Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenvorbereitung eines Werkstückes mit einem metallischen Trägermaterial nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Werkstück mit einem metallischen Trägermaterial nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.

Aus DD-A-242 638 ist ein solches Verfahren zur Haftfestigkeitsverbesserung von Metallspritzschichten bekannt, bei welchem die Bauteiloberfläche durch Aufschmelzen mittels eines kontinuierlichen oder pulsierenden Laserstrahles mit einer bestimmten Leistungsdichte oder durch eine gesteuerte thermische Beaufschlagung eine Säuberung erfährt. Mit dem Energiestrahl soll eine Aufrauhung und Aktivierung des oberflächennahen Bereiches erreicht werden vor der thermischen Beschichtung mit Metall oder Keramik. In einem ersten Beispiel wird der Laserstrahl so geführt, dass sich die Schmelzspuren gerade berühren, wodurch das beeinflusste Oberflächengebiet homogenisiert wird. In einem weiteren Beispiel wird die Spuranreihung und die Bewegungsgeschwindigkeit eines pulsierenden Laserstrahls so gewählt, dass sich eine Überlappung der Einflusszonen einstellt. Die beaufschlagenden Energieimpulse bewirken ein Abdampfen oder Wegsprengen von Verunreinigungen und eine Aktivierung der Oberfläche. Da Kerben, Rillen oder auch ungünstige Biegebeanspruchungen zu vermeiden sind, erfolgt ein leichtes partielles Aufschmelzen, so dass eine reine Oberfläche erhalten wird.

Das obenerwähnte Verfahren ist für zu regenerierende Bauteile vorgesehen und erzielt ein oberflächliches Aufschmelzen des metallischen verschlissenen Bauteiles, um anhaftende Schichten zu beseitigen, indem diese Schichten in der Schmelze mit dem Grundmaterial vermischt oder bei einer höheren Leistungsdichte verdampft werden. Es wird daher mit diesem Verfahren eine leicht unebene Struktur der Oberfläche erhalten, jedoch eine eigentliche Aufrauhung wie es bei den mechanischen Aufrauhverfahren wie Strahlen, Drehen und dergleichen findet hier nicht statt.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der vorgenannten Art zu schaffen, das die Oberfläche des Trägermaterials eines Werkstückes derart vorbehandeln lässt, dass ein Untergrund mit einer gleich ässigen Haftfestigkeit für eine aufzuspritzende Metall- oder Keramikschicht gebildet wird, der auch bei hoher Beanspruchung des Werkstücks keine Risse oder sonstige Ablösungserscheinungen in der aufgespritzten Schicht zeigt.

Diese Aufgabe wird gemäss der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Werkstück mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst.

Die Erfindung hat den grossen Vorteil, dass eine verbesserte mechanische Verbindung oder Verklammerung der aufgespritzten Metall- oder Keramikschicht mit der Oberfläche des metallischen Trägermaterials entsteht. Ferner ist das Verfahren im Vergleich zu den herkömmlichen Aufrauhverfahren, wie Sandstrahlen, wesentlich kostengünstiger, da eine nachträgliche Reinigung entfällt. Auch sind die Durchlaufzeiten bei dem erfindungsgemässen

Verfahren wesentlich geringer, weshalb eine höhere Wirtschaftlichkeit gegeben ist.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Dort wird die Erfindung anhand eines in den schematischen Zeichnungen dargestellten Beispieles näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Behandlungsverfahrens zur Oberflächenvorbereitung für die anschliessende Metall- oder Keramikbeschichtung, und

Fig. 2 Querschnitte durch einen Teil eines Werkstückes mit verschiedenen Arten von Vertiefungen, dessen Trägermaterialoberfläche mit dem anhand der Fig. 1 erklärten Behandlungsverfahren vorbereitet worden ist.

