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
јлюминиевый блок цилиндров: Ђ«аменить нельз€ ремонтироватьї

јЋ≈ —јЌƒ– ’–”Ћ≈¬,
кандидат технических наук,
директор фирмы ЂјЅ-»нжинирингї

¬ предыдущей статье мы рассказали, какие основные типы алюминиевых блоков цилиндров примен€ютс€ в конструкци€х современных двигателей. ¬ процессе эксплуатации рабочие поверхности цилиндров изнашиваютс€, а иногда возникают и более серьезные дефекты: задиры, трещины, пробоиныЕ ѕоэтому вопросы ремонта алюминиевых блоков не менее актуальны, чем традиционных чугунных.

ѕрактика показывает, что при ремонте большинства алюминиевых блоков используют несколько другие, нежели дл€ чугунных блоков, ремонтные технологии. ќни обусловлены следующими причинами:

Ч рабоча€ поверхность цилиндров алюминиевого блока, как правило, имеет иную структуру, чем основной материал блока (алюминиевый сплав);
Ч коэффициент температурного расширени€ алюминиевого сплава превышает аналогичный параметр чугуна и стали в 1,7Ч2 раза;
Ч прочность, твердость и коррозионна€ стойкость алюминиевого сплава существенно ниже, чем у чугуна.

¬виду этих особенностей алюминиевых блоков не только измен€ютс€ режимы традиционных ремонтных операций, таких как растачивание и хонингование, но и, кроме того, используютс€ оригинальные операции, не примен€емые при ремонте чугунных блоков.   тому же при ремонте алюминиевых блоков необходимы особые внимательность и аккуратность, без которых трудно добитьс€ высокого качества ремонта.

–емонтировать? Ћучше заменить!

Ќаиболее просто ремонтировать цилиндры алюминиевых блоков со вставными Ђмокрымиї чугунными гильзами: достаточно лишь заменить изношенные гильзы на новые. “аковы, например, рекомендации подавл€ющего большинства иностранных автопроизводителей дл€ многих двигателей легковых иномарок, где установлены Ђмокрыеї гильзы Ч их ремонт (расточка, хонингование) обычно не предусмотрен. — другой стороны, дл€ отечественных моторов выпускаютс€
ремонтные поршневые группы. ќднако точно выдержать геометрию Ђмокрыхї гильз при их расточке и хонинговании трудно.

ѕроблемы при ремонте Ђмокрыхї гильз св€заны с их жесткостью. Ќапример, крепление гильзы в хонинговальном или расточном станках с помощью различных приспособлений нередко приводит к ее деформации. Ќе спасает положение и обработка гильз, вставленных непосредственно в блок и прижимаемых сверху специальными шайбами, Ч помимо деформации могут возникнуть трудности при хонинговании.   примеру, конструктивные особенности многих блоков не позвол€ют брускам хонголовки выходить за нижнюю кромку гильзы. »з-за этого невозможно добитьс€ правильной геометрии цилиндра.

“рудности при ремонте гильз возникают вследствие разной толщины стенок Ч нижн€€ часть гильзы тоньше и, соответственно, более Ђподатлива€ї. ѕри растачивании и хонинговании эта часть стенки Ђдышитї, т. е. отжимаетс€ инструментом, что приводит к повышенной конусности нижней части гильзы.

–ешить проблемы с обработкой гильз можно, но не просто. ѕервый способ Ч индивидуальна€ обработка гильз с минимальным зажимом на последнем этапе хонинговани€ (этого можно добитьс€, если от проворачивани€ удерживать гильзу вручную с помощью хомута). »менно так удаетс€ исключить деформацию гильзы и, соответственно, обеспечить ее хорошую геометрию: эллипсность не более 0,02 мм, а конусность в пределах 0,01 мм.

ƒругой способ, напротив, моделирует деформацию гильз в блоке. ѕравда, дл€ его реализации нужна так называема€ Ђфальшголовкаї блока Ч плита с отверсти€ми, диаметр которых больше, чем у цилиндров. ќна прижимаетс€ вместе с прокладкой к блоку болтами взамен штатной √Ѕ÷. ƒалее, после предварительного растачивани€, гильзы подвергают хонингованию либо в блоке, если позвол€ет его конструкци€, либо индивидуально. ¬о втором случае желательно использовать хонголовку с подпружиненными брусками, чтобы сохранить форму гильзы в свободном состо€нии (отметим, что при повторном монтаже гильз в блоке их положение должно сохран€тьс€).

