میل‌لنگ (Crankshaft) شریان اصلی انتقال نیرو در هر موتور احتراق داخلی است. این قطعه وظیفه تبدیل حرکت خطی پیستون‌ها به نیروی دورانی را بر عهده دارد و در معرض شدیدترین بارهای دینامیکی، کششی و فشاری قرار دارد. خرابی میل‌لنگ، که اغلب با ترک‌های خستگی یا سایش شدید سطوح یاتاقان‌ها (Journals) همراه است، می‌تواند منجر به فاجعه مکانیکی شود. تعمیر و بازسازی میل‌لنگ‌های صنعتی و سنگین یک فرآیند مهندسی دقیق و چند مرحله‌ای است که نیازمند تجهیزات تخصصی و رعایت سخت‌گیرانه تلرانس‌ها می‌باشد.
مقدمه: اهمیت میل‌لنگ و ضرورت بازسازی
میل‌لنگ‌ها معمولاً از فولاد آهنگری شده (Forged Steel) یا چدن‌های داکتیل ساخته می‌شوند. بازسازی، به دلیل هزینه بالای خرید میل‌لنگ نو، یک استراتژی اقتصادی و فنی هوشمندانه در نگهداری و تعمیرات سنگین (MRO) است.
نقاط تمرکز خرابی
نقاط بحرانی که بیشترین توجه را در بازسازی می‌طلبند عبارتند از: سطوح پین‌های میل‌لنگ (Journals) که با یاتاقان‌ها در تماس هستند، شعاع‌های اتصال (Fillets) بین پین‌ها و بازوهای میل‌لنگ (محل تمرکز تنش خستگی) و چرخ‌دنده یا محل اتصال فلای‌ویل.
مرحله اول: بازرسی و تشخیص آسیب (Non-Destructive Testing – NDT)
اولین و حیاتی‌ترین مرحله، تعیین وضعیت سلامتی میل‌سوپاپ است، به ویژه برای کشف ترک‌های پنهان.
۱. بازرسی بصری اولیه و اندازه‌گیری‌های اولیه
بررسی دقیق تمام سطوح پین‌ها برای کشف خراش‌های عمیق، فرسایش یا تغییر رنگ ناشی از گرمای بیش از حد. اندازه‌گیری اولیه قطر پین‌ها و بازوهای اصلی برای تعیین میزان سایش یا بیضی‌شکلی (Ovality) با استفاده از میکرومترهای دقیق.
۲. تست با مایعات نافذ (Dye Penetrant Inspection – DPI)
این تست برای آشکارسازی ترک‌های سطحی و ریز (Hairline Cracks) در شعاع‌ها و اطراف سوراخ‌های روغن‌کاری حیاتی است. سطح باید کاملاً تمیز و سپس با مایع نافذ پوشش داده شود تا ترک‌ها آشکار گردند.
۳. تست ذرات مغناطیسی (Magnetic Particle Inspection – MPI)
برای میل‌لنگ‌های فولادی، MPI روشی استاندارد برای تشخیص ترک‌های زیرسطحی است. با اعمال یک میدان مغناطیسی و سپس پاشیدن ذرات مغناطیسی، هرگونه ناهنجاری در میدان مغناطیسی ناشی از ترک باعث تجمع ذرات و آشکار شدن محل ترک می‌شود.
۴. تست جریان گردابی (Eddy Current Testing)
این روش پیشرفته برای تشخیص ترک‌های کوچک در نزدیکی سطح، به ویژه در مناطق بحرانی مانند شعاع‌ها، بسیار کارآمد است و حساسیت بالایی دارد.
مرحله دوم: تاب‌گیری و اصلاح هندسه (Straightening and Alignment)
در صورت وجود انحراف محوری (Runout) یا تاب‌برداشتگی، این مرحله برای بازگرداندن میل‌لنگ به مرکزیت ایده‌آل انجام می‌شود.
تشخیص میزان تاب‌برداشتگی
میل‌لنگ بر روی تکیه‌گاه‌های دقیق (مانند لبه‌های تیز یا براکت‌های مخصوص) قرار داده شده و با استفاده از ساعت اندازه‌گیری (Dial Indicator) یا CMM، میزان انحراف شعاعی (Radial Runout) و محوری (Axial Runout) در نقاط مختلف اندازه‌گیری می‌شود.
