专利名称：涂布方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的，用于基于狗的可硬化的烧结部件、烧结锻造部件或锻造部件的表面涂布的方法，特别是用于具有轴承层的汽车连杆的大连杆孔的内表面涂布的方法。
背景技术：
为了在具有轴承层的大连杆钻孔的内表面上提供所述方式的烧结连杆或锻造连杆，根据DE 43 03 592 Al使用热喷涂方法，在所述方法中轴承材料以熔焊 (angeschmolzenen)或熔化(aufgeschmolzenen)喷射颗粒形式被离心涂布在钻孔内表面上，并且主要通过机械夹持保持贴附于其上。由于紧密的形锁合的(formschlilssigen)贴附的原因，这里在涂布之前只是粗略处理钻孔内表面，而舍去了对轴承钻孔上粗制部件的配合精确的后处理。这种烧结连杆或锻造连杆的缺点已经证明在于这样施加上的轴承层的连接在汽车发动机的恶劣工作条件下只具有非常有限的持久耐用性。另外，由DE 10 2004 018 921 Al已知，在激光辅助的涂覆熔焊接或焊接方法过程中通过滑动轴承层来对烧结连杆、烧结锻造连杆或锻造连杆的轴承钻孔进行调质，使得不仅涂布物料以熔融液态施加，而且还在局部激光束作用下将待涂布的钻孔内表面在表面附近熔焊或熔融，以在轴承层和事先出于连续润湿原因而经预处理的钻孔内表面之间获得高度持久耐用的材料锁合(stoffschlilssig)的结合。但是，对于这类涂布方法来说，由于基体材料的局部熔焊或熔融而在制成的经涂布的部件内保留了残余应力，这导致了对轴承层在基体材料上的结合的不利影响，并且若情况确实如此只能通过花费高的对策来消除。
发明内容
与此相对，本发明的目的是，改进开头所述类型的涂布方法，使得以制造工艺上简单的方式实现涂层和烧结部件或锻造部件的基体材料之间即使在高应力下也是持久耐用的、没有残余应力干扰的材料锁合的结合。所述目的根据本发明通过权利要求1中表征的涂布方法来实现。本发明基于一种认识，即当将其加热至对于涂层材料的主要是材料锁合结合而不仅是形锁合结合而言足够的温度水平时，在公知的方法中，在粗制部件处理后存在的、基体材料表面附近的边缘区域中会调节得一种马氏体织构变型(GefUgeumwandlimg)，并且这种马氏体变型是制成部件的连接区域中存在干扰性残余应力的原因。基于此地，在涂布过程中根据本发明，在不进行事先处理的情况下，即仍在部件的粗制状态下，在仍初始的边缘区域内加热部件表面至快速、无缺陷的材料锁合的扩散结合的温度范围内，但同时由于此处制造引起的降低的碳含量而很大程度上抑制了基体材料在这个位置上的马氏体硬化。结果是得到经表面涂布的部件，它具有连续的材料锁合的、没有残余应力干扰的和因此持久耐用的在涂层材料和基体材料之间的扩散结合。关于在局部和在量上特别精确地控制热量输入，根据权利要求2合乎目的地在激光束作用外边缘区域，更确切说加热外边缘区域最高至固相(Solidus-)温度的情况下进行涂布过程，从而避免在涂覆中形成摩擦学上不利的狗相。在这种情况下可以额外地，如根据权利要求3所述优选地，舍去对待涂布的粗制部件表面的预处理，因为利用激光束作用同时将可能的杂质例如分离剂或保存剂蒸发掉。作为尤其特别适合用于汽车连杆的涂层材料，如根据权利要求4所述优选地，已经证实是基于Cu、Sn或Al的合金。为了改善机械特性，根据权利要求6最后推荐在涂布之前对所述部件进行再压 (nachzuverdichten) 0现在根据优选的实施例与附图结合更详细说明本发明。附图中示意性示出
图1汽车连杆的视图，它具有施加在大连杆孔的内表面上的轴承层；和图2a、2b传统涂布(a)时和根据本发明方法的涂布(b)时根据图1的汽车连杆的轴承层区域内的织构结构。附图中示出的汽车连杆1是以传统方式作为烧结部件、烧结锻造部件或锻造部件形式由可硬化的基于狗的且C含量在0. 3和0. 8%之间的基体材料制成，例如由具有3% 的Cu、0. 5%的C、0. 3%的MnS，余量的！^的烧结材料制成，或者由具有0. 69至0. 73%的C、 0. 15 至 0. 25% 的 S i、0. 55 至 0. 60% 的 Mn、最高 0. 045% 的 P、0. 06 至 0. 07% 的 S、0. 1 至 0. 15%的Cr、0. 04至0. 08%的Ni和余量的Fe的钢材料(C70S 6BY)制成。