在維修或優(yōu)化發(fā)動機零部件方面，激光熔覆是一種成熟的技術，由于其可靠的可重復性、少量的熱敏元件應力和實現(xiàn)低成本的機械改造，這些優(yōu)勢都讓激光熔覆成為一種不可缺少的技術?，F(xiàn)在市場上出現(xiàn)了一種新的設備——iClad®,可用于熔覆內(nèi)部輪廓或盲孔,達到傳統(tǒng)的加工頭所無法企及的水平。這種微型加工適用于熔覆直徑小至26mm的孔，加工深度可達500毫米?，F(xiàn)在，它的生產(chǎn)者Pallas公司（位于德國Wrselen）首次給iClad裝備了一個旋轉(zhuǎn)加工頭，可以用來修復柴油火車發(fā)動機中磨損的缸孔。配備旋轉(zhuǎn)功能的機器在眾多應用方面擁有無與倫比的潛力，修復帶有偏心孔或直徑50毫米或以上的非旋轉(zhuǎn)對稱的開口組件的內(nèi)部輪廓，加工深度可達500毫米。
修復大型柴油列車的發(fā)動機
比利時激光專家——Laser Coating Diamond Technology公司（簡寫為LaserCo DT），總部設在比利時Str py- Bracquegnies，通過激光熔覆和金剛石涂層保護金屬免受磨損。一家比利時鐵路運營商委托該公司，采用激光熔覆技術對上下活塞的反轉(zhuǎn)點來整修磨損的缸孔。該公司的常務董事Hugues Desmecht，要求位于德國Aachen的弗勞恩霍夫激光技術研究所（ILT）開展可行性研究。關于這項研究，ILT與Pallas公司（www.pallaskg.de）緊密合作，早期兩者合作開發(fā)出了iClad，并且現(xiàn)在正在市場上銷售該系統(tǒng)。在這項研究中，基于iClad的激光熔覆被用于修復六個損壞缸孔中的兩個。
無需更換部件
更換發(fā)動機所需要的成本大約是20000美元。考慮到在運輸過程中所消耗的大量資金和時間，激光熔覆是被認可的更具時間和成本效益的替代方案。對于足夠大的孔徑，如直徑100毫米或更大，市場上現(xiàn)有多種傳統(tǒng)的加工頭能提供外部或內(nèi)部輪廓的加工?，F(xiàn)在，隨著小型旋轉(zhuǎn)iClad頭的問世，它已成為一種可靠的維修受損缸孔的新技術，是以前標準加工頭所無法做到的。因此，LaserCo DT公司和比利時的鐵路運營商對ILT所進行的可行性研究有著很高的期望。
|
每個iClad頭（圖1）包括三個模塊：粉末供料口，主體和光纖插頭。與傳統(tǒng)的加工頭對比，iClad加工頭和組件之間的工作距離只有幾毫米。而在標準加工頭中，該距離達到20毫米。根據(jù)加工點的不同，激光束可以30 或90 的角度退出。盲孔可以很容易地利用30 角的加工頭完成涂覆，這得益于激光的工作點在加工頭前方。需對通孔進行涂覆時，就采用90 角的加工頭。內(nèi)部狹窄的旋轉(zhuǎn)加工頭有額外的功能，因為它可以插入孔內(nèi)從側(cè)面或頂部進行熔覆——下降深度達500毫米。工業(yè)應用的主要標準是加工頭持續(xù)的熱負荷能力。使用的高效水冷卻方式可以防止精密元件發(fā)生過熱現(xiàn)象。加工頭的內(nèi)部保護系統(tǒng)可以防止它受到粉末顆粒沉積帶來的污染或損壞。此外，激光束經(jīng)過的光學路徑也持續(xù)充滿著保護氣體。
配備旋轉(zhuǎn)功能的新型加工頭被用來翻新柴油發(fā)動機的缸孔（圖2）。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器集成到加工頭部允許修復靜態(tài)安裝部件上的偏心孔。即便是水平插入，加工頭也能確保粉末均勻應用，而無需改變其旋轉(zhuǎn)角度。然而，在這種特定的應用程序中，旋轉(zhuǎn)頭通過五軸聯(lián)動系統(tǒng)垂直地插入氣缸孔。使用旋轉(zhuǎn)頭的一個主要爭議點就是，考慮到加工頭自身的重量，要讓它通過固定的加工頭旋轉(zhuǎn)重達700公斤的柴油發(fā)動機是不可能的（圖3）。偏心孔創(chuàng)造了大量的不平衡，使得它非常難保證所需要的加工精度。對每一個汽缸單獨進行中心定位是一個不太可行的選擇，因為涉及大量的成本因素。
在上下壞點間的汽缸磨損內(nèi)層，覆蓋大于1毫米厚度的涂層。這就是所謂的不銹鋼合金熔覆，以確保不僅僅是必要的耐磨性，而且在酸性和堿性環(huán)境中擁有良好的耐腐蝕性。選定合金材料的韌性能夠防止裂紋的形成，還具有良好的機械加工性能和最小表面的涂層孔隙率。首先，將LaserCo DT客戶的磨損孔機加工到一定尺寸，以消除磨損和裂痕，為后續(xù)的激光熔覆創(chuàng)建一個光滑的表面。
Weisheit先生對測試結果非常滿意。他說：“這毫無疑問證明激光熔覆在缸孔的修復方面技術上是可行的，也符合成本效益，無需購買替代品更換。應用可旋轉(zhuǎn)的內(nèi)部輪廓加工頭iClad，得到的涂層具有優(yōu)良的表面質(zhì)量。”在他看來，運轉(zhuǎn)的發(fā)動機已經(jīng)證明了其工業(yè)應用的能力。即使經(jīng)過幾個小時的連續(xù)使用，它繼續(xù)工作的能力仍然絕對可靠。這個測試的圓滿成功為修理或修復機器零件提供了突破性的證據(jù)，這是以前可望而不可及的。 Kalawrytinos看到這種獨特加工頭的巨大應用潛力，“ iClad的五軸加工能力允許它以合理的成本和在前所未有的時間段內(nèi)精準地翻修磨損的孔洞。” 本文作者Stephan Kalawrytinos是Pallas公司的總經(jīng)理（公司位于德國Wrselen），Andreas Weisheit博士就職于弗勞恩霍夫激光技術研究所，Hugues Desmecht是LaserCo DT公司總經(jīng)理（公司位于比利時Strpy Bracquegnies）。有關更多信息，請發(fā)電郵至：info@pallaskg.de或 info@laserco.be。(end) |
轉(zhuǎn)載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