فرآیند تاب‌گیری (Straightening)
تاب‌گیری با استفاده از یک پرس هیدرولیک با کنترل دقیق انجام می‌شود. اپراتور با اعمال نیروی فشاری کنترل شده در نقطه مقابل انحراف اندازه‌گیری شده، میل‌لنگ را به تدریج به حالت مستقیم بازمی‌گرداند. این فرآیند باید با احتیاط فراوان انجام شود تا از تنش بیش از حد و شکستگی میل‌لنگ جلوگیری شود و پس از آن، تست‌های NDT مجدداً تکرار گردند.
مرحله سوم: ماشین‌کاری دقیق سطوح پین‌ها (Journal Machining)
این مرحله برای رفع سایش، بیضی‌شکلی و تنظیم قطر پین‌ها برای پذیرش یاتاقان‌های تعمیراتی است.
سنگ‌زنی (Grinding)
میل‌لنگ بر روی دستگاه سنگ‌زنی مخصوص میل‌لنگ (Crankshaft Grinder) نصب می‌شود. دستگاه با استفاده از یک سنگ ساینده با دانه‌بندی بسیار ریز، مواد اضافی را از روی پین‌ها برمی‌دارد. این فرآیند باید با دقت بسیار بالا و کنترل دمای مداوم انجام شود تا از آسیب حرارتی به فلز پایه جلوگیری شود.
تنظیم ابعاد تعمیراتی (Undersize Dimensions)
بر اساس میزان سایش اندازه‌گیری شده در مرحله اول، میل‌لنگ به ابعاد زیر استاندارد (Undersize) سنگ‌زنی می‌شود. برای مثال، اگر سایش 0.25 میلی‌متر باشد، پین‌ها به اندازه 0.25 میلی‌متر کوچکتر از سایز استاندارد سنگ‌زنی می‌شوند تا برای یاتاقان‌های تعمیراتی با ضخامت بیشتر آماده گردند.
اصلاح شعاع‌ها (Fillet Rolling/Blending)
شعاع‌های اتصال بین پین‌ها و بازوها، نقاط تمرکز تنش هستند. پس از سنگ‌زنی، این شعاع‌ها باید با فرآیند رولینگ (Fillet Rolling) یا بلِندینگ (Blending) صاف شوند تا تنش‌های باقیمانده آزاد شده و مقاومت به خستگی در این مناطق حیاتی افزایش یابد.
مرحله چهارم: عملیات حرارتی نهایی و پرداخت سطح
این مراحل برای تضمین خواص مکانیکی و عمر طولانی میل‌لنگ پس از ماشین‌کاری ضروری است.
عملیات حرارتی برای رفع تنش (Stress Relieving)
پس از سنگ‌زنی و هرگونه تنش‌زایی مکانیکی، میل‌لنگ باید در دمای کنترل شده‌ای حرارت داده شود تا تنش‌های داخلی ناشی از ماشین‌کاری آزاد شوند و از شکست‌های ناشی از خستگی جلوگیری گردد.
پرداخت سطح و بالانسینگ
پولیش نهایی: سطوح پین‌ها با استفاده از سنگ‌های بسیار نرم یا کاغذ سنباده با گریت بالا پولیش می‌شوند تا زبری سطح (Ra) به حداقل رسیده و برای چسبیدن بهینه فیلم روغن آماده گردند.
بالانس دینامیکی: از آنجا که فرآیند سنگ‌زنی و حذف ماده بر توزیع جرم تأثیر می‌گذارد، میل‌لنگ باید بر روی یک دستگاه بالانسر دینامیکی تست شده و در صورت لزوم، با سوراخ‌کاری دقیق در چرخ‌دنده یا وزنه‌های متوازن، بالانس شود تا نیروهای گریز از مرکز در دورهای عملیاتی به حداقل برسد.
نتیجه‌گیری
تعمیر میل‌لنگ یک فرآیند چند مرحله‌ای پیچیده است که با تست‌های غیرمخرب دقیق آغاز شده و با تاب‌گیری، سنگ‌زنی ابعادی به زیر استاندارد، اصلاح شعاع‌ها، و پایان با عملیات حرارتی، پولیش و بالانس دینامیکی به پایان می‌رسد. رعایت دقیق تلرانس‌های سازنده در هر مرحله، به ویژه در تنظیم ابعاد یاتاقان و حذف ترک‌ها، تضمین‌کننده بازگشت میل‌لنگ به قابلیت اطمینان و کارایی برابر یا حتی بهتر از قطعه نو است.