Regeneration of Deteriorated Internal Combustion Engine Components used in Thermal Power Plants

Abstract

The generation of electric power through internal combustion engines plays an important role in the world economy. Exhaust cases and valves are critical engine components and are subjected to high pressures and temperatures. The additive remanufacturing technology of mechanical components that have reached the end of their useful life due to wear, through the L-DED laser directed energy deposition method, proves to be an effective method to obtain spare parts with similar or even superior characteristics to a new part, extending the product life cycle in the circular economy. The process consists of obtaining 3D models through reverse engineering, additive remanufacturing by L-DED and final machining. It was determined through the study that this methodology can be successfully applied to the exhaust boxes and valves of internal combustion engines for electric generation. The results obtained have shown that this remanufacturing method is an effective solution for the recovery of exhaust boxes and valves that have completed their useful life and can be applied to other engine elements, reducing the cost of the spare part compared to a new one and bringing with it important environmental benefits. In reference to the remanufacturing time, it has been determined that the application of the L-DED process in the exhaust boxes and valves is 3943 and 3677 s respectively. In addition to this time, the time used in the initial preparation and final machining must be added; however, the time is substantially less than the manufacturing of a new spare part, which brings with it an increase in the availability of these spare parts to perform scheduled maintenance in the engines for power generation, contributing to improve the efficiency of the national electric system.La generación de energía eléctrica a través de motores de combustión interna juega un rol importante en la economía mundial. Las cajas y válvulas de escape son componentes críticos del motor y están sometidos a altas presiones y temperaturas. La tecnología de remanufactura aditiva de componentes mecánicos que han finalizado su vida útil debido al desgaste, a través del método de deposición de energía dirigida por láser L-DED, resulta ser un método eficaz para conseguir repuestos con características similares e incluso superiores a un repuesto nuevo extendiendo el ciclo de vida del producto en la economía circular. El proceso consiste en la obtención de los modelos 3D a través de ingeniería inversa, remanufactura aditiva por L-DED y mecanizado final. Se determinó a través del estudio que esta metodología se puede aplicar con éxito en las cajas y válvulas de escape de los motores de combustión interna para generación eléctrica. Los resultados obtenidos han demostrado que este método de remanufactura es una solución eficaz para la recuperación de cajas y válvulas de escape que han finalizado su vida útil y puede ser aplicado a otros elementos de los motores reduciendo el costo del repuesto en comparación con un nuevo y trayendo consigo beneficios ambientales importantes. En referencia al tiempo de remanufactura se ha determinado que la aplicación del proceso L-DED en las cajas y válvulas de escape son de 3943 y 3677 s respectivamente, adicional a este tiempo se debe sumar el tiempo empleado en la preparación inicial y maquinado final, sin embargo, el tiempo es sustancialmente inferior a la fabricación de un repuesto nuevo lo que trae consigo un incremento de la disponibilidad de estos repuestos para realizar los mantenimientos programados en los motores para generación de energía contribuyendo en mejorar la eficiencia del sistema eléctrico nacional.