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EP1206322A1 - Verfahren und vorrichtung zum auf- bzw. einbringen eines werkstoffes auf bzw. in eine oberfläche - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum auf- bzw. einbringen eines werkstoffes auf bzw. in eine oberfläche

Info

Publication number
EP1206322A1
EP1206322A1 EP00945948A EP00945948A EP1206322A1 EP 1206322 A1 EP1206322 A1 EP 1206322A1 EP 00945948 A EP00945948 A EP 00945948A EP 00945948 A EP00945948 A EP 00945948A EP 1206322 A1 EP1206322 A1 EP 1206322A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
suction
processing device
mist
surface processing
plasma
Prior art date
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Granted
Application number
EP00945948A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1206322B1 (de
Inventor
Rolf Heinemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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 Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of EP1206322A1 publication Critical patent/EP1206322A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1206322B1 publication Critical patent/EP1206322B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/14—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying for coating elongate material
    • C23C4/16—Wires; Tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B14/00—Arrangements for collecting, re-using or eliminating excess spraying material
    • B05B14/30—Arrangements for collecting, re-using or eliminating excess spraying material comprising enclosures close to, or in contact with, the object to be sprayed and surrounding or confining the discharged spray or jet but not the object to be sprayed
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/06—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00 specially designed for treating the inside of hollow bodies
    • B05B13/0627—Arrangements of nozzles or spray heads specially adapted for treating the inside of hollow bodies
    • B05B13/0636—Arrangements of nozzles or spray heads specially adapted for treating the inside of hollow bodies by means of rotatable spray heads or nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/16—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
    • B05B7/20—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion
    • B05B7/201—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion downstream of the nozzle
    • B05B7/205—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion downstream of the nozzle the material to be sprayed being originally a particulate material
    • B05B7/206—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion downstream of the nozzle the material to be sprayed being originally a particulate material in a container fixed to the discharge device

Definitions

  • the invention relates to a method for applying or introducing a material onto or into a surface with a surface processing device, wherein a material mist is extracted with a predetermined suction power and the surface and the surface processing device are moved relative to one another, according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a device for applying or introducing a material onto or into a surface with a surface processing device, wherein a suction device is provided for extracting material mist with a predetermined suction power and a relative movement takes place between the surface processing device and the surface, according to the preamble of Claim 6.
  • hypoeutectic aluminum-silicon alloys mainly used for cylinder crankcases are unsuitable for the tribological loading of the piston-piston ring-cylinder raceway system due to the low proportion of the wear-resistant silicon phase.
  • Hypereutectic alloys, such as the alloy AISil 7 Cu 4 Mg have a sufficient proportion of silicon crystallites.
  • This hard, wear-resistant structural component is highlighted by chemical and / or mechanical processing stages compared to the matrix consisting of the aluminum mixed crystal and forms a required wing portion.
  • the castability, the poor machinability and the high costs of this alloy are disadvantageous compared to the hypoeutectic and nearutectic alloys.
  • sub- and near-eutectic alloys are applied directly to the raceways as galvanic coatings.
  • this is expensive and Insufficiently stable tribochemically.
  • thermal spray coatings which are also applied directly to the running surfaces. This creates a constant negative pressure so that the plasma mist is extracted.
  • layers with a partially high porosity content are applied with different thicknesses.
  • DE 195 35 078 A1 proposes a method for monitoring and controlling thermal spraying methods for coating the surface of substrates, in which a surface temperature of the substrate is measured during the spraying process as a parameter for the transferred layer mass or layer thickness and in the event of a deviation from the target value, at least one process parameter is changed, which is decisive for the transferred layer mass or the layer thickness.
  • the present invention has for its object to provide an improved method and an improved device of the type mentioned above, wherein the disadvantages mentioned above are overcome and in a simple and reliable manner a uniform layer application with constant porosity is achieved.
  • the suction power is changed as a function of the relative movement between the surface treatment device and the surface.
  • the suction device is designed such that it varies the suction power as a function of the relative movement between the surface treatment device and the surface.
