气缸、用于对气缸进行最后加工的方法、往复式活塞系统和往复式活塞系统的使用技术方案

本发明专利技术的主题是一种用于往复式活塞系统(300)的气缸(100)，该气缸带有气缸工作面(10)，该气缸工作面通过借助于带有几何结构上确定的刀刃(11)的刀具所实现的切削来最后加工，其中，经最后加工的气缸工作面(10)具有大量孔隙(13)和/或缩孔(15)并且由带有2至10%的孔隙面积份额的灰铸铁原料或由带有5至25%的孔隙面积份额的经热喷射的铁涂层或经热喷射的陶瓷涂层构造。此外，本发明专利技术的主题是一种用于对用于往复式活塞系统的气缸(100)进行最后加工的方法，在该方法中，气缸(100)的气缸工作面(10)通过借助于带有几何结构上确定的刀刃(11)的刀具所实现的切削来如此被最后加工，使得气缸工作面(10)在最后加工之后具有大量孔隙(13)和/或缩孔(15)，其中，经最后加工的气缸工作面(10)由带有2至10%的孔隙面积份额的灰铸铁原料或由带有5至25%的孔隙面积份额的经热喷射的铁涂层或经热喷射的陶瓷涂层构造。

Cylinder, method for final processing of cylinder, use of reciprocating piston system and reciprocating piston system

The subject matter of the present invention is a cylinder (100) for reciprocating piston system (300) with a cylinder working face (10), which is finally machined by means of cutting tools with a geometrically determined blade (11), in which the cylinder working face (10) after final processing has a large number of voids (13) and/or shrinkage (15) and consists of 2 to 10% of voids. Gray iron raw materials with an area fraction are constructed by thermally sprayed iron coatings or ceramic coatings with a pore area fraction of 5 to 25%. In addition, the subject matter of the present invention is a method for the final processing of the cylinder (100) for reciprocating piston system, in which the cylinder working face (10) of the cylinder (100) is so machined by means of the cutting tool with a geometrically determined blade (11) that the cylinder working face (10) has a large number of holes (13) and/or holes (13) after the final processing. Or shrinkage (15), in which the final processed cylinder working face (10) is constructed from gray cast iron raw materials with a pore area share of 2 to 10%, or from a thermally sprayed iron coating with a pore area share of 5 to 25%, or a thermally sprayed ceramic coating.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气缸、用于对气缸进行最后加工的方法、往复式活塞系统和往复式活塞系统的使用
本专利技术涉及一种用于往复式活塞系统的气缸。此外，本专利技术涉及一种用于对用于往复式活塞系统的气缸进行最后加工的方法。此外，本专利技术涉及一种往复式活塞系统和一种往复式活塞系统的使用。
