内腔表面的热喷涂方法和实施该方法的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用运动的火焰进行内腔表面尤其是内燃发动机曲轴箱的气缸镜面的热喷涂方法，这种运动的火焰由一把喷枪形成并被一种不燃烧的第一气流从两侧包围，其中可氧化的涂层材料被加速、被该火焰加热并沉淀到该表面上，且在该内腔中引入了吹洗空气。本发明专利技术建议，要喷涂的表面引入一种含惰性气体尤其是氮气的第二气流，该气流大致平行于要喷涂的表面引入。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有权利要求1前序部分所述特征的内腔表面的热喷涂方法以及一种具有权利要求8所述特征的装置。众所周知，这类热喷涂方法例如等离子喷涂是将一种喷涂材料尤其是一种金属以粉末或棒的形式送入一种火焰中、在该火焰中熔化并沉积到要喷涂的表面上。根据使用的喷涂材料和使用的环境气氛可达到具有不同性能的涂层，尤其是具有要求的滑动性能、硬度性能、涂层厚度，等等。众所周知，这类热喷涂例如用于内燃机曲轴箱的气缸镜面或连杆孔支承部位的表面精制。众所周知，特别是在旋转的喷轮时，从两侧包围火焰的第一气流一方面用来冷却喷枪，另一方面则产生稳定作用。在喷涂材料沉淀到表面上的过程中，希望喷涂材料的一部分产生一定的氧化，以便一定的氧化物夹杂在待形成的涂层中，从而使涂层达到一定的延展性。氧化特别取决于所用的喷涂材料、气流成分和喷涂时的喷涂气氛。喷涂气氛通过空气/氧化夹杂物产生的夹杂的氧化物和夹杂的孔隙影响显微硬度。这种孔隙一部分是希望的，例如用以形成一种微压力室系统、用以粘附滑动轴承或气缸镜面的润滑剂膜等。氧化物的形成主要取决于喷涂气氛的含氧量。只有在真空下喷涂时才将氧气抽出并在保护气氛中进行作业。但这样做一方面花费很大，另一方面也是不可取的，因为通过夹杂氧化物不可能对涂层的精确的孔隙率产生影响。但为了制造具有少量氧化物尤其是可导致延性层间粘结的分层氧化物的等离子涂层，尽可能减少空气氧是必要的，特别是在等离子火焰中喷射的涂层材料熔化的过程中和熔化的粒子的飞行阶段以及粒子在被喷涂表面上的熔化阶段。而例如在真空中进行作业的情况下，则完全排除了空气氧，这时除了完全避免了氧化物的形成外，还存在这样的缺点，即喷涂的等离子层很密实，不可能承受由于喷涂材料引起的变形和/或应力，从而可导致涂层产生裂纹或局部破裂。如果例如气缸镜面或连杆孔做成这样的涂层，则存在所谓活塞腐蚀或轴承腐蚀的危险。本专利技术旨在提出一种用简便的方式产生一种保护气氛的方法以及简便实施该方法的一种装置。根据本专利技术，这个目的是通过一种具有权利要求1所述特征的方法来实现的，即用只含一种惰性气体尤其是氮气的第二气流大致平行于被喷涂的表面作用到该表面上即可通过该第二气流精确调节一种准保护气氛，特别是在熔化过程中在已熔化的涂层材料撞击到被喷涂的表面上时。根据本专利技术的一个优选方案，第二气流的体积流量可进行可变调节，这样就有利于根据实际情况尤其是根据被喷涂表面的性能和/或涂层材料的性能和/或喷涂温度和/或第一气流的成分和/或吹洗空气进行被喷涂表面的精确的空气氧比例的调节，从而可调节被喷涂表面夹杂的氧化物的要求量和孔隙的要求尺寸。特别是，通过第二气流的剂量达到了这样的目的，即涂层的弹性模数与被喷涂表面材料的弹性模数之差可在一定的范围内相互进行调节，特别是这两个弹性模数之间的一个预定的差值是可调节的。这样就避免了涂层的弹性模数的过高的增加，从而避免了涂层变脆或涂层内产生过高内应力的危险。由此避免了被喷表面上的涂层剥落和涂层附着抗拉强度太小的潜在危险。另一方面，通过这两个弹性模数的差值的调节保证了在被喷涂的基体材料内产生的变形和/或应力正好还可被涂层吸收，而不在涂层内产生裂纹、剥落等现象。根据本专利技术的另一个优选方案，作为在两侧包围喷枪火焰的第一气流采用一种惰性气体，必要时只用氮气。这样就可对被喷涂表面附近或离被喷涂表面不远的气氛进行更精确的调节，使之精确可重复地具有来自吹洗空气的氧气的一定剩余量。氧气的这个剩余量由包围被喷涂工件的空气气氛产生。特别是由此而可避免分层氧化物的产生，这种氧化物会导致涂层的相当疏松的层间粘结。根据本专利技术的又一优选方案，第二气流从被喷涂表面的上方吹入内腔中，其中第二气流最好均匀地分布在整个表面上。