Tấm ốp lazelà một công nghệ đã được chứng minh để bảo dưỡng hoặc tối ưu hóa các bộ phận của động cơ và là công nghệ không thể thiếu nhờ khả năng lặp lại đáng tin cậy, ứng suất phần tử nhiệt thấp và sửa đổi cơ học với chi phí thấp. Hiện nay trên thị trường đã có một thiết bị mới, iClad®, có thể được sử dụng để ốp các đường viền bên trong hoặc các lỗ mù đến mức mà các đầu gia công thông thường không thể thực hiện được. Gia công vi mô này phù hợp để ốp các lỗ có đường kính nhỏ tới 26mm và độ sâu gia công lên tới 500mm. Giờ đây, lần đầu tiên, nhà sản xuất Pallas (Wrselen, Đức) đã trang bị cho iClad một đầu gia công quay có thể dùng để sửa chữa các lỗ xi lanh bị mòn trong động cơ tàu diesel. Máy được trang bị chức năng quay có tiềm năng vô song cho nhiều ứng dụng, sửa chữa đường viền bên trong của các bộ phận mở đối xứng không quay với các lỗ lệch tâm hoặc đường kính 50 mm trở lên, với độ sâu gia công lên tới 500 mm.
Sửa chữa động cơ của tàu diesel lớn
Chuyên gia về Laser của Bỉ Công nghệ phủ kim cương bằng Laser (LaserCo DT), có trụ sở tại Strpy-Bracquegnies, Bỉ, bảo vệ kim loại khỏi bị mài mòn thông qua lớp phủ laze và lớp phủ kim cương. Một nhà điều hành đường sắt Bỉ đã ủy quyền cho công ty sửa chữa các lỗ xi lanh bị mòn bằng công nghệ ốp laze trên các điểm đảo ngược của piston trên và dưới. Hugues Desmecht, giám đốc điều hành của công ty, đã yêu cầu Viện Công nghệ Laser Fraunhofer (ILT) ở Aachen, Đức, thực hiện một nghiên cứu khả thi. Liên quan đến nghiên cứu này, ILT đã hợp tác chặt chẽ với Pallas (www.pallaskg.de), công ty trước đây đã phát triển iClad và hiện đang tiếp thị hệ thống này. Trong nghiên cứu này, phương pháp nấu chảy laser dựa trên ICLAD được sử dụng để sửa chữa hai trong số sáu lỗ hình trụ bị hư hỏng.
Không có bộ phận thay thế
Chi phí thay thế động cơ là khoảng $20,000. Xem xét số tiền lớn và thời gian tiêu tốn trong quá trình vận chuyển, tấm ốp laser được công nhận là giải pháp thay thế tiết kiệm thời gian và chi phí hơn. Đối với các khẩu độ đủ lớn, chẳng hạn như đường kính 100 mm hoặc lớn hơn, nhiều loại đầu gia công thông thường hiện có trên thị trường để cung cấp khả năng gia công các biên dạng bên ngoài hoặc bên trong. Giờ đây, với sự ra đời của đầu iClad quay nhỏ, nó đã trở thành một công nghệ mới đáng tin cậy để sửa chữa các lỗ xi lanh bị hư hỏng, điều mà các đầu gia công tiêu chuẩn trước đây không thể thực hiện được. Do đó, LaserCo DT và nhà điều hành đường sắt Bỉ đặt kỳ vọng cao vào nghiên cứu khả thi do ILT thực hiện.
Mỗi đầu iClad bao gồm ba mô-đun: cổng cấp bột, thân và phích cắm sợi. Ngược lại với các đầu gia công thông thường, các đầu gia công iClad và các bộ phận hoạt động cách nhau vài mm. Ở đầu gia công tiêu chuẩn, khoảng cách này đạt tới 20 mm. Tùy thuộc vào điểm xử lý, chùm tia laze có thể thoát ra ở Góc 30 hoặc 90. Có thể dễ dàng phủ các lỗ mù bằng đầu gia công góc 30- nhờ điểm vận hành của tia laze ở phía trước đầu gia công. Khi cần phủ qua các lỗ, đầu gia công góc 90 sẽ được sử dụng. Đầu gia công quay bên trong hẹp có chức năng bổ sung vì nó có thể được đưa vào lỗ để ốp từ bên cạnh hoặc phía trên - xuống độ sâu 500 mm. Tiêu chí chính cho các ứng dụng công nghiệp là khả năng chịu nhiệt liên tục của đầu xử lý. Phương pháp làm mát bằng nước hiệu quả được sử dụng giúp ngăn chặn tình trạng quá nhiệt của các bộ phận chính xác. Hệ thống bảo vệ bên trong của đầu gia công giúp đầu gia công không bị nhiễm bẩn hoặc hư hỏng do sự lắng đọng của các hạt bột. Ngoài ra, đường quang mà chùm tia laser truyền qua liên tục chứa đầy khí bảo vệ.
