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DE102014207947A1 - Method for producing a substrate provided with a coating - Google Patents

Method for producing a substrate provided with a coating Download PDF

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DE102014207947A1
DE102014207947A1 DE102014207947.0A DE102014207947A DE102014207947A1 DE 102014207947 A1 DE102014207947 A1 DE 102014207947A1 DE 102014207947 A DE102014207947 A DE 102014207947A DE 102014207947 A1 DE102014207947 A1 DE 102014207947A1
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DE
Germany
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protective cover
coating
substrate
cylinder
centering
Prior art date
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DE102014207947.0A
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German (de)
Inventor
Ludwig Stross
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Publication date
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    • C23CCOATING 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
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/01Selective coating, e.g. pattern coating, without pre-treatment of the material to be coated
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
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    • B05B12/16Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area for controlling the spray area
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mit einer Beschichtung versehenen Substrats, wobei das Substrat in einem ersten Teilbereich beschichtet und in einem zweiten Teilbereich unbeschichtet sein soll, mit folgenden Schritten: – Einsetzen einer Schutzabdeckung (1) in den zweiten Teilbereich, – Beschichten des Substrats, und – anschließendes Entfernen der Schutzabdeckung (1). Durch diese Maßnahmen soll ein Verfahren bereitgestellt werden, das zumindest in einem spanend zu bearbeitenden Bereich frei von Beschichtungsmaterial ist.The present invention relates to a method for producing a substrate provided with a coating, wherein the substrate is to be coated in a first subarea and uncoated in a second subarea, comprising the following steps: - inserting a protective cover (1) in the second subarea, - coating of the substrate, and then removing the protective cover (1). These measures are intended to provide a method which, at least in a region to be machined, is free of coating material.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mit einer Beschichtung versehenen Substrats, wobei das Substrat in einem ersten Teilbereich beschichtet und in einem zweiten Teilbereich unbeschichtet sein soll.The invention relates to a method for producing a substrate provided with a coating, wherein the substrate is to be coated in a first subregion and uncoated in a second subregion.

Es ist bekannt, die Zylinderlaufbahn eines Verbrennungsmotors mit einer thermisch gespritzten Beschichtung zu sehen. Dabei auf eine Innenseite eines Zylinders durch ein thermisches Spritzverfahren, beispielsweise ein Laserdrahtschweißen, eine Beschichtung aufgebracht. Diese durch thermisches Spritzen aufgebrachte Zylinderlaufflächenbeschichtung ist extrem hart. Eine spanende (Nach-)Bearbeitung eines beschichteten Bereichs ist daher mit sehr hohem Werkzeugverschleiß verbunden. Nichtsdestotrotz müssen bestimmte Bereiche des Zylinders nach dem Beschichten der Zylinderlaufflächen spanend bearbeitet werden, um beispielsweise einen sogenannten Honfreigang, d. h. eine ringartige Ausnehmung zu erzeugen, die benötigt wird, damit das in einem nachfolgenden Bearbeitungsvorgang verwendete Honwerkzeug sauber auslaufen kann.It is known to see the cylinder bore of an internal combustion engine with a thermally sprayed coating. In this case, applied to an inner side of a cylinder by a thermal spraying method, for example a laser wire welding, a coating. This cylinder surface coating applied by thermal spraying is extremely hard. A machining (reworking) of a coated area is therefore associated with very high tool wear. Nonetheless, certain areas of the cylinder must be machined after coating the cylinder surfaces, for example, to provide a so-called honing release, i. H. to produce a ring-like recess, which is needed so that the honing tool used in a subsequent machining operation can leak clean.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines zumindest teilweise beschichteten Substrats, insbesondere einer Innenfläche eines Zylinders eines Kurbelgehäuses, anzugeben, das zumindest in einem spanend zu bearbeitenden Bereich frei von Beschichtungsmaterial ist.It is therefore an object of the invention to specify a method for producing an at least partially coated substrate, in particular an inner surface of a cylinder of a crankcase, which is free of coating material at least in a region to be machined.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Herstellen eines mit einer Beschichtung versehenen Substrats, wobei das Substrat in einem ersten Teilbereich beschichtet und in einem zweiten Teilbereich unbeschichtet sein soll, mit folgenden Schritten gelöst:

  • – Einsetzen einer Schutzabdeckung in den zweiten Teilbereich,
  • – Beschichten des Substrats, und
  • – anschließendes Entfernen der Schutzabdeckung.
This object is achieved in a method for producing a substrate provided with a coating, wherein the substrate is to be coated in a first subregion and uncoated in a second subregion, with the following steps:
  • Inserting a protective cover in the second partial area,
  • Coating the substrate, and
  • - then remove the protective cover.

Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung.The dependent claims contain advantageous developments and refinements of the invention.

Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines mit einer Beschichtung versehenen „Substrats”. Bei dem „Substrat” kann es sich z. B. um eine Innenfläche einer Zylinderwand eines Verbrennungsmotors handeln. Dementsprechend kann es sich um ein Substrat aus Aluminium, aus einer Aluminiumlegierung oder aus einer anderen Leichtmetalllegierung handeln.The starting point of the invention is a method for producing a "substrate" provided with a coating. The "substrate" may be z. B. may be an inner surface of a cylinder wall of an internal combustion engine. Accordingly, it may be a substrate made of aluminum, an aluminum alloy or another light metal alloy.

Zunächst wird in einem ersten Schritt in den nicht zu beschichteten zweiten Teilbereich des Substrats eine Schutzabdeckung eingesetzt, anschließend wird die Beschichtung in einem thermischen Spritzverfahren auf das Substrat aufgebracht, wobei die Schutzabdeckung eine Beschichtung des zweiten Teilbereichs verhindert. Danach wird die Schutzabdeckung wieder entfernt.First, in a first step, a protective cover is inserted into the non-coated second subregion of the substrate, then the coating is applied to the substrate in a thermal spraying process, the protective cover preventing a coating of the second subregion. Thereafter, the protective cover is removed again.

Bei dem thermischen Spritzverfahren kann es sich beispielsweise um „Lichtbogendrahtspritzen” oder „Laserdrahtschweißen” handeln. Beide Verfahren sind dem Fachmann geläufig und brauchen daher nicht näher erläutert zu werden.The thermal spraying process may be, for example, "arc wire spraying" or "laser wire welding". Both methods are familiar to the expert and therefore need not be explained in detail.

Der zweite Teilbereich wird vorteilhafterweise nach dem Entfernen der Schutzabdeckung spanend bearbeitet, wobei ein Hohnfreigang erzeugt wird.The second portion is advantageously machined after removing the protective cover, wherein a mock release is generated.

Nachdem der Honfreigang erzeugt ist, wird nach einer bevorzugten Ausgestaltung die auf den ersten Teilbereich aufgebrachte Beschichtung gehont.After the Honfreigang is generated, the applied to the first portion of the coating is honed according to a preferred embodiment.

Vorteilhafterweise ist das Substrat aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung gegossen.Advantageously, the substrate is cast from aluminum or an aluminum alloy.

Bei der Schutzabdeckung handelt es sich gemäß einer bevorzugten Weiterbildung um einen teller- oder topfförmigen Blechdeckel.The protective cover is according to a preferred development to a plate or cup-shaped metal lid.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird zum Einsetzen der Schutzabdeckung ein Zentrierring auf den oberen Rand des Zylinders aufgesetzt, der eine Führung für eine Zentrierhülse bildet.According to an advantageous embodiment, a centering ring is placed on the upper edge of the cylinder for insertion of the protective cover, which forms a guide for a centering sleeve.

Durch diesen Zentrierring kann bevorzugt die Zentrierhülse in den Zylinder eingeführt werden.By means of this centering ring, the centering sleeve can preferably be introduced into the cylinder.

Anschließend kann bevorzugt die Schutzabdeckung mit einer stempelartigen Einführhilfe durch die Zentrierhülse bis in den nicht zu beschichtenden zweiten Teilbereich geschoben werden.Subsequently, the protective cover can preferably be pushed with a stamp-like insertion aid through the centering sleeve into the second subregion which is not to be coated.

Nach dem Beschichtungsvorgang des Substrats wird die Schutzabdeckung entfernt, was vorteilhafterweise durch Ausbrechen oder Ausdrücken erfolgen kann.After the coating process of the substrate, the protective cover is removed, which can advantageously be done by breaking or expressions.

Infolge der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann der hohe zeitliche Aufwand für das Entfernen der Beschichtung im zweiten Teilbereich zur Herstellung des Honfreiganges reduziert werden. Da das Entfernen der Beschichtung im zweiten Teilbereich entfällt, verringert sich auch die Anzahl an Maschinenschäden, welche durch das Entfernen hervorgerufen worden sind.As a result of the embodiment according to the invention, the high expenditure of time for removing the coating in the second subarea for producing the honing release can be reduced. Since the removal of the coating in the second sub-area is eliminated, also reduces the number of machine damage, which have been caused by the removal.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen. Es zeigen:Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description with reference to the drawings. Show it:

1 eine perspektivische Ansicht einer Schutzabdeckung, 1 a perspective view of a protective cover,

2 eine Draufsicht auf die Schutzabdeckung, 2 a top view of the protective cover,

3 einen Zentrierring, 3 a centering ring,

4 eine Zentrierhülse, und 4 a centering sleeve, and

5 eine Einführhilfe. 5 an insertion aid.

