Погода, Южно-Сахалинск
Курсы валют на Сахалине

 

Ремонт головки блока

Установка для точного ремонта головок блоков двигателей предназначена для восстановления профиля изношенных сёдел клапанов. Обработка ведётся твердосплавным фасонным резцом. Инструмент позволяет точно воспроизвести любую сложную геометрию седла. Все обработанные сёдла получаются абсолютно одинаковыми. Специальный резец позволяет производить замену сильно изношенных сёдел, а также растачивать посадку под ремонтные сёдла, в том числе после восстановления сваркой. Инструмент позволяет выполнять обработку головок блока для спортивных моторов.
Грамотно собрать двигатель способен только моторист, владеющий технологиями ремонта его деталей. Это наглядно проявляется при сборке головки блока цилиндров, многие операции которой (в том числе ремонт сёдел клапанов) обычно выполняются непосредственно на СТО. О них и пойдёт сегодня речь.
Ремонт и сборка головки блока, как, впрочем, и других узлов двигателя, начинается с проведения необходимых измерений и проверок. Причём особое внимание необходимо уделять именно сёдлам клапанов.


Зачем это нужно?

Седло клапана едва ли не самый ответственный элемент головки блока, в чём легко убедиться, анализируя условия работы клапана. Одно из главных условий это надёжное уплотнение сопряжения клапана с седлом, при котором утечки газов из камеры сгорания минимальны, а компрессия максимальна. Выполнение этого условия одновременно означает обеспечение хорошего теплового контакта клапана с седлом. Другими словами, плотное прилегание клапана к седлу позволяет отводить тепло от нагретой горячими газами тарелки через седло в головку блока, охлаждаемую жидкостью. И наоборот, любое нарушение герметичности в сопряжении клапана с седлом приводит к нарушению нормального теплового режима тарелки, седла и возникновению опасных дефектов, грозящих разрушением деталей.
Очень важно, чтобы герметичность сопряжения сохранялась в течение всего срока службы двигателя. Это достигается приданием уплотняющим фаскам седла и клапана специального профиля, компенсирующего износ сопряжённых поверхностей. Кроме того, правильная геометрия седла уменьшает сопротивление при впуске топливовоздушной смеси и выпуске отработавших газов, учитывая экономические и мощностные показатели двигателя.
Вполне естественно, что в процессе эксплуатации седла и фаски клапанов изнашиваются. Нередки и более серьёзные дефекты сёдел, которые удаётся обнаружить при тщательном контроле головки блока.

Как проверить седло?

Прежде чем приступить к проверке, необходимо тщательно очистить поверхность камер сгорания и сёдел под слоем нагара могут скрываться трещины. Особое внимание следует обратить на «отмытые» от нагара в процессе работы двигателя поверхности камер, резко отличающиеся от других камер по цвету: именно здесь наиболее вероятно обнаружение всяческих сюрпризов.
В зависимости от характера дефектов принимается решение о ремонте старых сёдел или необходимости замены их на новые.
Менять седло необходимо в следующих случаях:
- обнаружена трещина в стенке камеры сгорания и предполагается ремонт головки блока сваркой;
- есть подозрение на ослабление посадки седла в головке;
- вокруг внешнего диаметра седла наблюдаются следы коррозии;
- на седле обнаружена трещина или имеются следы его обгорания;
- большой износ седла, ведущий к его чрезмерному «углублению» при ремонте.
Последний дефект может привести к тому, что тарелка клапана сильно «провалится», и стержень клапана выдвинется вверх, нарушив работу гидротолкателя.
Если один из указанных дефектов обнаружен, необходимо заменить дефектные сёдла, строго соблюдая технологию замены. Такая технология рекомендована, в частности, фирмой Kolbenschmidt.          

Как заменить седло?

