ћосква +7 495 545 6936
E-mail: написать
YouTube Instagram
Ќаш опыт в двигател€х Ч с 1990 года!
—ѕ≈÷»јЋ»«»–ќ¬јЌЌџ… ћќ“ќ–Ќџ… ÷≈Ќ“–
јЅ-»нжиниринг
√Ћј¬Ќјя

Ђјзотна€ї технологи€: ремонт без ошибок


јЋ≈ —јЌƒ– ’–”Ћ≈¬, кандидат технических наук

Ќа какие только ухищрени€ ни приходитс€ идти, чтобы спасти, казалось бы, безнадежно поврежденную моторную деталь - и растачивать, и полировать, и фрезеровать. ј еще - выпрессовывать и запрессовывать различные втулки и гильзы. ѕоследнее, а именно то, кака€ технологи€ запрессовки используетс€, нередко определ€ет успех всего дела. Ќапротив, ошибки на этой стадии ремонта, как правило, чреваты серьезными последстви€ми.

Ёто случилось несколько лет назад. ѕривезли на —“ќ Ђћерседесї с неисправным двигателем. ћотор, естественно, сн€ли, разобрали и ужаснулись - в блоке цилиндров трещина, пр€мо по одному из цилиндров. ћен€ть блок на новый? Ќикакого смысла - слишком дорого. ЂЅэушныйї тоже не выход - подобные блоки все сплошь Ђбез документовї. ќстаетс€ одно - ремонтировать.

—илами —“ќ такой ремонт не сделать - нет оборудовани€. ѕоэтому блок отвезли в специализированную мастерскую, где поврежденный цилиндр Ђзагильзовалиї. “о есть расточили и поставили ремонтную гильзу - нормальный и общеприн€тый способ ремонта. » ходить бы мотору и дальше Ђдолго и счастливої, если бы через мес€ц после ремонта гильза не потекла: антифриз из-под головки блока начал просачиватьс€ через гильзу в картер.

ƒвигатель пришлось разобрать и переделывать заново. ћеханики виновато оправдывались перед недовольным клиентом: они-то все сделали правильно, просто блок плохо отремонтировали. ¬ мастерской блок Ђперегильзовалиї, естественно, бесплатно, но потери денег, времени и нервов у мотористов —“ќ от такого Ђремонтаї оказались весьма значительными.

¬ чем же была ошибка, если и гильза изготовлена аккуратно, и блок расточен точно, и нат€г гильзы в блоке выдержан? ѕопробуем это вы€снить, но вначале разберемс€...

«ачем нужен нат€г?

»так, есть гильза, которую необходимо установить в отверстие корпуса. ќчевидно, после установки гильза должна надежно держатьс€ в отверстии, т.е. не болтатьс€, иначе в процессе работы гильза и поверхность отверсти€ будут быстро повреждены ударными нагрузками. Ќо главное - это герметичность и хороший тепловой контакт между гильзой и поверхностью отверсти€. ѕоследнее определ€ет тепловой режим работы самой гильзы и ответной детали, расположенной внутри гильзы (к примеру, поршн€). Ќарушение теплового контакта или, как еще говор€т, большое термическое сопротивление на поверхности стыка гильзы и корпуса может привести к перегреву самой гильзы и, особенно, ответной ей внутренней детали с последующим ее повреждением (задиры, прогар, разрушение). »сключить эти нежелательные последстви€ удаетс€, если гильзу поставить в отверстие корпуса с нат€гом.

Ќат€г - это, как известно, разница между наружным диаметром гильзы и диаметром отверсти€. “о есть гильза больше, чем отверстие. ѕри этом важны два обсто€тельства - величина нат€га и способ установки гильзы в отверстие меньшего размера, чтобы удовлетворить требовани€м герметичности и низкого термического сопротивлени€.

 ак выбрать нат€г?

¬еличина нат€га - это не просто разница в диаметрах. ≈е значение сильно различаетс€ в зависимости от диаметра, длины, толщины, условий работы и материалов деталей. ¬от только несколько примеров.

ƒлинна€ (около 150 мм) гильза из чугуна устанавливаетс€ в чугунный блок цилиндров. ”слови€ работы довольно Ђм€гкиеї - трение колец и поршн€ о стенки. ќптимальна€ величина нат€га 0,04-0,06 мм. ћеньший нат€г ухудшит теплопередачу от поршн€ в охлаждающую жидкость, больший - приведет к чрезмерной деформации соседних цилиндров. ¬ то же врем€ при установке такой же гильзы в алюминиевый блок надо учитывать разницу в коэффициентах температурного расширени€ материалов: величину нат€га следует увеличить до 0,06-0,07 мм, чтобы гильза не ослабла при нагреве блока. Ќапротив, м€гкую алюминиевую гильзу в такой блок можно поставить с нат€гом всего 0,02-0,03 мм без какой-либо опасности ослаблени€ посадки.

