 zu modifizieren, wird diese Kontaktzone 11' einer lokalen Wärmebehandlung ausgesetzt, die eine niedrigere Härte der Kontaktzone 11' im Vergleich zum übrigen Bereich des Stifts 11 zur Folge hat. Die lokale Erwärmung der Kontaktzone 11' erfolgt mittels induktivem Weichglühen oder mittels Laserbestrahlung der Kontaktzone 11'. Dabei wird überschüssig auftretende Wärmeenergie im Wesentlichen durch Kühlen des Bauteilelements 11 abgeführt, um sicherzustellen, dass nur das mikroskopische Gefüge am Ort der Kontaktzone 11' verändert wird und der angrenzende Bereich 11", 11" ' unverändert bleibt. Diese Kühlung kann beispielsweise durch Anbringen eines Kühlmantels an dem Bauteilelement erfolgen, wobei der Kühlmantel einen thermischen Kontakt zu jenem Bereich des Bauteilelements herstellt, welcher an die Kontaktzone 11' angrenzt.
Eine weitere Verfahrensalternative zur Modifikation der Kontaktzone besteht darin, die Kontaktzone einer oxidierenden Behandlung zu unterwerfen, die eine lokale Erwärmung der Kontaktzone bei relativ hohen Temperaturen von über 400 °C voraussetzt und zu einer selektiven Oxidbeschichtung auf der Kontaktzone führt. Durch das Ausbilden einer derartigen Oxidbeschichtung in einer sauerstoffarmen Umgebung ergibt sich für die derart modifizierte bzw. bearbeitete Kontaktzone ein signifikant verringerter Verschleiß. Eine sauerstoffarme Umgebung kann z.B. in einem Vakuum vorzugsweise zwischen 10"6 - 10"3 bar erzeugt werden. In diesem Druckbereich bildet sich das verschleißmindernde Eisenoxid Fe204 aus. Vorzugsweise wird bei zwei miteinander in mechanische Wechselwirkung tretenden Bauteilelementen bzw. Komponenten, wie beispielsweise bei dem beweglichen Stift 11 und der den Axialhub des Stifts 11 begrenzenden Metallplatte 14, die jeweilige Kontaktzone 11' bzw. 14' jedes Bauteilelements 11, 14 mit einer solchen Oxidbeschichtung versehen, um den mechanischen Abrieb und mithin den Verschleiß zu reduzieren.
Eine weitere verfahrenstechnische Abwandlung kann demgegenüber darin bestehen, bereits während des Härtungsprozesses des Bauteilelements die Kontaktzone 11' selektiv von dem Härtungsprozess auszunehmen, z.B. durch thermische Ankopplung der Kontaktzone an ein Kühlmittel oder einen Kühlmantel, so dass diese Kontaktzone im Unterschied zum übrigen bzw. angrenzenden Bereich des Bauteilelements von dem bei der sog. Härtetemperatur erfolgenden Härtungsprozess ausgenommen bzw. ausgespart bleibt.

Claims

Patentansprüche
1. Bauteilelement einer Baugruppe insbesondere für ein Kraftstoffeinspritzsys- tem, wobei das Bauteilelement dazu vorgesehen ist, über wenigstens eine Kontaktzone mit einem zweiten Bauteilelement der Baugruppe zumindest zeitweise in mechanischen Kontakt zu kommen, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kontaktzone (11') des Bauteilelements (11) modifiziert gegenüber einem übrigen Bereich (11", 11" ') des Bauteilelements (11) ausgebildet ist.
2. Bauteilelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktzone (11') des Bauteilelements (11) eine im Vergleich zur Härte des übrigen Bereichs (11", 11" ') des Bauteilelements (11) veränderte Härte aufweist.
3. Bauteilelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktzone (11') des Bauteilelements (11) als Oxidschicht ausgebildet ist.
4. Baugruppe mit wenigstens einem Bauteilelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kontaktzone (11') des Bauteilelements (11) selektiv so modifiziert ist, dass die Härte der Kontaktzone (11') an die Härte eines zweiten der Baugruppe zugehörigen Bauteilelements (14), das mit der Kontaktzone (11') des ersten Bauteilelements (11) wenigstens zeitweise wechselwirkt, zumindest annähernd angepasst ist.
5. Verfahren zur Herstellung eines Bauteilelements nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kontaktzone (11') des Bauteilelements (11) modifiziert wird, indem die Kontaktzone (11') des Bauteilelements (11) selektiv einer lokalen Erwärmung unterworfen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Erwärmung der Kontaktzone (11') des Bauteilelements (11) mittels selektiv auf die Kontaktzone einwirkendem induktivem Weichglühen erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Erwärmung der Kontaktzone (11') des Bauteilelements (11) mittels selektiv auf die Kontaktzone einwirkender Laserstrahlung erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim lokalen Erwärmen der Kontaktzone (11') des Bauteilelements (11) überschüssig auftretende Wärmeenergie im Wesentlichen durch Kühlen des Bauteilelements (11) abgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass während der lokalen Erwärmung der Kontaktzone (11') eine Oxidschicht auf die Kontaktzone (11') aufgebracht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidschicht bei Temperaturen oberhalb von etwa 400 °C auf die Kontaktzone (11') aufgebracht wird.
PCT/EP2015/058076 2014-06-04 2015-04-14 Bauteilelement einer baugruppe und herstellungsverfahren dafür WO2015185253A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014210571.4 2014-06-04
DE102014210571.4A DE102014210571A1 (de) 2014-06-04 2014-06-04 Bauteilelement einer Baugruppe und Herstellungsverfahren dafür

