घिसे हुए सिलेंडर के छेदों की लेजर क्लैडिंग

लेज़र क्लैडिंगइंजन घटकों की सर्विसिंग या अनुकूलन के लिए एक सिद्ध तकनीक है, और यह अपनी विश्वसनीय पुनरावृत्ति, कम तापीय तत्व तनाव और कम लागत वाले यांत्रिक संशोधन के कारण एक अपरिहार्य तकनीक है। अब बाज़ार में एक नया उपकरण आईक्लैड® है, जिसका उपयोग आंतरिक आकृतियों या ब्लाइंड होलों को उस स्तर तक जोड़ने के लिए किया जा सकता है जो पारंपरिक मशीनिंग हेड्स के साथ संभव नहीं है। यह माइक्रो-मशीनिंग 26 मिमी व्यास वाले छोटे छेद और 500 मिमी तक की मशीनिंग गहराई पर चढ़ने के लिए उपयुक्त है। अब, पहली बार, इसके निर्माता पलास (रसेलेन, जर्मनी) ने आईक्लैड को एक रोटरी मशीनिंग हेड से सुसज्जित किया है जिसका उपयोग डीजल ट्रेन इंजनों में घिसे हुए सिलेंडर छेद की मरम्मत के लिए किया जा सकता है। रोटरी फ़ंक्शंस से सुसज्जित मशीनों में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए बेजोड़ क्षमता होती है, जो 500 मिमी तक की मशीनिंग गहराई के साथ विलक्षण छेद या 50 मिमी या अधिक व्यास वाले गैर-घूर्णी रूप से सममित खुले घटकों की आंतरिक रूपरेखा की मरम्मत करती है।

बेल्जियम के लेजर विशेषज्ञ लेजर कोटिंग डायमंड टेक्नोलॉजी (लेजरको डीटी), जो कि स्ट्रेपी-ब्रैक्वेग्निज़, बेल्जियम में स्थित है, लेजर क्लैडिंग और डायमंड कोटिंग के माध्यम से धातुओं को पहनने से बचाता है। बेल्जियम के एक रेलवे ऑपरेटर ने ऊपरी और निचले पिस्टन के रिवर्स पॉइंट पर लेजर क्लैडिंग तकनीक का उपयोग करके घिसे हुए सिलेंडर छेद की मरम्मत के लिए कंपनी को नियुक्त किया। कंपनी के प्रबंध निदेशक ह्यूजेस डेस्मेक्ट ने जर्मनी के आचेन में फ्राउनहोफर इंस्टीट्यूट फॉर लेजर टेक्नोलॉजी (आईएलटी) को व्यवहार्यता अध्ययन करने के लिए कहा। इस शोध के संबंध में, ILT ने पलास (www.pallaskg.de) के साथ मिलकर काम किया, जिसने पहले iClad विकसित किया था और अब सिस्टम का विपणन कर रहा है। इस अध्ययन में, छह क्षतिग्रस्त सिलेंडर छेदों में से दो की मरम्मत के लिए ICLAD-आधारित लेजर मेल्टिंग का उपयोग किया गया था।

इंजन को बदलने की लागत लगभग $20 है,000। परिवहन के दौरान खर्च होने वाली बड़ी मात्रा में धन और समय को ध्यान में रखते हुए, लेजर क्लैडिंग को अधिक समय और लागत-कुशल विकल्प के रूप में पहचाना जाता है। पर्याप्त रूप से बड़े एपर्चर के लिए, जैसे कि 100 मिमी व्यास या उससे बड़े, बाहरी या आंतरिक प्रोफाइल की मशीनिंग प्रदान करने के लिए बाजार में विभिन्न प्रकार के पारंपरिक मशीनिंग हेड उपलब्ध हैं। अब, छोटे घूमने वाले आईक्लैड हेड के आगमन के साथ, यह क्षतिग्रस्त सिलेंडर छेद की मरम्मत के लिए एक विश्वसनीय नई तकनीक बन गई है, जो पिछले मानक मशीनिंग हेड के साथ संभव नहीं था। इसलिए लेजरको डीटी और बेल्जियम रेल ऑपरेटर को आईएलटी द्वारा किए गए व्यवहार्यता अध्ययन से बहुत उम्मीदें हैं।

