Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Beschichten eines Bauteilstapels sowie eine Vorrichtung mit einem Bauteilstapel gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1 und 14.

Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen zum Beschichten von Bauteilen für industrielle Herstellungsverfahren bekannt, wobei vorgesehen ist, um hohe Stückzahlen möglichst effizient und kostengünstig herzustellen, dass die Bauteile in Form eines Stapel zusammengefasst und nacheinander in einem einzigen Verarbeitungsschritt beschichtet werden. Bei den Bauteilen handelt es sich hierbei um Bauteile mit durchgehenden Öffnungen, beispielsweise Lagerbauteile, insbesondere Pleuels. In der Regel bestehen Pleuel aus einem kleinen Pleuelauge, einem Schaft und einem großen Pleuelauge, wobei das große Pleuelauge einen geteilten Bauteilsitz für die Lagerung des Pleuels an einer Kurbelwelle umfasst. Solche Pleuel werden in großen Stückzahlen z.B. in Hubkolbenbrennkraftmaschinen für Personenkraftwagen und Lastkraftwagen, aber auch in Motoren für Schiffe oder in anderen Maschinen verbaut. Selbstverständlich können Pleuel auch in anderen Maschinen verwendet werden, in denen eine lineare Bewegung in eine Drehbewegung, oder umgekehrt, umgesetzt werden muss. Entsprechende Maschinen können z.B. Hubkolbenkompressoren, Pumpen, Webmaschinen und eine Vielzahl anderer Maschinen oder technischer Einrichtungen sein.

Auch wenn als bevorzugtes Beispiel im Folgenden häufiger auf einen Bauteilstapel bestehend aus Bauteilen mit gestapelten Pleuel Bezug genommen wird, versteht es sich von selbst, dass sich die Erfindung auch auf andere Bauteilstapel mit Bauteilen mit durchgehenden Öffnungen bezieht.

Ein Lagerbauteil, insbesondere ein Pleuel, wird oft dadurch hergestellt, dass zunächst ein Formteil durch Schmieden, Glessen oder ein pulvermetallurgisches Verfahren bereitgestellt wird. Zur Bildung des geteilten Lagersitzes wird eine Pleuelkappe, bzw. ein Bauteildeckel vom Rest des Pleuels getrennt. Die Pleuelkappe wird in fertigem Zustand in der Regel mittels Pleuelschrauben an dem restlichen Pleuel befestigt, wobei die dazu erforderlichen Schraubenlöcher vor oder nach der Trennung gebohrt werden können. In zusammengesetztem Zustand des Pleuels erfolgt anschließend eine mechanische Bearbeitung des Lagersitzes zur Aufnahme, von Lagerschalen, die zwischen Pleuel und Kurbelwelle unter Bildung eines Gleitlagers angeordnet werden.

Die mechanische Bearbeitung des Lagersitzes und der Lagerschalen umfasst meist eine Grob-, eine Fein- und eine Feinstbearbeitung durch Drehen, Feindrehen bzw. Honen. Außerdem müssen im Lagersitz des Pleuelauges Ausnehmungen vorgesehen werden, die mit entsprechenden Nasen der Lagerschalenhälften zusammenwirken, so dass ein Verdrehen der Lagerschalen im Betriebszustand verhindert wird.

Die beiden Lagerschalenhälften müssen dabei mit höchster Präzision bearbeitet werden, da zum einen die Innenflächen der Lagerschalenhälften zusammen mit der Kurbelwelle das Gleitlager mit einer dazu erforderlichen Gleitlagerpassung bilden, und andererseits die äußeren Oberflächen der Lagerschalen dem Lagersitz des großen Pleuelauges des Pleuels angepasst werden müssen. Um einen sicheren Sitz der Lagerschalenhälften zu gewährleisten, ist es erforderlich, dass die Lagerschalenhälften zwischen der Pleuelkappe, d.h. dem Lagerdeckel und dem restlichen Pleuel eingeklemmt werden. Dadurch kann nicht ausgeschlossen werden, dass beim Verschrauben der Pleuelkappe Verspannungen entstehen, die Verformungen verursachen können, die zu Passungenauigkeiten führen.

All diese Probleme, die durch die Verwendung von Lagerschalen auftreten, abgesehen davon, dass die Konstruktion mit Lagerschalen aufwändig und wartungsintensiv ist, vor allem weil die Lagerschalen nur eine begrenzte Lebensdauer haben, sind bereits frühzeitig erkannt worden, und im Stand der Technik werden verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen, um diese Probleme zumindest teilweise zu vermeiden.