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015185253A1 true WO2015185253A1 (de) 2015-12-10

Family

ID=52875684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/058076 WO2015185253A1 (de) 2014-06-04 2015-04-14 Bauteilelement einer baugruppe und herstellungsverfahren dafür

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102014210571A1 (de)
WO (1) WO2015185253A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6843477B2 (ja) * 2018-11-30 2021-03-17 株式会社ミスミ 設計支援装置、設計支援方法及び設計支援プログラム

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0931849A2 (de) * 1998-01-26 1999-07-28 Material Service Holding S.A. Verfahren zum direktem Schutz gegen Verschleiss-Korrosion von metallischen Gegenständen
DE102007029305A1 (de) * 2007-06-22 2008-12-24 Robert Bosch Gmbh Einspritzventil, Verfahren zu dessen Herstellung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102011078171A1 (de) * 2011-06-28 2013-01-03 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Aufbringen einer korrosionsfesten und verschleißfesten Schicht auf einem Metallteil

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0931849A2 (de) * 1998-01-26 1999-07-28 Material Service Holding S.A. Verfahren zum direktem Schutz gegen Verschleiss-Korrosion von metallischen Gegenständen
DE102007029305A1 (de) * 2007-06-22 2008-12-24 Robert Bosch Gmbh Einspritzventil, Verfahren zu dessen Herstellung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102011078171A1 (de) * 2011-06-28 2013-01-03 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Aufbringen einer korrosionsfesten und verschleißfesten Schicht auf einem Metallteil

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014210571A1 (de) 2015-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2192201B1 (de) Gehärteter Federstahl, Federelement und Verfahren zur Herstellung eines Federelements
AT520315B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Sinterbauteils
DE112012000408B4 (de) Stahlzahnrad und Herstellungsverfahren dafür
WO2018082740A1 (de) Kugelelement für lageranwendungen und verfahren zum herstellen eines solchen
WO2015185253A1 (de) Bauteilelement einer baugruppe und herstellungsverfahren dafür
DE1955010C3 (de) Verfahren zur Oberflächen vergütung eines Zapfenkreuzes
WO2008055477A2 (de) Verfahren zum herstellen eines wälzlagerringes und wälzlagerring
DE102014201097A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils
EP3276189B1 (de) Hochfeste schraube mit einer enthärtungsschicht
DE3926571C1 (en) Inductor head for piston engines - consists of inductor loop following periphery of cylinder around radial laminated yokes
DE102008045380A1 (de) Kunststoffummanteltes Lager und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102014017632A1 (de) Verfahren zum Härten zumindest eines Teilbereichs einer Wandung eines Bauteils
DE102019209420A1 (de) Reibbremskörper für eine Reibbremse, Reibbremse und Verfahren zur Herstellung eines Reibbremskörpers
WO2013127566A1 (de) Verfahren zur herstellung eines lagerbauteils
EP3511088B1 (de) Gewindespindel
DE2107355A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Härten von mit radialen Vorsprüngen versehenen, scheiben- bzw. ringförmigen Stanzteilen, insbesondere Federscheiben
DE10308008A1 (de) Zylindervorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Kolbenstange für die Zylindervorrichtung
DE102007019171A9 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Wärmebehandlung eines Rohrkörpers eines Förderrohrs
DE102015211062A1 (de) Lagerring mit Haltebord
DE102015226607A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Leitungsabschnitts einer Hydraulikleitung
WO2024008331A1 (de) Verfahren zur herstellung eines werkstücks aus stahl und durch das verfahren hergestelltes werkstück
EP2714300B1 (de) Stanzverfahren
DE102019202492A1 (de) Reibbremskörper für eine Reibbremse eines Kraftfahrzeugs, Reibbremse und Verfahren zur Herstellung des Reibbremskörpers
DE102020205504A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine
DE7246006U (de) Preßform oder dergleichen, insbe sondere für die Verformung metallischer Materialien

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15716779

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15716779

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1