把材料涂覆或施加到表面之上或之内的方法及装置

摘要

本发明涉及利用表面加工装置(10)把材料涂覆或施加到表面(28)之上或之内的方法和装置,其中一台用于吸走材料烟雾(42)的抽吸装置(14)具有预定抽吸功率并且使表面加工装置(10)和表面(28)做相对运动。在这种情况下,抽吸装置(14)是如此设计的,即它随表面加工装置(10)相对表面(28)的运动来改变抽吸功率。

说明书

本发明涉及如权利要求1前序所述的利用表面加工装置把材料涂覆到或施加到表面之上或之内的方法，其中以预定抽吸功率吸走材料烟雾并且使表面与表面加工装置做相对运动。本发明还涉及如权利要求6前序所述的利用表面加工装置把材料涂覆到或施加到表面之上或之内的装置，其中使一台用于吸走材料烟雾的抽吸装置具有预定抽吸功率并且使表面加工装置与表面做相对运动。

主要用于气缸曲轴箱的亚共晶铝硅合金因耐磨硅相很少而不适用于活塞-活塞环-气缸工作面系统的合理摩擦要求。过共晶合金如AlSi₇Cu₄Mg合金具有足够多的硅晶体。与由铝混晶构成的基体相比，通过化学和/或机械的加工工序更突显出了这种坚硬耐磨的组织成分并形成了所需的承压面部。但不利地造成了这种合金具有与亚共晶和近共晶合金相比而有缺陷的可浇注性、差的加工性能以及高昂的价格。

一种回避这种缺陷的可行方式就是，用耐磨材料如灰口铸铝合金和过共晶铝合金来制造气缸套。但在这里，气缸套与周围铸材之间的连接是成问题的，只是通过机械啮合来保证这种连接。通过采用多孔陶瓷衬套材料，可以在浇注过程中浸润衬套并获得材料复合连接。为此需要缓慢的铸满以及使用高压，这明显有损于方法的经济性。

作为替换方式，直接作为电镀层地把亚共晶合金和近共晶合金镀覆到工作面上。但这是昂贵的并且在摩擦化学方面不够好。另一个替换方式就是热喷涂层，它也被直接涂覆到工作面上。在这种情况下，产生了稳定不变的负压，由此吸走了等离子气体烟雾。但当抽吸情况较差时，出现了局部有大量孔的厚薄不均的涂层。为改善层涂效果，DE1935078A1提出了一种监测并调整涂覆基材表面的热喷涂法的方法，其中在喷涂过程中，把基材表面温度作为用于涂覆层材料量或层厚的参量地进行测量并且在偏离额定值时至少改变一个为涂覆层材料量或层厚而定的工艺参数。

本发明的任务是提供上述类型的改进方法及改进装置，在这里，克服了上述缺陷并通过简单可靠的方式实现了孔隙度不变的均匀涂层。

根据本发明，通过具有权利要求1特征部分特征的上述类型的方法以及通过具有权利要求6特征部分特征的上述类型的装置完成了上述任务。从属权利要求给出了本发明的有利设计方案。

按照本发明，在上述类型的方法中规定了，抽吸功率随表面加工装置与表面之间的相对运动而变。

根据本发明，在上述类型的装置中规定了，如此设计抽吸装置，即它随表面加工装置和表面之间的相对运动来改变抽吸功率。

这具有以下优点，即通过相应地节流控制抽吸空气而在整个涂覆面上获得了均匀一致的涂层和稳定不变的孔隙度。

表面加工装置例如是等离子体焊枪，其中借助等离子体喷射把涂层涂覆到表面上并且吸走成等离子气体烟雾形式的材料烟雾。

作为替换方式，表面加工装置例如是激光器，其中借助合金冶炼把材料炼化加入到表面中，或者通过涂覆借助激光器地把喷涂层涂到表面上，在这里，吸走以颗粒烟尘形式出现的材料烟雾。

