سنگ‌زنی میل‌لنگ (Crankshaft Grinding) یکی از حساس‌ترین و حیاتی‌ترین مراحل در فرآیند تعمیر و بازسازی میل‌لنگ موتورهای احتراق داخلی، به ویژه در کاربردهای سنگین و صنعتی است. پس از تشخیص سایش، بیضی‌شکلی یا آسیب‌های دیگر بر روی پین‌های میل‌لنگ (Journals)، این فرآیند مکانیکی ساینده با هدف بازگرداندن دقیق ابعاد، هندسه و خواص سطحی به مشخصات کارخانه یا ابعاد تعمیراتی انجام می‌شود.
مقدمه: اهمیت سنگ‌زنی در چرخه عمر میل‌لنگ
میل‌لنگ‌ها تحت بارهای دینامیکی و حرارتی قرار دارند. سنگ‌زنی نه تنها ابعاد را اصلاح می‌کند، بلکه کیفیت سطح را برای تضمین یک فیلم روانکاری پایدار بین پین و یاتاقان بهبود می‌بخشد. دقت در این مرحله مستقیماً بر عمر مفید موتور و راندمان آن تأثیر می‌گذارد.
هدف نهایی سنگ‌زنی
هدف اصلی، دستیابی به سه معیار کیفی است: دقت ابعادی (قطر صحیح)، صحت هندسی (گردی و عدم وجود مخروطی یا بیضی‌شکلی) و کیفیت سطح (زبری مطلوب و عدم وجود آسیب متالوژیکی).
استانداردهای ابعادی و تلرانس‌ها
سنگ‌زنی باید تحت کنترل سخت‌گیرانه استانداردها انجام شود.
استانداردهای قطر پین (Journal Diameter Standards)
میل‌لنگ‌ها دارای ابعاد استاندارد اسمی (Nominal) برای پین‌های اصلی و شاتون هستند. در صورت خرابی، میل‌لنگ به ابعاد زیر استاندارد (Undersize) سنگ‌زنی می‌شود. این ابعاد معمولاً در مضرب‌های ۰.۲۵ میلی‌متر (مثلاً 0.25mm، 0.50mm، 0.75mm و غیره) تعریف می‌شوند. انتخاب صحیح سایز زیر استاندارد برای مطابقت با ضخامت لایه‌های یاتاقان تعمیراتی (Oversize Bearings) حیاتی است.
تلرانس‌های هندسی بحرانی
سه تلرانس هندسی کلیدی که در سنگ‌زنی باید رعایت شوند عبارتند از:
- گردی (Roundness): تفاوت بین بزرگترین و کوچکترین قطر در یک مقطع نباید از حد مجاز (معمولاً کمتر از ۰.۰۱۲ میلی‌متر یا 0.0005 اینچ) تجاوز کند.
- مخروطی بودن (Taper): تفاوت قطر در طول پین نباید فراتر از تلرانس تعیین شده برود.
- بیضی‌شکلی (Ovality): تفاوت بین قطر در دو محور متقاطع نباید از تلرانس‌های مجاز فراتر رود.
تکنیک‌های تخصصی سنگ‌زنی
فرآیند سنگ‌زنی به ابزارهای تخصصی و تکنیک‌های کنترل شده نیاز دارد.
انتخاب سنگ ساینده و سیال برش
نوع سنگ ساینده (مانند اکسید آلومینیوم یا کاربید سیلیکون) بر اساس جنس میل‌لنگ (فولادی، چدنی) انتخاب می‌شود. دانه‌بندی سنگ باید طوری انتخاب شود که در مرحله اول مواد بیشتری برداشته شده و در مراحل پایانی، زبری سطح نهایی (Ra) مورد نظر حاصل شود. استفاده از سیال خنک‌کننده (Honing Oil) با کیفیت بالا برای کنترل دما و انتقال براده‌ها ضروری است.
سنگ‌زنی پین‌های اصلی و شاتون
پین‌های اصلی و شاتون‌ها به صورت مجزا سنگ‌زنی می‌شوند. در حین سنگ‌زنی، دستگاه باید قابلیت چرخش میل‌لنگ را داشته باشد تا پین‌ها با یکدیگر هم‌تراز شوند و در نهایت، هنگامی که میل‌لنگ در جای خود نصب می‌شود، همه پین‌ها در یک صفحه قرار گیرند.
اهمیت اصلاح شعاع‌ها (Fillet Rolling/Blending)
محل اتصال پین‌ها به بازوها (Fillet Radius) ناحیه تمرکز تنش است. پس از سنگ‌زنی پین، این ناحیه باید با استفاده از یک ابزار رولینگ (Roller Tool) تحت فشار قرار گیرد. این عملیات، تنش‌های فشاری را در سطح شعاع ایجاد کرده و تنش‌های کششی باقی‌مانده ناشی از سنگ‌زنی را خنثی می‌کند و مقاومت میل‌لنگ در برابر خستگی را به طور چشمگیری افزایش می‌دهد.
کنترل فرآیند سنگ‌زنی و تضمین کیفیت
کنترل دقیق در حین و پس از سنگ‌زنی برای اطمینان از کیفیت نهایی حیاتی است.
کنترل خودکار ابعادی (Automatic Sizing)
در سنگ‌زنی‌های مدرن، از ابزارهای اندازه‌گیری الکترونیکی در خط (In-Process Gauging) استفاده می‌شود که به طور مداوم قطر پین‌ها را در حین برش اندازه‌گیری کرده و سرعت پیشروی سنگ را تنظیم می‌کنند تا به ابعاد نهایی با دقت بالا برسند و خطر برداشت بیش از حد ماده (Over-Grinding) کاهش یابد.
پولیش نهایی و دستیابی به زبری سطح ایده‌آل
پس از سنگ‌زنی نهایی، سطح پین‌ها باید تا زبری بسیار پایینی (Ra معمولاً بین 0.2 تا 0.4 میکرومتر) پرداخت شود. این کار با پولیش با استفاده از ساینده‌های بسیار ریز یا کاغذ سنباده انجام می‌شود تا بهترین شرایط برای تشکیل لایه پایدار روغن بین پین و یاتاقان فراهم گردد.
تست‌های نهایی پس از سنگ‌زنی
پس از اتمام سنگ‌زنی و پولیش:
- اندازه‌گیری مجدد: تأیید نهایی قطر، گردی و مخروطی بودن با استفاده از میکرومترهای دقیق و گیج‌های داخلی.
- تست بالانس دینامیکی: میل‌لنگ باید مجدداً بالانس شود، زیرا فرآیند سنگ‌زنی و حذف ماده از وزنه‌های تعادل، توزیع جرم را تغییر داده است.
- تست‌های متالوژیکی: در صورت لزوم، بازرسی MPI یا DPI مجدد برای اطمینان از عدم ایجاد ترک جدید در اثر تنش‌های حرارتی و مکانیکی فرآیند سنگ‌زنی.
نتیجه‌گیری
سنگ‌زنی میل‌لنگ یک فرآیند مهندسی با تلرانس بسیار پایین است که کیفیت آن توسط دقت دستگاه، انتخاب صحیح سنگ ساینده، تکنیک اصلاح شعاع (Fillet Rolling) و کنترل دقیق ابعاد در هر مرحله تعیین می‌شود. رعایت دقیق استانداردها و استفاده از تکنیک‌های تخصصی، تضمین می‌کند که میل‌لنگ بازسازی شده بتواند بارهای سنگین موتورهای صنعتی را با طول عمر و راندمان مورد انتظار تحمل کند.