ѕон€тно, что точно выдержать все эти технологические тонкости на практике не просто и не дешево. Ёто еще раз подтверждают рекомендации зарубежных ремонтников: гильзы лучше мен€ть, чем ремонтировать. ѕравда, и при замене
следует соблюдать аккуратность, потому что нередки случаи коррозии блоков на нижних уплотн€ющих по€сках дл€ гильз. ≈сли такой факт установлен, то блоку необходим ремонт, к тому же совсем не простой. ѕомимо ликвидации коррозионных повреждений (посредством сварки, напылени€ и пр.), потребуетс€ точно обработать по€сок Ђкак чистої и при этом Ђне провалитьї гильзу от верхней плоскости (выступание гильзы от верхней плоскости блока обычно регламентируетс€ в пределах 0,05Ч0,10 мм).

—ила традиции

„ем хороша традиционна€ технологи€ ремонта? ƒа тем, что все тонкости ее отработаны до совершенства, включа€ станок, приспособлени€, инструмент, режимы обработки. ¬ этом и заключена сила традиции Ч не надо ничего изобретать, достаточно вз€ть и сделать. Ѕыстро и правильно.

»менно так в случае износа ремонтируют алюминиевые блоки цилиндров с залитыми чугунными гильзами. ќбычно производители предусматривают возможность, по меньшей мере, одного ремонта, при этом блоки подвергают традиционным операци€м расточки и хонинговани€ под поршни ремонтного размера.

ƒругое дело, когда цилиндр имеет глубокое повреждение, не устран€емое увеличением диаметра цилиндра до ремонтного размера. »ногда гильза, установленна€ на заводе-изготовителе, со временем тер€ет герметичность и начинает Ђтечьї, в результате чего в цилиндр и картер поступает антифриз. ¬ подобных случа€х необходима замена гильзы. Ёта операци€ тоже достаточно хорошо отработана в ремонтной практике (справедливости ради, отметим, что автопроизводители рекомендуют в таких случа€х мен€ть блок).

Ќачинают замену с удалени€ старой гильзы. ƒл€ этого гильзу растачивают до вскрыти€ основного материала блока и удалени€ ее остатков (обычно толщина залитой гильзы колеблетс€ в пределах 2,5Ч4,0 мм). ƒальнейшие действи€ завис€т от характера дефекта блока. ѕри серьезных повреждени€х в алюминиевой стенке, окружающей гильзу, могут по€витьс€ трещины. »х обнаруживают визуально или по результатам опрессовки рубашки охлаждени€ блока.

 рупные трещины, в том числе расположенные вдоль образующей цилиндра, требуют об€зательной заварки, поскольку способны расти под действием нат€га гильзы. —ледует быть готовым к тому, что после сварки блок может Ђповестиї. Ётот дефект потребует повторной обработки посадочной поверхности гильзы и дополнительной обработки постелей коленвала и/или верхней плоскости.

ѕри изготовлении новой гильзы в ее в верхней части необходимо выполнить упорный бурт, а в гнезде Ч соответствующую выточку. √ильза должна иметь нат€г в гнезде 0,05Ч0,07 мм. „тобы легко, Ђот рукиї, установить такую гильзу в блок, достаточно охладить ее в жидком азоте до -186∞—, даже не прибега€ к нагреву блока.  стати, перед установкой гильзы необходимо нанести на верхнюю и нижнюю части гнезда жидкий герметик (этим гарантируетс€ герметичность посадки гильзы), а сразу после установки Ч Ђзаневолитьї гильзу, т. е. создать давление в сторону запрессовки до окончательного выравнивани€ температуры блока (подробно эта технологи€ описана в є 1/2002).

–емонтировать?  онечноЕ

¬ самом деле, дл€ блоков цилиндров, выполненных по технологии Alusil (Silumal), фирмы-производители поршней выпускают не только стандартные, но и ремонтные комплекты поршневых групп (обычно такие комплекты имеют увеличенные размеры +0,5 и +1,0 мм, реже +0,35 и +0,7 мм). –емонтные поршни, также как и стандартные, в об€зательном пор€дке имеют тонкое покрытие железом. ѕопытки использовать обычные поршни без покрыти€ заканчиваютс€ мгновенным схватыванием (задиром) и выходом двигател€ из стро€. ”пом€нутые ремонтные комплекты изготавливаютс€ с учетом специально разработанной технологии ремонта алюминиевых цилиндров.