—едло клапана имеет малую длину, но сильно нагреваетс€ и испытывает высокие ударные нагрузки при работе клапана. »з-за таких Ђжесткихї условий работы нат€г седла в отверстии головки блока должен быть не ниже 0,10-0,12 мм, хот€ диаметр седла весьма невелик - в среднем 40-45 мм. ¬ то же врем€ дл€ направл€ющих втулок клапанов и сталебронзовых втулок верхней головки шатуна (¬√Ў) вполне достаточно нат€га 0,03-0,05 мм. ¬ первом случае надежна€ посадка при малом нат€ге обеспечена сравнительно большой длиной направл€ющей втулки, а во втором - однородностью материалов (сталь) шатуна и основы втулки.

“еперь, когда нат€г выбран, обеспечен соответствующей мехобработкой деталей и подтвержден измерени€ми, попробуем запрессовать гильзу или втулку в отверстие корпуса. —делать это можно разными способами.

 ак запрессовывают гильзы?

ѕростейший, но наихудший, способ запрессовки - забить деталь в корпус кувалдой. –езультат очевиден - придетс€ гильзу выбивать обратно или вырезать и начинать все сначала. ѕочему?

„тобы запрессовать тонкую гильзу с нат€гом в 0,05 мм, потребуетс€ усилие в несколько сотен, а то и тыс€ч килограмм, что при ударном характере этого усили€ скорее всего приведет к ее растрескиванию.  роме того, при большом давлении на поверхность возможно по€вление задиров, резко увеличивающих усилие запрессовки и вызывающих потерю герметичности соединени€.

ѕоследнее особенно характерно дл€ разнородных материалов - к примеру, твердой чугунной детали и м€гкого алюминиевого корпуса.   тому же алюминиевый сплав имеет свойство не только легко Ђсдиратьс€ї гильзой, как резцом, но и уплотн€тьс€ (нагартовыватьс€), в результате чего от исходной величины нат€га останетс€ едва ли больше 0,02-0,03 мм. Ќу а алюминиевую деталь в алюминиевый корпус вообще Ђне загнатьї - детали намертво Ђсхват€тс€ї друг с другом, и будет разрушена не только гильза, но скорее всего, и корпус тоже.

ќт ударной запрессовки почти не отличаетс€ способ установки гильзы с помощью пресса (винтового или гидравлического). –азница лишь в том, что отсутствуют ударные нагрузки. ¬се остальные недостатки запрессовки Ђиз-под кувалдыї сохран€тс€.

Ќесмотр€ на очевидную вредность подобных способов запрессовки, они достаточно живучи - в некоторых мастерских все еще можно увидеть и кувалду, и пресс в действии. ј потому не стоит удивл€тьс€, когда после такой Ђработыї текут гильзы цилиндров или выпадают седла клапанов.

„то же делать? ќчевидно, необходимо резко снизить усили€ при запрессовке. –ечь, конечно, не идет об уменьшении нат€га - он должен быть задан жестко. ј вот увеличить зазор при запрессовке детали в корпус вполне возможно.

—оздать такие услови€ при монтаже поможет известна€ способность материалов расшир€тьс€ при нагреве и соответственно сжиматьс€ при охлаждении. ќхватывающую деталь (корпус) можно нагреть, а охватываемую (гильзу) охладить так, что нат€г превратитьс€ в зазор. “огда поставить гильзу можно будет даже Ђот рукиї, без каких-либо усилий.

ƒействительно, простейший расчет показывает, что если чугунный блок цилиндров нагреть до 150o—, то диаметр гнезда под гильзу (100 мм) увеличитс€ на 0,13 мм. “огда при монтаже получаем зазор около 0,07 мм даже без охлаждени€ гильзы. ¬ алюминиевом блоке зазор будет еще выше - около 0,2 мм, за счет большего коэффициента температурного расширени€ алюминиевого сплава. “еперь достаточно лишь точно и быстро (чтобы не произошло выравнивани€ температуры деталей!) установить гильзу в блок Ђот рукиї, не прикладыва€ при этом никаких дополнительных усилий.

»менно така€ схема примен€етс€ сейчас в большинстве мастерских и техцентров, ремонтирующих и восстанавливающих моторные детали. “ем не менее данный способ, хот€ и дает минимальный процент брака, не всегда удачен, и вот почему.

ƒл€ нагрева корпусной детали приходитс€ примен€ть большие электропечи. Ѕез сомнени€, это большие затраты электроэнергии, да и печь - оборудование не из дешевых. ≈е необходимо устанавливать в отдельном помещении с хорошей вентил€цией, что тоже недешево, иначе работать там будет так же трудно, как сталевару у мартена.  роме того, деталь нагреваетс€ в печи целиком до температуры намного выше рабочей, что может вызвать ее деформацию и потребовать последующую дополнительную обработку некоторых поверхностей (плоскости, постели подшипников).

