Aus der WO 97/10067 ist ein Verfahren zur Beschichtung metalli- scher Werkstücke bekannt, bei dem metallhaltiges Pulver mit ei- nem Laserstrahl aufgeschmolzen und dann auf die Oberfläche des metallischen Werkstücks aufgetragen wird. Gemäß Patentanspruch 1 der WO-Schrift soll das Pulver koaxial zu dem Laserstrahl in den Schmelzebereich geführt werden und in Form von 0,1 bis 1 mm breiten Spuren über eine größere Fläche verteilt werden.

Zur Durchführung des bekannten Verfahrens ist gemäß einem bevor- zugten Ausführungsbeispiel de-WO 97/10067 eine Vorrichtung zur Pulverzuführung koaxial an einem Laserstrahl-Fokussierkopf rela- tiv zueinander in dreiachsiger Richtung verfahrbar sind. Die Verfahrbarkeit ist jedoch wegen der erforderlichen Regeltechnik nur eingeschränkt möglich.

Für eine großtechnisch einsetzbare Beschichtungsanlage sind Spurbreiten von 0,1 bis 1 mm unwirtschaftlich und dreiachsig be- wegliche Vorrichtungen zu aufwendig. Außerdem können mit der be- kannten Vorrichtung nicht unmittelbar größere Flächen, wie z. B.

Innenlaufflächen von Zylinderwandungen, beschichtet werden.

Zur Durchführung einer Beschichtung auf Innenlaufflächen sind Laufflächenbehandlungsanlagen bekannt, bestehend aus einer dreh- baren Spannvorrichtung für einen Zylinderblock, einer Laserbe- handlungseinheit mit einem Strahlkopf, die mit einer Pulverzu- führungsvorichtung verbunden ist, und einer Transfereinheit, die den Zylinderblock vor der Laserbehandlungseinheit positioniert und einem Antrieb für die Bewegung der Transfereinheit entlang einer Transferachse.

Für derartige Laufflächenbehandlungsanlagen bestehen hohe An- forderungen an die Präzision hinsichtlich der Ausrichtung der Anlagenteile und deren Verschleißverhalten, da die damit herge- stellten Motorblöcke später mit separat hergestellten Kolben ausgerüstet werden und aus Kostengründen möglichst auf eine auf- wendige Nachbehandlung verzichtet werden soll.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein wirtschaftliches, großtechnisch anwendbares Oberflächenbehandlungsverfahren für zylindrische oder teilzylindrische Oberflächenformen zu entwik- keln, mit dem ein tribologisch optimierte-, wärmebehandelbarer Hohlzylinderrohling günstig herstellbar ist. Die neue Vorrich- tung zur Durchführung des Verfahrens soll mit einer hohen Genau- igkeit arbeiten und eine gute Einstellbarkeit für die verschie- denen Prozeßparameter ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Patentan- sprüchen angegebenen Merkmale gelöst. In zahlreichen Versuchen wurde festgestellt, daß eine hohe Genauigkeit und ein geringeres Verschleißverhalten der Laufflächenbehandlungsanlage und der da- rauf produzierten Teile dann erreicht werden kann, wenn 1. die Aufspannebene der Spannvorrichtung 1 parallel zur Strahlrichtung der Lasereinheit 3 ausgerichtet ist, 2. die Lasereinheit 3 senkrecht zur Aufspannebene der Spann- vorrichtung 1 verschiebbar ist, wobei die Strahlrichtung senkrecht zur Transferachse 10 in einem Winkel a < zum Schwerkraftvektor ausgerichtet ist und 3. die Pulverzugabe 5 entweder direkt in Strahlrichtung der Lasereinheit 3 oder (in Vorschubrichtung gesehen) kurz vor der Strahlauftreffzone 12 mündet.

Für eine kostengünstige Bearbeitung in der Laufflächenbehand- lungsanlage ist vorgesehen, daß eine Laserbehandlungseinheit 3 aus mehreren Strahleinrichtungen oder einer Einrichtung mit geteiltem Strahl besteht, die in eine Zylinderbohrung einfahrbar sind, wobei mehrere Bearbeitungszonen auf der Zylinderwand hin- tereinander (in Zylinderachsrichtung gesehen) angeordnet sind.

