Insbesondere befasst sich die Erfindung mit dem Alfinieren von Kolbenringträgern mit Kühlkanal, welche dazu vorgesehen sind, in Aluminium-Gusskolben für Verbrennungsmotoren eingegossen zu werden.

Die auf der Oberfläche der Bauteile durch das Alfinieren erzeugte Alfinschicht dient als Verbindungsschicht zur Herstellung einer festen, dauerhaften und belastbaren Verbindung zwischen den Bauteilen und dem Aluminiummaterial, in dem sie eingegossen werden. Für die Bauteile selbst kann dadurch ein Material verwendet werden, welches eine solche Verbindung mit dem Aluminiummaterial nicht ohne weiteres eingeht. Bei Kolbenringträgern mit Kühikanal besteht der Kolbenringträger z. B. aus einem Grausgussmaterial, während für den Kühlkanal üblicherweise ein Edelstahl-Blech eingesetzt wird.

STAND DER TECHNIK Verfahren und Vorrichtungen zum Alfinieren u. a. von Kolbenringträgern und solchen mit Kühlkanal sind bekannt und werden in grossem Umfang eingesetzt.

Ein Problem beim Alfinieren stellen Oxidschichten dar, weil an diesen das Alfinmaterial nicht haftet. Fehlerhafte Stellen in der Alfinschicht führen zu einer nicht optimalen Einbettung der Bauteile beim nachfolgenden Eingiessen und bei Kolbenringträgern wegen der extrem hohen Anforderungen, die an die Kolben von modernen Verbrennungsmotoren gestellt werden, unweigerlich zu Ausschuss. Allfällig vorhandene Oxidschichten müssen deshalb vor dem Alfinieren gründlich von den Bauteilen entfernt werden. Bei den Kolbenringträgem bilden sich Oxidschichten z. B. bei einem vorgängigen Glühen der Teile zur Spannungsreduktion.

Soweit Oxidschichten vorhanden sind, werden diese üblicherweise durch Partikelstrahlen der Teile entfernt. Durch das Partikelstrahlen werden aber auch die Poren in der Oberfläche der Bauteile zum Teil geschlossen und es bleiben einzelne Partikel des verwendeten Partikelstrahls an der Oberfläche der Bauteile haften, was beides der nachfolgenden Alfinierung nicht zuträglich ist.

Bei Kolbenringträgem mit Kühlkanal besteht zusätzlich das Problem, dass der Kühlkanal mit Sauerstoff enthaltender Luft gefüllt ist, die beim Eintauchen in das Alfinbad von Umgebungstemperatur schlagartig unter entsprechendem Druckansteig auf die üblicherweise im Bereich von 750°C-770°C liegendeTemperatur des Alfinbades erhitzt wird. Bei jeder noch so kleinen Undichtigkeit des Kühkanals kommt es dadurch zu einem Luftaustritt aus dem Kühlkanal und zur Bildung einer neuen Oxidschicht um die Leckstelle herum, wobei bereits austretende Mengen an Sauerstoff im ppm-Bereich ausreichen, das jeweilige Bauteil unbrauchbar zu machen. Erschwerend wirkt sich hierbei aus, dass das austretende Gas in das flüssige Alfin hinein nicht einfach entweichen kann und insofern an der Leckstelle quasi festgehalten wird.

Bei Kolbenringträgem mit Kühlkanal aus Edelstahlblech ist im Hinblick auf die Dichtheit des Kühlkanals insbesondere die z. B. schweisstechnisch hergestellte Verbindung zwischen dem ringförmigen Träger und dem Edelstahlblech kritisch. Diese Bauteile werden deshalb nach Herstellung der Verbindung vor dem Alfinieren einer aufwendigen Dichtheitsprüfung unterzogen, wobei undichte Teile ausgesondert werden.

Da, wie erwähnt, beim Alfinieren bereits kleinste Mengen an Sauerstoff im ppm-Bereich schädlich sind, tritt das Problem grundsätzlich auch auf bei Bauteilen mit poröser Oberflächenschicht, aus welcher es beim Eintauchen der Bauteile in das Alfinbad zu einem Sauerstoffaustritt kommen kann.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit welchen die vorstehend erläuterten Probleme vermieden und auf einfache, rationelle Weise fehlerfrei alfinierte Bauteile hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäss gelöst durch ein Verfahren gemäss Anspruch 1. Danach wird in den Bauteilen vorhandener Sauerstoff vor dem Einbringen der Bauteile in das Alfinbad durch Erhitzen der Bauteile in einer Inertgasatmosphäre wenigstens teilweise entfernt. Der beim Stand der Technik erst nachteilig im Alfinbad erfolgende Luft-bzw. Sauerstoffaustritt aus den Bauteilen wird nach der Erfindung somit vorweggenommen und in eine Phase vorverlegt, in welcher er sich nicht schädlich auswirkt. Das lnertgas dient dazu, die ansonsten beim Erhitzen in Luft z. B. zum Glühen auftretende Oxidierung der Bauteile zu verhindern. Die aus den Bauteilen beim Erhitzen lokal austretende Luft-bzw. Sauerstoffmenge ist so gering und verteilt sich in dem grossen Inertgasvolumen ausserdem so stark und so schnell, dass auch hierdurch Oxidationen im nennenswerten Umfang nicht auftreten können.

