Pelapisan Laser Lubang Silinder Haus

Pelapisan laserialah teknologi yang terbukti untuk menservis atau mengoptimumkan komponen enjin, dan ia merupakan teknologi yang sangat diperlukan kerana kebolehulangannya yang boleh dipercayai, tekanan elemen haba yang rendah dan pengubahsuaian mekanikal kos rendah. Kini terdapat peranti baharu di pasaran, iClad®, yang boleh digunakan untuk melapisi kontur dalaman atau lubang buta ke tahap yang tidak mungkin dilakukan dengan kepala pemesinan konvensional. Pemesinan mikro ini sesuai untuk lubang pelapisan sekecil 26mm diameter dan kedalaman pemesinan sehingga 500mm. Kini, buat pertama kalinya, pengeluarnya Pallas (Wrselen, Jerman) telah melengkapkan iClad dengan kepala pemesinan berputar yang boleh digunakan untuk membaiki lubang silinder yang haus pada enjin kereta api diesel. Mesin yang dilengkapi dengan fungsi berputar mempunyai potensi yang tiada tandingan untuk pelbagai aplikasi, membaiki kontur dalaman komponen terbuka tidak simetri secara putaran dengan lubang sipi atau diameter 50 mm atau lebih, dengan kedalaman pemesinan sehingga 500 mm.

Pakar Laser Belgium Teknologi Berlian Salutan Laser (LaserCo DT), yang berpangkalan di Strpy-Bracquegnies, Belgium, melindungi logam daripada haus melalui pelapisan laser dan salutan berlian. Seorang pengendali kereta api Belgium menugaskan syarikat itu untuk membaiki lubang silinder yang haus menggunakan teknologi pelapisan laser pada titik belakang piston atas dan bawah. Hugues Desmecht, pengarah urusan syarikat itu, meminta Institut Teknologi Laser (ILT) Fraunhofer di Aachen, Jerman, untuk menjalankan kajian kebolehlaksanaan. Sehubungan dengan penyelidikan ini, ILT bekerjasama rapat dengan Pallas (www.pallaskg.de), yang sebelum ini membangunkan iClad dan kini memasarkan sistem tersebut. Dalam kajian ini, lebur laser berasaskan ICLAD digunakan untuk membaiki dua daripada enam lubang silinder yang rosak.

Kos menggantikan enjin ialah kira-kira $20,000. Memandangkan sejumlah besar wang dan masa yang digunakan semasa pengangkutan, pelapisan laser diiktiraf sebagai alternatif yang lebih menjimatkan masa dan kos. Untuk apertur yang cukup besar, seperti diameter 100 mm atau lebih besar, pelbagai kepala pemesinan konvensional tersedia di pasaran untuk menyediakan pemesinan profil luaran atau dalaman. Kini, dengan kemunculan kepala iClad berputar kecil, ia telah menjadi teknologi baharu yang boleh dipercayai untuk membaiki lubang silinder yang rosak, yang tidak mungkin dilakukan dengan kepala pemesinan standard sebelumnya. Oleh itu LaserCo DT dan pengendali kereta api Belgium mempunyai jangkaan yang tinggi terhadap kajian kebolehlaksanaan yang dijalankan oleh ILT.

Setiap kepala iClad terdiri daripada tiga modul: port suapan serbuk, badan dan palam gentian. Berbeza dengan kepala pemesinan konvensional, kepala dan komponen pemesinan iClad beroperasi dalam jarak beberapa milimeter antara satu sama lain. Dalam kepala pemesinan standard, jarak ini mencapai 20 mm. Bergantung pada titik pemprosesan, pancaran laser boleh keluar pada Sudut 30 atau 90. Lubang buta boleh disalut dengan mudah dengan 30-kepala pemesinan sudut, terima kasih kepada titik operasi laser di hadapan kepala pemesinan. Apabila perlu menyalut lubang, kepala pemesinan 90 Sudut digunakan. Kepala pemesinan berputar dalaman yang sempit mempunyai fungsi tambahan kerana ia boleh dimasukkan ke dalam lubang untuk pelapisan dari sisi atau atas - ke bawah hingga kedalaman 500 mm. Kriteria utama untuk aplikasi perindustrian ialah kapasiti beban haba berterusan kepala pemprosesan. Kaedah penyejukan air yang cekap digunakan menghalang pemanasan melampau komponen ketepatan. Sistem perlindungan dalaman kepala pemesinan menghalangnya daripada tercemar atau rosak oleh pemendapan zarah serbuk. Di samping itu, laluan optik yang dilalui oleh pancaran laser sentiasa diisi dengan gas pelindung.