Ќо это, так сказать, вопросы финансово-организационного характера, которые можно решить один раз и больше к ним не возвращатьс€. ј вот некоторые технические проблемы при таком способе запрессовки не решить.

ƒопустим, на цилиндре в средней его части имеетс€ трещина. ѕосле расточки гнезда и установки гильзы трещина перекроетс€ гильзой. “олько будет ли отремонтированный блок герметичен? —овсем не об€зательно - нат€г невелик, поверхности сопр€жени€ не идеальны.

 онечно, можно нанести на поверхность перед сборкой герметик, который заполнил бы микронеровности, особенно, вокруг трещины, и не дал бы затем охлаждающей жидкости найти себе путь из рубашки охлаждени€ в камеру сгорани€ или картер. “олько вот беда: на нагретом блоке герметик немедленно полимеризуетс€. ≈сли же наносить герметик на гильзу, то при ее установке он легко задерживаетс€ ступенькой в верхней части гнезда, не обеспечива€ необходимого уплотнени€ трещины. ¬ результате резко возрастает опасность потери герметичности.

ѕолучаетс€, выхода нет? ѕочему же, есть, причем намного проще, чем кажетс€ на первый взгл€д.

Ќе в жар, а в холод!

ј зачем, собственно говор€, нагревать именно блок? ƒавайте охладим гильзу. “огда и печь не понадобитьс€, и помещени€ отдельного не нужно, и электроэнергию можно сэкономить.

ј чем охлаждать? “оже не проблема: есть такой газ, которого в атмосфере больше всего, азот. ѕри охлаждении азота до температуры -186o— он превращаетс€ в жидкость, абсолютно прозрачную и бесцветную. “олько хранить жидкий азот надо в большом термосе - сосуде ƒюара, иначе он быстро испаритс€.

ћногие производства и медицинские учреждени€ используют жидкий азот в своих технологических процессах, поэтому приобрести его не cложно.  роме того, это экологически чистый газ, не требующий каких-либо специальных мер или средств защиты, за исключением, пожалуй, перчаток, чтобы не Ђобжечьї холодом руки.

»менно на использовании жидкого азота и построены все технологии запрессовки деталей в Cпециализированном моторном центре фирмы ЂјЅ-»нжинирингї. —уть процесса предельно проста. ¬ пластиковое Ђкорытої нужного размера помещаем гильзы (седла, втулки) и заливаем их на 2/3 азотом. ѕосле того, как кипение азота прекратитс€ (это значит, что детали Ђприн€лиї температуру жидкости), вытаскиваем их из жидкости и легко устанавливаем в гнездо блока. ѕричем гораздо легче, чем после нагрева блока (получить такой же зазор можно только при нагреве блока до 220o—, опасном температурными деформаци€ми).

“акже легко решаетс€ проблема герметичности гильзы: на гнездо в блоке снизу и сверху перед установкой гильзы наноситс€ специальный жидкий герметик. “еперь герметичность гарантирована - зазор при установке большой, гильза не потащит герметик за собой, а полимеризаци€ наступит не раньше прин€ти€ гильзой температуры блока. Ёто подтверждено испытани€ми блоков на герметичность - случаи течи гильз при использовании данной технологии в насто€щее врем€ не известны.

Ќемалые преимущества Ђазотна€ї технологи€ дает и при ремонте головок блока цилиндров. „тобы убедитьс€ в этом, достаточно посчитать, насколько надо нагреть алюминиевую головку, чтобы чугунное седло диаметром 40 мм, имеющее нат€г в гнезде 0,12 мм, Ђпровалилосьї в гнездо свободно. ќтвет обескураживает: до 240o—! ≈сли же седло охлаждаетс€ в жидком азоте, то головку блока достаточно нагреть всего до 100o—. ƒл€ такого нагрева специальной мощной электропечи уже не потребуетс€.

— помощью азота можно легко выполнить и другие работы - запрессовать направл€ющие втулки клапанов или втулки ¬√Ў. ќтметим при этом, что жидкий азот относительно дешев - намного дешевле, чем электричество дл€ разогрева деталей в электропечи.

ƒругие наши статьи...


фото

ѕеред установкой гильз на гнездо в блоке наноситс€ специальный жидкий герметик

фото

„тобы установить гильзу, охлажденную в жидком азоте, в гнездо блока, никаких усилий не требуетс€

фото

”бедитьс€ в том, что гильза встала Ђна местої, помогает резьбова€ шпилька

фото

Ќет ничего проще, чем поставить седла клапанов с помощью азота



—ћ÷ "јЅ-»нжиниринг"© 2001. ¬се права защищены