Ferner kann die Produktionskapazität der Laufflächenbehandlungs- anlage dadurch verbessert werden, daß die Pulverzuführungsein- richtung 5 aus mehreren Zugabeeinrichtungen gleicher Anzahl wie Bearbeitungszonen besteht, die in eine Zylinderbohrung einfahr- bar sind, wobei die Zugabeöffnungen hintereinander (in Zylinder- achsrichtung gesehen) angeordnet sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht in einer Kombination von a) Linienfokus mit Linienbreiten quer zur Vorschubrichtung von größer 4 mm, b) Hochenergiestrahl mit einer Wellenlänge zwischen 780 und 940 nm und eine c) Pulverzugabe in der Wannenlage verbunden mit einer spezi- fischen Energieeinbringung von 5.000-600.000 W/cm her- stellbar ist.

Zur gesteuerten Si-Kornverteilung und Ausbildung von Silizium- primärkristallen bei Phasendurchmessern von bis zu 80 um in der eutektisch erstarrenden Restschmelze trägt d) die Abkühlungsgeschwindigkeit 200-600 K/sec bei.

Der Verfahrensschritt e) bedeutet, daß der Hartstoff, z E. das Silizium, im Schmelzbad vollständig gelöst werden muß.

Die Zeitdauer ist abhängig von der spezifischen Leistung des Lasers. Wenn der Linienfokus zulange einwirkt, entsteht Poren- bildung durch Verdampfen des Aluminiums bzw. der Matrixlegierung und die Hartstoffe können verklumpen.

Die Vorschubgeschwindigkeit soll gemäß Verfahrensschritt f) unter 10.000 mm/min liegen, da sonst die Eintrittsenergie für den Eintritt des Hartstoffs in die Schmelze nicht ausreicht. Bei <BR> gegebener Leistung soll der Laserstrahl in die Matrix eingekop- pelt werden mit einer Energieausbeute von 40-50 %.

Bei zu hoher Abkühlungsgeschwindigkeit > 600 K/sec reicht die Lösungszeit für den Hartstoff nicht aus, bei unter 200 K/sec entstehen Risse in der Auflegierungszone, da zuviel Hartstoff in Lösung geht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können mehre- re Energiestrahleinheiten als weitere Parameter zur Steuerung der Gefügeeigenschaften durch räumlich veränderbare Abkühlungs- geschwindigkeiten genutzt werden.

Dadurch sind räumlich unterschiedliche Oberflächenhärten ein- stellbar, die eine rein mechanische Weiterbearbeitung und End- bearbeitung ermöglichen. Wenn die Oberflächenhärte größer 160 HV wird, kann mit Diamantwerkstoff ohne Riefenbildung und ohne Verschmieren gehont werden. Dabei können in einem weiteren Be- arbeitungsgang rein mechanisch die Siliziumprimärkristalle oder andere Hartstoffe mit > 1 hum Durchmesser an der Oberfläche mit < 1 pm abtragend freigelegt werden.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel soll der Linienfokus in Doppelspur hintereinander (bezogen auf die Vorschubrichtung) auf die zu legierende Oberfläche gerichtet werden, so daß eine partielle Wärmebehandlung durch Härtung, Rekristallisation, Verlängerung der Ausscheidungszeit, Homogenisierung und Phasen- vergröberungen der Ausscheidungen möglich wird.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Anwendungsfall kann auch die Pulverkomponente in einer Doppelspu-aufgetragen werden, so daß hier unterschiedliche Zusammensetzungen urd Auftragsrater mög- lich sind, z. B. Aufbau von Gradientenwerkstoffen mit gesteuerter Legierungsbildung.

Für das Anfahren und Abschalten der Beschichtungseinrichtung kann in bevorzugter Weise eine regelbare Blende eingesetzt wer- den, die zur Verlängerung oder Verkürzung der Linienfokus-Breite in Vorschubrichtung gesehen dient.

Im Gegensatz zu der bekannten Beschichtungsvorrichtung gemäß DE 198 17 091 A1 (NU TECH/VAW motor GmbH) wird mit einer ein- achsig beweglichen Energiestrahlvorrichtung und einem mehrachsig beweglichen Bauteil gearbeitet. Hierbei ist es von besonderem Vorteil, daß die Drehgeschwindigkeit des Werkstückes veränderbar ist, um ein grobphasiges Gefüge (durch langsame Drehung) oder ein feinzelliges bzw. feinphasiges Gefüge (durch schnelleres Drehen) bei gleichem Energieeintrag zu verwirklichen.