In der EP 0 635 104 B1 wird vorgeschlagen, ganz auf die Lagerschalen im Lagersitz zu verzichten und stattdessen die Lagersitzfläche mit einer thermischen Spritzschicht, also mit einer Oberflächenschicht als Lagerschicht, zu versehen. Ein zentraler Punkt gemäß EP 0 635 104 B1 ist dabei, dass die Lagerschicht nach dem Beschichtungsvorgang, analog der Herstellung des geteilten Lagersitzes, ebenfalls durch Bruchtrennung geteilt wird. Es hat sich allerdings gezeigt, dass durch die Bruchtrennung der Lagerschicht tatsächlich mehr Probleme entstehen, als durch diese Maßnahme gelöst werden. Bei der Bruchtrennung der Lagerschicht können in dieser, abhängig vom Material aus dem die Lagerschicht besteht, der Dicke der Schicht usw., unerwünschte Spannungen, z.B. durch plastische Verformungen entstehen, je nach Material oder der Stärke der induzierten Spannungen im Beschichtungswerkstoff können in gravierenden Fällen sogar Risse in der Lagerschicht entstehen, oder die Haftung der Lagerschicht auf der Lagersitzfläche verschlechtert sich, wobei die Lagerschicht sich, vor allem unmittelbar in der Nähe der Bruchstelle, sogar von der Lagersitzfläche ablösen kann. Darüber hinaus können Ausbrüche am inneren Rand der Lagerschicht im Bereich der Bruchstelle entstehen, so dass die Lauffläche, auf der z.B. eine Kurbelwelle gelagert ist und auf der eine Oberfläche der Kurbelwelle im Betriebszustand in gelagerter Weise läuft, Beschädigungen aufweist, die zur Verschlechterung der Lagerung, insbesondere der Schmierung führen kann, so dass im schlimmsten Fall ein Lagerschaden befürchtet werden muss, der weitere gravierende Schäden an dem entsprechenden Motor zur Folge haben kann. Eine Lösung dieses Problems wird gemäß EP 2 029 317 B1 dadurch erreicht, dass eine nicht zusammenhängende Bauteilbeschichtung beziehungsweise ein beschichtungsfreier Bereich erzeugt wird, indem während der Beschichtungsphase mittels eines Maskierungsmittels lokal das Aufbringen der Beschichtung auf die Oberfläche des Bauteils, beispielsweise ein Lagerbauteil oder Pleuel, verhindert wird. Das in der EP 2 029 317 B1 vorgeschlagene Verfahren sieht vor, dass zur Bildung eines beschichtungsfreien Bereichs ein Maskierungsmittel während des Beschichtungsvorgangs zum Aufbringen der Bauteilbeschichtung derart senkrecht zu einer Trennungslinie an der Bauteilsitzfläche angeordnet wird, dass in der Bauteilbeschichtung eine Ausnehmung, also ein beschichtungsfreier Bereich, in einer vorgebbaren Breite erzeugt wird. Wesentlich für diese Lösung ist, dass die Bauteilbeschichtung im Bereich der Trennfläche nach dem Beschichtungsvorgang nicht durch Bruchtrennung getrennt wird. Zum Einsatz in industriellen Herstellungsverfahren ist vorgesehen, dass mehrere Bauteile in Form eines Bauteilstapels zusammengefasst und nacheinander in einem einzigen Verarbeitungsschritt mit einer thermischen Spritzeinrichtung beschichtet werden. Die einzelnen Bauteile im Bauteilstapel werden hierbei mittels Scheiben beabstandet. Nachteilig ist bei diesem bekannten Verfahren, dass aufgrund der beschriebenen Anordnung der Bauteile und der Scheiben als Baustapel, in der Stapelöffnung in Richtung der Stapelachse eine im wesentlichen zusammenhängende Schicht gebildet wird. Eine im wesentlichen zusammenhängenden Schicht ist als eine Beschichtung mit einem glatten, zusammenhängenden und gleichmässigen Schichtverlauf zu verstehen, .insbesondere eine zusammenhängende Bauteilbeschichtung auf den Bauteilen und Scheiben, die sich in Richtung der Stapelachse in der Stapelöffnung ausbildet, sodass die Bauteile nach dem Beschichten aufwändig aus dem Bauteilstapel getrennt werden müssen. Beim Trennen von im Bauteilstapel benachbarten Bauteilen können dabei, in Abhängigkeit vom Material aus dem die Bauteilbeschichtung besteht, der Dicke, der Schicht usw., unerwünschte Spannungen oder Risse in der Bauteilbeschichtung entstehen oder kann sich hierbei sogar unmittelbar in der Nähe einer Trennstelle, also an den Berührungspunkten benachbarter Bauteile, von der Bauteilsitzfläche ablösen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes industrielles Herstellungsverfahren zum thermischen Beschichten eines Bauteilstapels zur Verfügung zu stellen, wobei die aus dem Stand der Technik bekannten schädlichen Wirkungen auf die Bauteilbeschichtung, die durch die Trennung der Bauteile aus dem Bauteilstapel hervorgerufen werden, vermieden werden.

