Die Erfindung betrifft ein Graugussbauteil, dessen Oberfläche zur Zusammenwirkung mit einem Reibungspartner reibungsoptimiert ist sowie ein Verfahren zur reibungs- optimierenden Oberflächenbearbeitung einer Laufbahn für einen Reibungspartner eines solchen Graugussbauteils.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Oberflächeneigenschaften wie die

Reibung von Bauteilen, die mit einem Reibungspartner zusammenwirken, zu optimieren. Bauteile dieser Art sind etwa die Paarung Zylinder und Kolben, deren Zusammenwirkung von höchster Relevanz im Hinblick auf die Gesamtleistung eines Verbrennungsmotors insbesondere auch aus ökologischer und ökonomischer Sicht ist. Der Ölverbrauch eines Verbrennungsmotors bestimmt sich wesentlich durch die Reibung, die durch

mechanische Oberflächenbearbeitung zur Einbringung öl-rückhaltender Strukturen verringert werden kann. Als Verfahren zur Behandlung kommen spanende Methoden wie die Honbearbeitung in Frage. Hierdurch werden Mikrostrukturen als„Taschen" eingebracht, in denen sich das Öl sammelt und einen Fluidfilm bildet, der den

Reibungspartner quasi aufschwimmen lässt und damit die Reibung ideal verringert.

Die Oberflächen solcher oberflächenbearbeiteter Bauteile, die mit einem Reibungspartner zusammenwirken, weisen werkstoffspezifische Strukturen neben den gewollten bearbeitungsspezifischen und ungewollten Strukturen auf, auf denen zusammenwirkend die tatsächlichen Reibeigenschaften basieren. Gröbere Oberflächen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, sind daher mit dem Nachteil der erhöhten Reibleistung verbunden.

Aus dem Stand der Technik sind daher Verfahren zur Bewertung von Strukturen auf Oberflächen - wie Honstrukturen auf Zylinderlaufbahnen - bekannt.

So wird in der DE 10 2007 008 604 A1 ein Verfahren beschrieben, das eine umfassende seriennahe, zerstörungsfreie Qualitätssicherung von Oberflächen, insbesondere von gehonten Zylinderlaufbahnen, ermöglichen soll. Dabei werden durch eine Strukturtren ^¬ nung Soll- und Fehlermerkmale, insbesondere Soll- und Fehlerstrukturen, getrennt, indem ein Originalbild zerlegt wird. Bei der Strukturtrennung werden gemessene 3D- Daten oder 3D-Bilder weiterverarbeitet. Aus dem Originalbild werden relevante Parameter extrahiert und durch objektive Bewertung funktionsrelevanter Strukturelemente mit Kenngrößen soll die Qualitätssicherung der gehonten Zylinderlaufbahnen aller Typen ermöglicht werden. Ferner wird die Möglichkeit der Toleranzvorgabe und der

Zeichnungseintragung für die Kenngrößen angeboten, um so auf einfache Art und Weise eine Identifizierung von Soll- und Fehlerstrukturen und die Bewertung deren Ausprägung ^■ zu ermöglichen und gezieltes Eingreifen in einen Produktionsprozess zu erlauben.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte Graugussbauteile mit reibungsoptimierter Oberfläche einer Laufbahn für einen Reibungspartner zu schaffen, die reproduzierbare und vorbestimmte

Oberflächenstrukturen aufweisen, um die gewünschten Laufeigenschaften der

Reibungspartner zu leisten.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur reibungsoptimierenden Oberflächenbearbeitung einer Laufbahn für einen Reibungspartner eines Graugussbauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Graugussbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst, das eine reibungsoptimierte Oberfläche einer Laufbahn für einen Reibungspartner aufweist.

Weiterbildungen des Bauteils sind in den Unteransprüchen ausgeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur reibungsoptimierenden Oberflächenbearbeitung einer Laufbahn für einen Reibungspartner eines Graugussbauteils,

umfasst die Schritte:

- Analysieren einer Oberflächenstruktur des Grauguss-Werkstoffs,

- experimentell und/oder simuliert Bearbeiten der Oberfläche,

- Vorgeben von Charakteristika bzw. Parameter der Oberflächenbearbeitung an Hand der experimentellen und/oder Simulationsergebnisse,

- Aufarbeiten einer Nutzung von Werkzeugen entsprechend den Charakteristika bzw.

Parameter und der angepassten Prozessabfolgen bei der Oberflächenbearbeitung,

- Oberflächenbearbeiten der Laufbahn des Graugussbauteils gemäß der aufgearbeiteten Nutzung und der angepassten Prozessfolge zur Schaffung der reibungsoptimierten

Oberfläche mit einer reduzierten Spitzenhöhe im Bereich von 0.05 bis 0.4 μηη, einer Kernrauhtiefe im Bereich von 0.1 bis 0.7 μηι und einer reduzierten Riefentiefe im Bereich von 0.1 bis 0.8 μητι. Vorzugsweise erfolgt das Oberflächenbearbeiten der Laufbahn des Graugussbauteils mechanisch, bevorzugt spanend, besonders bevorzugt durch Honen.

Das erfindungsgemäße Graugussbauteil hat eine reibungsoptimierte Oberfläche einer Laufbahn für einen Reibungspartner, wobei sich die erwünschten Oberflächeneigenschaften durch eine vorbestimmte reduzierte Spitzenhöhe ergeben, die im Bereich von 0.05 bis 0.4 μηη liegt, und weiter durch eine Kernrauhtiefe im Bereich von 0.1 bis 0.7 μιτι, und eine reduzierte Riefentiefe von 0.1 bis 0.8 μηη. Ein solches Graugussbauteil lasst sich vorteilhaft mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens herstellen.