  • the surface processing device is, for example, a plasma torch, a coating being applied to the surface by means of plasma spraying and the material mist being sucked off in the form of a plasma mist.
  • the surface processing device is, for example, a laser, the material being alloyed into the surface by means of alloying, or a sprayed layer being applied by application to the surface with the laser, the material mist formed being suctioned off in the form of a particle mist.
  • the suction device comprises, for example, a pump, at least one suction pipe and at least one orifice arranged in the suction pipe, the orifice correspondingly changing a passage cross section of the suction pipe by opening and closing it appropriately for changing the suction power as a function of the relative movement.
  • a constant negative pressure is generated and the suction power is changed by opening and closing the shutters accordingly.
  • a feed device moves the surface processing device relative to the substrate, an adjustment mechanism of the screen being connected to the feed device.
  • the coating or alloy or alloy produced is, for example, a wear-resistant, tribological cylinder running surface of a cylinder of a crankcase of an internal combustion engine for running pistons.
  • the preferred embodiment of a device according to the invention shown in the single FIGURE comprises a plasma torch 10 with a flame 12 and a suction device 14 with a pump 16, two suction pipes 18 and screens 20 arranged in each case in the suction pipes 18.
  • the device shown is used to produce a wear-resistant device , tribological cylinder running surface 22 in a cylinder 24 of a crankcase, not shown, of an internal combustion engine, not shown, for running pistons.
  • the plasma torch 10 is advanced within the cylinder 24 in the direction of arrow 25 and applies the cylinder running surface 22 to a cylinder wall 28 in a coating cone 26.
  • the plasma torch 10 can also be rotated about an axis 32 in the direction of the arrow 30.
  • the plasma torch 10 has in a container 34 a coating powder 36, such as a steel / molybdenum powder, which reaches the flame 12 via a pipe 38. There, the coating powder 36 is heated accordingly and, if appropriate, applied to the cylinder wall 28 surrounded by protective gas 40. This forms a plasma mist 42 of powder not applied, which is sucked off by the suction device 14 via the suction pipes 18, as indicated by arrows 44.
  • a coating powder 36 such as a steel / molybdenum powder
  • the plasma mist 42 is extracted by means of a suction medium, such as air, with a predetermined suction power.
  • suction power here designates a predetermined volume throughput per time of the suction medium through the suction pipes 18, the volume throughput being determined by a negative pressure. The higher the pressure difference due to the negative pressure, the higher the volume throughput of the suction medium, which accordingly tears and sucks the plasma mist with it. On the other hand, with constant negative pressure, the larger the flow cross-section for the suction medium, the higher the suction capacity.
  • a constant negative pressure is generated by means of the pump 16 and the volume throughput in the respective suction tubes 18 is changed by means of the orifices 20 by varying a flow cross section of the suction tubes 18.
  • a control device not shown, which opens or closes the orifices 20 as a function of the feed 25 of the plasma torch 10 in such a way that an exact metering of the suction medium takes place and thus a uniform layer application and a constant porosity over the entire running surface or coating 22 is achieved.
  • the orifices 20 are controlled mechanically or electrically and are connected, for example, directly to a feed device (not shown) for the plasma torch 10.
  • the suction power can be varied individually for each suction pipe 18 with the corresponding aperture 20.
  • the suction power at the suction pipe 18 to which the flame 12 is closer is expediently low is located, and on the corresponding other suction pipe 18, the suction power is increased accordingly.
  • the coating begins, for example, in the figure above, with the suction power being relatively low at the beginning of the suction pipe 18 shown in the figure, in order not to extract any layer components and relative at the lower suction pipe 18 in the figure is high.
  • the suction power at the upper suction pipe 18 is increased by increasing a passage cross section of the upper aperture 20 and reduced at the lower suction tube 18 by reducing a passage cross section of the lower aperture 20 until the lowest point in the coating in the figure or the flame 12, the suction power at the upper suction pipe 18 is highest and at the lower suction pipe 18 is lowest.