Wie bereits erwähnt, kann eine Doppelspur zum Einlegieren ver- schiedener Legierungstypen verwendet werden. Das Pulver kann einstufig (ein Pulverstrahl) oder mehrstufig (mehrere Pulver- strahle) über entsprechend geformte Pulverschlitzdüsen auf die Werkstückoberfläche aufgebracht werden. Die Linienfokus-Breite beträgt mindestens 4 mm, vorzugsweise 5 bis 15 mm.

Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht dar- in, daß variable Eindringtiefen zwischen 100-2500 urn durch Veränderung der Vorschubgeschwindigkeit und/oder durch den flä- chenbezogenen Energieeintrag darstellbar sind. Zur verbesserten Einkoppelung wird vorzugsweise ein Diodenlaser mit dem im An- spruch angegebenen Wellenlängenbereich verwendet, der in Verbin- dung mit einem vorher aufgetragenen Hartstoffpulver und hart- stoffhaltige Pulver, besonders Si oder Si-haltiges Pulver, eine hervorragende Wärmeeinbringung in die Tiefe des Bauteils er- möglicht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Aus-ührungsbei- spiele näher erläutert. Es zeigen : Figur 1 Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Lauf- flächenbehandlungsanlage während der Behandlung eines Zylinderblockes, Figur 2 Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Lauf- flächenbehandlungsanlage während des Einfahrens in einen 4-Zylinder-Reihenmotorblock, Figuren 3-5 Ausschnitt X gemäß Figur 2 in vergrößerten Dar- stellungen, Figur 6 Querschnitt analog zu Figur 1 mit 2 Strahlköpfen, Fig. 7 Prinzipbild zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens, Fig. 8 Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Lauf- flächenbehandlungsanlage mit Pulverzufuhr iiber eine Vibrationsförderrinne, Fig. 9 Querschnitt entlang AA von Figur 8, Fig. 10 Vergrößerter Ausschnitt Y aus Figur 8, Fig. 11 Prinzip eines Schneckenförderers analog zu Figur 1.

In Figur 1 ist in einer Spannvorrichtung 1 ein Zylinderblock 2 eines 4-Zylinder-Reihenmotors so eingespannt, daß die Längsachse des Reihenmotors in Schwerkraftvektorrichtung zeigt.

Eine Laserbehandlungseinheit 3 ragt mit dem Strahl 4 in die Bohrung des Zylinderblockes 2 hinein. Der Strahlk3pf st in Richtung einer Transferachse 10 (senkrecht zur Zeichnungsebene) verschiebbar.

Aus dem Strahlkopf 4 tritt in Schwerkraftrichtung ein Laser- strahl aus, der in der Strahlauftreffzone 12 auf die Oberfläche der Zylinderwand trifft und dort eine Erwärmungszone 1t, eine Schmelzzone 12 und eine Erstarrungszone 13 bildet.

Im Bereich der Strahlauftreffzone mündet auch eine Pulverzufüh- rungsvorrichtung 5, mit der ein Pulverstrahl 9 entweder direkt in Strahlrichtung oder-in Vorschubrichtung gesehen-kurz vor dem Auftreffpunkt der Laserstrahlen auf die zu behandelnde Zy- linderwand aufgebracht wird. Mit der Aufbringung des Pulvers können die Gefügeeigenschaften sowohl von der Legierungsseite her als auch von der Art der Gefügeausbildung beeinflußt werden.

Dies geschieht z. B. durch Art und Menge des zugeführten Pul- vers.

In einer nicht dargestellten Variante können mehrere Pulverzu- führungsvorrichtungen gleichzeitig in die Zylinderbohrung einge- bracht werden. Auch die Laserbehandlung kann über mehrere Strahlköpfe gleichzeitig erfolgen.

Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäß ausgebildete Laufflächenbe- handlungsanlage in einem 4-Zylinder-Reihenmotor. Man erkennt den Zylinderblock 2 im Längsschnitt-also senkrecht zur Abbildungs- ebene nach Figur 1. Die Spannvorrichtung 1 ist auf einem Spann- tisch 1a und einem Drehteller 1b angeordnet, der mit einem An- trieb 6 für die Bewegung der Transfereinheit entlang einer Transferachse 10 verbunden ist.