Die diese Aufgabe lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 14 gekennzeichnet.

Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.

Die Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung mit einem Bauteilstapel und ein Verfahren zum thermischen Beschichten eines Bauteilstapels umfassend ein Bauteil und eine Stapelkomponente, wobei das Bauteil und die Stapelkomponente derart in Bezug auf eine Stapelachse ausgerichtet werden, dass der Bauteilstapel entlang der Stapelachse ausgebildet wird und der Bauteilstapel mit einem thermischen Beschichtungsverfahren beschichtet wird. Erfindungsgemäss überlappen eine Bauteilfläche des Bauteils und eine angrenzende Komponentenfläche der Stapelkomponente nur teilweise. Wesentlich für die Erfindung ist somit, dass die Bauteilfläche und die Komponentenfläche der angrenzenden Stapelkomponente nur teilweise überlappen. Damit das Bauteil und die Stapelkomponente nur teilweise überlappen werden diese derart im Bauteilstapel angeordnet, dass entweder das Bauteil und die Stapelkomponente zueinander versetzt gestapelt werden oder die Bauteilfläche und Komponentenfläche immer unterschiedliche grosse Flächen oder unterschiedliche Formen haben. Erfindungsgemäss werden im einfachsten Ausführungsbeispiel Bauteile und Stapelkomponenten mit gleichen Bauteilflächen und Komponentenflächen einfach versetzt gestapelt. Ein nur teilweise überlappen der Bauteilfläche und Komponentenfläche liegt auch vor, wenn vorteilhaft eine der beiden Flächen grösser als die anderer ist, so dass ausgehend von der grösseren Fläche diese durch die kleinere Fläche teilweise überlappt wird.

Besonders vorteilhaft in industriellen Herstellungsverfahren ist das Zusammenfassen und Beschichten von mehreren Bauteilen und Stapelkomponenten in Form eines Bauteilstapels. Aufgrund der erfindungsgemässen Anordnung der Bauteile und der Stapelkomponenten im Bauteilstapel wird es erstmals möglich, dass die Bauteilbeschichtung, die sich aufgrund des Beschichtungsvorgangs in Richtung der Stapelachse des Bauteilstapels ausbildet, insbesondere in der Stapelöffnung, eine Beschichtung mit einer sprunghaften Änderung des Schichtverlaufs an den Berührungspunkten des Bauteils und der Stapelkomponente ist. Unter einer sprunghaften Änderung des Schichtverlaufs ist zu verstehen, dass die entlang der Stapelachse, insbesondere in der Stapelöffnung, ausgebildete Beschichtung Sollbruchstellen, beispielsweise einen gekrümmten oder versetzten Schichtverlauf an den Berührungspunkten des Bauteils und der Stapelkomponente aufweist.

Somit können das Bauteil und die Stapelkomponente getrennt werden, ohne die beschichteten inneren radialen Begrenzungsflächen und/oder äusseren Umfangsflächen, insbesondere die Bauteilsitzflächen und Komponentensitzflächen, zu beschädigen oder zu zerstören, da die Schicht durch die Erfindung an den vorgegebenen Sollbruchstellen sauber getrennt werden kann.

Das erfindungsgemässe Verfahren kann dabei, wie der Fachmann sofort versteht, sowohl zum Beschichten einer äusseren Umfangsfläche der Bauteile des Bauteilstapels bzw. des Bauteilstapels selbst als auch beim thermischen Beschichten einer inneren Fläche der Bauteile, zum Beispiel von inneren Oberflächen von im Bauteil ausgebildeten durchgehenden Öffnungen, Bohrungen oder der dergleichen vorteilhaft verwendet werden.

In einem für die Praxis besonders wichtigen Ausführungsbeispiel weist das Bauteil eine durchgehende Bauteilöffnung und die Stapelkomponente eine durchgehenden Komponentenöffnung auf, und das Bauteil und die Stapelkomponente werden derart in Bezug auf die Stapelachse ausgerichtet, dass der Bauteilstapel mit der Bauteilöffnung und der Komponentenöffnung während des Beschichtungsvorgangs derart eine durchgehende Stapelöffnung bildet, dass die Bauteilfläche im Bereich der Bauteilöffnung und die Komponentenfläche im Bereich der angrenzenden Komponentenöffnung nur teilweise überlappen.

