Lasersko oblaganje istrošenih rupa cilindra

Lasersko oblaganjedokazana je tehnologija za servisiranje ili optimizaciju komponenti motora, a nezamjenjiva je tehnologija zbog svoje pouzdane ponovljivosti, niskog toplinskog opterećenja elementa i jeftine mehaničke modifikacije. Sada je na tržištu novi uređaj, iClad®, koji se može koristiti za oblaganje unutarnjih kontura ili slijepih rupa do razine koja nije moguća s konvencionalnim glavama za obradu. Ova mikro-strojna obrada prikladna je za oblaganje rupa promjera do 26 mm i dubine obrade do 500 mm. Sada, po prvi put, njegov proizvođač Pallas (Wrselen, Njemačka) opremio je iClad rotirajućom glavom za obradu koja se može koristiti za popravak istrošenih rupa na cilindrima u motorima dizelskih vlakova. Strojevi opremljeni rotacijskim funkcijama imaju potencijal bez premca za širok raspon primjena, popravljajući unutarnje konture ne-rotacijski simetričnih otvorenih komponenti s ekscentričnim rupama ili promjerom od 50 mm ili više, s dubinama obrade do 500 mm.

Belgijski stručnjak za lasere Laser Coating Diamond Technology (LaserCo DT), sa sjedištem u Strpy-Bracquegnies, Belgija, štiti metale od habanja pomoću laserskih obloga i dijamantnih premaza. Belgijski željeznički operater naručio je tvrtku da popravi istrošene rupe na cilindrima pomoću tehnologije laserske obloge na suprotnim točkama gornjih i donjih klipova. Hugues Desmecht, generalni direktor tvrtke, zatražio je od Fraunhofer instituta za lasersku tehnologiju (ILT) u Aachenu, Njemačka, da provede studiju izvedivosti. U vezi s ovim istraživanjem, ILT je blisko surađivao s Pallasom (www.pallaskg.de), koji je ranije razvio iClad i sada prodaje sustav. U ovoj studiji, lasersko taljenje temeljeno na ICLAD-u korišteno je za popravak dvije od šest oštećenih rupa cilindra.

Cijena zamjene motora je oko 20 USD,000. Uzimajući u obzir veliku količinu novca i vremena utrošenog tijekom transporta, lasersko oblaganje prepoznato je kao vremenski - i troškovno učinkovitija alternativa. Za dovoljno velike otvore, kao što je promjer od 100 mm ili veći, na tržištu su dostupne različite konvencionalne obradne glave koje omogućuju strojnu obradu vanjskih ili unutarnjih profila. Sada, s pojavom male rotirajuće iClad glave, postala je pouzdana nova tehnologija za popravak oštećenih rupa cilindra, što nije bilo moguće s prethodnim standardnim glavama za obradu. LaserCo DT i belgijski željeznički operater stoga imaju velika očekivanja od studije izvedivosti koju je proveo ILT.

Svaka iClad glava sastoji se od tri modula: otvora za dovod praha, tijela i utikača za vlakna. Za razliku od konvencionalnih glava za obradu, iClad glave za obradu i komponente rade unutar nekoliko milimetara jedna od druge. U standardnim glavama za obradu ova udaljenost doseže 20 mm. Ovisno o točki obrade, laserska zraka može izlaziti pod kutom od 30 ili 90. Slijepe rupe mogu se jednostavno obložiti 30-kutnom glavom za obradu, zahvaljujući radnoj točki lasera ispred glave za obradu. Kada je potrebno premazati kroz rupe, koristi se glava za obradu 90 Angle. Uska unutarnja rotacijska glava za obradu ima dodatnu funkcionalnost jer se može umetnuti u rupu za oblaganje sa strane ili odozgo - prema dolje do dubine od 500 mm. Glavni kriterij za industrijske primjene je kontinuirani kapacitet toplinskog opterećenja glave za obradu. Korištena učinkovita metoda vodenog hlađenja sprječava pregrijavanje preciznih komponenti. Unutarnji zaštitni sustav glave za obradu sprječava da ona bude kontaminirana ili oštećena taloženjem čestica praha. Osim toga, optički put kojim putuje laserska zraka stalno je ispunjen zaštitnim plinovima.