技术介绍
往复式活塞系统的气缸的气缸工作面通常通过珩磨来最后加工。例如在EP1321229A1中描述一种珩磨工艺。该珩磨工艺取决于所使用的材料在不同的方法实施方案中执行。在轻金属合金(铝硅合金)的情况下例如使用露出式珩磨或流体露出式珩磨，以便使铝基体以少量微米后移，从而使得与气缸的气缸工作面进入滑动接触中的活塞环可以在轻金属合金的硅颗粒上滑动。在灰铸铁原料的情况下应用螺旋滑动珩磨或平顶珩磨（Plateauhonen）。借助于带有几何结构上不确定的刀刃的刀具以到表面中的微通道设计的在珩磨的情况下带入的结构尤其用于在运行中在气缸壁与活塞环之间的润滑剂供给。研究已得出，该珩磨结构由磨损决定地在一定运行时间之后不再存在于气缸工作面中，这可以在往复式活塞系统的运行中引起损伤，因为此时几乎没有油保持容积还存在于气缸工作面处。由此使气缸工作面的表面品质和还有其摩擦学的特性强烈降低。此外，珩磨工艺需要复杂的工艺和设备技术，并且该珩磨工艺是费时的并需要大量冷却润滑材料。
技术实现思路
因此，本专利技术基于如下任务，提供一种气缸、一种用于对气缸进行最后加工的方法以及一种往复式活塞系统和一种往复式活塞系统的使用，其中，在同时简化气缸工作面的最后加工的工艺的情况下可以实现气缸的气缸工作面的改善的表面品质。该任务的解决藉由独立权利要求的特征来实现。优选的设计方案和改进方案在从属权利要求中给出。根据本专利技术的用于往复式活塞系统的气缸具有气缸工作面，该气缸工作面通过借助于带有一个或多个几何结构上确定的刀刃的刀具所实现的切削、尤其是开孔来最后加工，其中，经最后加工的气缸工作面具有大量孔隙和/或缩孔并且由带有2至10%的孔隙面积份额的灰铸铁原料或由带有5至25%的孔隙面积份额的经热喷射的铁涂层或经热喷射的陶瓷涂层构造。按照根据本专利技术的用于对用于往复式活塞系统的气缸进行最后加工的方法，通过借助于带有几何结构上确定的刀刃的刀具所实现的切削、尤其是开孔来对气缸的气缸工作面如此进行最后加工，使得气缸工作面在最后加工之后具有大量孔隙和/或缩孔，其中，经最后加工的气缸工作面由带有2至10%的孔隙面积份额的灰铸铁原料或由带有5至25%的孔隙面积份额的经热喷射的铁涂层或经热喷射的陶瓷涂层构造。根据本专利技术现在设置成，气缸工作面不再通过珩磨工艺来最后加工，而是该气缸工作面的最后加工现在通过切削工艺、尤其是开孔工艺来实现，该切削工艺、尤其是开孔工艺借助于带有几何结构上确定的刀刃的刀具来执行。通过切削、尤其是开孔来最后加工的气缸工作面不再具有十字刻痕结构（如在通过珩磨实现的最后加工的情况下是这种情况那样），而具有带有大量孔隙和/或缩孔的表面。研究已显示出，与带有十字刻痕结构的气缸工作面相比，具有大量孔隙和/或缩孔的气缸工作面具有显著更好的摩擦学特性并由此也具有更高的表面品质。通过切削产生的孔隙和/或缩孔例如可以用作为油袋并由此获得油保持容积，活塞环可以在运动时可以说在该油保持容积上“悬浮”。在经最后加工的气缸工作面由带有2至10%的孔隙面积份额的灰铸铁原料构成的情况下或在经最后加工的气缸工作面由带有5至25%的孔隙面积份额的经热喷射的铁涂层或经热喷射的陶瓷涂层构成的情况下可以实现特别有利的油保持容积。该孔隙面积份额给出对于每气缸工作面的孔隙的面积的比例。此外，通过借助于以确定的刀刃所实现的切削、尤其是开孔对气缸工作面的最后加工，可以简化最后加工的工艺。一方面工艺和设备技术的构造更不复杂，并且另一方面该方法也更简单并可以以较短的工艺时间来执行。借助于带有几何结构上确定的刀刃的刀具实现两个工作步骤，也就是说起切削作用的表面加工(分离)还有小的平整加工(改形)，该平整加工引起气缸工作面的表面的低粗糙度的非常高的表面品质。通过刀具的一个或多个刀刃的有针对性的设计和位置可以结合切屑形成对分离和改形这样的工作步骤产生影响。优选使用一个或多个刀刃，所述刀刃具有<10μm的切割棱边半径并且在此具有锋利的刀刃，以便可以在气缸工作面与切屑之间实现特别正确的分离切割。锋利的刀刃的突出之处在于，在正确的分离切割的情况下产生小的被动力，并由此决定地在刀刃处产生小的改形工作。这引起良好的、低的基础粗糙度，并且可以在带有硬的、脆的相的不均匀原料的情况下引起颗粒的剥离。与此相对，倒圆的刀刃引起较高的被动力和较高的改形工作，由此使得气缸工作面将被部分地平整、颗粒将被埋入到表面中，并且由于被弄倒的粗糙度顶部可以出现刮鳞部(或称为挤渣，即Verschuppung)（板材护套形成）。在最差的情况下孔隙被抹上以材料并由此使气缸工作面的润滑剂容纳能力降低。