Im Speziellen umfasst die Vorrichtung eine Halterung für den Bauteilstapel, sodass die Bauteile und die Stapelkomponenten in dieser vorteilhaft angeordnet und befestigt werden können. Dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht beispielsweise ein Befestigen der Bauteile und Stapelkomponenten, sodass diese während des Stapeins fixiert sind und während des Beschichtungsvorgangs nicht verrutschen. In einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung eine thermische Spritzeinrichtung, insbesondere einen rotierenden Plasmabrenner, der entlang der Stapelachse an die inneren radialen Begrenzungsflächen und/oder äusseren Umfangsflächen, insbesondere durch die Stapelöffnung an die Bauteilsitzflächen und Komponentensitzflächen, geführt wird, wobei sich die thermische Spritzeinrichtung um die Stapelachse dreht. Sollte ein Drehen der thermischen Spritzeinrichtung um die Stapelachse, bei gleichzeitig feststehendem Bauteilstapel nicht möglich sein, ist es vorteilhaft, dass die Vorrichtung, die den Bauteilstapel oder den Bauteilstapel und die Halterung umfasst, rotierbar um die thermische Spritzeinrichtung angeordnet ist. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann eine andere vorteilhafte Massnahme ein gleichzeitiges Rotieren der thermischen Spritzeinrichtung und der Vorrichtung sein, die den Bauteilstapel oder den Bauteilstapel und die Halterung umfasst, wodurch beispielsweise Bauteile, welche eine komplexe Geometrie besitzen, schneller und effizienter beschichtet werden und/oder sich eine bessere Bauteilbeschichtung ausbildet.

Enthält der Bauteilstapel nur Bauteile, wobei die Stapelkomponente ein weiteres Bauteil, insbesondere ein zum Bauteil identisches weiteres Bauteil ist, dann können die Bauteile in einem speziellen Ausführungsbeispiel versetzt aufeinander gestapelt werden, sodass angrenzende Bauteilflächen, insbesondere Bauteilflächen im Bereich der Bauteilöffnungen, nur teilweise überlappen, und sich an den Berührungspunkten benachbarter Bauteile eine Sollbruchstelle ausbildet. Ist diese einfach Anordnung der Bauteile nicht möglich, dann kann die Stapelkomponente ein Abstandshalter mit einer durchgehenden Abstandshalteröffnung sein, sodass der Bauteilstapel aus Bauteilen und Abstandshaltern aufgebaut wird. In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel werden die Abstandshalter zwischen dem Bauteil und dem weiteren Bauteil angeordnet. Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass sich in Richtung der Stapelachse während des Beschichtungsvorgangs im Bereich der Abstandshalter sprunghafte Änderungen des Schichtverlaufs, also Sollbruchstellen ausbilden

Als apparative und verfahrenstechnische Massnahme ist der Abstandshalter in einem spezielle Ausführungsbeispiel in Form einer Scheibe, insbesondere in Form einer Scheibe mit einer runden oder einer ovalen Abstandshalteröffnung ausgebildet und/oder wobei ein innerer Querschnitt und / oder ein äusserer Querschnitt des Abstandhalters entlang der Stapelachse mehreckig, oder konkav gewölbt, oder konvex gewölbt ausgebildet sein kann. Im Speziellen kann der Abstandshalter zusätzlich oder alternativ auch in Form einer Scheibe mit einer runden oder einer ovalen Aussenkontur ausgebildet werden. Je nach Ausführungsbeispiel können die Abstandshalteröffnung und der innere Querschnitt des Abstandshalters in Richtung der Stapelachse eine andere Form haben, sodass diese vorteilhaft an die jeweilige Anwendung angepasst werden und das Ausbilden von Sollbruchstellen mittels eines sprunghaften oder gekrümmten Schichtverlaufs an den Berührungspunkten gezielt induziert wird. Insbesondere können die Abstandshalter als Teil des Bauteils ausgebildet, was für industrielle Herstellungsverfahren besonders effizient ist, da auf einen zusätzlichen und vom Bauteil getrennten Abstandshalter verzichtet werden kann.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Bauteil ein Lagerbauteil, insbesondere ein Pleuel. Solche Lagerbauteile sind beispielsweise als Pleuel mit einem kleinen Pleuelauge, einem Schaft und einem großen Pleuelauge bekannt, wobei das große Pleuelauge in der Regel einen geteilten Lagersitz für die Lagerung des Pleuels an einer Kurbelwelle umfasst. Lagerbauteile und Pleuel werden in großen Stückzahlen z.B. in Hubkolbenbrennkraftmaschinen für Personenkraftwagen und Lastkraftwagen, aber auch in Motoren für Schiffe bzw. in anderen Maschinen verbaut, in denen eine lineare Bewegung in eine Drehbewegung, oder umgekehrt, umgesetzt werden muss.