Als Inertgas ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedes beliebige Gas verwendbar, das beim Erhitzen keine Oxidation oder anderweitige für das Alfinieren nachteilige Veränderung an der Oberfläche der Bauteile bewirkt. Darüberhinaus sind insbesondere Gase bevorzugt, weiche zusätzlich eine Art reduzierende Wirkung haben und ggf. vorhandene störende O ! berflächschichten angreifen und abtragen helfen HnsicMich der zu schaffenden Vorrichtmg wird die vorgenannte Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung gemäss Anspruch 18. Sie umfasst einen mit einem inertgas beschickbaren Durchlaufofen mit integriertem Alfinbad.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt : Fig. 1 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens von der Seite mit einem in einem Durchlaufofen angeordneten Alfinbad und mit einem durch den Durchlaufofen durchgeführten Transportband für die zu alfinierenden Bauteile ; Fig. 2 in schematischer Darstellung die Vorrichtung von Fig. 1 in Aufsicht ; Fig. 3 ein Gehänge zum Aufhängen der Bauteile an dem Transportand mit einem Bauteil von der Seite ; und Fig. 4 das gleiche Gehänge mit dem Bauteil in Ansicht.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG In Fig. 1 und 2 bezeichnet 10 einen Durchlaufofen, welcher in nicht weiter dargestellter Weise mit einem Inertgas zur Ausbildung einer Inertgasatmosphäre im Innem des Ofens beschickbar ist. In dem Durchlaufofen 10 ist in einer mittleren Zone 12 ein Alfinbad 20 angeordnet. Ein umlaufendes Transportband 30 ist durch den Durchlaufofen 10 durchgeführt und im Bereich des Alfinbades 20 abgesenkt, so dass an dem Transportband 30 aufgehängte Bauteile 40 in das Alfinbad 20 eintauchen und nach Durchlaufen des Alfinbades 20 aus diesem wieder herausgefahren werden.

In der durch Pfeile gekennzeichneten Laufrichtung des Transportbandes 30 vor dem Alfinbad 20 ist in dem Durchlaufofen 10 eine Zone 11 vorhanden, in welcher die Bauteile 40 in der in dem Ofen vorherrschenden Inertgasatmosphäre ohne grossfläche Oxidation ihrer Oberfläche erhitzt werden. Hierbei kommt es auch zu einem gewollten Luftaustritt aus luftgefüllten Hohlräumen der Bauteile durch allfällige Öffnungen dieser Hohlräume und bei Kolbenringträgem mit Kühlkanal insbesondere zum Luftaustritt aus Leckstellen des luftgefüllten Kühlkanals. Die in der Regel jedoch nur in geringer Menge austretende Luft verteilt sich in dem Inertgasvolumen so schnell, dass sie, selbst lokal im Bereich der Austrittsstelle, keine nennenswerte Oxidation verursachen kann, welche in dem anschliessend durchlaufenen Alfindbad 20 zu Fehlstellen in der Alfinschicht führen kann.

Durch das Erhitzen werden die Bauteile 40 auch geglüht, so dass ein separates vorgängiges Glühen entfallen kann.

Die Tatsache, dass die Bauteile 30 im erhitzten Zustand in das Alfinbad 20 eingetaucht werden, wirkt sich auch vorteilhaft auf die Ausbildung der Alfinschicht aus.

Vorzugsweise wird die Temperatur des Durchlaufofens im Bereich der Zone 11 so eingestellt, dass die Bauteile 40 vor ihrem Eintritt in das Alfinbad 20 mindestens die Temperatur des Alfinbades, vorzugsweise jedoch eine um noch 5°-20°C höhere Temperatur erreichen.

Hierdurch wird eine weitere Erwärmung der Bauteile 40 beim Eintauchen in das Alfinbad 20 mit allfälligem weiterem Luftaustritt aus Hohlräumen vermieden bzw. sogar eine Abkühlung der Bauteile 40 unter Umkehrung der Druckverhältnisse erreicht.

Besonders vorteilhaft ist diese Ausführungsart bei Kolbenringträgem mit Kühlkanal, weil bei diesen eine vollständige Dichtheit des Kühlkanals an sich gar nicht mehr erreicht werden muss. Die bisher durchgeführten Dichtheitstests können somit entfallen und damit auch ein Vor-Aussondern von nicht dichten Teilen. Auch können die Anforderungen, die bisher an die technologisch sehr kritische Schweissverbindung zwischen dem Edelstahlblech des Kühlkanals und dem Material des eigentlichen Ringträgers gestellt wurden, deutlich reduziert und/oder einfacher beherrschbare bzw. wirtschaltlich wesentlich rationeller ausführbare Schweisstechniken eingesetzt werden. Eine solche Schweisstechnik ist z. B. das Widerstandsschweissen.

