孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)
配備旋轉(zhuǎn)功能的新型加工頭被用來翻新柴油發(fā)動機(jī)的缸孔。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器集成到加工頭部允許修復(fù)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(yīng)用，而無需改變其旋轉(zhuǎn)角度。然而，在這種特定的應(yīng)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(diǎn)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(dá)700公斤的柴油發(fā)動機(jī)是不可能的。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(dú)進(jìn)行中心定位是一個不太可行的選擇，因?yàn)樯婕按罅康某杀疽蛩亍?/p>
汽缸內(nèi)徑的孔直徑為178毫米；需要涂覆的較低區(qū)域深度約為340毫米，并由一個高約60毫米的環(huán)管片組成。傳統(tǒng)的加工頭只適用于靠近孔內(nèi)的角度，因?yàn)閲娮煳挥诩庸ゎ^的尖端。因此，盡管孔的直徑達(dá)到180毫米，但是這些加工頭最多只能加工的深度約為40毫米。相比之下，可旋轉(zhuǎn)的iClad頭能夠垂直插入汽缸內(nèi)徑，能以90 角處理整個內(nèi)部表面。iClad的可旋轉(zhuǎn)型號所具備的決定性參數(shù)，可從三個方面概括：除了其旋轉(zhuǎn)的能力和窄型的加工頭，500毫米的最大加工深度也是一個關(guān)鍵因素。
利用五軸系統(tǒng)進(jìn)行完美的涂覆
在上下壞點(diǎn)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(jī)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(jī)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。
在弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所，發(fā)動機(jī)缸體被安置在鋼支撐上，然后對齊和進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。Andreas Weisheit博士和他的團(tuán)隊，以及來自Pallas公司的Stephan Kalawrytinos，一起開發(fā)出了內(nèi)部旋轉(zhuǎn)加工頭。在較低位置，受到損壞的環(huán)段區(qū)域內(nèi)，缸孔外表都能加工到。通過五軸聯(lián)動系統(tǒng)，利用兩個重疊的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動進(jìn)行兩次涂覆，以達(dá)到所要求的涂層厚度1毫米。一項數(shù)控程序的開發(fā)就是用于這項加工。從300毫米左右深度的底部邊緣開始，涂層以螺旋形式覆蓋在表面。一臺3kW的Nd:YAG激光器作為激光源。
一個突破性測試的圓滿結(jié)論
Weisheit先生對測試結(jié)果非常滿意。他說：“這毫無疑問證明激光熔覆在缸孔的修復(fù)方面技術(shù)上是可行的，也符合成本效益，無需購買替代品更換。應(yīng)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(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)已經(jīng)證明了其工業(yè)應(yīng)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(fù)機(jī)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(dú)特加工頭的巨大應(yīng)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(zhǔn)地翻修磨損的孔洞。”
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