प्रत्येक आईक्लैड हेड में तीन मॉड्यूल होते हैं: पाउडर फीड पोर्ट, बॉडी और फाइबर प्लग। पारंपरिक मशीनिंग हेड के विपरीत, आईक्लैड मशीनिंग हेड और घटक एक-दूसरे से कुछ मिलीमीटर के भीतर काम करते हैं। मानक मशीनिंग प्रमुखों में, यह दूरी 20 मिमी तक पहुँच जाती है। प्रसंस्करण बिंदु के आधार पर, लेजर बीम 30 या 90 के कोण पर बाहर निकल सकता है। मशीनिंग हेड के सामने लेजर के ऑपरेटिंग बिंदु के कारण, ब्लाइंड होल को आसानी से 30-कोण मशीनिंग हेड के साथ लेपित किया जा सकता है। जब छिद्रों के माध्यम से कोटिंग करना आवश्यक होता है, तो 90 कोण मशीनिंग हेड का उपयोग किया जाता है। संकीर्ण आंतरिक रोटरी मशीनिंग हेड में अतिरिक्त कार्यक्षमता होती है क्योंकि इसे साइड से या ऊपर से नीचे 500 मिमी की गहराई तक क्लैडिंग के लिए छेद में डाला जा सकता है। औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए मुख्य मानदंड प्रसंस्करण सिर की निरंतर ताप भार क्षमता है। उपयोग की जाने वाली कुशल जल शीतलन विधि सटीक घटकों को अधिक गर्म होने से रोकती है। मशीनिंग हेड की आंतरिक सुरक्षा प्रणाली इसे पाउडर कणों के जमाव से दूषित या क्षतिग्रस्त होने से रोकती है। इसके अलावा, लेजर बीम जिस ऑप्टिकल पथ से होकर गुजरती है वह लगातार सुरक्षात्मक गैसों से भरा होता है।

रोटरी फ़ंक्शन वाले नए मशीनिंग हेड का उपयोग डीजल इंजनों में सिलेंडर छेद को नवीनीकृत करने के लिए किया जाता है। मशीनिंग हेड में एक रोटरी ड्राइवर का एकीकरण स्थिर बढ़ते भागों में विलक्षण छिद्रों की मरम्मत की अनुमति देता है। क्षैतिज रूप से डालने पर भी, मशीनिंग हेड अपने घूर्णन कोण को बदले बिना एक समान पाउडर अनुप्रयोग सुनिश्चित करता है। हालाँकि, इस विशेष अनुप्रयोग में, घूमने वाले सिर को पांच-अक्ष लिंकेज प्रणाली के माध्यम से सिलेंडर छेद में लंबवत डाला जाता है। रोटरी हेड के साथ विवाद का एक मुख्य बिंदु यह है कि, मशीनिंग हेड के वजन को देखते हुए, एक निश्चित मशीनिंग हेड के माध्यम से 700 किलोग्राम वजन वाले डीजल इंजन को घुमाना असंभव है। विलक्षण छेद बड़ी मात्रा में असंतुलन पैदा करते हैं, जिससे आवश्यक मशीनिंग सटीकता की गारंटी देना बहुत मुश्किल हो जाता है। बड़े लागत कारकों के कारण प्रत्येक सिलेंडर को अलग-अलग केन्द्रित करना एक कम व्यवहार्य विकल्प है।