In einem besonderen Ausführungsbeispiel umfasst das Bauteil einen aus einem Bauteilboden und einem Bauteildeckel gebildeten geteilten Bauteilsitz, wobei im Bauteilsitz eine beschichtete Bauteilsitzfläche mit einer Bauteilbeschichtung aus einem Bauteilschichtmaterial mittels eines Beschichtungsvorgangs ausgebildet wird. Während des Beschichtungsvorgangs wird an der Bauteilsitzfläche, zur Bildung eines beschichtungsfreien Bereichs, ein Maskierungsmittel derart senkrecht zu einer Trennungslinie angeordnet, dass durch das Maskierungsmittel die Beschichtung der Bauteilsitzfläche mit dem Bauteilschichtmaterial in dem maskierten Bereich verhindert wird. Nach dem Entfernen des Maskierungsmittels ist in der Bauteilbeschichtung eine Ausnehmung in einer vorgebbaren Breite ausgebildet. Das Maskierungsmittel wird hierbei als vom Bauteil getrenntes, nicht mit diesem verbundenes Element ausgebildet. Somit kann, muss aber nicht, das Ausbilden von Sollbruchstellen in der Beschichtung mit dem Erzeugen von beschichtungsfreien, streifenförmige Ausnehmungen, die über die gesamte Breite des Bauteils bzw. des Bauteilstapels erzeugt werden, kombiniert werden. Aufgrund dieser Kombinationsmöglichkeit können benachbarte Bauteile aus dem Bauteilstapel getrennt und gleichzeitig die Bauteildeckel entlang einer Trennfläche vom Bauteil, bevorzugt mittels Bruchtrennung, getrennt werden, wobei schädliche Wirkungen auf die Bauteilbeschichtung vermieden werden.

In einem speziellen Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und eines erfindungsgemässen Verfahrens wird das Maskierungsmittel in Form einer Maskierungsstange, insbesondere in Form einer Maskierungsstange mit einem runden, oder einem ovalen, oder einem mehreckigen Querschnitt, insbesondere mit einem rechteckigen oder quadratischen Querschnitt ausgebildet, wobei zur Beschichtung, insbesondere im industriellen Maßstab, mindestens zwei Bauteile als Bauteilstapel oder als Bauteilstapel auf der Halterung angeordnet werden und/oder das Maskierungsmittel in der Halterung verankert wird und/oder im Abstandshalter ein Führungselement für das Maskierungsmittels vorgesehen wird. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren kann somit, wie bereits erwähnt, sowohl eine innere Oberfläche, d.h. die innere radiale Begrenzungsfläche, innenbeschichtet als auch eine äussere Umfangsfläche des Bauteilstapels aussenbeschichtet beschichtet werden, wobei der Bauteilstapel nach dem Beschichtungsvorgang problemlos wieder in seine Komponenten zerlegt werden kann, ohne dass die Beschichtung Schaden nimmt. In einem speziellen Ausführungsbeispiel kann der Bauteilstapel selbst beim Beschichtungsvorgang um die Stapelachse rotiert werden, wobei zur Beschichtung der inneren radialen Begrenzungsfläche und / oder der äusseren Umfangsfläche je nach Anwendung entweder eine nicht rotierende oder eine rotierende thermische Spritzvorrichtung, insbesondere ein rotierender oder nicht rotierender Plasmabrenner verwendet werden kann.

Die Erfindung betrifft wie erwähnt weiterhin auch eine Vorrichtung mit einem Bauteilstapel, umfassend eine thermische Spritzeinrichtung, ein Bauteil und eine Stapelkomponente, wobei das Bauteil und die Stapelkomponente derart in Bezug auf eine Stapelachse ausgerichtet sind, dass der Bauteilstapel entlang der Stapelachse ausgebildet ist. Erfindungsgemäss überlappen eine Bauteilfläche des Bauteils und eine angrenzende Komponentenfläche der Stapelkomponente nur teilweise.

In einem für die Praxis besonders wichtigen Ausführungsbeispiel weist das Bauteil eine durchgehende Bauteilöffnung und die Stapelkomponente eine durchgehenden Komponentenöffnung auf, und das Bauteil und die Stapelkomponente sind derart in Bezug auf die Stapelachse ausgerichtet, dass der Bauteilstapel mit der Bauteilöffnung und der Komponentenöffnung während des Beschichtungsvorgangs derart eine durchgehende Stapelöffnung bildet, dass die Bauteilfläche im Bereich der Bauteilöffnung und die Komponentenfläche im Bereich der angrenzenden Komponentenöffnung nur teilweise überlappen.

