Beschreibung

Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum hydroerosiven Verrunden von Bohrungen oder Löchern in Bauteilen, insbesondere von Spritzlöchern in Düsenkörpern von Kraftstoffeinspritzventilen.

Um Bohrungen bzw. Spritzlöcher von Einspritzventilen zu verrunden, wird standardmäßig der sog. hydroerosive Verrundungsprozess eingesetzt. Dabei wird ein fluides Medium, das abrasiv wirkende Partikel aufweist, unter einem bestimmten Druck in den zu den Spritzlöchern bzw. Bohrungen führenden Innenraum des Einspritzventils bzw. Düsenkörpers eingeleitet. Indem das fluide Medium durch die zu bearbeitende Bohrung strömt, findet eine Verrundung an der Einlaufkante der Bohrung statt. In Fig. 1 ist dieser Verrundungsprozess gemäß dem Stand der Technik am Beispiel eines im Längsschnitt dargestellten Düsenkörpers 10 illustriert. In den Innenraum 1 1 des Düsenkörpers 10 ist ein Hinderniskörper 12 eingeführt, von dem in Fig. 1 ein bezüglich der Längsachse 17 des Düsenkörpers 10 rechtsseitiger Ausschnitt dargestellt ist. Die den Innenraum 1 1 des Düsenkörpers 10 begrenzende Wandung 13 ist von einer Bohrung 14 durchsetzt. Aus einem in Fig. 1 nicht dargestellten Reservoir wird mittels einer ebenfalls nicht dargestellten Pumpe ein fluides Medium, das stark abrasiv wirkende Schleifpartikel aufweist, über einen Zulaufkanal bzw. Strömungskanal 16 in den Innenraum 1 1 unter einem bestimmten Druck p-ι eingeleitet. Das unter Druck stehende fluide Medium umströmt in dem Innenraum 1 1 des Düsenkörpers 10 den Hinderniskörper 12, um schließlich durch die zu bearbeitende Bohrung 14 nach außen hindurchzutre- ten. Dabei wird die an der Eintrittsseite der Bohrung 14 liegende Einlaufkante 15 der Bohrung 14 verrundet. Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist, dass der Materialabtrag beim Verrundungsprozess der Einlaufkante nur bedingt steuerbar ist und mithin das Verrunden der jeweiligen Einlaufkante von Spritzloch zu Spritzloch bei konstant gleichbleibendem Durchfluss des fluiden Mediums stark variieren kann.

Vorteile der Erfindung Das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch Definieren von zwei Strömungskanälen, welche erst in unmittelbarer Nähe zur Einlaufkante der zu bearbeitenden Bohrung zusammengeführt werden und deren Drücke unabhängig vonei- nander eingestellt werden, sich eine gegenüber dem Stand der Technik signifikant bessere Kontrolle des Verrundungsprozesses erzielen lässt, indem die Anströmung an dem Spritzlocheintritt bzw. der Einlaufkante der zu bearbeitenden Bohrung definiert gesteuert wird. Der dabei erfolgende Materialabtrag an der Einlaufkante der Bohrung erfolgt mithin definiert und ist sowohl lokal als auch quantitativ regelbar. Vorteilhaft ist dadurch gegenüber dem Stand der Technik ein deutliche Reduzierung des Ausschusses bei der Fertigung von Bauteilen erzielbar. Insbesondere beim Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verrundung von Spritzlöchern in Einspritzdüsen bzw. Injektoren wird durch den definiert steuerbaren Materialabtrag an der Einlaufkante des Spritzlochs eine gegenüber dem Stand der Technik signifikant erhöhte Funktionssicherheit des erfindungsgemäß bearbeiteten Bauteils erzielt.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen. Indem gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Drücke in den Strömungskanälen zeitlich variiert werden, lässt sich eine kostensenkende Reduzierung der zum Verrunden erforderlichen Pro- zessdauer gegenüber dem Stand der Technik erreichen.

Zeichnungen

Anhand der beigefügten Zeichnungen soll nachstehend eine Ausführungsform der Erfindung näher erläutert werden. In schematisch gehaltenen Ansichten zeigen:

Fig. 1 eine im Längsschnitt gehaltene Teilansicht eines Düsenkörpers, bei dem in herkömmlicher Weise ein Hinderniskörper in den Innenraum des Düsenkörpers eingeführt ist und in der Nähe einer zu bearbeitenden Bohrung positioniert ist, wobei ein Schleifpartikel aufweisendes fluides Medium im Innenraum des Düsenkörpers den Hinderniskörper umströmt, beschleunigt auf die Einlaufkante der Bohrung zuströmt und durch die Bohrung hindurchtritt, sowie

Fig. 2 eine im Schnitt gehaltene Teilansicht eines Düsenkörpers, bei dem erfindungsgemäß ein hohlnadelförmiger Körper in den Innenraum eingeführt und in der Nähe eines zu bearbei- tenden Einspritzlochs positioniert ist, wodurch ein im wesentlichen ringförmig ausgebildeter erster Strömungskanal zwischen der Wandung des Düsenkörpers und der Außenwandung des hohlzylindrischen Körpers und ein zweiter im wesentlichen zentral verlaufender Strömungskanal definiert werden, in welchen Medien mit unterschiedlich einstellbaren Drücken zur Einlaufkante der Bohrung gelangen und die Bohrung durchströmen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 2 veranschaulicht zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Teilan- sieht einen rechtsseitigen Ausschnitt eines Düsenkörpers 100 im Längsschnitt. In den Innenraum 101 des Düsenkörpers 100 wird erfindungsgemäß ein hohlnadelförmiger bzw. hohlzylindrischer Körper 102 eingeführt, von dem in Fig. 2 lediglich ein bezüglich der Längsachse 107 des Düsenkörpers 100 rechtsseitiger Wandungsabschnitt dargestellt ist. Die Wandung 103 des Düsenkörpers 100, welche den Innenraum 101 des Düsenkörpers 100 nach außen hin begrenzt, ist von einer Bohrung 104 durchsetzt. Der hohlnadelförmige Körper 102 wird innerhalb des Innenraums 102 derart positioniert, dass dessen abströmseitiges Ende 102 ^' der Einlaufkante 105 der zu bearbeitenden Bohrung 104 zugewandt ist. Im Unterschied zum Stand der Technik, bei dem lediglich ein Strömungskanal mit einem fluiden Medium vorgesehen ist, werden erfindungsgemäß im Innenraum 101 des Düsenkörpers 100 zwei Strö- mungskanäle 1 1 1 , 1 12 vorgesehen.