  • a constant suction power (according to Bernoulli's equation) and a correspondingly constant layer application is achieved over the entire feed path of the plasma torch 10 in the area of the flame 12.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auf- bzw. Einbringen eines Werkstoffes auf bzw. in eine Oberfläche (28) mit einer Oberflächenbearbeitungsvorrichtung (10), wobei eine Absaugeinrichtung (14) zum Absaugen von Werkstoffnebel (42) mit einer vorbestimmten Absaugleistung vorgesehen ist und eine Relativbewegung (25) zwischen Oberflächenbearbeitungsvorrichtung (10) und der Oberfläche (28) erfolgt. Hierbei ist die Absaugeinrichtung (14) derart ausgebildet, dass sie die Absaugleistung in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen Oberflächenbearbeitungsvorrichtung (10) und Oberfläche (28) variiert.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Auf- bzw. Einbringen eines Werkstoffes auf bzw. in eine Oberfläche
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auf- bzw. Einbringen eines Werkstoffes auf bzw. in eine Oberfläche mit einer Oberflächenbearbeitungsvorrichtung, wobei ein Werkstoffnebel mit einer vorbestimmten Absaugleistung abgesaugt wird und die Oberfläche sowie die Oberflächenbearbeitungsvorrichtung relativ zueinander bewegt werden, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner Vorrichtung zum Auf- bzw. Einbringen eines Werkstoffes auf bzw. in eine Oberfläche mit einer Oberflächenbearbeitungsvorrichtung, wobei eine Absaugeinrichtung zum Absaugen von Werkstoffnebel mit einer vorbestimmten Absaugleistung vorgesehen ist und eine Relativbewegung zwischen Oberflächenbearbeitungsvorrichtung und der Oberfläche erfolgt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Die für Zylinderkurbelgehäuse vorwiegend eingesetzten untereutektischen Aluminium- Silizium-Legierungen sind aufgrund des zu geringen Anteils der verschleißfesten Siliziumphase für die tribologische Beanspruchung des Systems Kolben-Kolbenring- Zylinderlaufbahn ungeeignet. Übereutektische Legierungen, z.B. die Legierung AISil7Cu4Mg besitzen einen ausreichenden Anteil an Siliziumkristalliten. Dieser harte, verschleißbeständige Gefügebestandteil wird durch chemische und/oder mechanische Bearbeitungsstufen gegenüber der aus dem Aluminiummischkristall bestehenden Matrix hervorgehoben und bildet einen erforderlichen Tragflächenanteil. Nachteilig wirkt sich jedoch die gegenüber den untereutektischen und naheutektischen Legierungen mangelhafte Vergießbarkeit, die schlechte Bearbeitbarkeit und die hohen Kosten für diese Legierung aus.
Eine Möglichkeit zur Umgehung dieses Nachteils ist das Eingießen von Laufbuchsen aus verschleißbeständigem Material wie z.B. Grauguß- und übereutektischen Aluminiumlegierungen. Problematisch ist hier jedoch die Verbindung zwischen Buchse und Umguß, welcher alleine durch eine mechanische Verzahnung gewährleistet wird. Durch Einsatz eines porösen keramischen Buchsenwerkstoffs ist es möglich, beim Gießprozeß diesen zu infiltrieren und zu einer stofflichen Verbindung zu gelangen. Dazu ist eine langsame Formfüllung sowie die Anwendung von hohem Druck erforderlich, was die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erheblich herabsetzt.
