Susidėvėjusių cilindrų skylių dengimas lazeriu

Lazerinis dengimasyra patikrinta variklio komponentų priežiūros arba optimizavimo technologija, kuri yra nepakeičiama technologija dėl patikimo pakartojamumo, mažo šiluminių elementų įtempių ir pigių mechaninių modifikacijų. Dabar rinkoje yra naujas prietaisas iClad®, kuriuo galima apkalti vidinius kontūrus arba aklinas skyles iki tokio lygio, kokio neįmanoma įprastomis apdirbimo galvutėmis. Šis mikroapdirbimas tinkamas iki 26 mm skersmens skylių apkalimui ir iki 500 mm apdirbimo gyliui. Dabar jo gamintojas Pallas (Wrselen, Vokietija) pirmą kartą įrengė iClad sukamąją apdirbimo galvutę, kurią galima panaudoti susidėvėjusių dyzelinių traukinių variklių cilindrų skylėms taisyti. Mašinos su rotacinėmis funkcijomis turi neprilygstamą potencialą įvairioms reikmėms, taisant nesisukančių simetriškų atvirų komponentų su ekscentrinėmis skylėmis arba 50 mm ar didesnio skersmens vidinius kontūrus, kurių apdirbimo gylis yra iki 500 mm.

Belgijos lazerių specialistas Lazerinės dangos deimantų technologija (LaserCo DT), įsikūrusi Strpy-Bracquegni mieste, Belgijoje, apsaugo metalus nuo nusidėvėjimo naudojant lazerinę apdailą ir deimantines dangas. Belgijos geležinkelių operatorius įpareigojo bendrovę sutaisyti susidėvėjusias cilindrų skyles, naudodamas lazerinio dengimo technologiją viršutinių ir apatinių stūmoklių atvirkštiniuose taškuose. Huguesas Desmechtas, bendrovės generalinis direktorius, paprašė Fraunhoferio lazerinių technologijų instituto (ILT) Achene, Vokietijoje, atlikti galimybių studiją. Ryšium su šiuo tyrimu, ILT glaudžiai bendradarbiavo su Pallas (www.pallaskg.de), kuri anksčiau sukūrė iClad ir dabar prekiauja sistema. Šiame tyrime ICLAD pagrįstas lazerinis lydymas buvo naudojamas dviem iš šešių pažeistų cilindrų skylių taisyti.

Variklio keitimo kaina yra apie 20 USD,000. Atsižvelgiant į tai, kad transportuojant sunaudojama daug pinigų ir laiko, lazerinis dengimas pripažįstamas laiko ir sąnaudų požiūriu efektyvesne alternatyva. Pakankamai didelėms angoms, pvz., 100 mm skersmens ar didesnėms, rinkoje yra įvairių įprastų apdirbimo galvučių, skirtų išoriniams arba vidiniams profiliams apdirbti. Dabar, atsiradus mažai besisukančiai iClad galvutei, ji tapo patikima nauja pažeistų cilindrų skylių taisymo technologija, o tai nebuvo įmanoma naudojant ankstesnes standartines apdirbimo galvutes. Todėl LaserCo DT ir Belgijos geležinkelių operatorius labai tikisi ILT atliktos galimybių studijos.

Kiekviena iClad galvutė susideda iš trijų modulių: miltelių padavimo angos, korpuso ir pluošto kištuko. Priešingai nei įprastos apdirbimo galvutės, iClad apdirbimo galvutės ir komponentai veikia kelių milimetrų atstumu vienas nuo kito. Standartinėse apdirbimo galvutėse šis atstumas siekia 20 mm. Priklausomai nuo apdorojimo taško, lazerio spindulys gali išeiti 30 arba 90 kampu. Aklinas skyles galima lengvai padengti 30-kampine apdirbimo galvute, nes lazerio veikimo taškas yra priešais apdirbimo galvutę. Kai reikia dengti per skylutes, naudojama 90 kampo apdirbimo galvutė. Siaura vidinė sukamoji apdirbimo galvutė turi papildomą funkcionalumą, nes ją galima įkišti į angą apkalimui iš šono arba iš viršaus – į apačią iki 500 mm gylio. Pagrindinis pramonės taikymo kriterijus yra nuolatinė apdorojimo galvutės šiluminė apkrova. Naudojamas efektyvus vandens aušinimo metodas neleidžia perkaisti tikslių komponentų. Apdirbimo galvutės vidinė apsaugos sistema apsaugo ją nuo užteršimo ar sugadinimo dėl nusėdusių miltelių dalelių. Be to, optinis kelias, kuriuo eina lazerio spindulys, yra nuolat užpildytas apsauginėmis dujomis.