这样，特别是在喷枪和火焰运动的过程中，有利于在被喷涂表面的全部范围都达到气氛中的剩余氧量的相同比例。所以具有稳定的高质量的即基本上相同空隙率和相同弹性模数的均匀涂层变成了可能。根据本专利技术的另一个优选方案，在多个被喷涂内腔表面的情况下，特别是在一个曲轴箱的多个并排布置的气缸孔的情况下，第二气流被连续地引入全部被喷涂的内腔中，而在喷枪从一个被喷涂的内腔转移到下一个被喷的内腔的过程中，则中断了涂层材料的送入。这样就有利于达到这样的目的，即在喷枪引入下一个待喷涂的内腔中时，立即存在所需的气体气氛，因而避免了气体气氛的调节时间，而这样的调节时间势必延长进行喷涂的设备的连续运转。此外，根据本专利技术，这个目的是通过一种具有权利要求8所述特征的装置来实现的。通过配置另一个装置把附加的第二气流输入内腔中而可在热喷涂的过程中有目的地调节内腔中的保护气氛。所以，这种气氛可通过第一气流、吹洗空气和附加的第二气流来调节。特别是，当第二气流的输入装置由一个管路系统组成时，第二气流可用简便的方式引入内腔中，该管路系统最好包围具有被喷涂表面的内腔的出口。根据本专利技术的另一个优选方案，输入第二气流的装置布置在一个掩膜上，该掩模用来遮盖具有被喷内腔的工件尤其是曲轴箱，并可用简便的方式进行精确定位，通过该掩模的精确定位同时进行第二气流输入装置的定位。所以无需附加的调节步骤。此外，可用很简便的方式实现该输入装置直接与被喷涂的内腔对应，从而可靠地实现了第二气流的引入。此外，根据本专利技术的一个优选方案，装有该附加装置的掩模具有一个最低高度，这个高度是这样选择的，即在热喷涂的过程中，掩模内可进行涂层材料供入喷枪火焰。这样可在掩模内实现涂层材料供入开始的一个稳定过程，所以在喷枪尤其是喷枪头继续下降到内腔中时，加速涂层材料的火焰业已稳定，因而可从被喷涂的孔(内腔)的最上缘开始进行内腔的最佳的、准确的喷涂。本专利技术的其他优选方案可从各项从属权利要求所述其余特征中得知。下面结合附图所示的一些实施例来详细说明本专利技术。附图表示附图说明图1一个曲轴箱中的气缸镜面的热喷涂处理站的示意图；图2该处理站一个处理段的示意侧视图；图3图2处理段的示意俯视图；图4一个掩模的透视图5喷涂阶段的断面透视图。图1表示曲轴箱12的气缸镜面的热喷涂处理站10的示意图。图中只部分地示出了一个曲轴箱12，有该曲轴箱只示出了四个气缸孔14。用这个处理站10可喷涂界定这些气缸孔14的壁即气缸镜面。喷涂用等离子喷涂技术进行。根据另一个实施例，也可用处理站10进行连杆孔的喷涂，该处理站在构造上适合连杆孔的特点。曲轴箱12用运输段16例如辊道运送通过处理站10。该处理站包括处理段18，20，22，24，26，28，30，32，34和36。下面简要地说明一下各个处理段。为图示清晰起见，在图1中没有示出传动、闸门、气体进出管、电能或其他工质、监控装置，等等。处理段18包括一个供料站，该供料站把曲轴箱12供给处理站10。曲轴12已机加工完毕，在此不赘，并具有已完成机加工的全部所需的功能元件，例如气缸孔、冷却剂通路、配合孔，等等(表面的最终精加工除外)。处理段20包括一个清洗工位，在该工位内，彻底清洗曲轴箱，使之无切屑和没有油。此外，被喷涂的气缸镜面进行干燥和绝对去油。例如通过喷射冲洗达到无切屑和没有油，其中关键的部位例如切槽、孔、空腔等要用高压清洗碱液对准喷射进行清洁。去油剂如可通过过热蒸汽来进行，而过热蒸汽则例如通过适当构造的喷枪喷射到曲轴箱12的气缸镜面上。过热蒸本文档来自技高网...

【技术保护点】
用一种由喷枪形成的并被一种不燃烧的第一气流从两侧包围的运动火焰进行内腔表面尤其是内燃发动机曲轴箱的气缸镜面的热喷涂方法，其中可氧化的涂层材料被加速、被该火焰加热并沉淀到该表面上，且在该内腔中引入了吹洗空气，其特征为，要喷涂的表面引入了一种含惰性气体尤其是氮气的第二气流，该气流大致平行于要喷涂的表面引入。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：U施莱格尔，R沃格尔桑，
申请(专利权)人：大众汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]