Beschichten

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Die Zukunft im Motorenbau

Thermische Spritzschichten in Zylinderlaufbahnen von Verbrennungsmotoren bilden leistungsfähige Werkstoffe der Zukunft. Resultate der Fertigungsprozesskette für die Herstellung von Zylinderlaufbahnen sind energieeffiziente Motoren mit geringer Reibung und Verschleiß sowie reduzierter Baulänge und Gewicht. Neben den technischen Vorteilen führt das Nanohone^®-Vefahren zu niedrigeren Fertigungskosten.

Die Prozesskette enthält die folgenden Verfahren:

• Laserbasiertes Aufrauen
• Thermisches Beschichten
• Overspraystrahlen
• Honen

Prinzip Des Nanohone^®-Verfahren

Um hohe Haftzugsfestigkeit beim Beschichten zu erreichen, ist das Laseraufrauen (Vorbehandlung) als Variante des Feinbohrens erforderlich. Laseraufrauen wird durch Verfahren bestehend aus Spanen und/oder Umformen realisiert.

Die nachfolgende thermische Beschichtung arbeitet mit einem energiereichen Lichtbogen, in dem der zugeführte Draht oder Pulver geschmolzen und dann auf die Zylinderbahn gespritzt wird. Es entsteht eine harte, verschleißfeste, duktile und gut honbare Laufbahnbeschichtung.

Nach dem thermischen Beschichten erfolgt das Overspray-Strahlen, bei dem mit einem Wasserstrahl im Kurbelraum unterhalb der beschichteten Zylinderbohrung Overspray-Partikel von der Gussoberfläche entfernt werden. Gleichzeitig kühlt sich das Kurbelgehäuse ab. Die Prozesskette wird dadurch serienfähig.

Das abschließende Honen, bestehend aus Positions- oder Schrupp- und dem Zwischen- und Fertighonen, erzeugt die für den Motor benötigte reibungsarme Oberfläche mit hoher Maß- und Formgenauigkeit in der Zylinderlaufbahn.

Komponenten des Nanohone^®-Verfahren

Um das Nanohone^® -Verfahren fertigunstechnisch umsetzen zu können, müssen die Einzelprozesse Aufrauen, Beschichten und Honen kombiniert werden. Das Aufrauen mit Gehring Werkzeugen erfolgt dabei auf zugestellten Bearbeitungsspindeln.

Beim thermischen Beschichten wird die eigentliche Zylinderlaufbahn durch kleine Eisenpartikel aufgespritzt. Zur Anwendung kommen bspw. RSW, PTWA, LDS oder APS Verfahren.

Mit dem speziell angepassten Honprozess auf Gehring Honmaschinen schließt das Nanohone^®-Verfahren. Bei Bedarf werden auch Waschoperationen vor dem Beschichten sowie Overspray-Strahlen nach dem Beschichten im Gesamtprozess integriert.

Die beim Beschichten eventuell entstandenen Partikelablagerungen unterhalb der Bohrung können mit dem Overspray Strahlen entfernt werden. Hierbei wird ein wassermischbarer Kühlschmierstoff unter Hochdruck über ein Strahlwerkzeug in die entsprechenden Bereiche eingebracht.

Die Prozesskette des Nanohone^®-Verfahren

Das Sturm Advanced Cylinder Coating System (ACCS) ist die effiziente und modulare Lösung zur Herstellung von beschichteten Zylinderlaufflächen. Der thermische Spritzprozess verwendet einen einzelnen Draht als Ausgangsmaterial und ermöglicht eine Vielzahl von Beschichtungseigenschaften.

Um die gesamte Prozesskette „Aufrauen-Beschichten-Honen“ als Dienstleister anbieten zu können, hat Gehring die Beschichtungsanlage ACCS-TWS (Thermal Wire Sprayer) in seinem Technologiecenter integriert. Der Be- und Entladebereich der ACCS-TWS ist mit dem Cylinder Inspector ausgestattet. Dieser ermöglicht die direkte Qualitätskontrolle vor und nach dem Beschichten sowie die automatische Schichtdickenanpassung.

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Ziel von Nanohone^®-Verfahren

Als Gesamtergebnis dieser Prozesskette erhält man Oberflächen mit deutlich reduzierter Reibung. Damit steuert das Nanohone^®-Verfahren einen entscheidenden Teil zur Minimierung von Kraftstoff- und Ölverbrauch bei.

Dies ist ein erheblicher Beitrag zur Zukunftsfähigkeit von Verbrennungsmotoren mit hoher Energieeffizienz, geringen Emissionswerten und hoher Lebensdauer.

Fertige Struktur nach dem Honen

Ihr Nutzen

Die Nanohone^®-Verfahren Prozesskette führt durch die Kombination von Aufrau-, Beschichtungs- und Hontechnologien zu besonders reibungsreduzierten und tribologisch optimierten Zylinderlaufbahnen.

Dadurch wird eine verschleißfeste Beschichtung mit systemimmanenten Porositäten als Schmiervolumina und gleichzeitig sehr fein gehonter Oberfläche realisiert.