專利名稱：內(nèi)腔表面的熱噴涂方法和實施該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求1前序部分所述特征的內(nèi)腔表面的熱噴涂方法以及一種具有權(quán)利要求8所述特征的裝置。
眾所周知，這類熱噴涂方法例如等離子噴涂是將一種噴涂材料尤其是一種金屬以粉末或棒的形式送入一種火焰中、在該火焰中熔化并沉積到要噴涂的表面上。根據(jù)使用的噴涂材料和使用的環(huán)境氣氛可達到具有不同性能的涂層，尤其是具有要求的滑動性能、硬度性能、涂層厚度，等等。眾所周知，這類熱噴涂例如用于內(nèi)燃機曲軸箱的氣缸鏡面或連桿孔支承部位的表面精制。
眾所周知，特別是在旋轉(zhuǎn)的噴輪時，從兩側(cè)包圍火焰的第一氣流一方面用來冷卻噴槍，另一方面則產(chǎn)生穩(wěn)定作用。
在噴涂材料沉淀到表面上的過程中，希望噴涂材料的一部分產(chǎn)生一定的氧化，以便一定的氧化物夾雜在待形成的涂層中，從而使涂層達到一定的延展性。氧化特別取決于所用的噴涂材料、氣流成分和噴涂時的噴涂氣氛。噴涂氣氛通過空氣/氧化夾雜物產(chǎn)生的夾雜的氧化物和夾雜的孔隙影響顯微硬度。這種孔隙一部分是希望的，例如用以形成一種微壓力室系統(tǒng)、用以粘附滑動軸承或氣缸鏡面的潤滑劑膜等。氧化物的形成主要取決于噴涂氣氛的含氧量。只有在真空下噴涂時才將氧氣抽出并在保護氣氛中進行作業(yè)。但這樣做一方面花費很大，另一方面也是不可取的，因為通過夾雜氧化物不可能對涂層的精確的孔隙率產(chǎn)生影響。
但為了制造具有少量氧化物尤其是可導致延性層間粘結(jié)的分層氧化物的等離子涂層，盡可能減少空氣氧是必要的，特別是在等離子火焰中噴射的涂層材料熔化的過程中和熔化的粒子的飛行階段以及粒子在被噴涂表面上的熔化階段。而例如在真空中進行作業(yè)的情況下，則完全排除了空氣氧，這時除了完全避免了氧化物的形成外，還存在這樣的缺點，即噴涂的等離子層很密實，不可能承受由于噴涂材料引起的變形和/或應力，從而可導致涂層產(chǎn)生裂紋或局部破裂。如果例如氣缸鏡面或連桿孔做成這樣的涂層，則存在所謂活塞腐蝕或軸承腐蝕的危險。
本發(fā)明旨在提出一種用簡便的方式產(chǎn)生一種保護氣氛的方法以及簡便實施該方法的一種裝置。
根據(jù)本發(fā)明，這個目的是通過一種具有權(quán)利要求1所述特征的方法來實現(xiàn)的，即用只含一種惰性氣體尤其是氮氣的第二氣流大致平行于被噴涂的表面作用到該表面上即可通過該第二氣流精確調(diào)節(jié)一種準保護氣氛，特別是在熔化過程中在已熔化的涂層材料撞擊到被噴涂的表面上時。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，第二氣流的體積流量可進行可變調(diào)節(jié)，這樣就有利于根據(jù)實際情況尤其是根據(jù)被噴涂表面的性能和/或涂層材料的性能和/或噴涂溫度和/或第一氣流的成分和/或吹洗空氣進行被噴涂表面的精確的空氣氧比例的調(diào)節(jié)，從而可調(diào)節(jié)被噴涂表面夾雜的氧化物的要求量和孔隙的要求尺寸。特別是，通過第二氣流的劑量達到了這樣的目的，即涂層的彈性模數(shù)與被噴涂表面材料的彈性模數(shù)之差可在一定的范圍內(nèi)相互進行調(diào)節(jié)，特別是這兩個彈性模數(shù)之間的一個預定的差值是可調(diào)節(jié)的。