Чтобы удалить старое седло, его растачивают до момента, пока оставшееся тонкое кольцо не провернётся. После чего гнездо растачивают «как чисто» или под готовое новое седло.
Вообще говоря, замена седла операция несложная и может быть выполнена несколькими способами.
Вначале необходимо удалить старое седло. Для этого удобнее всего использовать специализированный станок для ремонта головок блока, хотя вполне допустимо использовать универсальное станочное оборудование (расточной или фрезерный станок) или даже ручные приспособления для ремонта сёдел.
Перед обработкой с помощью направляющего стержня (пилота) головка блока устанавливается на станке так, чтобы обеспечить соосность отверстия направляющей втулки и режущего инструмента. Если настроить резец на размер, чуть меньший наружного диаметра седла, то после растачивания оставшаяся тонкая часть седла, как только она начнёт вращаться, легко удаляется вручную.
Гнездо седла желательно расточить для обеспечения его соосности с направляющей втулкой. В головках двигателей старых конструкций, имеющих толстые стенки, допустимо обработку гнезда не проводить, если его поверхность не имеет дефектов и чрезмерных отклонений от цилиндричности.
При наличии трещин в головке блока их разделывают и заваривают, и лишь после обработки сварных швов растачивают гнёзда для сёдел. В подобных случаях обязателен и контроль на герметичность рубашки (опрессовка) головки его также необходимо делать при любом подозрении на наличие скрытых трещин.
Сама опрессовка операция несложная, однако достаточно трудоёмкая. Её проводят в горячей воде сжатым воздухом под давлением 5-6 атм обычно этого достаточно, чтобы пузырьки в местах скрытых трещин сделали их видимыми.
Новые сёдла изготавливаются из специальных чугунов или спечённых материалов. Некоторые фирмы выпускают заготовки сёдел в виде труб с соответствующими наружным и внутренним диаметрами либо уже готовые сёдла с увеличенным наружным диаметром.
Установка седла наиболее ответственный этап работы. Если замеры седла и гнезда выполнены правильно, в отверстии гнезда не осталось стружки и приготовлена специальная оправка, можно приступать к запрессовке.

Для облегчения установки седла головку блока следует подогреть до 180 200° С, а само седло охладить в жидком азоте или углекислоте. Запрессовка осуществляется ударным способом и быстро, чтобы до её окончания не произошло выравнивание температуры деталей.

Как поправить седло?

Изношенное или заменённое седло обрабатывается для придания ему соответствующего профиля. Очевидно, этот профиль должен соответствовать форме тарелки клапана, иначе возможны негерметичность сопряжения, перегрев и разрушение тарелки и седла клапана.
Поверхность контакта тарелки с седлом должна располагаться на расстоянии 0,4 0,8 мм от наружного диаметра тарелки. Приближение поверхности контакта к кромке тарелки улучшает перенос тепла от клапана в седло. Но как только эта поверхность выходит на кромку тарелки, на ней концентрируется большой поток тепла, способный легко сжечь тарелку и седло. Перенос поверхности контакта ближе к стержню клапана также повышает температуру кромки тарелки (она «повисает в воздухе» и хуже охлаждается) и, кроме того, увеличивает гидравлическое сопротивление потокам топливовоздушной смеси и продуктов сгорания.
Чтобы добиться требуемого профиля седла, рекомендуется вначале обрабатывать основной угол седла (его обычно делают на 0,5 1° меньше угла фаски клапана, чтобы ускорить приработку клапана к седлу), затем верхний угол для обеспечения высоты рабочей фаски седла, после чего угол, примыкающий к поверхности камеры сгорания, обеспечивающий нужный диаметр седла.
Очень важна ширина рабочей фаски седла. Обычно для впускных сёдел ширина рабочей фаски составляет 1,0 1,5 мм, для выпускных 1,5 2,0 мм. Для сёдел 16-клапанных моторов, имеющих диаметр тарелки менее 31 32 мм, ширину фаски можно уменьшить в 1,5 2 раза. При увеличении ширины фаски (и, соответственно, площади контакта) улучшается охлаждение тарелки, но труднее обеспечить герметичность. Последнее может вызвать утечки горячих газов и прогар седла или клапана. Напротив, узкая фаска отлично уплотняет, но срок службы клапана и седла сокращается из-за высоких механических нагрузок и температур на поверхностях контакта.
Для качественной обработки сёдел применяют разные методы: шлифовку, расточку специальными фрезами и резцами вручную или на специализированных станках.
В результате обработки профиль седла получается несколько упрощённым, наблюдается незначительная неконцентричность седла и оси отверстия направляющей втулки. Все это, а также невысокая чистота и следы «дробления» инструмента требуют последующей притирки.
Самые широкие возможности даёт обработка профильным резцом. В этом случае геометрия седла заложена в профиле самого инструмента. Ошибок и неточностей здесь уже быть не может. Сёдла получаются в точности такими, какими их спроектировали конструкторы мотора. Более того, все сёдла получаются одинаковыми, а для работы мотора это немаловажный момент. Проводить такую обработку позволяют не только специализированные станки, но и установки с ручным приводом.
Такие возможности имеет установка, применяемая на нашей фирме. Основой конструкции является самоустанавливающийся шпиндель с микроподачей.
Обработка сёдел на такой установке идёт минимум в три раза быстрее, чем ручными шарошками, за счёт одновременной обработки всех фасок седла, причём можно получить профиль любого сечения, а также удалить изношенное седло и обработать гнездо под запрессовку нового. Последнее весьма удобно при производстве тюнинговых и спортивных ГБЦ с «радиусным» профилем и увеличенным диаметром седла.
Точность обработки седла на указанном оборудовании очень высока, что обеспечивает хорошую герметичность клапана после сборки узла. Напротив, после обработки недорогим ручным инструментом рабочая фаска седла нередко не концентрична оси отверстия направляющей втулки (несоосность более 0,02 мм), а поверхность фаски оказывается некруглой или имеет характерное «дробление». Тогда приходится прибегать к дополнительной операции притирке клапана к седлу.
Притирка хорошо освоена и широко применяется на большинстве отечественных СТО. Более того, в некоторых мастерских весь процесс ремонта сёдел вообще ограничивают одной притиркой, получая в результате совершенно произвольную форму сопряжения седла и клапана.