सिलेंडर के आंतरिक व्यास का बोर व्यास 178 मिमी है; निचला क्षेत्र जिसे लेपित करने की आवश्यकता है वह लगभग 340 मिमी गहरा है और इसमें लगभग 60 मिमी ऊंची एक अंगूठी होती है। पारंपरिक मशीनिंग हेड केवल छेद के करीब के कोणों के लिए उपयुक्त होते हैं क्योंकि नोजल मशीनिंग हेड की नोक पर स्थित होता है। इसलिए, हालांकि छेद का व्यास 180 मिमी तक पहुंचता है, इन मशीनिंग हेड्स को केवल लगभग 40 मिमी की अधिकतम गहराई तक ही संसाधित किया जा सकता है। इसके विपरीत, घूमने वाले आईक्लैड हेड को सिलेंडर बोर में लंबवत डाला जा सकता है और पूरी आंतरिक सतह को 90 कोणों पर संभाल सकता है। घूमने वाले आईक्लैड मॉडल के निर्णायक मापदंडों को तीन पहलुओं में संक्षेपित किया जा सकता है: इसकी घूमने की क्षमता और संकीर्ण मशीनिंग हेड के अलावा, 500 मिमी की अधिकतम मशीनिंग गहराई भी एक महत्वपूर्ण कारक है।

ऊपरी और निचले विफलता बिंदुओं के बीच सिलेंडर की आंतरिक परत खराब हो गई है और 1 मिमी से अधिक मोटी कोटिंग के साथ कवर किया गया है। इसे न केवल आवश्यक पहनने के प्रतिरोध को सुनिश्चित करने के लिए, बल्कि अम्लीय और क्षारीय वातावरण में अच्छा संक्षारण प्रतिरोध सुनिश्चित करने के लिए स्टेनलेस स्टील मिश्र धातु क्लैडिंग कहा जाता है। चयनित मिश्र धातु सामग्री की कठोरता दरारें बनने से रोकती है, लेकिन इसमें अच्छी मशीनेबिलिटी और न्यूनतम सतह कोटिंग छिद्रता भी होती है। सबसे पहले, लेज़रको डीटी ग्राहकों के घिसाव वाले छिद्रों को घिसाव और दरारें हटाने के लिए आकार के अनुसार मशीनीकृत किया जाता है, जिससे बाद में लेज़र क्लैडिंग के लिए एक चिकनी सतह बनाई जाती है।

फ्रौनहोफर इंस्टीट्यूट ऑफ लेजर टेक्नोलॉजी में, इंजन ब्लॉक को स्टील सपोर्ट पर रखा जाता है, फिर संरेखित किया जाता है और ठीक से समायोजित किया जाता है। डॉ. एंड्रियास वीशिट और उनकी टीम ने पलास के स्टीफ़न कलाराइटिनो के साथ मिलकर आंतरिक रोटरी मशीनिंग हेड विकसित किया)। निचली स्थिति में, क्षतिग्रस्त रिंग क्षेत्र में सिलेंडर छेद की सतह को मशीनीकृत किया जा सकता है। पांच-अक्ष लिंकेज प्रणाली के साथ, 1 मिमी की वांछित कोटिंग मोटाई प्राप्त करने के लिए दो ओवरलैपिंग घूर्णन गतियों का उपयोग करके दो कोट लगाए जाते हैं। इस प्रक्रिया के लिए एक संख्यात्मक नियंत्रण कार्यक्रम विकसित किया गया था। लगभग 300 मिमी की गहराई पर निचले किनारे से शुरू होकर, कोटिंग सतह को सर्पिल रूप में कवर करती है।

श्री वीशिट परीक्षण परिणामों से बहुत प्रसन्न हुए। "यह बिना किसी संदेह के साबित होता है कि प्रतिस्थापन खरीदने की आवश्यकता के बिना सिलेंडर छेद की मरम्मत में लेजर क्लैडिंग तकनीकी रूप से व्यवहार्य और लागत प्रभावी है," उन्होंने कहा। घूर्णन आंतरिक प्रोफ़ाइल मशीनिंग हेड iClad का उपयोग करते हुए, परिणामी कोटिंग में उत्कृष्ट सतह की गुणवत्ता होती है।" उनकी राय में, चलने वाले इंजन ने औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए अपनी क्षमता साबित कर दी है। कई घंटों के निरंतर उपयोग के बाद भी, काम करना जारी रखने की इसकी क्षमता बिल्कुल विश्वसनीय बनी हुई है। इस परीक्षण की पूर्ण सफलता मशीन के पुर्जों की मरम्मत या मरम्मत के लिए अभूतपूर्व साक्ष्य प्रदान करती है, जो पहले अप्राप्य थे।