Auch das Aufbringen von Verschleißschichten durch Plasma-oder Flammspritzen führten zu keiner vollständigen metallurgischen Bindung zwischen der Verschleißschicht und der Leichtmetalllegierung des Zylinders. Es besteht daher die Gefahr, dass sich die Verschleißschicht mechanisch ablöst.

Auch das Problem der sog. Spaltkorrosion ist nach wie vor nicht zufriedenstellend gelöst.

Die DE 197 02 893 A1 beschreibt ein Verfahren zur Randschichtbehandlung von Aluminiumwerkstoffen, wonach Metalle oder metallische Verbindungen aufgebracht und induktiv auf Temperaturen unterhalb der Solidustemperatur des Grundwerkstoffes erwärmt und längere Zeit gehalten werden.

Diese Stoffe sollen dann in den Grundwerkstoff diffundieren und dort mit dem Grundmaterial verschleißmindernde harte Verbindungen erst ausbilden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die Anbindung einer Verschleißschicht an die Leichtmetalllegierung des Zylinders verbessert wird, wobei die Verschleißschicht in ihren Eigenschaften selbst nicht verändert wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass von innerhalb des Zylinderraums ein elektromagnetisches Wechselfeld mit einer Frequenz zwischen 10 kHz und 5 MHz für eine Dauer von 1 bis 30 Sekunden auf die Verschleißschicht eingestrahlt wird und dass dadurch ein Grenzflächenbereich am Übergang vom Grundmaterial des Zylinders zur Verschleißschicht teilerschmolzen wird mit einem Flüssiganteil von weniger als 50 % und dass dadurch Grenzflächendiffusionsprozesse erzeugt werden.

Der Grenzflächenbereich wird sehr kurzzeitig über die Solidustemperatur des Grundmaterials erhitzt, jedoch dabei nur teilerschmolzen so dass der Flüssiganteil unter 50 % liegt, da andernfalls eine Beeinträchtigung der Maßhaltigkeit zu befürchten wäre.

Die Leitfähigkeit von Leichtmetallzylinderlegierungen, insbesondere von Aluminiumlegierungen ist üblicherweise so groß, dass die Eindringtiefe der elektromagnetischen Wellen sehr gering ist und nur etwa l bis 10 ym beträgt. Innerhalb dieses Grenzflächenbereichs werden elektrische Wirbelströme erzeugt, welche ihrerseits ein Eindringen des Felds nach der Lenzschen Regel zu verhindern suchen, so dass die Feldstärke des eindringenden elektromagnetischen Wechselfelds mit zunehmender Tiefe exponentiell abnimmt. Durch die Wirbelströme kann eine sehr starke lokale, im wesentlichen auf die Eindringtiefe begrenzte Erhitzung der Leichtmetalllegierung über ihren Soliduspunkt erreicht werden. Der Grenzflächenbereich im Übergang zwischen Grundmaterial und Verschleißschicht wird teilerschmolzen mit einem Flüssigkeitsanteil von weniger als 50 %. In dem Übergangsbereich finden dann Grenzflächendiffusionsprozesse auf Grund der mit steigender Temperatur erhöhten Beweglichkeit der Legierungsbestandteile auf. Die vorstehend beschriebenen Prozesse finden innerhalb eines sehr kurzen, auf 1 bis 30 Sekunden begrenzten Zeitraums statt. Sie führen zu einer durchgehenden metallurgischen Anbindung der Verschleißschicht an die Leichtmetalllegierung des Zylinders.

Es besteht die Möglichkeit, die Verschleißschicht durch Plasmaspritzen oder Flammspritzen auf die Innenseite des Zylinderraums aufzubringen und anschließend eine metallurgische Anbindung durch lokales induktives Erhitzen gemäß der Erfindung durchzuführen-es ist zumindest auch theoretisch denkbar, die Verschleißschicht durch Walzplattieren auf die Innenseite des Zylinderraums aufzubringen.

Weiterhin wäre die Verwendung einer dünnwandigen Trägerbuchse, auf welche die Verschleißteilschicht aufgebracht wird, denkbar. Die Trägerbuchse wird wie eine konventionelle Laufbuchse eingegossen. Hierbei verklammert sich die Beschichtung mit dem Umguss. Bei der Bearbeitung des Kurbelgehäuses wird das Material der Trägerbuchse zerspant und somit die Verschleißschicht freigelegt.

Ferner könnte es sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Verschleißschicht zuvor auf eine Pinole des Gießwerkzeugs buchsenförmig aufgespritzt würde.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In der Zeichnung zeigt : Figur 1 eine Längsschnittansicht einer Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ; und Figur 2 eine Längsschnittansicht einer weiteren Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung.