–астачивание цилиндров выполн€етс€ традиционно, однако хонингование имеет свои особенности. √лавное отличие состоит в использовании специальных абразивных брусков с минимальным Ђзасаливаниемї, которое, как известно, €вл€етс€ причиной по€влени€ задиров на отремонтированной алюминиевой поверхности.

‘ирма Sunnen, ведущий производитель хонинговального оборудовани€, рекомендует цилиндры таких блоков последовательно обрабатывать 3-м€ типами брусков, содержащих абразивные частицы из карбида кремни€ SiC. ѕервый тип Ч C30-J55, предназначен дл€ сн€ти€ дефектного сло€ (припуск 0,04Ч0,08 мм) после растачивани€, второй тип C30-J84 Ч дл€ предварительного хонинговани€
с припуском около 0,01Ч0,02 мм и удалени€ глубоких рисок, оставшихс€ от предыдущей операции, а третий тип —30-—03Ч81 примен€етс€ дл€ окончательного (финишного) хонинговани€ без изменени€ размера цилиндра.

≈сли хонингование проводитс€ после предварительного растачивани€, то сначала необходимо в об€зательном пор€дке удалить с блока всю стружку, так как ее попадание под абразивные бруски может повредить поверхность цилиндра и сами бруски, вызвав скалывание абразива с их кромок. “акой же результат может получитьс€ при чрезмерном давлении брусков на стенку цилиндра, плохой фильтрации масла, подаваемого в зону хонинговани€, а также при несоответствии профил€ наружной поверхности брусков и поверхности цилиндра (когда радиус закруглени€ брусков больше радиуса цилиндра).   примеру, при чрезмерно высоком давлении на поверхность цилиндра бруски, вместо того, чтобы резать твердые зерна кремни€, способны вырывать их с поверхности.  ак правило, эффект сопровождаетс€ налипанием алюмини€ на брусок, скалыванием его кромки и по€влением на поверхности цилиндра глубоких рисок, способных испортить всю работу.

ѕосле хонинговани€ диаметр цилиндра должен соответствовать заданному (обычно рабочий зазор поршн€ в цилиндре лежит в пределах 0,01Ч0,02 мм), но структура поверхности еще далека от требуемой. ѕоэтому на финишной стадии обработки цилиндров провод€т операцию полировани€ поверхности.

ѕолирование при ремонте фактически €вл€етс€ альтернативой химического травлени€ в производстве и выполн€етс€ без подачи смазочного масла к обрабатываемому цилиндру. —уть полировани€ сводитс€ к сн€тию незначительного (около 1 мкм) сло€ алюмини€ и обнажению кристаллов кремни€. ѕри этом используютс€ м€гкие фетровые башмаки C30-F85, устанавливаемые в хонголовку, и специальна€ Ђм€гка€ї кремниева€ (силиконова€) паста AN-30, снимающа€ с поверхности алюминий, не затрагива€ частицы кремни€.

ѕосле полировани€ поверхность цилиндров приобретает характерный матово-серый цвет, причем на ней не должно быть заметно рисок от резца или хонинговальных брусков. —труктура поверхности в этом случае представл€ет собой выступающие зерна кремни€, а алюминиевый сплав в виде св€зки располагаетс€ ниже уровн€ зерен на 1Ч1,5 мкм. ƒругими словами, поверхность становитс€ пористой Ч между зернами кремни€ по€вл€ютс€ микрообъемы, которые при работе двигател€ заполн€ютс€ маслом, смазывающим детали поршневой группы.

Ќемецка€ фирма Gehring дл€ обработки алюминиевых цилиндров предлагает другую технологию. ќтличи€, в основном, заключаютс€ в процессе предварительного хонинговани€. “ак, вместо 1-го типа брусков из SiC на этапе предварительного хонинговани€ используютс€ алмазные бруски, и лишь на последующих этапах, в том числе фининшного хонинговани€, устанавливаютс€ бруски с абразивом из карбида кремни€.