Шлифовка фаски клапанов

В процессе эксплуатации любого двигателя внутреннего сгорания фаски клапанов вырабатываются, теряют форму,  на поверхности появляется углубление. Также из-за некачественного топлива зачастую на поверхности фаски появляются раковины. Всё это ухудшает работу двигателя. Если стержень и тарелка клапана не изношены сверх допустимых пределов, определённых заводом-изготовителем, то достаточно отшлифовать фаску тарелки клапана на специальном станке.

Проверка герметичности клапанов

После тщательной мойки всех деталей проводят контроль герметичности клапанов. Быстрее всего эта проверка выполняется на специализированных вакуумных установках. Однако результат не всегда достоверен усилие прижатия тарелки к седлу достаточно велико, и некоторые погрешности обработки (в частности, несоосность стержня и фаски клапана или отверстия направляющей втулки и седла) могут быть не замечены. На наш взгляд, даже простая проверка прилегания клапана «по краске» более достоверна. В некоторых мастерских герметичность клапанов проверяют, наливая в камеру керосин, но это сложнее и дольше.
Последняя проверка на «выступание» стержня клапана необходима в основном для двигателей с гидротолкателями. Если тарелка слишком сильно выступает в камеру сгорания, его стержень «утоплен», и гидротолкатель не выберет зазора в приводе не хватит хода плунжера. Такая ситуация возможна после установки новых сёдел. При ремонте старых сёдел возможно «проваливание» тарелок, при котором клапаны после сборки головки могут зависнуть в открытом положении, уперевшись в полностью сжатые гидротолкатели.

Регулировка клапанов

Как правило, существуют два типа регулировки клапанов – «отвёрточная» и регулировочными шайбами. «Отвёрточная» не вызывает сложности, так как регулировка осуществляется путём подкручивания винта до достижения необходимого зазора. Более подробно остановимся на регулировке путём применения шайб. В этом случае для достижения необходимого зазора нужно вставить шайбу определённой толщины. Если зазор больше номинала, вставляют более толстую шайбу, если меньше – стачивают шайбу до необходимой толщины.
Как правило, на СТО не имеют необходимого оборудования и стачивают шайбы на наждаке. При обработке на наждаке шайба нагревается докрасна, после этого твёрдость металла снижается, такая шайба долго не прослужит и вскоре снова придётся регулировать зазоры. К тому же, вручную невозможно соблюсти плоскопараллельность детали, а это приведёт к тому, что при вращении шайбы зазор будет меняться, так как на разных участках зазор будет «гулять».
Мы применяем для шлифовки специальный станок, где шайба крепится на магнитном столе и шлифовка ведётся при подаче охлаждающей жидкости. Толщина контролируется индикатором часового типа с ценой шкалы 0,01 мм. После шлифовки толщина шайбы проверяется микрометром. После такой шлифовки зазоры в клапанном механизме удаётся выставить максимально точно.

Что ещё надо сделать?

Безусловно, отремонтированная головка блока перед сборкой должна иметь ровную привалочную плоскость. Восстанавливается плоскость обработкой на плоскошлифовальном или фрезерном станках.

Итак, все сделано – отремонтировано, восстановлено, проверено, промыто. Значит, можно собирать? Ещё рано. Забыли проверить пружины клапанов – их длину в свободном состоянии и усилие при сжатии на определённую величину, регламентированные производителем двигателя.
Перед установкой клапанов в головку необходимо смазывать их стержни маслом, а при установке маслосъёмных колпачков не стоит забивать их «со всей ненавистью» – на некоторых двигателях колпачки не имеют упора и легко могут оказаться порваны.
В остальном сборка головки блока обычно не вызывает затруднений. Перед установкой головки на блок цилиндров желательно повернуть распределительный вал в положение, соответствующее ВМТ 1-го цилиндра, а поршни поворотом коленвала несколько отвести от ВМТ, чтобы не погнуть клапаны. Осталось смазать болты головки блока, затянуть их и точно установить фазы газораспределения.