In den Figuren sind die Schutzabdeckung sowie ein Werkzeug beschrieben und dargestellt, mit dessen Hilfe die Schutzabdeckung in den Zylinder eingesetzt werden kann.In the figures, the protective cover and a tool are described and illustrated, by means of which the protective cover can be inserted into the cylinder.

Die Schutzabdeckung 1 besteht im vorliegenden Fall aus einem Blechdeckel, der einen hochgezogenen Randabschnitt 1a aufweist und somit die Form eines Tellers oder eines Topfes bildet. Die Höhe des Randabschnittes 1a entspricht im Wesentlichen der Höhe des Honfreiganges.The protective cover 1 consists in the present case of a sheet metal lid, which has a raised edge portion 1a and thus forms the shape of a plate or a pot. The height of the edge section 1a essentially corresponds to the amount of honing clearance.

Um die Schutzabdeckung 1 in den nicht dargestellten Zylinder einzusetzen, ist ein Zentrierring 2 vorgesehen, der auf die Oberkante des Zylinders aufgesetzt wird. Der Zentrierring 2 bildet eine Führung für eine Zentrierhülse 3, welche durch den Zentrierring 2 geschoben und in den Zylinder eingeführt wird.To the protective cover 1 to use in the cylinder, not shown, is a centering ring 2 provided, which is placed on the upper edge of the cylinder. The centering ring 2 forms a guide for a centering sleeve 3 passing through the centering ring 2 pushed and inserted into the cylinder.

Die Zentrierhülse 3 weist einen Innendurchmesser auf, welcher dem Außenumfang des Schutzabdeckung 1 entspricht, so dass die Schutzabdeckung 1 sicher in der Zentrierhülse 3 geführt wird. Der Außendurchmesser der Zentrierhülse 3 entspricht dem Innendurchmesser des Zentrierrings 2, so dass auch die Zentrierhülse 3 sicher in dem Zentrierring 2 geführt ist.The centering sleeve 3 has an inner diameter which is the outer periphery of the protective cover 1 equivalent, so the protective cover 1 safe in the centering sleeve 3 to be led. The outer diameter of the centering sleeve 3 corresponds to the inner diameter of the centering ring 2 so that also the centering sleeve 3 safely in the centering ring 2 is guided.

An einem Ende weist die Zentrierhülse 3 einen nach außen vorstehenden Umfangsflansch 3a auf, mit welchem sie im in den Zentrierring 2 eingesetzten Zustand auf diesem aufliegt, während der Innendurchmesser des Zentrierrings 2 an dem Außendurchmesser der Zentrierhülse 3 anliegt.At one end has the centering sleeve 3 an outwardly projecting peripheral flange 3a on, with which they are in the centering ring 2 inserted state rests on this, while the inner diameter of the centering ring 2 on the outer diameter of the centering sleeve 3 is applied.

Um die Schutzabdeckung 1 mit Hilfe des Zentrierringes 2 und der Zentrierhülse 3 in den Zylinder einzusetzen ist eine Einführhilfe 4 in Form eines Stempels vorgesehen.To the protective cover 1 with the help of the centering ring 2 and the centering sleeve 3 to insert into the cylinder is an insertion aid 4 provided in the form of a stamp.

Die Einführhilfe 4 weist einen Kopf 4a auf, welcher der Innenkontur der teller- oder topfförmigen Schutzabdeckung 1 entspricht. Somit kann die Schutzabdeckung 1 von der Einführhilfe durch die in den Zentrierring 2 eingesetzten Zentrierhülse 3 sicher in dem zweiten Teilbereich des Zylinders positioniert werden.The insertion aid 4 has a head 4a on which of the inner contour of the plate or cup-shaped protective cover 1 equivalent. Thus, the protective cover 1 from the insertion aid through the into the centering ring 2 inserted centering sleeve 3 be securely positioned in the second portion of the cylinder.