這樣就避免了涂層的彈性模數(shù)的過高的增加，從而避免了涂層變脆或涂層內(nèi)產(chǎn)生過高內(nèi)應力的危險。由此避免了被噴表面上的涂層剝落和涂層附著抗拉強度太小的潛在危險。另一方面，通過這兩個彈性模數(shù)的差值的調(diào)節(jié)保證了在被噴涂的基體材料內(nèi)產(chǎn)生的變形和/或應力正好還可被涂層吸收，而不在涂層內(nèi)產(chǎn)生裂紋、剝落等現(xiàn)象。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選方案，作為在兩側(cè)包圍噴槍火焰的第一氣流采用一種惰性氣體，必要時只用氮氣。這樣就可對被噴涂表面附近或離被噴涂表面不遠的氣氛進行更精確的調(diào)節(jié)，使之精確可重復地具有來自吹洗空氣的氧氣的一定剩余量。氧氣的這個剩余量由包圍被噴涂工件的空氣氣氛產(chǎn)生。特別是由此而可避免分層氧化物的產(chǎn)生，這種氧化物會導致涂層的相當疏松的層間粘結(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選方案，第二氣流從被噴涂表面的上方吹入內(nèi)腔中，其中第二氣流最好均勻地分布在整個表面上。這樣，特別是在噴槍和火焰運動的過程中，有利于在被噴涂表面的全部范圍都達到氣氛中的剩余氧量的相同比例。所以具有穩(wěn)定的高質(zhì)量的即基本上相同空隙率和相同彈性模數(shù)的均勻涂層變成了可能。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選方案，在多個被噴涂內(nèi)腔表面的情況下，特別是在一個曲軸箱的多個并排布置的氣缸孔的情況下，第二氣流被連續(xù)地引入全部被噴涂的內(nèi)腔中，而在噴槍從一個被噴涂的內(nèi)腔轉(zhuǎn)移到下一個被噴的內(nèi)腔的過程中，則中斷了涂層材料的送入。這樣就有利于達到這樣的目的，即在噴槍引入下一個待噴涂的內(nèi)腔中時，立即存在所需的氣體氣氛，因而避免了氣體氣氛的調(diào)節(jié)時間，而這樣的調(diào)節(jié)時間勢必延長進行噴涂的設備的連續(xù)運轉(zhuǎn)。
此外，根據(jù)本發(fā)明，這個目的是通過一種具有權(quán)利要求8所述特征的裝置來實現(xiàn)的。通過配置另一個裝置把附加的第二氣流輸入內(nèi)腔中而可在熱噴涂的過程中有目的地調(diào)節(jié)內(nèi)腔中的保護氣氛。所以，這種氣氛可通過第一氣流、吹洗空氣和附加的第二氣流來調(diào)節(jié)。特別是，當?shù)诙饬鞯妮斎胙b置由一個管路系統(tǒng)組成時，第二氣流可用簡便的方式引入內(nèi)腔中，該管路系統(tǒng)最好包圍具有被噴涂表面的內(nèi)腔的出口。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選方案，輸入第二氣流的裝置布置在一個掩膜上，該掩模用來遮蓋具有被噴內(nèi)腔的工件尤其是曲軸箱，并可用簡便的方式進行精確定位，通過該掩模的精確定位同時進行第二氣流輸入裝置的定位。所以無需附加的調(diào)節(jié)步驟。此外，可用很簡便的方式實現(xiàn)該輸入裝置直接與被噴涂的內(nèi)腔對應，從而可靠地實現(xiàn)了第二氣流的引入。