ќписанные приемы ремонта примен€ютс€ не только дл€ блоков, изготовленных по технологии Alusil (Silumal), но и дл€ более современных вариантов Ч Lokasil и Silitec (последний представл€ет собой кремниевую матрицу в виде гильзы, залитой алюминиевым сплавом и содержащей до 25% кремни€). ¬о всех случа€х макро- и микрогеометри€ цилиндров ничуть не отличаетс€ от заводской.

ѕри серьезных повреждени€х цилиндров, когда дефекты не могут быть устранены путем увеличени€ диаметра цилиндра до ремонтного, производители предусмотрели установку ремонтных гильз. “акие гильзы поставл€ютс€ в запасные части дл€ некоторых алюминиевых блоков, выполненных по указанным выше технологи€м.

–емонтные гильзы выполн€ютс€ из материала, аналогичного материалу блока, Ч это алюминиевый сплав с содержанием кремни€ более 17%. “ехнологи€ установки алюминиевой гильзы практически ничем не отличаетс€ от описанной выше дл€ чугунных гильз. –азница обусловлена физическими свойствами алюмини€, в частности его высокой теплопроводностью. Ќа практике это означает, что перед запрессовкой необходимо создавать максимально возможную разность температур между гильзой и блоком (к примеру, охлаждением гильзы в жидком азоте и нагревом блока), а запрессовку выполн€ть Ђот рукиї и быстро, чтобы гильза не успела нагретьс€.

ƒруга€, причем весьма непри€тна€, особенность алюминиевой гильзы Ч ее нельз€ допрессовать, как чугунную, если она по каким-либо причинам не встала Ђдо упораї на свое место. ≈динственно возможный выход в подобной ситуации Ч удалить гильзу расточкой. „то, вообще говор€, обидно Ч цена гильзы, как правило, превышает 100Ч120 долл., да и ждать новую гильзу Ђна заказї придетс€ не один день.

ѕосле того, как все гильзы будут установлены, их необходимо обработать обычным дл€ алюминиевых блоков данного типа образом. » обратите внимание на выступающие над привалочной плоскостью торцы гильз Ч при их обработке не рекомендуетс€ подрезать привалочную плоскость блока, чтобы величина выступани€ поршней в ¬ћ“ над плоскостью не превысила предельных значений (обычно 0,5Ч0,7 мм) и не образовалось ступени между плоскостью и верхней частью передней крышки блока.

 огда ремонт Ч дело тонкое

»менно так обстоит дело с алюминиевыми блоками, имеющими покрытие цилиндров типа Nicasil (Galnical).  ак известно, в процессе длительной эксплуатации даже это покрытие, несмотр€ на сверхвысокую твердость, тоже изнашиваетс€. ¬озникает вопрос: можно ли ремонтировать такой блок цилиндров? ѕрежде чем ответить на него, рассмотрим некоторые особенности блоков с упом€нутым покрытием.

ќбычно на практике необходимость ремонта возникает редко, чаще всего тогда, когда покрытие уже безвозвратно повреждено. — другой стороны, дл€ подавл€ющего большинства двигателей ремонтные поршни не выпускаютс€. Ћишь дл€ некоторых моторов BMW удаетс€ найти поршневые группы с увеличенным на 0,07Ч0,08 мм размером. » все же допустим, что поршни найдены, да и покрытие цилиндров пока Ђживоеї Ч без сколов и задиров. ѕопробуем что-нибудь сделать.

–астачивать цилиндры такого блока Ч зате€ бессмысленна€. Ќи один резец Ђне возьметї карбид кремни€, содержащийс€ в материале покрыти€, да и расточка с припуском менее 0,1 мм не требуетс€.

«начит, хонингование? ƒа, но не без Ђхитростейї. ¬о-первых, бруски выбирают только самые твердые Ч алмазные или с абразивными частицами из нитрида бора. ƒалее Ч режимы хонинговани€: нужно устанавливать самое минимальное усилие давлени€ брусков на поверхность цилиндра, чтобы не Ђпродавитьї и не разрушить тонкое покрытие.

  сожалению, даже соблюдение самых строгих мер предосторожности еще не гарантирует успех всего меропри€ти€ в целом.   примеру, длительно работавший блок может иметь повышенную эллипсность цилиндров (до 0,03Ч0,05 мм). ѕри минимальном усилии хонинговани€ устранить эллипс полностью трудно, в то же врем€ опасность разрушени€ (скалывани€) покрыти€ вблизи малой оси эллипса цилиндра весьма велика. ¬ конечном счете, положительного результата удаетс€ достигнуть не на всех цилиндрах блока.

