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ATAG: Simplamec-Honverfahren zur Aluminium-Zylinderlaufflächen-Bearbeitung

Die Anforderungen an Motorblöcke wie geringeres Gewicht und verbesserte Wärmeleitfähigkeit sowie geringerer Zylinderverzug führten verstärkt zur Verwendung des Basiswerkstoffs Aluminium. Ein hoher Verschleißwiderstand der Zylinderlaufflächen musste allerdings gewährleistet sein. Die Lösung ist eine Aluminium-Oberfläche, auf der die eingeschlossenen Siliziumkörner unzerstört bleiben und plateauartig aus der Matrix der Laufflächen des Zylinderkurbelgehäuses herausstehen. Diese sehr harten Silizium-Einschlüsse bilden das Tragegerüst für die Kolben und Kolbenringe als Laufpartner.

Die KS Aluminium-Technologie AG (ATAG) in Neckarsulm erreicht diese Aluminium-Silizium-Kombination mit Hilfe verschiedener Zylinderlaufflächen-Technologien: zum einen durch die im Niederdruckgussverfahren erzeugte Alu-Silizium-Legierung mit einem Silizium-Anteil von 16 bis 18 Prozent und zum anderen durch einen porösen, hohlzylindrischen Formkörper aus Silizium-Partikeln, der beim Gießen unter Druck von einer Aluminium-Standardlegierung infiltriert wird.

Um nach dem Guss die in den Aluminium-Zylinderkurbelgehäusen enthaltenen Silizium-Partikel an den Zylinderlaufflächen mechanisch frei zu legen, und um damit die beschriebene Oberfläche zu erzeugen, bedient sich die ATAG des Honens. Es ist ein Span abhebendes Fertigungsverfahren mit gebundenem Korn. Das Honwerkzeug ist ein zylindrischer Körper, auf dessen Außenmantel die Honleisten mit den Honsteinen angebracht sind.

Beim Bearbeiten des Materials führt das Honwerkzeug eine Rotations- und Translationsbewegung aus. Dabei wird der Honstein radial gegen die Zylinderfläche gedrückt. Dieser Prozess gliedert sich in drei Phasen: dem Vorhonen, Basishonen und Fertighonen. Zuerst wird wie beim klassischen Langhubhonen die Zylinderform durch einen Abtrag von 50 bis 70 µm verbessert. Damit wird allerdings auch die oberste Silizium-Schicht vollkommen zerstört. Nun werden mit einem zweiten Abtrag von 30 bis 40 µm die Flächen so bearbeitet, dass die Silizium-Körner größtenteils unzerstört und eben in der Aluminium-Matrix liegen.

Als nächstes folgt der Kernpunkt des Verfahrens oder das Fertighonen: Die elastischen Honsteine sind mit einer porösen Kunststoffbindung bestückt, in die Schneidkörner aus Korund oder SiC mit einer Korngröße von 600 bis 800 mesh eingebettet sind. Beim Bearbeiten der Flächen federn die Schneidkörner an den harten Silizium-Körnern zurück und tragen dabei mehr Aluminium-Matrix als Silizium-Kristalle ab. So dass die Silzium-Kristalle 0,5 bis 0,8 µm aus der Aluminium-Matrix herausstehen und damit das gewünschte Oberflächenrelief entsteht.

Der Vorteil des Hon-Patents der ATAG ist die mechanische Behandlung der Zurücksetzung der Aluminium-Matrix gegenüber dem chemischen Ätzen. Aber auch das Oberflächenergebnis ist besser als beim chemischen Verfahren. So werden beim Honen die Silizium-Körner abgerundet. Dagegen stehen sie beim chemischen Freistellen scharfkantig aus der Aluminium-Matrix heraus. Die abgerundeten Körner vermindern zudem den Verschleiß an den Kolben und Kolbenringen. Ein weiterer Vorteil des Honens sind auch die geringeren Produktionskosten. Metadaten anzeigen: Autor verbergen | Schlagworte