Placare cu lasereste o tehnologie dovedită pentru întreținerea sau optimizarea componentelor motorului și este o tehnologie indispensabilă datorită repetabilității sale fiabile, stresului scăzut al elementului termic și modificării mecanice la costuri reduse. Există acum un nou dispozitiv pe piață, iClad®, care poate fi folosit pentru placarea contururilor interne sau a găurilor oarbe la un nivel care nu este posibil cu capetele de prelucrare convenționale. Această microprelucrare este potrivită pentru placarea găurilor de până la 26 mm în diametru și adâncimi de prelucrare de până la 500 mm. Acum, pentru prima dată, producătorul său Pallas (Wrselen, Germania) a echipat iClad-ul cu un cap de prelucrare rotativ care poate fi folosit pentru a repara găurile uzate ale cilindrilor din motoarele de tren diesel. Mașinile echipate cu funcții rotative au un potențial de neegalat pentru o gamă largă de aplicații, reparând contururile interne ale componentelor deschise simetrice fără rotație, cu găuri excentrice sau cu diametrul de 50 mm sau mai mult, cu adâncimi de prelucrare de până la 500 mm.
Reparați motoarele trenurilor mari diesel
Specialist belgian în laser Laser Coating Diamond Technology (LaserCo DT), cu sediul în Strpy-Bracquegnies, Belgia, protejează metalele de uzură prin placarea cu laser și acoperirile cu diamant. Un operator feroviar belgian a însărcinat compania să repare orificiile uzate ale cilindrului folosind tehnologia de placare cu laser pe punctele inverse ale pistoanelor superioare și inferioare. Hugues Desmecht, directorul general al companiei, a cerut Institutului Fraunhofer pentru Tehnologia Laserului (ILT) din Aachen, Germania, să realizeze un studiu de fezabilitate. În legătură cu această cercetare, ILT a lucrat îndeaproape cu Pallas (www.pallaskg.de), care a dezvoltat anterior iClad și acum comercializează sistemul. În acest studiu, topirea cu laser pe bază de ICLAD a fost folosită pentru a repara două dintre cele șase găuri cilindrice deteriorate.
Fără piese de schimb
Costul înlocuirii motorului este de aproximativ 20 USD,000. Având în vedere suma mare de bani și timpul consumat în timpul transportului, placarea cu laser este recunoscută ca o alternativă mai eficientă în timp și din punct de vedere al costurilor. Pentru deschideri suficient de mari, cum ar fi 100 mm în diametru sau mai mare, sunt disponibile pe piață o varietate de capete de prelucrare convenționale pentru a asigura prelucrarea profilelor externe sau interne. Acum, odată cu apariția capului mic rotativ iClad, acesta a devenit o nouă tehnologie fiabilă pentru repararea găurilor cilindrilor deteriorate, ceea ce nu era posibil cu capete de prelucrare standard anterioare. Prin urmare, LaserCo DT și operatorul feroviar belgian au așteptări mari față de studiul de fezabilitate realizat de ILT.
Fiecare cap iClad este format din trei module: port de alimentare cu pulbere, corp și mufă de fibră. Spre deosebire de capetele de prelucrare convenționale, capetele de prelucrare iClad și componentele funcționează la câțiva milimetri unul de celălalt. În capetele standard de prelucrare, această distanță ajunge la 20 mm. În funcție de punctul de prelucrare, fasciculul laser poate ieși la un unghi de 30 sau 90. Găurile oarbe pot fi acoperite cu ușurință cu un cap de prelucrare 30-unghiular, datorită punctului de operare al laserului în fața capului de prelucrare. Atunci când este necesară acoperirea găurilor prin găuri, se folosește un cap de prelucrare cu unghi 90. Capul de prelucrare rotativ intern îngust are o funcționalitate suplimentară, deoarece poate fi introdus în orificiul pentru placare din lateral sau de sus - în jos până la o adâncime de 500 mm. Principalul criteriu pentru aplicațiile industriale este capacitatea de încărcare termică continuă a capului de procesare. Metoda eficientă de răcire cu apă utilizată previne supraîncălzirea componentelor de precizie. Sistemul de protecție intern al capului de prelucrare împiedică contaminarea sau deteriorarea acestuia prin depunerea particulelor de pulbere. În plus, calea optică prin care parcurge fasciculul laser este umplută în mod constant cu gaze protectoare.