≈сли же покрытие повреждено (необ€зательно при хонинговании), то никаких рекомендаций по ремонту производители не дают. Ёта ситуаци€ породила среди механиков Ђлегендыї о необходимости повторного покрыти€ цилиндра Ђника-силомї. ќднако многолетн€€ практика показывает, что нет смысла повтор€ть сложную заводскую технологию. »звестно немало случаев, когда отремонтировать блок в рамках Ђразрешенныхї производителем технологий невозможно. Ёто случаетс€ при серьезных и глубоких повреждени€х рабочей поверхности цилиндров.

»з –оссии Ч с технологией

ƒопустим, что в процессе эксплуатации блок с покрытием Nicasil получил повреждени€ цилиндров. „то делать с таким блоком?

¬о-первых, можно Ђпустить в расходї. » купить новый. » даже мотор новый в сборе поставить, как рекомендуют производители в таких случа€х. “олько то, что хорошо дл€ нового автомобил€, никак не подойдет дл€ дес€тилетнего.

√де-нибудь в ≈вропе можно использовать и такое альтернативное решение Ч поставить двигатель Ђб/уї. ƒешево и сердито. “олько у нас не ≈вропа Ч документы соответствующие нужны на такой мотор. ј кто их выдаст?

¬от и получаетс€ Ч хочешь не хочешь, а надо ремонтировать, т. е. Ђгильзоватьї обычными чугунными гильзами.

ћожно так поступать?  онечно, нет, если соблюдать инструкции производителей. ќднако инструкции можно Ђзабытьї, и тогда ответ станет положительным. ѕри одном непременном условии Ч если овладеть технологией установки чугунных гильз и отработать ее до совершенства.

¬ыше мы рассказывали, как мен€ть залитые чугунные гильзы на алюминиевых блоках. ”становка ремонтных чугунных гильз в блоки других типов ничем не отличаетс€ от описанной. ѕри этом в блоках типа Silumal (Alusil), вместо пар трени€ Ђкремний-железої дл€ поршн€ и Ђкремний-хромї дл€ поршневых колец, получаютс€ пары Ђчугун-железої и Ђчугун-хромї, отлично работающие и обладающие высокой долговечностью.  роме того, чугунные гильзы отлично противосто€т перегреву и недостаточной смазке, чего никак не скажешь о Ђроднойї алюминиевой поверхности.

¬ блоках с покрытием типа Nicasil (Galnical) дл€ поршней вообще нет никакой разницы по какой поверхности скользить Ч чугунной или Ђроднойї из Ђникасилаї, хот€ на более старых моторах долговечность поршневых колец после ремонта несколько снижаетс€ из-за отсутстви€ у них хромового покрыти€.

 ак нам стало известно, на сегодн€шний день така€ технологи€ примен€етс€ только в отечественной практике. » весьма успешно Ч ресурс деталей цилиндропоршневой группы у отремонтированных моторов превышает 150тыс. км.


ƒругие наши статьи...



–асточка и хонингование цилиндров чугунного блока провод€тс€ по уже ставшими традиционными технологи€м. „угунные цилиндры алюминиевого блока ремонтируют точно так же.




ѕри восстановлении блоков со вставными "мокрыми" гильзами лучше использовать полный ремонтный комплект, нежели растачивать гильзы под увеличенный размер поршней.




“ипичные повреждени€ м€гкого алюминиевого цилиндра при перегреве двигател€.








ѕри хонинговании алюминиевых цилиндров абразивные бруски должны одновременно срезать м€гкий алюминиевый сплав и твердые зерна кремни€.








ѕосле полировани€ кремниевой пастой поверхность алюминиевого цилиндра приобретает пористость - между зернами кремни€ образуютс€ микрообъемы, заполн€емые маслом: а - поршневое кольцо; b, d - зерна кремни€; с - алюминиевый сплав; е - масло.




’ороша алюминиева€ гильза, да не дешева!




–асточка цилиндров алюминиевого блока - обычна€ ремонтна€ процедура.




∆идкий азот дл€ гильзы - отрада моториста!




—ама€ ответственна€ операци€ дл€ алюминиевой гильзы - поставить ее "от руки". ќдно неверное движение - и гильза будет испорчена, а вс€ работа загублена.





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