Die Pfeilrichtung 6a gibt an, in welche Richtung der Motorblock 2 bei der Behandlung gedreht wird. Hierbei ist es wichtig, daß die Pulverzuführungsvorrichtung 5 vor dem Laserkopf 4 positio- niert ist, wie in Figur 2, Ausschnitt X, dargestellt.

Über eine Spindel 7 wird die Einfahrbewegung des Laserkop es 4 in die Zylinderbohrung bewirkt. Die Achsparallelität zwischen Zylinderbohrungsachse und Drehachse 10 ist wichtig für die Ein- haltung der Fertigungstoleranzen. Sie wird durch die Schlitten- führungen 7a, 7b sichergestellt, auf denen die Laserbehandlungs- einheit 3 über entsprechende Gegenführungen in den Zylinderblock 2 ein-und ausgefahren wird.

Die Ausschnittsvergrößerungen nach Figuren 3-5 zeigen noch einmal die Erwärmungszone 9/11, die Schmelzzone 12 und die Er- starrungszone 13 in vergrößerter Darstellung. Die flächenmäßige Ausdehnung der einzelnen Zonen, bzw. Bereiche, kann durch die Drehgeschwindigkeit des Zylinderblockes 2, der Bewegung der Transfereinheit entlang der Transferachse 10 und durch die An- zahl der Laserbehandlungseinrichtungen bzw. der Strahleinrich- tungen sowie der Pulverzuführungsvorrichtungen beeinflußt wer- den.

Während in Figur 3 nur ein Brennfleck 8 für den einfachen Laser- strahlkopf 4 vorhanden ist, zeigt Figur 4 zwei Brennflecke 8a, 8b. Hierfür wird die Laserbehandlungseinheit mit zwei Strahlein- richtungen gemäß Anspruch 13 ausgestattet.

In Figur 5 ist eine Doppelspur mit zwei versetzten Brennflecken 8a, 8b und je zwei Schmelz-und Erstarrungsfronten 12,13 dar- gestellt. Diese Variante erfordert eine Mehrfachpulverzuführung, wie sie im Anspruch 14 beschrieben und in Figur 6 dargestellt ist. Mit Bezugszeichen 9/11 ist die Pulverzuführung in der Vor- wärmzone bezeichnet. Da man die Strahlköpfe 4.1 und 4.2 schwen- ken kann, sind die Schwenkwinkel mit a, und 2 angegeben.

In Figur 7 ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines oberflächenlegierten, zylindrischen oder teilzylindrischen Bauteiles schematisch dargestellt. Es besteht darin, daß zu- nächst ein Energiestrahl mit einer linienförmigen Strahlfläche (auch Linienfokus genannt) auf eine Werkstückoberfläche gerich- tet wird. Dabei wird die Werkstückoberfläche aufgeschmolzen und ein Hartstoff-oder ein Legierungspulver in die aufgeschmolzene Oberfläche zugeführt.

Wie Figur 7 zeigt, bildet sich in der Auftreffzone des Energie- strahls ein lokal begrenztes Schmelzbad mit einer Erwärmungs- und Aufschmelzfront 20, einer Lösungszone bzw. Umschmelzzone 21 und eine Erstarrungsfront 22 aus.

Seitlich vom Energiestrahl 23 wird eine Pulvermenge 24 in Schwerkraftrichtung auf die Oberfläche des Bauteils 26 aufge- bracht. Die Menge des Pulvers 24 wird mit der Vorschubbewegung 27 des Werkstücks oder Bauteils 26 koordiniert, wobei die Pul- verstrahlbreite quer zur Bildebene von Figur 7 in etwa der Brei-- te des Energiestrahls 23 entspricht (ebenfalls gemessen in Quer- richtung zur Bildebene).

Man erkennt aus Figur 7, wie die auf der Werkstückoberfläche zugeführte Pulvermenge in der Erstarrungsfront aufgewärmt und dann spätestens im Energiestrahl 23 im Schmelzbad gelöst wird.

Versuche haben ergeben, daß bei einer Wellenlänge von 780 bis 940 nm der Energiestrahl optimiert in die Metallmatrix einkop- pelt, aber auch daß das Pulver optimiert und schnell aufgeheizt und im Kontakt mit der verflüssigten Matrixlegierung in der Schmelze gelöst wird.