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，裝有該附加裝置的掩模具有一個最低高度，這個高度是這樣選擇的，即在熱噴涂的過程中，掩模內(nèi)可進行涂層材料供入噴槍火焰。這樣可在掩模內(nèi)實現(xiàn)涂層材料供入開始的一個穩(wěn)定過程，所以在噴槍尤其是噴槍頭繼續(xù)下降到內(nèi)腔中時，加速涂層材料的火焰業(yè)已穩(wěn)定，因而可從被噴涂的孔(內(nèi)腔)的最上緣開始進行內(nèi)腔的最佳的、準確的噴涂。
本發(fā)明的其他優(yōu)選方案可從各項從屬權(quán)利要求所述其余特征中得知。
下面結(jié)合附圖所示的一些實施例來詳細說明本發(fā)明。附圖表示

圖1一個曲軸箱中的氣缸鏡面的熱噴涂處理站的示意圖；圖2該處理站一個處理段的示意側(cè)視圖；圖3圖2處理段的示意俯視圖；圖4一個掩模的透視圖5噴涂階段的斷面透視圖。
圖1表示曲軸箱12的氣缸鏡面的熱噴涂處理站10的示意圖。圖中只部分地示出了一個曲軸箱12，有該曲軸箱只示出了四個氣缸孔14。用這個處理站10可噴涂界定這些氣缸孔14的壁即氣缸鏡面。噴涂用等離子噴涂技術(shù)進行。根據(jù)另一個實施例，也可用處理站10進行連桿孔的噴涂，該處理站在構(gòu)造上適合連桿孔的特點。
曲軸箱12用運輸段16例如輥道運送通過處理站10。該處理站包括處理段18，20，22，24，26，28，30，32，34和36。下面簡要地說明一下各個處理段。
為圖示清晰起見，在圖1中沒有示出傳動、閘門、氣體進出管、電能或其他工質(zhì)、監(jiān)控裝置，等等。
處理段18包括一個供料站，該供料站把曲軸箱12供給處理站10。曲軸12已機加工完畢，在此不贅，并具有已完成機加工的全部所需的功能元件，例如氣缸孔、冷卻劑通路、配合孔，等等(表面的最終精加工除外)。
處理段20包括一個清洗工位，在該工位內(nèi)，徹底清洗曲軸箱，使之無切屑和沒有油。此外，被噴涂的氣缸鏡面進行干燥和絕對去油。例如通過噴射沖洗達到無切屑和沒有油，其中關(guān)鍵的部位例如切槽、孔、空腔等要用高壓清洗堿液對準噴射進行清潔。去油劑如可通過過熱蒸汽來進行，而過熱蒸汽則例如通過適當構(gòu)造的噴槍噴射到曲軸箱12的氣缸鏡面上。過熱蒸汽例如具有130℃至160℃的溫度并產(chǎn)生大約150至180毫巴的壓力。曲軸箱12緊接著的干燥最好在例如負壓為80至120毫巴的真空下進行。
在處理段22內(nèi)，把所謂的掩膜放到曲軸箱12上。在這里將事先清洗和干燥的曲軸箱12配備一個掩膜38。掩膜38具有圖中示意的孔40，這些孔40與氣缸14對準中心，所以在放上掩膜38時極可從上方通過孔40到達氣缸孔14。最好孔40稍大于氣缸孔14，這樣氣缸孔14周圍的表面(氣缸頭表面)就留出一個邊緣。掩膜38做成可使曲軸箱12的全部其他部位都被它遮蔽，這些部位特別是指冷卻劑通路、配合孔、等等。掩模38可用手工或通過適當?shù)臋C械手放到曲軸箱12上。在這種情況下，掩膜38具有一個精確的平的下側(cè)，該下側(cè)貼合到曲軸箱12的氣缸鏡面上。為了固定掩模38，該掩模配有在圖中未示出的定位銷，這些定位銷例如可嚙合在曲軸箱12反正是現(xiàn)成的例如用作以后固定氣缸頭的配合孔中。掩模38用一種能經(jīng)受以下處理的材料制成。特別是，該掩模具有足夠大的強度，經(jīng)受得住噴砂作用和等離子處理。掩膜38只通過它的自重貼合到曲軸箱12上。但由于兩個位置的完全平整的邊而可達到緊密貼合，所以曲軸箱12的氣缸頭表面和掩模38下側(cè)之間的縫隙基本上是密封的。在處理段22放上掩模后，帶有掩模38的曲軸箱12被運送到下面的處理段24、26、28、30和32。