Im Folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 den Stand der Technik am Beispiel eines Bauteilstapels mit

Maskierung der Trennflächen; Fig. 2 einen Bauteilstapel, der eine erfindungsgemässe Anordnung der

Bauteile mit thermischer Spritzeinrichtung zeigt;

Fig. 3 einen Bauteilstapel der die erfindungsgemässe Anordnung der

Bauteile und Stapelkomponenten im Detail zeigt;

Fig. 4 einen erfindungsgemässen Bauteilstapel mit Scheiben als

Abstandshalter;

Fig. 5 a-h verschiedene Variante eines Abstandshalters sowie die

Anordnung der Abstandshalter im Bauteilstapel;

Fig. 6 einen Pleuel als Ausführungsbeispiel für ein Bauteil.

Für die folgende Beschreibung der Figuren gilt, dass alle Bezugzeichen die sich in den Beispielen auf Merkmale aus dem Stand der Technik beziehen mit Hochkomma versehen sind und alle Bezugzeichen die sich auf

erfindungsgemässe Merkmale beziehen ohne Hochkomma gekennzeichnet sind. Dabei wird in den Figuren exemplarisch nur das Innenbeschichten des Bauteilstapels im Detail dargestellt. Der Fachmann versteht ohne weiteres auch ohne die explizite Darstellung in einer Zeichnung, wie in völlig analoger Weise auch eine äussere Umfangsfläche des Bauteilstapels beschichtet werden kann, wenn der Bauteilstapel gemäss der Erfindung aufgebaut wird. Dazu können z.B. die in den Figuren dargestellten speziellen Konturen der inneren Oberflächen der Öffnungen in den Abstandselementen oder den Bauteilen, wie sie im Detail in den Figuren nur für die inneren Flächen dargestellt sind, einfach auch auf die äusseren Konturen der äusseren

Umfangsflächen der Abstandselemente bzw. der Bauteile übertragen werden, wodurch der erfindungsgemässe Effekt der Bildung von Sollbruchstellen in der thermischen Spritzschicht auch beim thermischen Beschichten der äusseren Umfangsflächen erzielt werden.

Fig. 1 zeigt eine schematisch Darstellung gemäss EP 2 029 317 B1 eines Bauteilstapels V mit Bauteilen 1 1 ' mit Bauteilöffnungen 1 1 1 ', z.B. Lagerbauteile, insbesondere Pleuel, wobei zwischen den Bauteilen 1 1 ' Abstandshalter 14' mit Abstandshalteröffnungen 141 ' vorgesehen sind, die aus dem Stand der Technik als Scheiben ausgebildet sind, damit die Bauteile 1 1 ' nach Beendigung des Beschichtungsvorgangs angeblich besser getrennt werden können. Die Bauteile 1 1 ' und die Abstandshalter 14' sind auf einer Halterung 2' derart übereinander gestapelt, dass alle Bauteilsitzflächen 1 16', beispielsweise große Pleuelaugen, aller Bauteile 1 1 ' in einem Beschichtungsvorgang mittels einer an sich bekannte rotierenden thermischen Spritzeinrichtung R', die hier ein Plasmabrenner ist, beschichtet werden können. Die thermische Spritzeinrichtung R' rotiert dabei während des Beschichtungsvorgangs um die Stapelachse A und wird dabei darstellungsgemäß in senkrechter Richtung entlang der Stapelachse A derart geführt, dass nacheinander alle Bauteilsitzflächen 1 16' aller Bauteile 1 1 ' mit einer Bauteilbeschichtung 1 17' beschichtet werden können.

Im Stand der Technik ist während des Beschichtungsvorgangs ein Maskierungsmittel M', das im vorliegenden Beispiel eine Maskierungsstangen M' ist, an jeweils den gegenüberliegenden Bereichen senkrecht zur Trennungslinie der Bauteilsitzflächen 1 16' vorgesehen, so dass in der Bauteilbeschichtung 1 17' beschichtungsfreie Ausnehmungen, also Bereiche ohne Beschichtung, entstehen. Die Ausnehmung wird in Fig. 1 aus Gründen der Übersicht nicht gezeigt. Die Ausnehmung ist bevorzugt eine streifenförmigen Ausnehmung, die über die gesamte Breite des Bauteils 1 1 ', also zum Beispiel über die gesamte Dicke D des Pleuelauges beim Beschichtungsvorgang erzeugt wird, so dass in dem Bereich, in dem der Bauteildeckel 1 14' vom Rest des Bauteils 1 1 ' an einer Trennfläche, z.B. durch Bruchtrennung oder eine andere Trennungsmethode getrennt wird, keine Beschichtung in Form der Bauteilbeschichtung 1 17' vorliegt.