Alternativ werden unter- und naheutektischen Legierungen als galvanische Beschichtungen direkt auf die Laufbahnen aufgebracht. Dies ist jedoch teuer und tribochemisch nur ungenügend beständig. Eine weitere Alternative bilden thermische Spritzschichten, welche ebenfalls direkt auf die Laufflächen appliziert werden. Hierbei wird eine konstanter Unterdruck erzeugt, damit der Plasmanebel abgesaugt wird. Bei schlechter Absaugung kommt es jedoch zu unterschiedlich dick aufgetragenen Schichten mit partiell hohem Porositätsanteil. Zur Verbesserung der Schichtauftragung wird in der DE 195 35 078 A1 ein Verfahren zum Überwachen und Regeln von thermischen Spritzverfahren zum Beschichten der Oberfläche von Substraten vorgeschlagen, bei dem während des Spritzvorgangs als Kenngröße für die übertragenen Schichtmasse bzw. die Schichtdicke eine Oberflächentemperatur des Substrats gemessen und bei Abweichung vom Sollwert mindestens ein Verfahrensparameter verändert wird, der für die übertragene Schichtmasse bzw. die Schichtdicke bestimmend ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei die obengenannten Nachteile überwunden werden und auf einfache und zuverlässige Weise eine gleichmäßiger Schichtauftrag mit konstanter Porosität erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen und durch eine Vorrichtung der o.g. Art mit den in Anspruch 6 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Bei einem Verfahren der o.g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Absaugleistung in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen Oberflächenbearbeitungsvorrichtung und Oberfläche verändert wird.
Bei einer Vorrichtung der o.g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Absaugeinrichtung derart ausgebildet ist, daß sie die Absaugleistung in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen Oberflächenbearbeitungsvorrichtung und Oberfläche variiert.
Dies hat den Vorteil, daß durch entsprechende Dosierung der Absaugluft ein gleichmäßiger Schichtauftrag und eine konstante Porosität über die gesamte Beschichtungsfläche erzielt wird. Die Oberflächenbearbeitungsvorrichtung ist beispielsweise ein Plasmabrenner, wobei mittels Plasmaspritzen eine Beschichtung auf die Oberfläche aufgebracht und der Werkstoffnebel in Form eines Plasmanebels abgesaugt wird.
Alternativ ist die Oberflächenbearbeitungsvorrichtung beispielsweise ein Laser, wobei mittels Auflegieren der Werkstoff in die Oberfläche einlegiert wird oder eine Spritzschicht durch Auftragung auf die Oberfläche mit dem Laser aufgebracht wird, wobei der entstehende Werkstoffnebel in Form eines Partikelnebels abgesaugt wird.
Die Absaugeinrichtung umfaßt beispielsweise eine Pumpe, wenigstens ein Absaugrohr und wenigstens eine in dem Absaugrohr angeordnete Blende, wobei die Blende durch entsprechendes Öffnen und Schließen zum Verändern der Absaugleistung in Abhängigkeit von der Relativbewegung einen Durchlaßquerschnitt des Absaugrohres entsprechend verändert. Zum Absaugen des Werkstoffnebels wird dabei ein konstanter Unterdruck erzeugt und die Absaugleistung mittels entsprechendem Öffnen und Schließen von Blenden verändert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung bewegt eine Vorschubeinrichtung die Oberflächenbearbeitungsvorrichtung relativ zum Substrat, wobei ein Verstellmechanismus der Blende mit der Vorschubeinrichtung verbunden ist.
Die hergestellte Beschichtung bzw. Ein- bzw. Auflegierung ist beispielsweise eine verschleißfeste, tribologische Zylinderlauffläche eines Zylinders eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine für laufende Kolben.
Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung. Diese zeigen in der einzigen Fig. eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die in der einzigen Fig. dargestellte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung umfaßt einen Plasmabrenner 10 mit einer Flamme 12 und eine Absaugeinrichtung 14 mit einer Pumpe 16, zwei Absaugrohren 18 und jeweils in den Absaugrohren 18 angeordneten Blenden 20. Die dargestellte Vorrichtung dient zum Herstellen einer verschleißfesten, tribologischen Zylinderlauffläche 22 in einem Zylinder 24 eines nicht dargestellten Kurbelgehäuses einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine für laufende Kolben. Der Plasmabrenner 10 wird innerhalb des Zylinder 24 in Pfeilrichtung 25 vorgeschoben und trägt in einem Beschichtungskegel 26 die Zylinderlauffläche 22 auf eine Zylinderwand 28 auf. Zum Rundumbeschichten der Zylinderwand 28 ist der Plasmabrenner 10 ferner in Pfeilrichtung 30 um eine Achse 32 drehbar. Der Plasmabrenner 10 weist in einem Behälter 34 ein Beschichtungspulver 36, wie beispielsweise ein Stahl/Molybden-Pulver, auf, welches über ein Rohr 38 zur Flamme 12 gelangt. Dort wird das Beschichtungspulver 36 entsprechend Erhitzt und ggf. umgeben von Schutzgas 40 auf die Zylinderwand 28 aufgetragen. Hierbei bildet sich ein Plasmanebel 42 von nicht aufgetragenem Pulver, welcher von der Absaugeinrichtung 14 über die Absaugrohre 18 abgesaugt wird, wie mit Pfeilen 44 angedeutet.