在處理段24進行氣缸孔14的噴砂。噴砂是為了使氣缸鏡面達到一定的粗糙度，以便在處理段32進行的等離子噴涂獲得所需的附著抗拉強度。至少一把噴槍，必要時兩把或多把噴槍同時或相繼引入氣缸孔14中進行噴砂。為此，噴槍通過掩模38的孔40引入。噴砂例如用三氧化二鋁(Al2O2)進行，其粒度為0.3至1.18毫米，視相關(guān)基體粗糙度所要求的表面粗糙度或隨后等離子噴涂所要求的附著抗拉強度而定。對具有四個氣缸孔14的曲軸箱來說，最好用具有兩把噴槍的雙噴單元進行噴砂。在這種情況下，例如氣缸孔1和3同時進行噴砂，亦即不噴直接相鄰的氣缸孔14。這樣，在取決于氣缸孔14的中心距離的場地條件相當窄的情況下就能更好地進行操作。此外，由此而可使整個曲軸箱的處理分作兩半，因為兩個氣缸孔同時進行處理。在氣缸1和3進行了噴砂后，或者曲軸箱12或者噴砂單元移動氣缸孔14的中心距離，這樣氣缸孔2和4就可進行噴砂。在這種情況下，噴砂通過掩膜38的孔40進行，也就是說，噴槍通過掩膜38引入氣缸孔14中。通過掩模38保護了曲軸箱12的全部其他部位，所以這些部位不會接觸在壓力作用下的噴砂工具，因而它們的表面不受損害。噴砂的作用只在氣缸孔14的氣缸鏡面上產(chǎn)生。
噴過砂的曲軸箱12緊接著在處理段26進行清潔，即從氣缸孔14中清除掉由于噴砂而沉淀的灰塵尤其是細灰塵。這種清除例如可通過凈化的、脫油的和無水的、例如具有大約5至6巴壓力的壓縮空氣在同時排塵的情況下進行。亦即同時進行全部氣缸孔14的清除，用壓縮空氣吹并同時抽走灰塵。
在處理段28進行曲軸箱12尤其是氣缸孔14的尺寸精確性的測量。除了測量尺寸精確性外，可進行氣缸鏡面的粗糙度測量。測量可用適當?shù)难b置例如攝影測量裝置完全自動化地進行?？蛇M行全部氣缸孔14的測量，或以抽檢的方式只測量一個氣缸孔14或第n個曲軸箱12的一個氣缸孔14。在曲軸箱12測量后將它運送到處理段30，在該處對曲軸箱12作記號。如果測出的粗糙度超出了規(guī)定的公差范圍，則可將相應的曲軸箱12排出來，并在必要時將它再次送到噴砂站。當然最大的可能噴砂過程的次數(shù)是有限的。如果發(fā)現(xiàn)有缺陷的曲軸箱，則應增加粗糙度測量的頻率。
最后，曲軸箱被送到處理段32，在該處進行氣缸鏡面的熱噴涂。這里按眾所周知的方式進行等離子噴涂，即把一種噴涂材料尤其是一種金屬送入火焰，在該火焰中熔化并沉淀到氣缸鏡面上。除了噴涂材料外，還產(chǎn)生一種噴涂氣氛。在這種情況下，可對任一個氣缸孔14單獨地進行氣缸鏡面的等離子噴涂，或類似于在噴砂時那樣，用一個雙等離子單元首先噴涂氣缸孔1和3，然后噴涂氣缸孔2和4。通過仍位于曲軸箱12上的掩模38可靠地避免了曲軸箱12的不噴涂的部位受到損害，特別是污染。等離子噴涂還要結(jié)合圖4和5進行詳細說明。
在氣缸鏡面進行等離子噴涂后，曲軸箱被運送到處理段34。必要時，這個處理段可以是一個冷卻區(qū)的組成部分。在另一個實施例中，在等離子噴涂的處理段32和處理段34之間設置了一個單獨的冷卻區(qū)。