An Hand vorangegangener Oberflächenstrukturanalysen, die eben die

Oberflächenstruktur des Werkstoffs Grauguss berücksichtigen, und an Hand

experimenteller und/oder Simulationsergebnisse der Oberflächenbearbeitung können diese Charakteristika bzw. Parameter gezielt vorgegeben werden, um durch die entsprechende Nutzung der Werkzeuge und die angepasste Prozessabfolgen bei der Oberflächenbearbeitung diese so aufzuarbeiten, dass die angestrebte

Reibleistungsreduzierung der zusammenwirkenden Reibpartner erreicht wird.

Hieraus ergibt sich eine angestrebte Verbesserung des Verbrennungsmotors und in Folge wird eine Reduktion der C0 ₂ -Emission erzielt.

Es lässt sich weiter vorteilhaft ein Riefenvolumen bestimmen, das im Bereich von 10000 bis 35000 m ³ /mm ² liegt, und ein Blechmantelvolumen von 500 bis 5000 μηη ³ /Γηηη ² .

Diese Oberflächeneigenschaften der explizit angegebenen Spitzenhöhe, Kernrauhtiefe und reduzierte Riefentiefe, in Verbindung mit Riefenvolumen und Blechmantelvolumen, die auch als Kenngrößen zur Bewertung der Oberflächengüte herangezogen werden können, können durch eine Oberflächenbehandlung der reibungsoptimierten Oberfläche durch eine mechanische, insbesondere spanende Bearbeitung erhalten werden, wobei insbesondere Honbearbeitungsverfahren in Frage kommen, die dem Fachmann an sich bekannt sind und die sich vorteilhaft so hochpräzise ausführen lassen, dass der Erhalt der genannten Oberflächeneigenschaften bzw. Kenngrößen gesichert werden kann.

Das erfindungsgemäße Bauteil ist aus Grauguss beschaffen, es kann ein

Zylinderkurbelgehäuse oder ein Kolben sein; ein Pleuel oder eine Buchse wie eine Zylinderlaufbuchse, nur um einige Bauteile zu nennen; es kann grundsätzlich jede Form haben, die in einem oder in der ein Reibungspartner unter Ölschmierung reibungsarm laufen soll.

Die Kenngrößen Spitzenhöhe, Kernrauhtiefe und Riefentiefe lassen sich, ungeachtet des Verfahrens, mit dem Vertiefungen in die Graugussoberfläche eingebracht worden sind, mit Hilfe des Tastschnittverfahrens bestimmen, das dem Fachmann bekannt ist.

Die Auswertung dieses Verfahren ist in der EN ISO 13565-2 genormt. Die ISO 13565 an sich beschreibt den Auswertevorgang für die Spitzenhöhe, Kernrauhtiefe, Riefentiefe und weitere Kenngrößen aus der linearen Darstellung der Materialanteilkurve, die die Zunahme des Materialanteils der Oberfläche mit zunehmender Tiefe des Rauheitsprofils beschreiben.

Die Anwendung der EN ISI 13565-2 ergibt sich in Kombination mit der ISO 13565-1 die die Berechnung des Rauheitsprofils zur Bestimmung dieser Kenngrößen näher angibt.

Durch diese Kenngrößen wird das Funktionsverhalten von mechanisch

hochbeanspruchten Oberflächen gekennzeichnet. Die Kenngrößen werden wie folgt definiert:

Unter der Kernrauhtiefe wird die Tiefe des Rauheitskernprofils verstanden.

Als reduzierte Spitzenhöhe wird die mittlere Höhe der herausragenden Spitzen über dem Rauheitskernprofil bezeichnet.

Als reduzierte Riefentiefe wird die mittlere Tiefe der Profiltäler unterhalb des

Rauheitskernprofils verstanden.

Die Berechnung der Kenngrößen ist in der ISO 13565-2 ISO-Norm genau ausgeführt. Durch die ISO 13565 schließlich ergibt sich die Vorschrift für eine Filtermethode für Oberflächen mit tiefen Tälern, die sich etwa durch Honbearbeitung ergeben, unter einem viel feiner bearbeiteten Plateau mit einem relativ geringen Welligkeitsanteil, wie es etwa durch die Graugussmaterialoberfläche repräsentiert wird. Weiter legt diese ISO-Norm auch die Führung des Tastsystems fest.

Das Riefenvolumen, das im Bereich von 10000 bis 35000 m ³ /mm ² liegt, und ein Blechmantelvolumen von 500 bis 5000 pm ³ /mm ² , ergeben sich durch die Untersuchung mittels der Weisslichtinterferometrie, mit der Oberflächentopografien mit interferometrischer Genauigkeit und einer hohen vertikalen Auflösung bestimmt werden können. Das Verfahren ist dem Fachmann an sich bekannt und es eignet sich eben gerade zur Vermessung von Oberflächen, die einer Honbearbeitung unterzogen wurden, da die Weisslichtinterferometrie es wegen der Verwendung von Licht einer spektral breitbandigen Quelle erlaubt, die Objekthöhen absolut zu vermessen und das Resultat als Interferogramm darzustellen.

Ergänzend sei ausgeführt, dass als„Blechmantel" erhabene Strukturen im Riefenbereich bezeichnet werden. Es gibt dabei Blechmäntel zweier Typen, wobei ein erster die über oder nah an der benachbarten Kontaktflächenebene liegenden Blechmäntel bezeichnet, und in ein positives Blechmantelvolumen resultiert, während der zweite Typ Blechmäntel betrifft, die unter der benachbarten Kontaktflächenebene liegen und die zu einem negativen Blechmantelvolumen führen. Die Unterscheidung beider Typen erfolgt durch Kombination einer robusten Referenzfläche mit dem Original- und dem binarisierten Riefenbild