Kuluneiden sylinterin reikien laserpinnoitus

Laserpinnoituson todistettu tekniikka moottorikomponenttien huoltoon tai optimointiin, ja se on välttämätön tekniikka luotettavan toistettavuuden, alhaisen lämpöelementtien rasituksen ja edullisien mekaanisten muutosten ansiosta. Markkinoille on nyt tullut uusi laite, iClad®, jolla voidaan verhoilla sisäisiä muotoja tai umpireiät tasolle, joka ei ole mahdollista tavallisilla koneistuspäillä. Tämä mikrokoneistus soveltuu jopa 26 mm halkaisijaltaan pienten reikien verhoukseen ja jopa 500 mm:n työstösyvyyteen. Nyt ensimmäistä kertaa sen valmistaja Pallas (Wrselen, Saksa) on varustanut iCladin pyörivällä työstöpäällä, jolla voidaan korjata kuluneita sylinterin reikiä dieseljunien moottoreissa. Pyörimistoiminnoilla varustetuilla koneilla on vertaansa vailla oleva potentiaali monenlaisiin sovelluksiin, kun ne korjaavat ei-kiertosymmetristen avoimien komponenttien sisäisiä muotoja, joissa on epäkeskoreiät tai halkaisijaltaan 50 mm tai enemmän ja työstösyvyydet jopa 500 mm.

Belgialainen laserasiantuntija Laser Coating Diamond Technology (LaserCo DT), jonka kotipaikka on Strpy-Bracquegnies, Belgia, suojaa metalleja kulumiselta laserpäällysteiden ja timanttipinnoitteiden avulla. Belgialainen rautatieliikenteen harjoittaja tilasi yrityksen korjaamaan kuluneet sylinterinreiät laserpinnoitustekniikalla ylä- ja alamäntien kääntöpisteissä. Yrityksen toimitusjohtaja Hugues Desmecht pyysi Fraunhofer Institute for Laser Technologya (ILT) Aachenissa, Saksassa, suorittamaan toteutettavuustutkimuksen. Tämän tutkimuksen yhteydessä ILT teki tiivistä yhteistyötä Pallasin (www.pallaskg.de) kanssa, joka on aiemmin kehittänyt iCladin ja markkinoi nyt järjestelmää. Tässä tutkimuksessa ICLAD-pohjaista lasersulatusta käytettiin korjaamaan kaksi kuudesta vaurioituneesta sylinterin reiästä.

Moottorin vaihto maksaa noin $20,000. Kuljetuksiin kuluvan suuren rahamäärän ja ajan vuoksi laserpinnoitus on tunnustettu aikaa ja kustannustehokkaammaksi vaihtoehdoksi. Riittävän suuria aukkoja varten, kuten halkaisijaltaan 100 mm tai suurempia, markkinoilla on useita tavanomaisia ​​työstöpäitä ulkoisten tai sisäisten profiilien koneistukseen. Nyt pienen pyörivän iClad-pään myötä siitä on tullut luotettava uusi tekniikka vaurioituneiden sylinterinreikien korjaamiseen, mikä ei ollut mahdollista aiemmilla vakiotyöstöpäillä. LaserCo DT:llä ja belgialaisella rautatieyrityksellä on siksi korkeat odotukset ILT:n tekemää toteutettavuustutkimusta kohtaan.

Jokainen iClad-pää koostuu kolmesta moduulista: jauheen syöttöportti, runko ja kuitutulppa. Toisin kuin perinteiset työstöpäät, iClad-työstöpäät ja komponentit toimivat muutaman millimetrin päässä toisistaan. Vakiotyöstöpäissä tämä etäisyys on 20 mm. Käsittelypisteestä riippuen lasersäde voi poistua kulmassa 30 tai 90. Umpireiät voidaan helposti päällystää 30-kulmatyöstöpäällä koneistuspään edessä olevan laserin toimintapisteen ansiosta. Kun on tarpeen pinnoittaa reikien läpi, käytetään 90 kulman koneistuspäätä. Kapeassa sisäisessä pyörivässä työstöpäässä on lisätoimintoja, koska se voidaan työntää verhousreikään sivulta tai ylhäältä alas 500 mm syvyyteen. Pääkriteeri teollisissa sovelluksissa on prosessointipään jatkuva lämpökuormituskapasiteetti. Käytetty tehokas vesijäähdytysmenetelmä estää tarkkuuskomponenttien ylikuumenemisen. Työstöpään sisäinen suojajärjestelmä estää sitä saastumasta tai vaurioittamasta jauhehiukkasten kerrostumista. Lisäksi optinen polku, jota lasersäteen kulkee, on jatkuvasti täynnä suojakaasuja.