Rotirea găurii
Noile capete de prelucrare cu funcții rotative sunt folosite pentru a recondiționa orificiile cilindrilor la motoarele diesel. Integrarea unui antrenor rotativ în capul de prelucrare permite repararea găurilor excentrice din piesele de montaj statice. Chiar și atunci când este introdus orizontal, capul de prelucrare asigură aplicarea uniformă a pulberii fără a modifica unghiul de rotație. În această aplicație particulară, totuși, capul rotativ este introdus vertical în orificiul cilindrului printr-un sistem de legătură cu cinci axe. Unul dintre principalele puncte de disputa cu capul rotativ este că, având în vedere greutatea capului de prelucrare în sine, este imposibil să se rotească un motor diesel cu o greutate de până la 700 kg printr-un cap de prelucrare fix. Găurile excentrice creează o cantitate mare de dezechilibru, ceea ce face foarte dificilă garantarea preciziei de prelucrare necesare. Centrarea fiecărui cilindru individual este o opțiune mai puțin fezabilă din cauza factorilor de cost mari implicați.
Diametrul alezajului diametrului interior al cilindrului este de 178 mm; Zona inferioară care trebuie acoperită are aproximativ 340 mm adâncime și constă dintr-un inel de aproximativ 60 mm înălțime. Capetele convenționale de prelucrare sunt potrivite numai pentru unghiuri apropiate de gaură, deoarece duza este situată la vârful capului de prelucrare. Prin urmare, deși diametrul găurii ajunge la 180 mm, aceste capete de prelucrare pot fi prelucrate doar la o adâncime maximă de aproximativ 40 mm. În schimb, capul rotativ iClad poate fi introdus vertical în alezajul cilindrului și poate manipula întreaga suprafață internă la 90 de unghiuri. Parametrii decisivi ai modelului iClad rotativ pot fi rezumați în trei aspecte: pe lângă capacitatea sa de rotație și capul de prelucrare îngust, adâncimea maximă de prelucrare de 500 mm este, de asemenea, un factor cheie.
Acoperire perfectă cu un sistem cu cinci axe
Stratul interior al cilindrului dintre punctele de avarie superioare și inferioare este uzat și acoperit cu un strat mai mare de 1 mm grosime. Aceasta se numește placare din aliaj de oțel inoxidabil pentru a asigura nu numai rezistența necesară la uzură, ci și o bună rezistență la coroziune în medii acide și alcaline. Duritatea materialului de aliaj selectat previne formarea fisurilor, dar are, de asemenea, o bună prelucrabilitate și o porozitate minimă a acoperirii suprafeței. În primul rând, găurile de uzură ale clienților LaserCo DT sunt prelucrate la dimensiune pentru a elimina uzura și fisurile, creând o suprafață netedă pentru placarea ulterioară cu laser.
La Institutul de Tehnologie Laser Fraunhofer, blocurile de motor sunt așezate pe suporturi de oțel, apoi aliniate și reglate corespunzător. Dr. Andreas Weisheit și echipa sa, împreună cu Stephan Kalawrytinos de la Pallas, au dezvoltat capul de prelucrare rotativ intern). În poziția inferioară, suprafața orificiului cilindrului poate fi prelucrată în zona inelului deteriorat. Cu un sistem de legătură cu cinci axe, două straturi sunt aplicate folosind două mișcări de rotație suprapuse pentru a obține grosimea dorită a stratului de 1 mm. Pentru acest proces a fost dezvoltat un program de control numeric. Începând de la marginea inferioară la o adâncime de aproximativ 300 mm, acoperirea acoperă suprafața într-o formă spiralată.
O încheiere cu succes a unui test inovator
Domnul Weisheit a fost foarte mulțumit de rezultatele testelor. „Acest lucru demonstrează dincolo de orice îndoială că placarea cu laser este fezabilă din punct de vedere tehnic și rentabilă în repararea găurilor cilindrului, fără a fi nevoie să cumpere piese de schimb”, a spus el. Folosind capul de prelucrare cu profil intern rotativ iClad, acoperirea rezultată are o calitate excelentă a suprafeței." În opinia sa, motorul în funcțiune și-a dovedit capacitatea pentru aplicații industriale. Chiar și după câteva ore de utilizare continuă, capacitatea sa de a continua să lucreze rămâne absolut fiabilă. Succesul complet al acestui test oferă dovezi inovatoare pentru repararea sau repararea pieselor mașinii, care anterior nu erau atinse.