Ремонт блока цилиндров хонингованием и оборудование для него

В машиностроительных технологиях металлообработки есть немало необычных и интересных способов снятия метала при изготовлении точных и особо точных деталей. Если использовать сравнение, то хонингование можно назвать высшим пилотажем металлорежущего процесса.

Что такое хонингование цилиндров – это завершающая стадия обработки металлической детали. Сверхточное снятие с обрабатываемой поверхности детали тончайших, микронных слоев металла. Благодаря применению специальных сложных инструментов и сверхтвердых материалов появилась возможность на заключительном этапе приводить геометрию и чистоту поверхности к 10 и 11 классу. Правда, подобное высокое качество может быть обеспечено только применением тонких алмазных порошков, что повышает стоимость обработки.

Технология хонингования гильз блока позволяет получить:

  • высокое качество внутренней поверхности гильзы, называемой еще зеркалом;
  • точную геометрию гильзы, минимум таких дефектов, как «бочкообразность», «конусообразность», исправление отклонения от круглой формы и точного расположения оси отверстия в блоке двигателя;
  • изменение структуры поверхностного слоя металла гильзы.

Технология хонингования блока цилиндров появилась, как ответ на потребность в точной обработке цилиндров двигателей внутреннего сгорания, в первую очередь дизелей. От точности геометрии гильз, качества их поверхности зависит ресурс двигателя и его рабочие параметры.

Теория хонингования блока цилиндров

В процессе хонингования металл с внутренней поверхности цилиндра блока удаляется способом, очень сходным по природе с процессом шлифования. Суть обработки состоит в том, что снятие металла происходит специальным инструментом для хонингования, называемым хоном. Рабочая поверхность хона касается внутренней поверхности цилиндра по окружности определенной ширины, как правило, очень небольшой. При этом сам хон в ходе обработки, с помощью приспособления для хонингования, перемещается вверх-вниз, строго по оси цилиндра в двигателе.

Конструкция хона представляет собой набор абразивных брусков, расположенных по периметру инструмента и закрепленных в регулируемой металлической оправке. С помощью оправки мастер может регулировать наружный диаметр, образованный рабочей поверхностью брусков. В верхней части хона находится муфта, с помощью которой хон закрепляется на стальном штоке.

После помещения хона в цилиндр блока двигателя тщательно выравнивается соосность штока и оси цилиндра, иногда для этого приходится перемещать и подстраивать положение блока цилиндров. Затем оправкой хона регулируется вылет шлифовальных брусков и усилие, с которым они прижимаются к обрабатываемой поверхности. Все перечисленные подготовительные операции установки блока двигателя в большой степени влияют на точность обработки, поэтому всегда выполняются с максимальной тщательностью.

Процесс хонингования зеркала цилиндра проводится с применением специальной рабочей жидкости. В более простых операциях применяется очищенный керосин, а для хонингования особо ответственных изделий – специальные смазочно-охлаждающие жидкости на основе водно-масляных эмульсий. Чаще всего используется 7% раствор концентрата НСК-5 в воде.

В качестве шлифовальных брусков применяются специальные спеченные композиты на основе микронных порошков кубического нитрида бора или алмазосодержащие матрицы с металлическим связующим.

Хитрость хонингования заключается в следующем:

  • главное условие успешного хонингования цилиндров – это обеспечение равномерного давления шлифующего инструмента на обрабатываемую поверхность – зеркало цилиндра блока. Благодаря этому геометрия отверстия получается практически идеальной формы;
  • кроме колебательных движений вдоль оси цилиндра блока, при хонинговании шток придает хону небольшие круговые колебания вокруг своей оси. Тем самым исключается возможная неравномерность шлифования из-за различий в качестве шлифовальных брусков.

Качество поверхности зеркала цилиндров блока двигателя после хонингования практически приближается к качеству металла после суперфиниширования – обработки с помощью мельчайших микронных абразивных порошков до состояния зеркальной поверхности. Но, в отличие от последней, обработка хонингованием имеет производительность, превышающую суперфиниширование более чем в 2,5раза.