在處理段34取下掩模38。從曲軸箱12上取下掩模38可用手工或輔助裝置進行。由于掩膜38只通過其自重擱置在曲軸箱12上，所以不需要任何附加措施就可取下掩模38。最后，在處理站10的處理36取下曲軸箱12并把它送去繼續(xù)加工，例如進行等離子噴涂后的氣缸孔14的衍磨，在氣缸孔14上進行入口倒角。
此外，曲軸箱12的作記號可在處理段36進行。通過對每個曲軸箱12編一個順序號，除了可監(jiān)控質(zhì)量外，處理站10的全部相關(guān)的過程參數(shù)都編上該曲軸箱12的順序號，并將這些順序號記錄在一臺過程控制計算機中。借助于記錄的過程參數(shù)和有關(guān)順序號與曲軸箱12的明確的對應，就可在以后任何時間對質(zhì)量不滿意的情況進行無可非議的誤差分析。
在本發(fā)明說明書范圍內(nèi)以未詳細討論的方式提出了掩模38的孔40可做得稍大于氣缸孔14，這樣就可進行曲軸箱12的氣缸孔14周圍邊緣區(qū)的相應邊緣的噴涂，從而有利于使以后的倒角區(qū)達到具有一個比倒角工具的切削力相應大一些的附著抗拉強度并在倒角時不損害等離子涂層。
結(jié)合圖1所說明的實施例是從這樣的前提出發(fā)的，即曲軸箱12在通過處理段24、26、28、30和32的全過程中都帶上掩膜。為此，掩膜在處理段22放到曲軸箱12上并在處理段34取下。所以這個實施例所用的掩膜38必須既適用于處理段24的噴砂又適用于處理段32的等離子噴涂。因為這里一方面涉及了材料磨去的處理，另一方面又涉及了材料涂覆的處理，所以掩模38必須適合這兩種本身是相互對立的處理。
結(jié)合圖2和3來說明另一個實施例中曲軸箱12的掩模的配置。這兩個圖分別表示處理段24或處理段32的示意側(cè)視圖和示意俯視圖。處理段24和32內(nèi)的基本構(gòu)造是相同的。唯一的區(qū)別是，一個所用的工具是噴砂裝置，而另一個所用的工具則是等離子噴涂裝置。但在本發(fā)明說明書中的范圍內(nèi)，不擬詳細討論這方面的問題。重要的是，不論在處理段24進行噴砂還是在處理段32進行等離子噴涂時，曲軸箱12都必須帶上掩模。
凡是與圖1相同的部分都用相同的參考號并不再贅述。
在圖2示意側(cè)視圖中，曲軸箱12布置在一個升降臺42上。該升降臺42是這樣組合在輸送段16中的，即曲軸箱12借助于該輸送段16運送到相應的處理段24或32并在該處用升降臺42移到它的相應處理位置。此外，示意地示出了處理工具44，該處理工具具有一把噴槍或按前述的實施例具有兩把或多把噴槍46。噴槍46或者用于處理段24的噴砂或者用于處理段32的等離子噴涂。
處理站24或32包括一個在這里用50整體表示的裝置，該裝置用來配備由軸箱12的掩模。與圖1實施例不同的是，這里配置掩模一方面在處理站24，另一方面在處理站32進行。裝置50包括一個轉(zhuǎn)盤給料器52，它借助于一個傳動裝置54可繞其旋轉(zhuǎn)軸56旋轉(zhuǎn)一定的步距。如圖3的示意俯視圖可比較清楚地看出，轉(zhuǎn)盤給料器52分別為一個掩模設置了夾具58。從該俯視圖還可清楚看出，掩模38只具有孔40，這些孔分別與氣缸孔14對應。轉(zhuǎn)盤給料器52借助于傳動裝置可按確定的步進方式進行旋轉(zhuǎn)。在所示的實施例中，在轉(zhuǎn)盤給料器52上布置了四個掩膜38，這樣它就可按步進方式分別旋轉(zhuǎn)90°。裝置50配置了一個示意示出的清理裝置62，該清理裝置例如可具有一把銑刀64或一個磨損套嵌入和取出站。此外，還示意地示出了排塵裝置66或68。