Kepala pemesinan baharu dengan fungsi berputar digunakan untuk membaiki lubang silinder dalam enjin diesel. Penyepaduan pemacu berputar ke dalam kepala pemesinan membolehkan pembaikan lubang sipi di bahagian pelekap statik. Walaupun apabila dimasukkan secara mendatar, kepala pemesinan memastikan penggunaan serbuk seragam tanpa mengubah Sudut putarannya. Dalam aplikasi khusus ini, walau bagaimanapun, kepala berputar dimasukkan secara menegak ke dalam lubang silinder melalui sistem pautan lima paksi. Salah satu perkara utama perbalahan dengan kepala berputar ialah, memandangkan berat kepala pemesinan itu sendiri, adalah mustahil untuk memutar enjin diesel dengan berat sehingga 700 kg melalui kepala pemesinan tetap. Lubang eksentrik mencipta sejumlah besar ketidakseimbangan, menjadikannya sangat sukar untuk menjamin ketepatan pemesinan yang diperlukan. Memusatkan setiap silinder secara individu adalah pilihan yang kurang boleh dilaksanakan kerana faktor kos yang besar yang terlibat.

Diameter lubang diameter dalam silinder ialah 178 mm; Kawasan bawah yang perlu disalut adalah kira-kira 340 mm dalam dan terdiri daripada cincin kira-kira 60 mm tinggi. Kepala pemesinan konvensional hanya sesuai untuk sudut yang dekat dengan lubang kerana muncung terletak di hujung kepala pemesinan. Oleh itu, walaupun diameter lubang mencapai 180 mm, kepala pemesinan ini hanya boleh diproses hingga kedalaman maksimum kira-kira 40 mm. Sebaliknya, kepala iClad berputar boleh dimasukkan secara menegak ke dalam lubang silinder dan boleh mengendalikan keseluruhan permukaan dalaman pada 90 sudut. Parameter penentu model iClad berputar boleh diringkaskan dalam tiga aspek: sebagai tambahan kepada keupayaan berputar dan kepala pemesinan yang sempit, kedalaman pemesinan maksimum 500 mm juga merupakan faktor utama.

Lapisan dalam silinder antara titik kegagalan atas dan bawah haus dan ditutup dengan salutan lebih daripada 1 mm tebal. Ini dipanggil pelapisan aloi keluli tahan karat untuk memastikan bukan sahaja rintangan haus yang diperlukan, tetapi juga rintangan kakisan yang baik dalam persekitaran berasid dan beralkali. Keliatan bahan aloi yang dipilih menghalang pembentukan keretakan, tetapi juga mempunyai kebolehmesinan yang baik dan keliangan salutan permukaan yang minimum. Pertama, lubang haus pelanggan LaserCo DT dimesin mengikut saiz untuk menghilangkan haus dan rekahan, mewujudkan permukaan licin untuk pelapisan laser seterusnya.

Di Institut Teknologi Laser Fraunhofer, blok enjin diletakkan pada penyokong keluli, kemudian dijajarkan dan dilaraskan dengan betul. Dr. Andreas Weisheit dan pasukannya, bersama Stephan Kalawrytinos dari Pallas, membangunkan kepala pemesinan berputar dalaman). Dalam kedudukan yang lebih rendah, permukaan lubang silinder boleh dimesin di kawasan cincin yang rosak. Dengan sistem pautan lima paksi, dua lapisan digunakan menggunakan dua gerakan berputar bertindih untuk mencapai ketebalan salutan 1 mm yang dikehendaki. Program kawalan berangka telah dibangunkan untuk proses ini. Bermula di pinggir bawah pada kedalaman sekitar 300 mm, salutan meliputi permukaan dalam bentuk lingkaran.

Encik Weisheit sangat gembira dengan keputusan ujian. "Ini membuktikan tanpa keraguan bahawa pelapisan laser boleh dilaksanakan secara teknikal dan kos efektif dalam pembaikan lubang silinder tanpa perlu membeli pengganti," katanya. Menggunakan kepala pemesinan profil dalaman berputar iClad, salutan yang terhasil mempunyai kualiti permukaan yang sangat baik." Pada pendapat beliau, enjin berjalan telah membuktikan keupayaannya untuk aplikasi industri. Walaupun selepas beberapa jam penggunaan berterusan, keupayaannya untuk terus berfungsi kekal benar-benar boleh dipercayai. Kejayaan lengkap ujian ini memberikan bukti terobosan untuk pembaikan atau pembaikan bahagian mesin, yang sebelum ini tidak dapat dicapai.