In der genannten Durchlaufrichtung dem Alfinbad 20 nachgeordnet ist in dem Durchlaufofen 10 eine weitere Zone 13, in welcher die aus dem aus dem Alfinbad kommenden Bauteile 40 zur Solidierung der frischen Alfinschicht noch eine gewisse Zeit auf einer erhöhten Temperatur gehalten werden, bevor sie den Ofen wieder verlassen. Vorzugsweise ist die Temperatur des Durchlaufofens 10 in dieser Zone 13 etwas geringer gewählt als die Temperatur des Alfinbades 20 und zwar vorzugsweise so, dass die Bauteile beim Verlassen des Durchlaufofens auf eine Temperatur abgekühlt sind, welche um 50°C-70 °C tiefer liegt als die Temperatur des Alfinbades 20.

In Fig. 1 ist mit 50 noch ein Rüttler bezeichnet, welcher ebenfalls in dem Durchlaufofen 10 angeordnet ist und die Bauteile 40 beim Durchlaufen des Alfinbades 20 rüttelt.

Desweiteren ist in Fig. 1 und Fig. 2 in Durchlaufrichtung vor dem Durchlaufofen 10 eine Einheit 60 dargestellt, welche ebenfalls von dem Transportband 30 mit den Bauteilen 40 durchlaufen wird und bei welcher es sich um eine Vorrichtung z. B. zum Partikelstrahlen der Bauteile handeln kann, sofern ein Abstrahlen der Bauteile 40 zweckdienlich erscheint.

Zum Speisen des Alfinbades 20 mit flüssigem Alfin ist ein ausserhalb des Durchlaufofens 10 angeordneter Alfinschmeiztiegel 70 vorgesehen, welcher zum Konstanthalten des Niveaus in dem Alfinbad 20 mit einer Niederdruck-Niveauregelung ausgestattet sein kann. Das Abführen von Schlacke aus dem Alfinbad kann auf beliebige bekannte Weise gelöst sein, wie auch der Alfinierungsprozess als solcher inklusive der Zusammensetzung der Alfinschmeize in bekannter Weise ausgeführt werden kann.

In Fig. 2 ist zu erkennen, dass das Transportband 30 umlaufend ist und beispielsweise an einer mit 80 bezeichneten Position mit den Bauteilen 40 beladen wird. An einer Station 90 werden die affinierten Bauteile 40 nach dem Durchlaufen des Durchlaufofens 10 von dem Transportband wieder abgenommen und vorzugsweise direkt, d. h. noch im erhitzten Zustand in Giessformen 91 eingelegt und darin nachfolgend auch sofort vergossen, was sich wiederum günstig auf die Einbettung der Bauteile in dem Giesskörper auswirkt.

Fig. 3 und Fig. 4 zeigen noch beispielhaft einen Kolbenringträger 41 mit Kühlkanat 42 gehalten von einem Draht-Gehänge 31, welches an seinem oberen Ende schwenkbar an dem Transportband 30 bzw. einem Klettenglied 32 einer entsprechenden Transportkette aufgehängt. Mit 33 bezeichnet ist an dem Gehänge 31 noch ein Dom, welcher in eine korrespondierende Kerbe an dem Kolbenringträger 41 eingreift in diesen in einer bestimmten Orientierung im Gehänge 31 festhält.

Das Übergeben der Bauteile 40 an das Transportband 30 in einer bestimmten Orientierung ist dann vor allem von Vorteil, wenn es sich um nicht rotationssymmetrische Bauteile handelt und wenn von einer direkten Übergabe der Bauteile vom Transportband in Giessformen, wie vorstehend beschrieben, Gebrauch gemacht werden soll. Bei Kolbenringträgern mit Kühlkanal liegt dieser Fall z. B. vor, wenn an dem Kühlkanal Nippel oder Warzen angeformt sind zur Erleichterung des Anbohrens des Kühkanals im Koiben.

Insbesondere in der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform mit Durchlaufofen und umlaufendem Transportband sowie im Hinblick auf Kolbenringträger mit Kühlkanal ist das Verfahren nach der Erfindung besonders wirtschaftlich ausführbar. Der bisher anfallende Ausschuss wird vermieden oder zumindest reduziert. Es sind technologisch einfacher zu beherrschende Schweissverfahren einsetzbar. Rationalisierungen gegenüber dem Stand der Technik ergeben sich zudem durch Einsparen von Verfahrenschritten wie z. B. einer allfälligen Dichtheitsprüfung der Bauteile, wobei eine Dichtheit an sich ggf. gar nicht mehr erforderlich ist.

BEZEICHNUNGSLISTE 10 Durchlaufofen 11 Erhitzungs-Zone im Durchlaufofen 12 mittlere Zone im Durchlaufofen 13 Solidier-Zone im Durchlaufofen 20 Alfinbad 30 umlaufendes Transportband 31 Drahtgehänge 32 Kettenglied 33 Dom 40 Bauteile 41 Kolbenringträger 42 Kühtkanat 50 Rüttler 60 Einheit, z. B. Vorrichtung zum Partikelstrahlen 70 Alfinschmelztiegel 80 Beladestation 90 Entladestation und Giessstation 91 Giessformen