Die Absaugung des Plasmanebels 42 erfolgt mittels eines Absaugmediums, wie beispielsweise Luft, mit einer vorbestimmten Absaugleistung. Der Begriff "Absaugleistung" bezeichnet hierbei einen vorbestimmten Volumendurchsatz pro Zeit des Absaugmediums durch die Absaugrohre 18, wobei der Volumendurchsatz durch einen Unterdruck bestimmt wird. Je höher die durch den Unterdruck herrschende Druckdifferenz, desto höher ist der Volumendurchsatz des Absaugmediums, welches den Plasmanebel entsprechend mit sich reißt und absaugt. Andererseits ist bei konstantem Unterdruck eine Absaugleistung um so höher, je größer eine Strömungsquerschnitt für das Absaugmedium ist.
In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform wird mittels der Pumpe 16 ein konstanter Unterdruck erzeugt und mittels der Blenden 20 der Volumendurchsatz in den jeweiligen Absaugrohren 18 durch Variieren eines Strömungsquerschnittes der Absaugrohre 18 verändert. Hierzu ist eine nicht dargestellte Steuereinrichtung vorgesehen, welche die Blenden 20 in Abhängigkeit von dem Vorschub 25 des Plasmabrenners 10 entsprechend derart Öffnet oder Schließt, daß eine genaue Dosierung des Absaugmediums erfolgt und somit ein gleichmäßiger Schichtauftrag und eine konstante Porosität über die gesamte Lauffläche bzw. Beschichtung 22 erzielt wird. Die Blenden 20 werden dabei mechanisch oder elektrisch angesteuert und sind beispielsweise direkt mit einer nicht dargestellten Vorschubeinrichtung für den Plasmabrenner 10 verbunden.
Die Absaugleistung kann dabei für jedes Absaugrohr 18 mit der entsprechenden Blende 20 individuell variiert werden. Zweckmäßigerweise wird die Absaugleistung an demjenigen Absaugrohr 18 relativ niedrig sein, an dem sich die Flamme 12 näher befindet, und an dem entsprechend anderen Absaugrohr 18 wird die Absaugleistung entsprechend erhöht. Bei der in der einzigen Fig. dargestellten Ausführungsform beginnt die Beschichtung beispielsweise in der Fig. oben, wobei am Anfang die Absaugleistung am in der Fig. oberen Absaugrohr 18 relativ niedrig ist, um keine Schichtbestandteile abzusaugen und am in der Fig. unteren Absaugrohr 18 relativ hoch ist. Mit zunehmendem Vorschub 25 des Plasmabrenner 10 nach unten wird die Absaugleistung am oberen Absaugrohr 18 durch vergrößern eines Durchlaßquerschnittes der oberen Blende 20 erhöht und am unteren Absaugrohr 18 durch verkleinern eines Durchlaßquerschnittes der unteren Blende 20 verringert, bis am in der Fig. untersten Punkt der Beschichtung bzw. der Flamme 12 die Absaugleistung am oberen Absaugrohr 18 am höchsten und am unteren Absaugrohr 18 am niedrigsten ist. Hierdurch wird über den gesamten Vorschubweg des Plasmabrenners 10 im Bereich der Flamme 12 eine konstante Absaugleistung (gemäß Gleichung von Bernoulli) und ein dementsprechend konstanter Schichtauftrag erzielt.