In Figur 1 ist ein Werkstück 1 , hier ein metallischer kreiszylindrischer Hohlkörper, mit seiner Oberfläche 2 und darin befindlichen kleinen Vertiefungen 3 gezeigt. Der Hohlkörper 1 ist in bekannter Weise drehbar um eine Drehachse 5 gelagert. Seitlich zum Hohlkörper 1 ist eine schematisch angedeutete Laserkanone 7 mit einem Spiegel 8 dargestellt, mit welchen ein Laserstrahl 9 auf das Werkstück 1 , hier den kreiszylindrischen Hohlkörper, gerichtet wird. Der Spiegel 8 ist in für den Fachmann bekannter Art mittels Stellmotoren in allen Richtungen drehbar gelagert. Durch gezielte Steuerung des Laserstrahls 9 und Drehung des Werkstückes 1 werden die Vertiefungen 3 in einem vorbestimmten mit dem Pfeil 11 angedeuteten Muster oder Raster auf die Oberfläche 2 verteilt eingearbeitet. Die geometrische Form der Vertiefungen 3 wird durch die

leistungs ässige Steuerung des Laserstrahls 9 und durch die kontinuierliche und gezielte Ablenkung des Laserstrahls 9 mit dem Spiegel 8 in der gewünschten Weise erreicht. Durch geeignete Steuerung des Laserstrahls 9 kann somit fast jede beliebige geometrische Form der Vertiefungen 3 in einem vorgegebenen Muster oder Raster erhalten werden. Obwohl die Vertiefungen 3 nach einem beliebigen Muster auf der Oberfläche 2 vorgesehen sein können, wird jedoch ein regelmässiges Raster bevorzugt, das von den Knotenpunkten von rechtwinklig oder schiefwinklig zueinander stehenden Scharen von parallelen Geraden gebildet ist.

In Figur 2 sind nun verschiedene Beispiele für die mittels des Laserstrahls 9 erzeugten Vertiefungen 3 in einem Querschnitt durch einen Teil eines Werkstückes 1 gezeigt. Unten ist das metallische Trägermaterial 13 des Werkstückes 1 dargestellt, auf welchem eine im Plasmaspritzverfahren aufgebrachte Metall- oder Keramikschicht 14 verankert ist. In Figur 2a ist eine Vertiefung 3 zu sehen, die kegelstumpfför ig ausgebildet ist. Die gezeigte geometrische Form wird dadurch erreicht, dass der Spiegel 8 auf einen bestimmten Abstand zum Werkstück 1 gebracht wird und der Laserstrahl 9 in einem vorgegebenen Winkelbereich ausgelenkt wird. Der vorgenannte Abstand wird dabei vom Scheitelpunkt eines durch die kegeistumpfförmige Vertiefung 3 gedachten Kegels gebildet. Die Tiefe der Vertiefung 3 liegt im Bereich von 10 bis 100 um, insbesondere zwischen 2 bis 10 um. Die Breite der Vertiefung 3 ist ebenfalls in derselben Grössenordnung. Die kreiszylindrische Vertiefung der Figur 2b wird dadurch erhalten, dass der Spiegel 8 kontinuierlich in Richtungen rechtwinklig zur Senkrechten zur ebenen Oberfläche des Trägermaterials 13 bei gleichbleibender Leistungsdichte des Laserstrahls 9 verschoben wird. Die Vertiefung 3 der Figur 2c wird hingegen durch eine leistungsabhängige Steuerung des

Laserstrahls 9 bei einer solchen Verschiebung erreicht. Die in den Figuren 2a bis 2c dargestellten Vertiefungen 3 sind alle rotationssymmetrisch. Dies bedeutet, dass die Vertiefungen 3 alle einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Arten von Vertiefungen 3 vorgesehen werden können, wie beispielsweise mit einer im Querschnitt quadratischen oder einer dreieckige Form. Die rotationssymmetrische Form wird jedoch bevorzugt.

Durch die gezielte und definierte Form der Vertiefungen 3 ergibt sich eine verbesserte mechanische Verklammerung des Trägermaterials 13 mit der aufgespritzten Metall- oder Keramikschicht 14. Die Haftung dieser Schicht 14 wird durch diese Massnahme wesentlich verbessert. Die geometrischen Abmessungen der Vertiefungen 3 können weitgehend den Anforderungen der erforderlichen Haftung des Beschichtungswerkstoffes angepasst werden. Auch eine nachträgliche Reinigung, wie bei den mechanischen Aufrauhverfahren, wie . etwa Sandstrahlen, entfällt vollständig.

Das oben beschriebene Verfahren lässt sich ebenfalls mit einem Elektronenstrahl durchführen, der in für den Fachmann bekannter Weise mit elektromagnetischen Mitteln auf das Werkstück ausgerichtet wird.

Das beschriebene Verfahren ist besonders geeignet für die Herstellung von Zylinderbüchsen für Verbrennungsmotoren, wobei vorzugsweise die Vertiefungen 3 nach einem Punktraster 11 eingearbeitet werden, wie in Figur 1 rein schematisch angedeutet.