Wie die Pfeile 28 in Figur 7 andeuten, tritt eine Konvektion in der Lösungszone auf, so daß der Homogenisierungsvorgang in der Schmelzzone beschleunigt wird. Dies wird ermöglicht durch den Energiestrahl mit einer spezifischen Leistung von mindestens 104 W/cm2. An Schliffbildern ist zu erkennen, daß das Hartstoff-oder Legierungspulver im Schmelzbad nur dann gleichmäßig verteilt ist, wenn der Linienfokus ausreichend lange auf die Lösungszone eingewikrt hat. Die genauen Werte lassen sich im Versuch er- mitteln.

Das gleichmäßig in der Schmelze gelöste Pulvermaterial wird dann in der Erstarrungszone 22 einer gerichteten Erstarrung mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit in der Erstarrungsfront von 200 bis 600 K/sec unterworfen, wobei die Vorschubgeschwindigkeit zwi- schen 500 und 10.000 mm/min beträgt. In einer Variante des er- findungsgemäßen Verfahrens wird das Pulver im Gasstrom auf die Bauteiloberfläche befördert, so daß durch die kinetische Energie bereits eine bestimmte Pulvermenge in die Aufschmelzzone ein- dringen kann.

Weitere Versuche haben ergeben, daß der Energiestrahl in bevor- zugter Weise vor der Auftreffzone geteilt wird, wobei ein erster Teilstrahl in der Erwärmungs-und Aufschmelzzone und ein zweiter Teilstrahl hinter die Erstarrungsfront zur thermischen Gefügebe- handlung gelenkt wird. Mit diesem Verfahren läßt sich die Gefü- geausbildung gezielt steuern. Eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens ist in Figur 6 dargestellt.

Eine weitere Gefügesteuerung ist dadurch möglich, daß der Ener- giestrahl in der Erstarrungsfront mit einer spezifischen Lei- stung von < 1 KW/mm2 auf die Werkstückoberfläche gerichtet ist.

Dabei hat sich herausgestellt, daß die Einwirkungszeit des Ener- giestrahls im Schmelzbad zur Lösung und homogenen Verteilung der Hartstoff-oder intermetallischen Phasen zwischen 0,01 und 1 Sekunde liegt.

Die genannten Anforderungen werden durch einen Diodenlaser von > 3 KW erfüllt, der eine einstellbare Linienfokus-Breite auf- weist. Hiermit kann vor Beginn und am Ende einer Beschichtung der Energiestrahl in der Linienfokus-Breite quer zur Vorschub- richtung reduziert werden. In analoger Weise ist auch die Pul- vermenge steuerbar, so daß bei einer flächigen Behandlung nur geringe Überschneidungen der zugeführten Pulvermenge bzw. der eingestrahlten Energie festgestellt wurden.

Sofern das Werkstück als Hohlzylinder ausgebildet ist, sollte es bevorzugt in Wannenlage um den Energiestrahl rotieren, so daß der Energiestrahl, der in bezug auf die Rotationsrichtung orts- fest gehalten wird, eine kontinuierliche Vorschubrichtung wäh- rend der Rotation in Richtung der Rotationsachse zur Erzeugung einer flächigen Einlegierungszone vollzieht. Dies kann den nach- folgend erläuterten Figuren 8 bis 11 entnommen werder., die einen Drehtisch 31, eine Spannvorrichtung 32, einen Motorblock 33 mit einer Zylinderbohrung 34 zeigen.

Über eine Vibrationsförderrinne 30 oder Schneckenförderer 38 wird Pulvermaterial aus einem Pulverspeicher 41 in die Zylinder- bohrung 34 gefördert. Die vordeponierte Pulverlage 35 weist eine Höhe HP auf, wobei die Vibrationsförderrinne 30 in einem Abstand HA oberhalb des in Wannenlage liegenden Zylinders angeordnet ist. In der Vibrationsförderrinne 30 wird die Höhe des Pulvers HF erreicht.

Die Vibrationsförderrinne 30 weist eine Vibrationsanregung 40 mit der Frequenz'L auf. Ferner ist an der Vibrationsförderrinne 30 ein Koppelelement 42 für die Erzeugung der Vibrationen an- gebracht.

Über einen Diodenlaser 43 und eine Laseroptik 44 wird der Ener- giestrahl umgelenkt und fokussiert und auf die Zylinderbohrung geleitet. Vibrationsförderrinne 30 und Diodenlaser 43 sind auf einer Montageplatte 46 befestigt, die auf einem Vorschubschlit- ten 45 ruht. Der Vorschubschlitten 45 kann über einen Linear- antrieb in die Zylinderbohrung 34 ein-und ausgefahren werden.