圖2和圖3所示的裝置50的動作原理如下借助于傳動裝置54總是可精確地把一個掩模38運到一個處理站。在掩模38到達它的由止擋60限定的精確位置后，曲軸箱12借助于升降臺42向上移動即朝掩膜38移動，從而使掩模38的孔與曲軸箱12的氣缸孔到達一個對準中心的位置。在這個位置內(nèi)用工具44或者按處理段24進行噴砂或者按處理段32進行等離子噴涂。
如圖3所示，在一個掩模38到達它的處理位置的一瞬間一在順時針方向觀察一，下一個掩模38位于它的過渡位置內(nèi)和一個掩模38位于一個與清潔裝置62對應的位置內(nèi)。另一個掩模38則位于清潔位置和處理位置之間。從而達到這樣的目的，即當一個掩模38執(zhí)行它的遮蔽功能時，同時第二個即這個精確錯開180°布置的掩模38用裝置62進行清潔處理。通過銑削裝置64例如可恢復掩模38的孔40的尺寸精確性。尺寸精確性在等離子噴涂過程中例如由于沉積而受到了影響。也可通過更換掩模內(nèi)的相應磨損套來達到孔的尺寸精確性。
在一個曲軸箱12進行噴砂或等離子噴涂后，轉(zhuǎn)盤給料器52分別旋轉(zhuǎn)90°，這樣每個曲軸箱12都配備一個新的(清潔的)掩模38，從而保證了噴砂或等離子噴涂的相同的處理質(zhì)量。
在處理站24可不設置清理裝置62，因為在該處不進行附加的材料涂覆，因而不可能影響孔40的尺寸精確性。只有由于材料磨去而不再具有精確尺寸的掩模38或磨損套才進行更換。
通過在圖2和3所示的裝置50可用簡單的方式自動放上曲軸箱12的掩模。特別是，如果裝置50與一臺過程控制計算機連接，則可進行掩模38的精確的明確的定位，這樣在噴砂或等離子噴涂時就可達到相同的質(zhì)量。
從圖4可以看出，在處理段32進行等離子處理的過程中，掩模38配置了一個輸入第二氣流的裝置70。該裝置70由一個管路系統(tǒng)72組成，該管路系統(tǒng)通過一個管接頭74連通第二氣流。該管接頭74與氣源連通。在這個實施例中，采用氮氣作為第二氣流。所以管接頭74與一個氮氣源連接。與氮氣源連接可在處理段32內(nèi)進行。根據(jù)掩膜38是按圖1實施例與曲軸箱12一起運送或掩模38按圖2和3所示實施例在處理段32定位來實施與氮氣源的相應的連接可能性。
管路系統(tǒng)72做成支路，即單個管路段76分別包圍掩模38的通孔40。管路段76做成環(huán)形，所以管路系統(tǒng)72接近包圍了通孔40的整個圓周。直接圍繞通孔40延伸的管路段76具有若干噴嘴78(圖5)，它們按一定的距離布置在通孔40的整個圓周上。噴嘴78的距離和尺寸是這樣選擇的，即根據(jù)規(guī)定的過程參數(shù)可從這些噴嘴78中噴出可選擇的氮氣體積流量。氮氣最好以2和5巴之間的壓力范圍供入管路系統(tǒng)72中，視所需的空氣下降速度而定。
圖5表示在一個被噴涂的氣缸孔14的范圍內(nèi)通過一個曲軸箱12剖開的斷面示意透視圖。圖5視圖相當于在處理站32內(nèi)正在進行等離子噴涂。與前面圖中相同的部分所用相同的參考號并不再贅述。