Aufgrund der Art und Weise wie die Bauteile 1 1 ' und Abstandshalter 14' mit den jeweiligen Bauteilöffnungen 1 1 1 ' und Abstandshalteröffnungen 141 ' gestapelt sind, bildet sich entlang der Stapelachse A' in der Stapelöffnung 13' des Bauteilstapels 1 ' eine homogene Bauteilbeschichtung 1 17' aus. Unter einer homogenen Bauteilbeschichtung 1 17' ist, wie eingangs erwähnt, eine Bauteilbeschichtung 1 17' mit einer in Richtung der Stapelachse A über den ganzen Bauteilstapel 1 ' im wesentlichen zusammenhängenden Beschichtung mit einem glatten und gleichmässigen Schichtverlauf und gleichen Schichtdicken zu verstehen, die sich auf den Bauteilen 1 1 ', den Abstandshaltern 14' und an den Berührungspunkten benachbarter Bauteile und Abstandshalter ausbildet.

Anhand der Fig. 2 soll im Folgenden ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Anordnung von Bauteilen 1 1 und Stapelkomponenten 12 in einem Bauteilstapel 1 diskutiert werden. Bei dem in Fig. 2 schematisch dargestellten erfindungsgemässen Bauteilstapel wird das Bauteil 1 1 , beispielsweise das Lagerbauteil, insbesondere das Pleuel, mit der Bauteilöffnung 1 1 1 sowie die Stapelkomponente 12 mit der Komponentenöffnung 121 derart in Form eines Bauteilstapels 1 mit der Stapelöffnung 13 übereinander gestapelt, dass die Bauteilfläche 1 12 im Bereich der Bauteilöffnung 1 1 1 und die Komponentenfläche 122 im Bereich der angrenzenden Komponentenöffnung 121 nur teilweise überlappen. Die sich nur teilweise überlappende Fläche ist in Fig. 2 schraffiert dargestellt. Wie in Fig. 2 zu sehen ist, kann das nur teilweise überlappen der Bauteilfläche 1 12 und der Komponentenfläche 122 hierbei bei gleichgrosser Bauteilfläche 1 12 und Komponentenfläche 122 durch ein zueinander räumliches Versetzen des Bauteils 1 1 und der Stapelkomponente 12 in Bezug auf die Stapelachse A realisiert werden.

Fig. 3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel, wobei durch abwechselndes anordnen der Bauteile 1 1 mit den Bauteilöffnungen 1 1 1 und Stapelkomponenten 12 mit den Komponentenöffnungen 121 der Bauteilstapel 1 mit der Stapelöffnung 13 gebildet wird. Die thermischen Spritzeinrichtung R rotiert während des Beschichtungsvorgangs um die Stapelachse A und wird dabei darstellungsgemäß in senkrechter Richtung entlang der Stapelachse A geführt, so dass nacheinander alle Bauteilsitzflächen 1 16 aller Bauteile 1 1 mit einer Bauteilbeschichtung 1 17 beschichtet werden.

Aufgrund des zueinander versetzten Stapeins der Bauteile 1 1 mit den Bauteilöffnungen 1 1 1 und der Stapelkomponenten 12 mit den Komponentenöffnungen 121 , bildet sich an den Berührungspunkten des Bauteils 1 1 und der Stapelkomponente 12 während des Beschichtungsvorgangs, entlang der Stapelachse A in der Stapelöffnung 13 des Bauteilstapels 1 , eine Beschichtung mit sprunghaften Änderungen des Schichtverlaufs bzw. ein gekrümmter Schichtverlauf aus. Die Bereiche mit sprunghaften Änderungen des Schichtverlaufs entsprechen Sollbruchstellen, an welchen das Bauteil 1 1 und die Stapelkomponente 12 nach dem Beschichtungsvorgang beim Trennen des Bauteils 1 1 von der Stapelkomponente 12 beispielsweise vorteilhaft gebrochen werden, da die Beschichtung bevorzugt in diesen Bereichen bricht.

Fig. 4 zeigt ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel, welches sich von dem in der Fig.3 gezeigten Ausführungsbeispiel darin unterscheidet, dass die Stapelkomponente 12 ein Abstandshalter 14 ist, dessen Abstandshalterfläche 142 grösser als die Bauteilfläche 1 12 ist und die Bauteilfläche 1 12 die Abstandshalterfläche 142 teilweise überlappt. Wie schematisch dargestellt, ist die Beschichtung entlang der Stapelachse A ungleichmässig, d.h. in der Bauteilbeschichtung 1 17 befinden sich Sollbruchstellen genau an den Berührungsstellen, also dort wo sich die Abstandshalter 14 befinden, so dass das Bauteil 1 1 von einem benachbarten Bauteil 1 1 nach dem Beschichtungsvorgang beispielsweise vorteilhaft getrennt werden kann, da die Beschichtung im Bereich des Abstandshalters 14 bricht.