抽吸装置例如具有一个泵、至少一个抽吸管以及至少一个设置在抽吸管内的节流板，其中节流板随着相对运动通过相应地打开和关闭节流板来适当改变抽吸管的流通横截面，以便改变抽吸功率。在这种情况下，为吸走材料烟雾而产生一个稳定不变的负压并通过相应地打开和关闭节流板来调整抽吸功率。

在装置的一个优选实施例中，一个进给装置使表面加工装置相对基材运动，在这里，节流板的一个调节机构与该进给装置相连。

所制成的涂层或合金层或合金冶炼层例如是一个用于运动活塞的内燃机曲轴箱气缸的摩擦合理的耐磨气缸工作面。

从属权利要求以及本发明的后续说明书结合附图地给出了本发明的其它特点、优点和有利的设计方案。附图在唯一的一张图中示出了本发明装置的一个优选实施例。

在唯一的图中示出的本发明装置的优选实施例包括一个具有火焰12的等离子体焊枪10以及一个具有一个泵16、两根抽吸管18和分别设置在抽吸管18中的节流板20的抽吸装置14。所示装置用于制造一个用于运动活塞的在一个未示出内燃机的未示出曲轴箱的气缸24中的摩擦合理的耐磨气缸工作面22。

等离子体焊枪10在气缸24中沿箭头方向25前移并且在涂覆锥26中把气缸工作面层涂覆到气缸壁28上。为了环涂气缸壁28，等离子体焊枪10还可以沿箭头方向30绕轴32转动。等离子体焊枪10在一个容器34中装有涂覆粉末36如钢/钼粉末，它们通过管子38到达火焰12。在那里，涂覆粉末36相应地加热并可能被保护气体40包围地被涂覆到气缸壁28上。在这种情况下，产生了未涂覆粉末的等离子气体烟雾42，如箭头44所示地，这些烟雾被抽吸装置14通过抽吸管18吸走。

等离子气体烟雾42的抽吸是借助抽吸介质如空气而以预定抽吸功率进行的。在这里，术语“抽吸功率”表示在单位时间内经过抽吸管8的抽吸介质的预定体积流量，其中体积流量由负压来决定。由负压产生的压差越大，则随之抽走等离子体烟雾的抽吸介质的体积流量越大，另一方面，在负压固定不变的情况下，抽吸介质的流动横截面越大，则抽吸功率越高。

在所示的优选实施例中，借助泵16产生稳定不变的负压并且借助节流板20并通过改变抽吸管18的流动横截面来调整在各自抽吸管18中的体积流量。为此设置了一个未示出的控制装置，它根据等离子体焊枪10的进给量25而如此适当地打开或关闭节流板20，即实现了抽吸介质的准确节流并由此在整个工作面或涂层22上获得了均匀一致的涂层和固定不变的孔隙度。在这种情况下，通过机械方式或电动方式来控制节流板20并且它们例如直接与用于等离子体焊枪10的未示出进给装置相连。

在这里，可以分别针对每个具有相应节流板20的抽吸管18来改变抽吸功率。在这样一根抽吸管8上的抽吸功率比较低是适当的，即火焰12更靠近该抽吸管，而在相应的另一个抽吸管18上，适当提高抽吸功率。在唯一附图所示的实施例中，涂覆例如在图上部开始，其中在图上部的抽吸管18上的抽吸功率开始比较低，以便不吸走涂层成分，而在图下部的抽吸管18上的抽吸功率比较高。随着等离子体焊枪10向下进给量25增加，在上抽吸管18上的抽吸功率提高了，在下抽吸管18上的抽吸功率通过下节流板20的流通横截面缩小而降低，直到在图最下方的涂覆点或火焰12位置上，上抽吸管18的抽吸功率最高，下抽吸管18的抽吸功率最低。由此一来，在等离子体焊枪10的整个进给路程中，在火焰12区域内获得了固定不变的抽吸功率(按照伯努利公式)以及相应的固定不变的涂层。