平整加工的工作步骤通过在刀具处的副刀刃的小的调整角度的有针对性的校准来影响，该调整角度通过以刀刃所进行的多次上方移动来实现运动学的粗糙度的减少以及剩余的粗糙度顶部的平整。优选地设置成，由灰铸铁原料构造的、经最后加工的气缸工作面具有4至25ml/m2的孔隙容积份额。该孔隙容积份额被界定为孔隙在确定的面积上可以容纳的油的量。通过4至25ml/m2的孔隙容积份额可以实现在由灰铸铁原料构造的气缸工作面处的特别良好的油保持容积，由此可以降低在气缸工作面出现的摩擦，并由此可以降低气缸工作面的磨损。如果经最后加工的气缸工作面由经热喷射的铁涂层或由经热喷射的陶瓷涂层构造，则优选设置成，经最后加工的气缸工作面具有20至60ml/m2的孔隙容积份额。通过20至60ml/m2的孔隙容积份额可以实现在由经热喷射的铁涂层或由经热喷射的陶瓷涂层构造的气缸工作面处的特别良好的油保持容积，由此可以降低在气缸工作面出现的摩擦，并由此可以降低气缸工作面的磨损。经最后加工的气缸工作面的突出之处优选在于在表面上带有许多孔隙和/或缩孔的特别平滑的表面。因此，优选地设置成，经最后加工的气缸工作面具有带有芯粗糙深度(或称为核心粗糙深度，即Kernrautiefe)Rk<1.0μm、带有减小的顶部高度Rpk<0.5μm和减小的刻痕深度Rvk=0.5至8μm的粗糙度。特别优选地，经最后加工的气缸工作面具有带有芯粗糙深度Rk<0.6μm的粗糙度。该芯粗糙深度Rk给出粗糙度芯轮廓的深度。进一步优选地，经最后加工的气缸工作面关于粗糙度具有减小的顶部高度Rpk<0.5μm、特别优选Rpk<0.3μm。此外，经最后加工的工作面涂层进一步优选地关于粗糙度具有0.5μm至8μm的减小的刻痕深度Rvk。如果气缸工作面由灰铸铁原料构造，则由灰铸铁原料构造的气缸工作面优选如此被最后加工，使得在灰铸铁原料中含有的硬质材料颗粒被剥离。在铸造时在灰铸铁原料中形成硬质材料相、所谓的斯氏体晶格（Steaditnetz）或磷共晶(或称为亚磷酸盐共晶体，即Phosphiteutektikum)，该斯氏体晶格或磷共晶均匀地分布在灰铸铁原料中。此外，经由在灰铸铁原料中添加合金元素钛而形成所谓的碳化钛和氮化钛本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于往复式活塞系统(300)的气缸(100)，所述气缸带有气缸工作面(10)，所述气缸工作面通过借助于带有一个或多个几何结构上确定的刀刃(11)的刀具所实现的切削来最后加工，其中，经最后加工的气缸工作面(10)具有大量孔隙(13)和/或缩孔(15)并且由带有2至10%的孔隙面积份额的灰铸铁原料或由带有5至25%的孔隙面积份额的经热喷射的铁涂层或经热喷射的陶瓷涂层构造。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.31 DE 102016110007.21.一种用于往复式活塞系统(300)的气缸(100)，所述气缸带有气缸工作面(10)，所述气缸工作面通过借助于带有一个或多个几何结构上确定的刀刃(11)的刀具所实现的切削来最后加工，其中，经最后加工的气缸工作面(10)具有大量孔隙(13)和/或缩孔(15)并且由带有2至10%的孔隙面积份额的灰铸铁原料或由带有5至25%的孔隙面积份额的经热喷射的铁涂层或经热喷射的陶瓷涂层构造。2.根据权利要求1所述的气缸(100)，其特征在于，由灰铸铁原料构造的、经最后加工的气缸工作面(10)具有4至25ml/m2的孔隙容积份额。3.根据权利要求1所述的气缸(100)，其特征在于，由经热喷射的铁涂层或由经热喷射的陶瓷涂层构造的、经最后加工的气缸工作面(10)具有20至60ml/m2的孔隙容积份额。4.根据前述权利要求1至3中任一项所述的气缸(100)，其特征在于，经最后加工的气缸工作面(10)具有带有芯粗糙深度Rk<1.0μm和减小的顶部高度Rpk<0.5μm和减小的刻痕深度Rvk=0.5至8μm的粗糙度。5.根据前述权利要求1至4中任一项所述的气缸(100)，其特征在于，所述由灰铸铁原料构造的气缸工作面(10)如此被最后加工，使得在所述灰铸铁原料中含有的硬质材料颗粒被剥离。6.根据前述权利要求1至4中任一项所述的气缸(100)，其特征在于，由经热喷射的铁涂层或经热喷射的陶瓷涂层构造的气缸工作面(10)如此被最后加工，使得在所述气缸工作面(10)中构造的孔隙(13)和/或缩孔(15)露出...

【专利技术属性】
技术研发人员：M博特费尔特，U哈布斯，N莱尔曼，A舒贝特，D里希特，T施密特，J施奈德，
申请(专利权)人：大众汽车有限公司，弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国,DE