Nove obradne glave s rotacijskim funkcijama koriste se za obnavljanje rupa u cilindrima u dizelskim motorima. Integracija rotacijskog pokretača u glavu za obradu omogućuje popravak ekscentričnih rupa u statičnim dijelovima za montažu. Čak i kada je umetnuta vodoravno, obradna glava osigurava ravnomjerno nanošenje praha bez promjene kuta rotacije. U ovoj konkretnoj primjeni, međutim, rotirajuća glava umetnuta je okomito u otvor cilindra preko petosnog spojnog sustava. Jedna od glavnih točaka spora s rotacijskom glavom je da je, s obzirom na težinu same obradne glave, nemoguće rotirati dizelski motor težine do 700 kg kroz fiksnu strojnu glavu. Ekscentrične rupe stvaraju veliku neuravnoteženost, zbog čega je vrlo teško jamčiti potrebnu točnost obrade. Centriranje svakog pojedinačnog cilindra manje je izvediva opcija zbog velikih troškova.

Promjer provrta unutarnjeg promjera cilindra je 178 mm; Donja površina koju treba premazati je duboka oko 340 mm i sastoji se od prstena visine oko 60 mm. Uobičajene glave za obradu prikladne su samo za kutove blizu rupe jer se mlaznica nalazi na vrhu glave za obradu. Stoga, iako promjer rupe doseže 180 mm, ove obradne glave mogu se obraditi samo do maksimalne dubine od oko 40 mm. Nasuprot tome, rotirajuća iClad glava može se okomito umetnuti u provrt cilindra i može obraditi cijelu unutarnju površinu pod kutom od 90°. Odlučujući parametri rotirajućeg iClad modela mogu se sažeti u tri aspekta: uz njegovu sposobnost rotacije i usku glavu za obradu, maksimalna dubina obrade od 500 mm također je ključni faktor.

Unutarnji sloj cilindra između gornje i donje točke kvara je istrošen i prekriven slojem debljim od 1 mm. Ovo se zove obloga od legure nehrđajućeg čelika kako bi se osigurala ne samo potrebna otpornost na habanje, već i dobra otpornost na koroziju u kiselim i alkalnim sredinama. Žilavost odabranog legiranog materijala sprječava stvaranje pukotina, ali također ima dobru obradivost i minimalnu poroznost površinskog premaza. Prvo, otvori za habanje kupaca LaserCo DT strojno se obrađuju na veličinu kako bi se uklonila istrošenost i pukotine, stvarajući glatku površinu za kasnije lasersko oblaganje.

Na Fraunhofer institutu za lasersku tehnologiju, blokovi motora postavljaju se na čelične nosače, zatim se poravnavaju i pravilno podešavaju. Dr. Andreas Weisheit i njegov tim, zajedno sa Stephanom Kalawrytinosom iz tvrtke Pallas, razvili su unutarnju rotacijsku glavu za obradu). U donjem položaju, površina otvora cilindra može se obraditi u području oštećenog prstena. Sa sustavom povezivanja s pet osi, nanose se dva sloja pomoću dva preklapajuća rotirajuća gibanja kako bi se postigla željena debljina premaza od 1 mm. Za ovaj proces razvijen je program numeričkog upravljanja. Počevši od donjeg ruba na dubini od oko 300 mm, premaz prekriva površinu u spiralnom obliku.

G. Weisheit je bio vrlo zadovoljan rezultatima ispitivanja. "Ovo dokazuje izvan svake sumnje da je lasersko oblaganje tehnički izvedivo i isplativo u popravku rupa cilindra bez potrebe za kupnjom zamjena", rekao je. Koristeći rotirajuću glavu za obradu unutarnjeg profila iClad, dobiveni premaz ima izvrsnu kvalitetu površine." Po njegovom mišljenju, pokrenuti motor je dokazao svoju sposobnost za industrijske primjene. Čak i nakon nekoliko sati kontinuirane uporabe, njegova sposobnost da nastavi s radom ostaje apsolutno pouzdana. Potpuni uspjeh ovog testa daje revolucionarne dokaze za popravak ili popravak strojnih dijelova, koji su prije bili nedostižni.