處理工具44包括一個噴槍手柄80，該噴槍手柄一方面可按雙箭頭82進行垂直運動，另一方面又可按箭頭84進行旋轉(zhuǎn)運動。噴槍手柄80配置了涂層材料的一個供入裝置86。涂層材料例如可呈粉狀、棒狀或別的適當形狀供入。在供入等離子氣體最好是氬或由氬、氦、氮和氫組成的混合氣體的情況下通過點燃的電焊形成等離子火焰88?？稍趪姌屖直?0內(nèi)供入等離子氣體。在這種情況下，燃燒溫度例如達到10000℃以上，例如15000℃至30000℃。涂層材料通過供入裝置86供入點燃的等離子火焰88中。于是涂層材料熔化，熔化的粒子被加速到例如80至150米/秒，并在粉狀尾跡90內(nèi)沉淀到氣缸孔14的氣缸鏡面上。在噴涂過程中，噴槍手柄80按箭頭84旋轉(zhuǎn)并按雙箭頭82水平運動，從而達到了氣缸孔14整個表面的均勻噴涂。旋轉(zhuǎn)速度例如為10至500轉(zhuǎn)/分之間，最好100至300轉(zhuǎn)/分之間。
第一氣流92從兩側(cè)包圍等離子火焰88并對等離子火焰88進行導向。此外，第一氣流92對噴槍手柄80進行冷卻。通過組裝在噴槍手柄80中的供氣管94供入第一氣流92。該氣流由氮組成。通過在噴槍手柄80上設置的第一氣流92的噴氣孔96使之按一定的旋轉(zhuǎn)速度進行旋轉(zhuǎn)，從而達到了在相當快的旋轉(zhuǎn)等離子火焰88時也可對等離子火焰進行導向。
掩模38的高度h是這樣選擇的，即在噴槍沉入氣缸孔14中時在掩模38的范圍內(nèi)進行涂層材料的供入。噴槍本身在氣缸孔14之間交換時保持接通(減少電極磨損)。這樣，在掩膜內(nèi)供入涂層材料后火焰出現(xiàn)穩(wěn)定，所以順著氣缸孔14的邊緣開始進行均勻的噴涂。
第一氣流92通過氣流98疊加。第二氣流98則通過圖4所示裝置70引入氣缸孔14中。同樣也由氮氣組成的第二氣流98基本上平行等于被噴涂的表面14引入。
第一氣流92和第二氣流98也可不用氮，而用別的惰性氣體，例如氬。
通過氣流92和98在氣缸孔14的被噴涂表面上的疊加，尤其是在粉狀尾跡90附近順著引入例如吸入氣缸孔14中的吹洗空氣可達到涂層材料的氧化在精確的范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)。所以根據(jù)本發(fā)明可調(diào)節(jié)涂層的孔隙率和涂層的彈性模數(shù)。特別是，根據(jù)曲軸箱12的材料可調(diào)節(jié)曲軸箱12和涂層的彈性模數(shù)之間的差。
在等離子噴涂的過程中，曲軸箱12通過圖2中示意的抽氣系統(tǒng)68加負壓，所以可附加地用空氣氣氛調(diào)節(jié)空氣吹洗。這種空氣吹洗具有的流速(空氣沉降速度)為3至15米/秒，特別是8至12米/秒，并用來有目的地抽走噴涂過程中的過噴粒子。這種吹洗空氣通過第二氣流98疊加。該第二氣流以2至5巴的壓力引入裝置70中，所以第二氣流的沉降速度約為吹洗空氣的30％至70％。根據(jù)吹洗空氣的空氣沉降速度和第二氣流(氮氣)的沉降速度之間的調(diào)節(jié)的差可調(diào)節(jié)氣缸孔14被噴涂表面附近或離該表面不遠的空氣氧的準確存在。空氣氧的這種準確的存在導致了涂層彈性模數(shù)的要求的準確調(diào)節(jié)和氧化物的要求的夾雜以及孔隙形成。
在隨后的、這里不擬贅述的工序中進行等離子涂層的精加工，這樣表面上封閉的微孔露出，從而構(gòu)成微壓力室系統(tǒng)，這樣的微壓力室系統(tǒng)以人所熟知的方式對氣缸孔內(nèi)進行導向運動的活塞起潤滑作用。
權(quán)利要求