Dies ist mit dem Doppelpfeil in Figur 8 angedeutet.

Gemäß Figur 9 ist der Durchmesser 47 der Laseroptik so bemessen, daß in der Zylinderbohrung 34 noch Platz für die Förderrinne 30 bleibt. Da der Zylinder in Wannenlage bearbeitet wird, tritt der Laserstrahl nach unten aus der Laseroptik 44 aus, wobei sich eine Spurbreite 50 des Laserstrahls auf der Zylinderwand ab- zeichnet. Neben der Laserspur wird das Pulver vordeponiert in einer Spurbreite 49. Mit 48 ist der Bohrungsdurchmesser des Zylinders bezeichnet.

Zur Durchführung des Verfahrens wurden Vorrichtungen entwickelt, die für großtechnische Bearbeitungen von Werkstücken und Bau- teilen geeignet sind. Dazu besteht die Vorrichtung gemäß Figur 8 aus einer Spannvorrichtung 32, auf der ein Motorblock 33 über Indexbohrungenund/oder über Bearbeitungsflächen ausgerichtet und eingespannt wird. Auf die Bearbeitungsflächen werden in Zylinderachsrichtung Energiestrahleinrichtungen eingefahren und mit einem fokussierbaren Strahlkopf und einer Pulverzuführung auf die Bearbeitungsfläche gerichtet. Es hat sich als besonders günstig erwiesen, daß der Energiestrahl in das Werkstück ein- fahrbar ist, das auf einem Drehtisch 31 mit einer Spannvorrich- tung 32 angeordnet ist, wobei der Energiestrahl als Linienfokus aus einer Diodenlaseroptik 44 senkrecht auf das in Wannenlage rotierende Werkstück, z. B. einem Motorblock 33, gerichtet ist.

Wenn mehrere Energiestrahleinheiten versetzt zueinander auf die Bearbeitungsfläche des in Wannenlage rotierenden Werkstücks ge- richtet sind, sollte die Energiestrahleinheit die Bearbeitungs- fläche zeilenförmig überstreichen. Dabei ergibt sich eine flä- chige Einlegierungszone, die je nach Begrenzungseinrichtung der Vorrichtung und/oder Drehbewegung des Bauteiles dimensioniert werden kann.

Vorteilhafterweise überstreichen die Energiestrahleinheiten meh- rere Zeilen der Bearbeitungsfläche gleichzeitig. Dadurch werden die Bearbeitungszeiten verkürzt und die behandelten Oberflächen vergleichmäßigen sich.

Eine Alternative zu der in Figuren 1 bis 6 dargestellten Pulver- zuführung über eine oder mehrere Düsen wird nachfolgend erläu- tert. Dabei handelt es sich um eine Pulverzufuhr mittels Förder- schnecke oder Vibrationseinrichtung, die sich insbesondere bei hohen Temperaturen und in engen Zylinderbohrungen bewährt hat.

Die Wärmeabstrahlung bei hohen Laserleistungen ist sehr inten- siv, so daß übliche Düsenmaterialien, die in die Nähe der La- serauftreffzone angeordnet sind, den hohen Temperaturen nicht standhalten oder erodieren. Darüberhinaus steht das über die Düse abgestrahlte Pulver unter hohem Druck und hat eine starke Auswirkung auf die Gasströmung innerhalb der zu bearbeitenden Zylinderbohrung. Mit der Gasströmung verändert sich das Tempera- turniveau und die Dichte des Schutzgases, so daß die Effektiv- tät des Lasers starken Schwankungen ausgesetzt ist.

Mit einer Vibrationsförderrinne 30 lassen sich diese Bedingungen wesentlich besser steuern. Das Temperaturniveau und die Schutz- gasatmosphäre wird bei der Pulverzuführung über eine Förder- schnecke oder Förderrinne nicht beeinträchtigt. Es können hoch- feste und temperaturbeständige Materialen für die Förderrinne benutzt werden, so daß auch eine langfristige Temperaturein- wirkung keinerlei Ermüdungserscheinungen oder Erosionseffekte auslöst.