In den Fig. 5a-5h sind verschiedene spezielle Ausführungsbeispiele von Bauteilstapeln 1 gezeigt, die Bauteile 1 1 mit Bauteilöffnungen 1 1 1 und Abstandshaltern 14 mit Abstandshalteröffnungen 141 umfassen, wobei verschiedene bevorzugte Ausführungsbeispiele von inneren Querschnitten von Abstandshalter 14 zu sehen sind.

Fig. 5a zeigt schematisch einen Abstandshalter 14 mit einem trapezförmigen inneren Querschnitt, der mit zunehmendem Abstand von der Achse A kleiner wird. Fig. 5b und Fig. 5c zeigen einen rechteckigen inneren Querschnitt, wobei in Fig. 5b die Abstandshalterfläche 142 die Bauteilfläche 1 12 teilweise überlappt und in Fig. 5c umgekehrt die Bauteilfläche 1 12 die Abstandshalterfläche 142 teilweise überlappt. Die Fig. 5d zeigt einen Abstandshalter 14 dessen innerer Querschnitt in Richtung der Stapelachse A konvex ausgebildet ist, während in den Fig. 5e-5g Abstandshalter zu sehen sind, deren innere Querschnitte mehreckig ausgeführt sind. Fig. 5h zeigt einen Abstandshalter 14 mit einem in Richtung der Stapelachse A konkav ausgebildeten inneren Querschnitt.

In Fig. 6 ist schematisch ein erfindungsgemäss hergestelltes Bauteil 1 1 , insbesondere ein Lagerbauteil 15 oder ein Pleuel 15 dargestellt. Das Pleuel 15 wurde zum Beispiel in einem Sinter oder Schmiedeverfahren aus einem Bauteil 1 1 hergestellt. Das Pleuel 15 umfasst einen Bauteilboden 1 13, der über einen Pleuelschaft S in an sich bekannter Weise mit einem kleinen Pleuelauge 151 verbunden ist. Zusammen mit dem Bauteildeckel 1 14 bildet der Bauteilboden 1 13 einen geteilten Bauteilsitz 1 15, wobei im Bauteilsitz 1 15 zur Lagerung einer Kurbelwelle KW eine mit einer Bauteilbeschichtung 1 17 aus einem Lagerschichtmaterial beschichtete Bauteilsitzfläche 1 16 ausgebildet ist. Der geteilte Lagersitz 5 ist an einer Trennfläche 1 19 durch Bruchtrennung getrennt worden. Der Bauteildeckel 1 14 ist dabei im Einbauzustand an den Bauteilboden 1 13, also an den Rest des Pleuels 15 z.B. mittels

Pleuelschrauben verschraubt, die aus Gründen der Übersicht in Fig. 6 nicht dargestellt sind. Deutlich zu erkennen ist die Ausnehmung 1 18, die sich senkrecht zur Trennungslinie T über die gesamte Dicke D des Pleuels 15, also in Richtung einer Achse der Kurbelwelle KW in Form eines beschichtungsfreien Streifens erstreckt. Die Ausnehmung 1 18 wurde vor der Bruchtrennung des großen Pleuelauges 152, das durch den Bauteilboden 1 13 und den Bauteildeckel 1 14 gebildet wird, bereits während der Beschichtung der Bauteilsitzfläche 1 16 mit der Bauteilbeschichtung 1 17 durch Verwendung des Markierungsmittels M erzeugt. Dazu wird das Markierungsmittel M während des Beschichtungsvorgangs zum Aufbringen der Bauteilbeschichtung 1 17 derart senkrecht zu der Trennungslinie T an der Bauteilsitzfläche 1 16 angeordnet, dass in der Lagerschicht 6 die beschichtungsfreie Ausnehmung 1 18 in Form eines Streifens der Breite B entsteht.

Somit stehen durch die Erfindung ein Verfahren zum thermischen Beschichten eines Bauteilstapels und eine Vorrichtung mit einem Bauteilstapel bereit, welche es ermöglichen in Richtung der Stapelachse an den Berührungspunkten benachbarter Bauteile sprunghafte Änderungen des Schichtverlauf zu erzeugen und somit Sollbruchstellen in der Bauteilbeschichtung zu induzieren und Bauteile, z.B. Lagerbauteile oder Pleuel, mit einer Bauteilbeschichtung auf der Bauteilsitzfläche herzustellen.