1.用一種由噴槍形成的并被一種不燃燒的第一氣流從兩側(cè)包圍的運動火焰進行內(nèi)腔表面尤其是內(nèi)燃發(fā)動機曲軸箱的氣缸鏡面的熱噴涂方法，其中可氧化的涂層材料被加速、被該火焰加熱并沉淀到該表面上，且在該內(nèi)腔中引入了吹洗空氣，其特征為，要噴涂的表面引入了一種含惰性氣體尤其是氮氣的第二氣流，該氣流大致平行于要噴涂的表面引入。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征為，第二氣流的體積流量可進行可變調(diào)節(jié)。
3.按權(quán)利要求2的方法，其特征為，第二氣流以要噴涂的內(nèi)腔的上方引入內(nèi)腔中。
4.按前述權(quán)利要求任一項的方法，其特征為，第二氣流通過內(nèi)腔的整個圓周引入。
5.按前述權(quán)利要求任一項的方法，其特征為，第二氣流以2巴和5巴之間的壓力引入內(nèi)腔中。
6.按前述權(quán)利要求任一項的方法，其特征為，第二氣流以吹洗空氣的空氣沉降速度的大約30％至70％的沉降速度引入。
7.按前述權(quán)利要求任一項的方法，其特征為，第一氣流只含一種惰性氣體，特別是氮氣。
8.內(nèi)腔尤其是內(nèi)燃發(fā)動機的曲軸箱的氣缸鏡面的熱噴涂裝置包括一把噴槍，其噴槍頭可移入該內(nèi)腔中、一個供入涂層材料的裝置和一個引入第一氣流的裝置以及一個把吹洗空氣引入內(nèi)腔中的裝置，其特征為，設置了另一個裝置(70)來把附加的第二氣流(98)引入內(nèi)腔(14)中。
9.按權(quán)利要求8的裝置，其特征為，該裝置(70)由一個管路系統(tǒng)(72)組成，該管路包圍內(nèi)腔(14)的出口，通過這些出口可將噴槍(44)移入該內(nèi)腔(14)中。
10.按權(quán)利要求8的裝置，其特征為，管路系統(tǒng)(70)的各個管路段(72)以形狀連接的方式包圍這些內(nèi)腔的出口。
11.按權(quán)利要求8的裝置，其特征為，管路段(72)具有噴嘴(78)，這些噴嘴對準內(nèi)腔(14)的方向并相隔一定距離布置在內(nèi)腔(14)的整個圓周上。
12.按權(quán)利要求8的裝置，其特征為，裝置(70)布置在一個掩膜(38)上，至少在熱噴涂的過程中用該掩模遮蓋曲軸箱(12)。
13.按權(quán)利要求8的裝置，其特征為，每個掩膜(38)都具有一個管路系統(tǒng)(72)，該管路系統(tǒng)用該掩模定位。
14.按權(quán)利要求13的裝置，其特征為，管路系統(tǒng)(72)與一個固定的惰性氣體源尤其是氮氣源連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用運動的火焰進行內(nèi)腔表面尤其是內(nèi)燃發(fā)動機曲軸箱的氣缸鏡面的熱噴涂方法,這種運動的火焰由一把噴槍形成并被一種不燃燒的第一氣流從兩側(cè)包圍,其中可氧化的涂層材料被加速、被該火焰加熱并沉淀到該表面上,且在該內(nèi)腔中引入了吹洗空氣。本發(fā)明建議,要噴涂的表面引入一種含惰性氣體尤其是氮氣的第二氣流,該氣流大致平行于要噴涂的表面引入。
文檔編號C23C4/12GK1330727SQ99814667
公開日2002年1月9日 申請日期1999年12月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月18日
發(fā)明者U·施萊格爾, R·沃格爾桑 申請人:大眾汽車有限公司