Что дает хонингование поверхности цилиндров

Хонингование применяется как доводочная операция после расточки цилиндра блока двигателя до необходимого диаметра. После обработки внутренней поверхности металла резцом, даже при использовании специальных режимов точения, шероховатость поверхности редко получается лучше Ra1,6 по 6 классу точности, тогда как хонингование поверхности дает прекрасную геометрию и качество Ra0,2 по 10 классу точности. Обработке подвергают чугуны, углеродистые стали, бронзы и дюралюминий.

Хонингование цилиндров блока двигателя своими руками

Лучшим вариантом ремонта двигателя всегда была специализированная автомастерская, располагающая необходимыми расточными и хонинговальными станками, специализированным измерительным инструментом, а главное – квалифицированными мастерами, выполнившими не один ремонт цилиндров блока двигателя.

Но при наличии слесарных навыков и сверлильного станка можно попробовать освоить операцию хонингования своими руками. Лучшим вариантом было бы получить пару уроков хонингования отверстий у опытного мастера, на крайний случай изучить опыт, выложенный на многочисленных видео в сети. На третий-четвертый раз операция хонингования цилиндра блока будет успешно освоена.

Самые примитивные, но реальные варианты

При помощи обычной дрели

Для простых и легких блоков с диаметром гильзы не более 50 мм отдельными мастерами используется самый примитивный способ – с помощью электрической дрели и маятникового хона.

Суть способа сводится к использованию в хонинговании набора наждачных шкурок с различной зернистостью, которую обертывают вокруг лапок хона и вводят в цилиндр, предварительно залитый моторным маслом. Метод прост и легко воспроизводится, если в алюминиевый блок запрессована короткая стальная гильза. Производительность и точность подобной обработки низкая и больше напоминает притирку поршня к гильзе.

Вместо специализированного мерительного инструмента в контроле цилиндра блока используют ремонтный поршень. После проведения двух-трех проходов обработку прекращают для измерения полученного размера гильзы цилиндра. Если смазанный моторным маслом поршень входит в промытую гильзу с небольшим усилием, то обработку хонингованием прекращают.

Обработка гильзы блока двигателя с использованием сверлильного станка

Более точный и продуктивный способ хонингования гильз можно освоить, если у вас есть сверлильный станок на тяжелой станине с мощностью привода не менее 800-900Вт.

Для получения качественного результата обработку необходимо проводить с использованием самодельного или промышленного хона, рассчитанного на диаметр гильзы вашего двигателя.

Для управления процессом следует предварительно промерить диаметры гильзы в нескольких местах.

Процедура проводится в следующем порядке:

  1. Блок выставляется на рабочей плите станка или фиксируется в тисках. Самым сложным будет получить совпадение оси вращения рабочего патрона станка и оси гильзы. Иногда используется цилиндрическая оправка из дерева, по диаметру меньше внутреннего размера гильзы на пару миллиметров. Для центровки пиноль станка опускается с деревянной оправкой в полость гильзы блока, и только после этого фиксируется блок.
  2. После установки гильзы с блоком двигателя в необходимом положении в патрон сверлильного станка устанавливается хон.
  3. На самых малых оборотах вращения с помощью ручной подачи инструмент опускается в гильзу на всю ее длину. Если при этом не возникает биений или вибраций, операцию повторяют в течение 5-7 минут, интенсивно добавляя в гильзу цилиндра смесь моторного масла с керосином.

Важно! Измерение внутреннего диаметра гильзы проводят, не снимая гильзы или блока двигателя. При необходимости операцию повторяют с промежуточной промывкой керосином внутренней поверхности после каждой обработки.

Обработка применяется не только для гильзы. Достаточно часто она используется для шлицевых соединений и даже для наружной поверхности поршневых колец. В отдельных случаях ресурс маслосъемных колец после специальной формы хонингования повышается на 100-150%.