Die Figur zeigt eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnete Vorrichtung, die als selbstständig erfindungsbegründend angesehen wird, zum Erzeugen und Einstrahlen eines elektromagnetischen Wechselfelds in eine Verschleißschicht bzw. eine darunterliegende Leichtmetalllegierung einer Zylinderlaufbahn eines Zylinderblocks einer Verbrennungskraftmaschine. Die Vorrichtung 2 wird in Zylinderlängsrichtung, also in Richtung des Pfeils 4, in eine Zylinderbohrung eingeführt. Die Vorrichtung umfasst einen Trägerkörper 6 bestehend aus einem Außenrohr 8 und einem Innenrohr 10, wobei das Außenrohr 8 einen flanschförmigen Abschnitt 11 aufweist, mit dem die Vorrichtung 2 kopfseitig auf dem nicht dargestellten Zylinderblock auflegbar ist. Das Außenrohr 8 bzw. das Innenrohr 10 stellen zugleich die elektrische Koaxzuführung zu einer Induktionsspule 12 in Form eines Hohlleiters 14 mit rechteckigem Querschnitt dar, der schraubenförmig um die Längsachse herum vorgesehen ist. Zwischen den Windungen des Hohlleiters 14 ist ein feldkonzentrierendes Mittel 16 in Form von Ferrit-Kernen für hochfrequente Wechselfelder bzw. in Form von Blechpaketen aus Nickellegierung für Wechselfelder bis 50 kHz vorgesehen, durch welche das Auftreten von Wirbelströmen innerhalb der Induktionsvorrichtung weitestgehend vermieden werden soll. Der schraubenförmige Hohlleiter 14 bildet zugleich ein Leitungsmittel 18 für ein Kühlmittel, welches im dargestellten Fall durch das Innenrohr 10 zugeführt und im Bereich von dessen unterem Ende in den Hohlleiter 14 gespeist wird. Das Kühlmedium durchfließt den schraubenförmigen Hohlleiter 14 und verlässt die Anordnung im oberen Bereich zwischen dem Innenrohr 10 und dem Außenrohr 8 in axialer Richtung.

Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere bevorzugte Anordnung einer Vorrichtung 20 zum Erzeugen und Einstrahlen eines elektromagnetischen Wechselfelds. Diese Anordnung ist gegenüber der vorstehend beschriebenen in vorteilhafter Weise mit nur einer einzigen innengekühlten Windung 22 ausgebildet, d. h. die Spule ist in axialer Richtung so kurz wie möglich. Die Windung 22 hat im Bereich ihrer radial äußeren der zu behandelnden Oberfläche 24 zugewandten Seite eine spitz auslaufende Geometrie. Auf diese Weise kann innerhalb der Oberfläche der Zylinderlaufbahn eine in Umfangsrichtung umlaufende, in axialer Richtung aber extrem kurze, also lokal stark begrenzte Aufheizzone erreicht werden.

Diese Vorrichtung 20 wird dann in axialer Richtung 24 relativ zu der Zylinderbohrung bewegt. Es hat sich gezeigt, daß mit dieser spitz auslaufenden Geometrie das Grundmaterial radial außerhalb des erfindungsgemäß über die Solidus-Temperatur zu erhöhenden Grenzflächenbereichs leichter kälter gehalten werden kann. Dies erweist sich als vorteilhaft, da infolge der Behandlung erzeugte Verzüge des herzustellenden Bauteils in geringerem Maße auftreten.

Anstelle einer einwindigen Spule kann auch eine mehrwindige Spule mit einem Feldkonzentrator verwendet werden, der es ermöglicht, eine in axialer Richtung 24 sehr kurze Wärmeeintragsstrecke zu erzeugen. In jedem Fall wird eine derartige Anordnung relativ zur beschichteten und zu behandelnden Zylinderlaufbahn bewegt.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Anordnung 2 bzw. 20 in Längsrichtung 4 in eine Zylinderbohrung einer Verbrennungskraftmaschine eingeführt. Die Anordnung 2 verbleibt stationär, während die Anordnung 20 gegenüber der Zylinderlaufbahn in axialer Richtung bewegt wird. Es werden kurzzeitig Ströme von mehreren Tausend Ampere im Bereich zwischen 10 kHz und 5 MHz für eine Zeitdauer von 1 bis 30 Sekunden über die koaxiale Zuführung in bzw. durch die Hohlleiter 14 1 bis 30 Sekunden erzeugt.

Dieses elektromagnetische Wechselfeld dringt in die Oberfläche einer Verschleißschicht einer Zylinderlaufbahn und das Grundmaterial der Zylinderlaufbahn ein und erwärmt einen Grenzflächenbereich ins heterogene Gebiet einer der Materialien (über Solidustemperatur). Hierdurch wird auf Grund der sich einstellenden Grenzflächendiffusionsprozesse eine innige metallische Anbindung zwischen dem Metall des Grundmaterials des Zylinderblocks und der Verschleißschicht erzeugt.