在内表面2上设置大连杆孔3，它具有由摩擦学上有利的轴承材料构成的涂层4， 所述轴承材料例如是Cu&i31Sil合金、CuNi2Si合金或SnSbCu合金。在传统的热涂布方法中，例如火焰喷涂中，其中涂布物料以熔融液态涂覆在连杆内表面上，轴承层4和涂布之前在内表面2上鉴于经改善的形锁合的结合而机械上至少粗略处理的连杆孔3的基体材料之间形成主要形锁合的夹持。根据另一已知的，激光辅助的粉末法、金属线法或熔融法形式的根据图加详细说明的涂布方法，不仅涂布物料通过能量充足的激光束来熔融，而且同时还局部加热连杆内表面2并由此提高扩散速度，使得涂层4和基体材料5之间形成显著的扩散区6，并由此实现高质量的、更确切说主要是材料锁合的结合。通过事先通过除去表面附近边缘区域的分离剂和/或保存剂和其它杂质而清洁在大连杆孔3内表面2上的粗制部件，确保了利用熔融液态的涂层材料的连续润湿。随后短时间的局部加热和相应地快速冷却邻接扩散区域6 的基体材料，在该织构区域7内产生马氏体变型，其在经过中间阶段织构8 (贝氏体)的过程中转变为初始的基体织构9。但是在这类涂布方法中，制成的经涂布的连杆1中残留有残余应力，其导致对轴承层4的扩散结合的不利影响。利用以下根据图2b详细说明的方法(其也是激光-粉末法、激光-金属线法或激光-熔融法)，将以制造工艺上简单的方式由此有效地抑制干扰性的残余应力，使得尽管存在材料锁合的轴承层连接但抑制了基体材料的涂布侧边缘区域上作为残余应力原因的马氏体变型。为此利用如下事实烧结部件或锻造部件1的粗制状态下碳含量在表面附近的边缘区域内由于制造而显著降低，即低于0. 2%。这种贫碳的边缘区域将保留在粗制部件上，并直接用熔融液态的涂布物料覆盖，和在此在局部的能量充足的激光辐射下，短时间加热至经由奥氏体温度Ael直至具有强烈提高的扩散速度的温度范围，其中附着的杂质被射入的激光束蒸发，从而进行连续地润湿和随后材料锁合的连杆内表面2与涂层材料的扩散结合，但是由于极低的碳含量，在经如此涂布的基体材料的边缘区域内终止了马氏体变型。 作为替代，在所述区域内直接邻接于扩散区域6地形成具有嵌入的铁素体岛10的中间阶段织构8 (贝氏体)，其向内转变为初始的、富含碳的基础织构9。涂布过程中这样调节激光束的热量输入，使得不超过边缘区域内的固相温度，从而避免在涂层4中摩擦学上不利的!^e 相。以这种方式实现在涂层材料和汽车连杆1的基体材料之间无缺陷地材料锁合的、没有残余应力干扰的和因此持久耐用的扩散结合。
权利要求
1.基于狗的、可硬化的烧结部件、烧结锻造部件或锻造部件的表面涂布，特别是具有轴承层的汽车连杆的大连杆孔的内表面涂布的方法，在所述方法中施加在部件表面上的涂布物料在涂布过程中处于熔融液态，其特征在于，在涂布过程中在部件的未处理状态下在由制造引起的贫碳的外边缘区域的界限内短时间加热部件表面，经由奥氏体化温度加热至具有强烈提高的扩散速度的温度水平。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述部件的贫碳的外边缘区域在激光束作用下被加热最高至固相温度。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在不预清洁粗制部件的情况下涂布所述部件表面。
4.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，所述部件表面被基于Cu、Sn或Al 的涂布物料覆盖。
5.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，在涂布之前对所述部件进行再压。
全文摘要
本发明涉及用于基于Fe的、可硬化的烧结部件、烧结锻造部件或锻造部件的表面涂布的方法，特别是用于具有轴承层的汽车连杆的大连杆孔的内表面涂布的方法，在所述方法中施加在部件表面的涂布物料在涂布过程中处于熔融液态，根据本发明，以制造工艺上简单的方式实现涂层和所述烧结部件或锻造部件的基体材料之间即使在高应力下也持久耐用的、没有残余应力干扰的材料锁合结合，其方式是通过在涂布过程中在部件的未加工状态下在由于制造引起的贫碳的外边缘区域的界限内短时间加热所述部件表面，经由奥氏体化温度加热至具有强烈提高的扩散速度的温度水平。
文档编号F16C33/14GK102341510SQ201080010149
公开日2012年2月1日 申请日期2010年4月8日 优先权日2009年5月13日
发明者C·卢奇纳, M·克罗嫩贝格 申请人:宝马股份公司