Claims

P A T E N TA N S P R Ü C H E
1. Verfahren zum Auf- bzw. Einbringen eines Werkstoffes auf bzw. in eine Oberfläche mit einer Oberflächenbearbeitungsvorrichtung, wobei ein Werkstoffnebel mit einer vorbestimmten Absaugleistung abgesaugt wird und die Oberfläche sowie die Oberflächenbearbeitungsvorrichtung relativ zueinander bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugleistung in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen
Oberflächenbearbeitungsvorrichtung und Oberfläche verändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbearbeitungsvorrichtung ein Plasmabrenner ist, wobei mittels Plasmaspritzen eine Beschichtung auf die Oberfläche aufgebracht und der Werkstoffnebel in Form eines Plasmanebels abgesaugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbearbeitungsvorrichtung ein Laser ist, wobei mittels Auftragung eine Beschichtung auf die Oberfläche aufgebracht wird und der Werkstoffnebel in Form eines Plasma- oder Partikelnebels abgesaugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbearbeitungsvorrichtung ein Laser ist, wobei mittels Auflegieren der Werkstoff in die Oberfläche einlegiert und der Werkstoffnebel in Form eines Partikelnebels abgesaugt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Absaugen des Werkstoffnebels ein konstanter Unterdruck erzeugt und die Absaugleistung mittels entsprechendem Öffnen und Schließen von Blenden verändert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine verschleißfeste, tribologische Zylinderlauffläche eines Zylinders eines
Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine für laufende Kolben hergestellt wird.
7. Vorrichtung zum Auf- bzw. Einbringen eines Werkstoffes auf bzw. in eine Oberfläche
(28) mit einer Oberflächenbearbeitungsvorrichtung (10), wobei eine Absaugeinrichtung (14) zum Absaugen von Werkstoffnebel (42) mit einer vorbestimmten Absaugleistung vorgesehen ist und eine Relativbewegung (25) zwischen Oberflächenbearbeitungsvorrichtung (10) und der Oberfläche (28) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugeinrichtung (14) derart ausgebildet ist, daß sie die Absaugleistung in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen
Oberflächenbearbeitungsvorrichtung (10) und Oberfläche (28) variiert.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbearbeitungsvorrichtung ein Plasmabrenner (10) zum Plasmaspritzen oder ein Laser zum Einlegieren und der Werkstoffnebel ein Plasmanebel oder Partikelnebel ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugeinrichtung (14) eine Pumpe (16), wenigstens ein Absaugrohr (18) und wenigstens eine in dem Absaugrohr (18) angeordnete Blende (20) umfaßt, wobei die Blende (20) durch entsprechendes Öffnen und Schließen zum Verändern der Absaugleistung in Abhängigkeit von der Relativbewegung einen Durchlaßquerschnitt des Absaugrohres (18) entsprechend verändert.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorschubeinrichtung die Oberflächenbearbeitungsvorrichtung (10) relativ zur Oberfläche (28) bewegt und ein Verstellmechanismus der Blende (20) mit der Vorschubeinrichtung verbunden ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die bearbeitete Oberfläche (28) eine verschleißfeste, tribologische Zylinderlauffläche (22) eines Zylinders (24) eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine für laufende Kolben ist.
EP00945948A 1999-08-03 2000-07-22 Verfahren und vorrichtung zum auf- bzw. einbringen eines werkstoffes auf bzw. in eine oberfläche Expired - Lifetime EP1206322B1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

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DE19936393A DE19936393A1 (de) 1999-08-03 1999-08-03 Verfahren und Vorrichtung zum Auf- bzw. Einbringen eines Werkstoffes auf bzw. in eine Oberfläche
DE19936393 1999-08-03
PCT/EP2000/007048 WO2001008812A1 (de) 1999-08-03 2000-07-22 Verfahren und vorrichtung zum auf- bzw. einbringen eines werkstoffes auf bzw. in eine oberfläche

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Publication Number Publication Date
EP1206322A1 true EP1206322A1 (de) 2002-05-22
EP1206322B1 EP1206322B1 (de) 2004-10-06

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EP (1) EP1206322B1 (de)
CN (1) CN1144623C (de)
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