Dabei erstreckt sich ein erster Strömungskanal 1 1 1 durch den ringförmig zwischen der Außenwandung des hohlnadelförmigen Körpers 102 und der Wandung 103 des Innenraums 101 angeordneten Zwischenraum, während ein zweiter Strömungskanal 1 12 durch das Inne- re des hohlnadelförmigen Körpers 102 verläuft. Jedem der beiden Strömungskanäle 1 1 1 , 1 12 ist jeweils ein in Fig. 1 nicht dargestelltes Reservoir zugeordnet, das jeweils ein fluides Medium mit stark abrasiv wirkenden Schleifpartikeln aufweist. Aus jedem Reservoir wird das jeweilige Fluidmedium über eine Leitung in den entsprechenden Strömungskanal 1 1 1 , 1 12 bzw. Zulaufkanal unter einem jeweils individuell einstellbaren Druck gepumpt, so dass das Fluidmedium im ersten Strömungskanal 1 1 1 unter einem bestimmten Druck p-ι und das

Fluidmedium im zweiten Strömungskanal 1 12 unter einem bestimmten Druck p ₂ fließt. Der den zweiten Strömungskanal 1 12 führende hohlnadelförmige Körper 102 wird so in den Innenraum 101 des Düsenkörpers 100 eingeführt, dass dessen abströmseitiges Ende 102 ^' in der Nähe der zu bearbeitenden Bohrung 104 positioniert ist, so dass beide Strömungskanäle 1 1 1 , 1 12 am abströmseitigen Ende 102 ^' des hohlnadelförmigen Körpers 102 vor der Boh- rung 104 zusammengeführt werden. Dabei erstreckt sich aufgrund der Ausrichtung des abströmseitigen Endes 102 ^' des hohlnadelförmigen Körpers 102 auf die Bohrung 104 der Verlauf der Grenzschicht 106 zwischen den Strömungskanälen 1 1 1 , 1 12 von dem abströmseitigen Ende 102 ^' des hohlnadelförmigen Körpers 102 bis in das Spritzloch 104 hinein.

Die in den beiden Strömungskanälen 1 1 1 , 1 12 jeweils fließenden Medien treffen dann auf die Einlaufkante 105 des zu bearbeitenden Spritzlochs 104 und treten durch das Spritzloch 104 des Düsenkörpers 100 nach außen hindurch. Dabei erfolgt die Verrundung der Einlauf- kante 105 der Bohrung bzw. des Spritzlochs 104. Durch den im Innern des hohlnadelförmigen Körpers 102 verlaufenden zweiten Strömungskanal 1 12 wird die Anströmung und somit die Verrundung des Spritzlochs 104 gesteuert, indem in beiden Strömungskanälen 1 1 1 , 1 12 unterschiedliche Drücke pi und p ₂ eingestellt werden, welche zudem noch zeitlich variierbar sind. Wenn zum Beispiel die Drücke pi und p ₂ so eingestellt bzw. gewählt werden, dass der im zweiten Strömungskanal 1 12 herrschende Druck p ₂ größer als der Druck p-ι im ersten Strömungskanal 1 1 1 ist, kann definiert der im Verlauf des erfindungsgemäßen

Verrundungsprozesses erfolgende Materialabtrag im dem zweiten Strömungskanal 1 12 zugewandten Bereich der Einlaufkante 105 erfolgen. Werden die Drücke pi und p ₂ hingegen so eingestellt bzw. gewählt, dass p ₂ kleiner als pi ist, so erfolgt in definierter Weise der Materi- alabtrag präferentiell in dem dem ersten Strömungskanal 1 1 1 zugewandten Bereich der Einlaufkante 105 des Spritzlochs 104.

Eine Optimierung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit welcher das Material noch präziser und lokal definierter abgetragen werden kann, sieht vor, dass die jeweilige Konzentration von Schleifpartikeln in jedem der Strömungskanäle 1 1 1 , 1 12 individuell eingestellt wird.

Bevorzugt wird dabei die jeweilige Partikeldichte in den Strömungskanälen 1 1 1 , 1 12 so gewählt, dass das fluide Medium, das entlang des im Innern des hohlnadelförmigen Körpers 102 verlaufenden zweiten Strömungskanals 1 12 fließt, eine hohe Partikeldichte aufweist, während demgegenüber das fluide Medium, das entlang des anderen Strömungskanals 1 1 1 fließt, eine niedrigere Partikeldichte aufweist. Dadurch entfaltet das entlang des zweiten Strömungskanals 1 12 fließende Medium eine größere abrasive Wirkung als das in dem anderen Strömungskanal 1 1 1 fließende Medium mit der niedrigeren Partikeldichte. Gemäß einerweiteren Optimierung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Körnung der Schleifpartikel für jeden der Strömungskanäle 111, 112 unterschiedlich gewählt. Ebenso wird die Viskosität der Strömungsmedien für jeden der Strömungskanäle 111, 112 unterschiedlich gewählt.