Dyzelinių variklių cilindrų skylėms atnaujinti naudojamos naujos apdirbimo galvutės su rotacinėmis funkcijomis. Sukamosios pavaros integravimas į apdirbimo galvutę leidžia suremontuoti ekscentrines skyles statinėse montavimo dalyse. Net ir įdėta horizontaliai, apdirbimo galvutė užtikrina vienodą miltelių užtepimą nekeičiant sukimosi kampo. Tačiau šiuo konkrečiu atveju besisukanti galvutė vertikaliai įkišama į cilindro angą per penkių ašių jungties sistemą. Vienas iš pagrindinių nesutarimų dėl sukamosios galvutės yra tai, kad, atsižvelgiant į pačios apdirbimo galvutės svorį, per fiksuotą apdirbimo galvutę neįmanoma pasukti iki 700 kg sveriančio dyzelinio variklio. Ekscentrinės skylės sukuria didelį disbalansą, todėl labai sunku užtikrinti reikiamą apdirbimo tikslumą. Kiekvieno cilindro centravimas atskirai yra mažiau įmanomas pasirinkimas dėl didelių sąnaudų veiksnių.

Cilindro vidinio skersmens angos skersmuo yra 178 mm; Apatinė danga, kurią reikia padengti, yra apie 340 mm gylio ir susideda iš maždaug 60 mm aukščio žiedo. Įprastos apdirbimo galvutės tinka tik kampams arti skylės, nes antgalis yra apdirbimo galvutės gale. Todėl, nors skylės skersmuo siekia 180 mm, šias apdirbimo galvutes galima apdoroti tik iki maždaug 40 mm gylio. Priešingai, besisukanti iClad galvutė gali būti vertikaliai įkišta į cilindro angą ir gali apdoroti visą vidinį paviršių 90 kampų. Lemiamus besisukančio iClad modelio parametrus galima apibendrinti trimis aspektais: be sukimosi galimybių ir siauros apdirbimo galvutės, pagrindinis veiksnys yra ir maksimalus 500 mm apdirbimo gylis.

Vidinis cilindro sluoksnis tarp viršutinio ir apatinio gedimo taškų yra susidėvėjęs ir padengtas didesne nei 1 mm storio danga. Tai vadinama nerūdijančio plieno lydinio danga, užtikrinančia ne tik būtiną atsparumą dilimui, bet ir gerą atsparumą korozijai rūgštinėje ir šarminėje aplinkoje. Pasirinktos lydinio medžiagos kietumas neleidžia susidaryti įtrūkimams, tačiau taip pat pasižymi geru apdirbamumu ir minimaliu paviršiaus dangos poringumu. Pirma, LaserCo DT klientų susidėvėjimo skylės yra apdirbamos iki dydžio, kad būtų pašalintas susidėvėjimas ir įtrūkimai, sukuriant lygų paviršių vėlesniam lazeriniam apkalimui.

Fraunhoferio lazerinių technologijų institute variklio blokai dedami ant plieninių atramų, tada sulygiuojami ir tinkamai sureguliuojami. Dr. Andreas Weisheit ir jo komanda kartu su Stephanu Kalawrytinosu iš Pallas sukūrė vidinę rotacinio apdirbimo galvutę). Apatinėje padėtyje cilindro skylės paviršius gali būti apdirbtas pažeistoje žiedo srityje. Naudojant penkių ašių sujungimo sistemą, dviem persidengiančiais sukamaisiais judesiais dengiami du sluoksniai, kad būtų pasiektas norimas 1 mm dangos storis. Šiam procesui buvo sukurta skaitmeninio valdymo programa. Pradedant nuo apatinio krašto, maždaug 300 mm gylyje, danga padengia paviršių spiralės pavidalu.

Ponas Weisheitas buvo labai patenkintas tyrimo rezultatais. „Tai neabejotinai įrodo, kad lazerinis dengimas yra techniškai įmanomas ir ekonomiškas taisant cilindrų skylutes, nereikia pirkti pakeitimų“, – sakė jis. Naudojant besisukančią vidinio profilio apdirbimo galvutę iClad, gauta danga pasižymi puikia paviršiaus kokybe." Jo nuomone, veikiantis variklis įrodė savo tinkamumą pramoniniam naudojimui. Net ir po kelių valandų nepertraukiamo naudojimo jo gebėjimas tęsti darbą išlieka absoliučiai patikimas. Visiška šio bandymo sėkmė suteikia novatoriškų įrodymų, kaip taisyti arba taisyti mašinų dalis, kurių anksčiau nebuvo galima pasiekti.