Dieselmoottoreiden sylinterinreikien kunnostamiseen käytetään uusia, pyörivillä toiminnoilla varustettuja työstöpäitä. Pyörivän voimanlähteen integrointi koneistuspäähän mahdollistaa epäkeskisten reikien korjaamisen staattisissa kiinnitysosissa. Jopa vaakasuoraan asetettuna koneistuspää varmistaa tasaisen jauheen levityksen muuttamatta sen pyörimiskulmaa. Tässä nimenomaisessa sovelluksessa pyörivä pää työnnetään kuitenkin pystysuoraan sylinterin reikään viisiakselisen vivustojärjestelmän kautta. Yksi tärkeimmistä kiistanalaisuuksista pyörivän pään kanssa on se, että itse koneistuspään painon vuoksi on mahdotonta pyörittää jopa 700 kg painavaa dieselmoottoria kiinteän työstöpään läpi. Epäkeskiset reiät aiheuttavat suuren määrän epätasapainoa, mikä tekee vaaditun koneistustarkkuuden takaamisen erittäin vaikeaksi. Jokaisen sylinterin keskittäminen yksitellen on vähemmän toteuttamiskelpoinen vaihtoehto suurten kustannustekijöiden vuoksi.

Sylinterin sisähalkaisija on 178 mm; Alempi pinnoitettava alue on noin 340 mm syvä ja koostuu noin 60 mm korkeasta renkaasta. Perinteiset työstöpäät sopivat vain reikää lähellä oleviin kulmiin, koska suutin sijaitsee koneistuspään kärjessä. Siksi, vaikka reiän halkaisija on 180 mm, näitä koneistuspäitä voidaan työstää vain noin 40 mm:n maksimisyvyyteen asti. Sitä vastoin pyörivä iClad-pää voidaan työntää pystysuoraan sylinterin reikään ja se voi käsitellä koko sisäpintaa 90 kulmassa. Pyörivän iClad-mallin ratkaisevat parametrit voidaan tiivistää kolmeen näkökulmaan: pyörimiskyvyn ja kapean koneistuspään lisäksi myös 500 mm:n maksimityöstösyvyys on keskeinen tekijä.

Sylinterin sisäkerros ylemmän ja alemman murtumiskohdan välissä on kulunut ja peitetty yli 1 mm:n paksuisella pinnoitteella. Tätä kutsutaan ruostumattomasta teräksestä valmistettujen seosten päällysteeksi, joka varmistaa paitsi tarvittavan kulumiskestävyyden myös hyvän korroosionkestävyyden happamissa ja emäksissä. Valitun metalliseosmateriaalin sitkeys estää halkeamien muodostumisen, mutta sillä on myös hyvä työstettävyys ja minimaalinen pintapinnoitteen huokoisuus. Ensin LaserCo DT:n asiakkaiden kulutusreiät koneistetaan mittojen mukaan kulumisen ja halkeamien poistamiseksi, jolloin saadaan sileä pinta myöhempää laserpinnoitusta varten.

Fraunhofer Institute of Laser Technologyssa moottorilohkot asetetaan terästukien päälle, kohdistetaan ja säädetään oikein. Tri Andreas Weisheit ja hänen tiiminsä kehittivät yhdessä Pallasin Stephan Kalawrytinosin kanssa sisäisen pyörivän koneistuspään). Ala-asennossa sylinterin reiän pinta voidaan työstää vaurioituneelle rengasalueelle. Viisiakselisella niveljärjestelmällä levitetään kaksi kerrosta käyttämällä kahta päällekkäistä pyörivää liikettä halutun 1 mm:n pinnoitteen paksuuden saavuttamiseksi. Tätä prosessia varten kehitettiin numeerinen ohjausohjelma. Alareunasta alkaen noin 300 mm:n syvyydessä pinnoite peittää pinnan spiraalimaisesti.

Mr. Weisheit oli erittäin tyytyväinen testituloksiin. "Tämä osoittaa kiistattomasti, että laserpinnoitus on teknisesti toteutettavissa ja kustannustehokas sylinterin reikien korjaamisessa ilman, että tarvitsee ostaa uusia", hän sanoi. Pyörivän sisäprofiilin työstöpään iClad avulla syntyvä pinnoite on erinomainen pinnanlaatu." Käynnissä oleva moottori on hänen mielestään osoittanut kykynsä teollisiin sovelluksiin. Jo usean tunnin jatkuvan käytön jälkeen sen toimintakyky säilyy ehdottoman luotettavana. Tämän testin täydellinen menestys tarjoaa uraauurtavaa näyttöä sellaisten koneenosien korjaamisesta tai korjaamisesta, joita ei aikaisemmin ollut saavutettu.