Die Bearbeitung der Zylinderbohrung 34 in Wannenlage ist mit einer Zuführung des Pulvers über eine Schwingrinne besonders effektiv, wenn dies mit einer gemäß Anspruch 1 b) vordeponierten Pulverlage HP erfolgt.

Selbstverständlich lassen sich auch andere Fördereinrichtungen wie z. B. Förderschnecken, Förderbänder oder dergleichen verwen- den.

Diese haben gegenüber der Pulverförderung in einer Düse den Vorteil, daß eine Spur mit der Breite der Laserfokusbreite und eine Höhe bzw. Schichtdicke zwischen 0,3-3 mm genau einstell- bar ist.

Um die Dosierung des Pulvers genau steuern zu können, werden vorteilhafter Weise mechanische Abstreifer oder Bürsten im Be- reich der Auftragszone angeordnet. Damit läßt sich die Material- menge in der Breite und Höhe beliebig steuern. Vorzugsweise ist die Schichtdicke des aufgeschütteten Pulvers im Bereich von 0, 3 bis 3 mm zu halten, wobei für eine hohe Schichtdicke eine höhere Energiedichte des Lasers benötigt wird.

Ein wesentlicher Faktor für die Einkopplung der Laserenergie in das Pulvermaterial ist das Kornspektrum und die Kristall~crr, des verwendeten Pulvers.

Zur Durchführung im großtechnischen Maßstab wurde ein Diodenla- ser 43 mit einer Laseroptik 44 entwickelt, die bezogen auf die Drehrichtung des Bauteils ortsfest innerhalb der drehbaren, mit einer Antriebseinheit verbundenen Spannvorrichtung 32 angeordnet sind. Der Diodenlaser mit Optik wird mittels eines Vorschub- schlittens 45 zusammen mit der Pulverzuführungseinrichtung, die seitlich neben dem Energiestrahl angeordnet ist, in die Zylin- derbohrung 34 gefahren. Es ist auch möglich, das Pulver auf die dem Strahl zugewandten Oberflächen zu deponieren. Dies erfolgt gemäß Figur 8 durch eine Förderrinne 30, mit der das Pulver in Schwerkraftrichtung lose aufgerieselt wird. Es entsteht eine vordeponierte Pulverlage 35, wobei die Austrittshöhe HA der Förderrinne in Figur 9 angegeben ist.

Für die Herstellung von wendelförmigen oder anderen geome- trischen Führungen des Linienfokusses sollte die Antriebseinheit für den Drehtisch 31 eine variable Drehzahl ermöglichen. Dabei kann der Vorschubschlitten 45 des Diodenlasers 43 und dew Pul- verzuführung in Rotationsachsrichtung mit der Drehgeschwindig- keit des Motorblocks 33 kombiniert werden.

In den Figuren 10 und 11 bewirkt die Vibrationsförderrinne 30 bzw. Schneckenförderer 38 eine Pulverhöhe HP, wobei der Abstand zur Fördereinrichtung mit HA bezeichnet ist. Die Zylinderbohrung 34 nimmt die Laseroptik 44 mit Bohrungsdurchmesser 48 auf und beide werden auf einem Vorschubschlitten 45 in Pfeilrichtung bewegt.

Mit dem beschriebenen Verfahren sind oberflächenlegierte, zylin- drische oder teilzylindrische besonders Hohlzylinder-Bauteile herstellbar. Sie bestehen aus einer Aluminiummatrixgußlegierung und einer bis an die Bauteiloberfläche reichenden Ausscheidungs- zone aus einer Aluminium-Basislegierung mit. ausgeschiedenen Hartphasen. Zwischen Matrix und Ausscheidungszone liegt eine durch primäre Hartphasen übersättigte, eutektische Zone (Über- sättigungszone) vor, wobei der Härteanstieg von der Matrix bis zur Bauteiloberfläche stufenweise erfolgt. Besonders günstige Verhältnisse lassen sich erreichen, wenn die Matrixlegierung vom Typ AlSiCu oder AlSiMg untereutektisch ist und in der übersät- tigten, eutektischen Übergangszone eine Legierung vom Typ AlSi mit fein ausgeschiedenen Primärsiliziumphasen kleiner 1 hum vor- liegt, während in der Ausscheidungszone Primärsiliziumphasen von 2 bis 20 hum vorliegen. Dann lassen sich Härteanstiege bis zur Bauteiloberfläche von über 200 % erreichen.