Xoay lỗ
Đầu gia công mới với chức năng quay được sử dụng để tân trang lại các lỗ xi lanh trong động cơ diesel. Việc tích hợp bộ truyền động quay vào đầu gia công cho phép sửa chữa các lỗ lệch tâm trong các bộ phận lắp tĩnh. Ngay cả khi được lắp theo chiều ngang, đầu gia công vẫn đảm bảo ứng dụng bột đồng đều mà không thay đổi Góc quay của nó. Tuy nhiên, trong ứng dụng cụ thể này, đầu quay được lắp thẳng đứng vào lỗ xi lanh thông qua hệ thống liên kết năm trục. Một trong những điểm gây tranh cãi chính với đầu quay là, với trọng lượng của bản thân đầu gia công, không thể quay động cơ diesel nặng tới 700 kg thông qua đầu gia công cố định. Các lỗ lệch tâm tạo ra sự mất cân bằng lớn, gây khó khăn cho việc đảm bảo độ chính xác gia công cần thiết. Định tâm từng xi lanh riêng lẻ là một lựa chọn ít khả thi hơn vì liên quan đến các yếu tố chi phí lớn.
Đường kính lỗ khoan của đường kính trong của xi lanh là 178 mm; Vùng phía dưới cần phủ có độ sâu khoảng 340 mm và bao gồm một vòng cao khoảng 60 mm. Đầu gia công thông thường chỉ phù hợp với các góc gần lỗ vì vòi phun nằm ở đầu đầu gia công. Do đó, mặc dù đường kính lỗ đạt tới 180 mm nhưng các đầu gia công này chỉ có thể được xử lý ở độ sâu tối đa khoảng 40 mm. Ngược lại, đầu iClad quay có thể được lắp thẳng đứng vào lỗ xi lanh và có thể xử lý toàn bộ bề mặt bên trong ở góc 90. Các thông số quyết định của mô hình iClad xoay có thể được tóm tắt ở ba khía cạnh: ngoài khả năng quay và đầu gia công hẹp, độ sâu gia công tối đa 500 mm cũng là yếu tố then chốt.
Lớp phủ hoàn hảo với hệ thống năm trục
Lớp bên trong của xi lanh giữa các điểm hư hỏng trên và dưới bị mòn và được phủ một lớp phủ dày hơn 1 mm. Đây được gọi là lớp phủ hợp kim thép không gỉ để đảm bảo không chỉ khả năng chống mài mòn cần thiết mà còn có khả năng chống ăn mòn tốt trong môi trường axit và kiềm. Độ dẻo dai của vật liệu hợp kim được lựa chọn giúp ngăn ngừa sự hình thành các vết nứt nhưng cũng có khả năng gia công tốt và độ xốp của lớp phủ bề mặt tối thiểu. Đầu tiên, các lỗ mòn của khách hàng LaserCo DT được gia công theo kích thước để loại bỏ vết mòn và vết nứt, tạo ra bề mặt nhẵn cho lớp phủ laser tiếp theo.
Tại Viện Công nghệ Laser Fraunhofer, các khối động cơ được đặt trên các giá đỡ bằng thép, sau đó căn chỉnh và điều chỉnh hợp lý. Tiến sĩ Andreas Weisheit và nhóm của ông, cùng với Stephan Kalawrytinos từ Pallas, đã phát triển đầu gia công quay bên trong). Ở vị trí thấp hơn, bề mặt của lỗ trụ có thể được gia công ở vùng vòng bị hư hỏng. Với hệ thống liên kết năm trục, hai lớp phủ được áp dụng bằng cách sử dụng hai chuyển động quay chồng lên nhau để đạt được độ dày lớp phủ mong muốn là 1 mm. Một chương trình điều khiển số đã được phát triển cho quá trình này. Bắt đầu từ cạnh dưới ở độ sâu khoảng 300 mm, lớp phủ bao phủ bề mặt theo dạng xoắn ốc.
Kết thúc thành công thử nghiệm đột phá
Ông Weishit rất hài lòng với kết quả kiểm tra. Ông nói: “Điều này chứng tỏ không còn nghi ngờ gì nữa rằng lớp phủ laser là khả thi về mặt kỹ thuật và tiết kiệm chi phí trong việc sửa chữa các lỗ xi lanh mà không cần phải mua vật thay thế”. Bằng cách sử dụng đầu gia công biên dạng xoay bên trong iClad, lớp phủ thu được có chất lượng bề mặt tuyệt vời." Theo ông, động cơ đang chạy đã chứng minh được khả năng của nó đối với các ứng dụng công nghiệp. Ngay cả sau vài giờ sử dụng liên tục, khả năng tiếp tục làm việc của nó vẫn hoàn toàn đáng tin cậy. Sự thành công hoàn toàn của cuộc thử nghiệm này cung cấp bằng chứng mang tính đột phá cho việc sửa chữa hoặc sửa chữa các bộ phận máy mà trước đây không thể đạt được.