Nachdem die Schutzabdeckung 1 in dem zweiten Teilbereich des Zylinders platziert worden ist, kann mit der Beschichtung des Substrats begonnen werden. Die Schutzabdeckung 1 verhindert dabei die Beschichtung des zweiten Teilbereiches, in welchem später der Honfreigang ausgebildet werden soll. Nach erfolgter Beschichtung wird die Schutzabdeckung 1 entfernt, beispielsweise ausgebrochen oder ausgedrückt. Nunmehr kann der Honfreigang erzeugt und anschließend der erste Teilbereich gehont werden.After the protective cover 1 has been placed in the second portion of the cylinder can be started with the coating of the substrate. The protective cover 1 prevents the coating of the second portion, in which later the Honfreigang is to be formed. After coating, the protective cover 1 removed, for example broken or expressed. Now the Honfreigang can be generated and then honed the first portion.

Obgleich der Grundgedanke der Erfindung, nämlich die Verwendung einer Schutzabdeckung für die einfachere Nachbearbeitung, im oben skizzierten Ausführungsbeispiel anhand einer Vorrichtung mit manueller Einführung beschrieben wurde, kann das erfindungsgemäße Verfahren natürlich auch automatisiert durchgeführt werden.Although the basic idea of the invention, namely the use of a protective cover for easier post-processing, has been described in the above-outlined embodiment with reference to a device with manual introduction, the method according to the invention can of course also be carried out automatically.

Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen,The foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only, and not for the purpose of limiting the invention. Within the framework of the invention, various changes and modifications are possible without departing from the scope of the invention and its equivalents,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Schutzabdeckungprotective cover
1a1a
Randabschnittedge section
22
Zentrierringcentering
33
Zentrierhülsecentering
3a3a
Umfangsflanschcircumferential flange
44
Einführhilfeinsertion
4a4a
Kopfhead

Claims (10)

Verfahren zum Herstellen eines mit einer Beschichtung versehenen Substrats, wobei das Substrat in einem ersten Teilbereich beschichtet und in einem zweiten Teilbereich unbeschichtet sein soll, mit folgenden Schritten: – Einsetzen einer Schutzabdeckung (1) in den zweiten Teilbereich, – Beschichten des Substrats, und – anschließendes Entfernen der Schutzabdeckung (1).A method for producing a substrate provided with a coating, wherein the substrate is to be coated in a first subarea and uncoated in a second subarea, comprising the following steps: - inserting a protective cover ( 1 ) in the second sub-area, - coating the substrate, and - then removing the protective cover ( 1 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Substrat um eine nachzubearbeitende Zylinderwand eines Zylinders eines Verbrennungsmotors handelt.A method according to claim 1, characterized in that it is the substrate is a nachzubearbeitende cylinder wall of a cylinder of an internal combustion engine. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teilbereich nach dem Entfernen der Schutzabdeckung (1) spanend bearbeitet wird, wobei ein Hohnfreigang erzeugt wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the second portion after removal of the protective cover ( 1 ) is machined, whereby a sneer release is generated. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erzeugen des Honfreiganges die auf den ersten Teilbereich aufgebrachte Beschichtung gehont wird. A method according to claim 3, characterized in that after the generation of the Honfreiganges the applied to the first portion of the coating is honed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung gegossen worden ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate has been cast from aluminum or an aluminum alloy. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzabdeckung (1) von einem teller- oder topfförmigen Blechdeckel gebildet worden ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the protective cover ( 1 ) has been formed by a plate or cup-shaped sheet metal lid. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einsetzen der Schutzabdeckung (1) ein Zentrierring (2) auf den oberen Rand des Zylinders aufgesetzt wird, der eine Führung für eine Zentrierhülse (3) bildet.Method according to one of claims 2 to 6, characterized in that for inserting the protective cover ( 1 ) a centering ring ( 2 ) is placed on the upper edge of the cylinder, a guide for a centering sleeve ( 3 ). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierhülse (3) durch den Zentrierring (2) in den Zylinder eingeführt wird.Method according to claim 7, characterized in that the centering sleeve ( 3 ) through the centering ring ( 2 ) is introduced into the cylinder. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzabdeckung (1) mit einer stempelartigen Einführhilfe (4) durch die Zentrierhülse (3) bis in den nicht zu beschichtenden zweiten Teilbereich geschoben wird.Method according to one of claims 7 or 8, characterized in that the protective cover ( 1 ) with a stamp-like insertion aid ( 4 ) through the centering sleeve ( 3 ) is pushed into the non-coated second portion. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzabdeckung (1) nach dem Beschichtungsvorgang ausgebrochen oder ausgedrückt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the protective cover ( 1 ) is broken or expressed after the coating process.
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