На видео хонингование цилиндров своими руками:

  • Замена и ремонт вилки выключения сцепления
  • Воздушный фильтр нулевого сопротивления своими руками
  • Ремонт, замена, устройство главного цилиндра сцепления
  • Почему включается вентилятор охлаждения на холодном двигателе

Не сильно на это потратившись, владелец поначалу только радовался: улучшился разгон машины, снизился расход масла и топлива, но уже через 20 тысяч километров праздник закончился… И вот герой у нас. Сняли головку блока цилиндров, показали хозяину их рабочие поверхности — ну как, мол? А человек, увидев гладкое зеркало и пощупав пальцами, недоуменно воскликнул: «Тут же все отлично!»

Как бы не так… В том-то и штука, что от былой «сеточки» плосковершинного хонингования мало что осталось, а на зеркальной поверхности масло не удерживается и кольца трутся без смазки. Ускоренный износ неизбежен.

Ну а как сегодня ремонтируют двигатели? Подобно героям, с которых мы начали беседу, многие «мастера» не морочат себе голову тонкостями технологии. Более серьезные опираются на заводские рекомендации по ремонту. Пример: на восстановление «жигулевского» блока цилиндров по вазовской технологии положено тратить 4,5 нормочаса (расточка, хонингование, промывка и т.д.), что обойдется клиенту в 2–2,5 тыс. руб. Но уже есть фирмы, где подготовят блок под установку ремонтных поршней в несколько раз быстрее, причем с плосковершинным профилем шероховатостей. И цена работы раза в два-три меньше. Как этого достигают?

Быстро отремонтировать блок цилиндров позволяют современные высокопроизводительные станки. Например, фирмы «Саннен» (фото 2) с двухшарнирным приводом хонинговальной головки. Его важное преимущество в том, что головка центрируется по неизношенным поверхностям старого цилиндра (в верхней и нижней зонах) — рабочая поверхность увеличенного диаметра получается строго соосной старой. Это упрощает базирование блока на станке. А конструкция головки такова, что абразивные бруски по мере обработки подаются «на разжим» жестко, благодаря чему (в отличие от обычной «пружинной» головки) получаемая поверхность не зависит от погрешностей формы прежнего, изношенного цилиндра. Новая поверхность практически идеальна по овальности и конусности.

Увеличение диаметра цилиндра до следующего ремонтного размера, например на 0,4 мм, на таком оборудовании вообще не требует традиционной расточки. Все делает хонинговальная головка. Сначала увеличивает диаметр на 0,3 мм крупнозернистыми абразивными брусками. Затем еще на 0,1 мм — брусками с зерном помельче. Наконец, формирует плоские вершины мелкозернистыми брусками или специальными щетками с алмазным напылением.

Увеличение диаметра цилиндра при последней операции не превышает микрона и практического значения не имеет. Зато с верхушек шероховатостей удаляется часть поврежденного, разрыхленного при предыдущей обработке, металла и на их поверхности появляются зерна содержащегося в чугуне графита. Они снижают трение колец до минимума. Заметьте: обработка на таком станке обычного четырехцилиндрового блока занимает около 30 минут.

Блок цилиндров после плосковершинного хонингования менее требователен к обкатке и гораздо дольше служит до следующего серьезного ремонта. В значительной степени этим объясняется повышенная «ходимость» моторов иномарок, а также вазовских «восьмого-десятого» семейств по сравнению с «классическими» «Жигулями».

Понятие «ремонтный размер» сегодня почти неприменимо к наиболее прогрессивным двигателям иномарок. В большинстве случаев ремонт с увеличением диаметра цилиндра не предусмотрен: блок, поршни, кольца — только номинальные, а разброс диаметров (фото 1) не превышает 0,01 мм. Для российских двигателей по-прежнему существуют ремонтные размеры, причем каждый более тонко разбит на классы. Например, для двигателей ВАЗ — А, В, С, D, Е, где каждый последующий размер на 0,01 мм больше предыдущего. После окончательной обработки цилиндра поршень должен быть к нему подобран с учетом требуемых тепловых зазоров. Например, для двигателей переднеприводных машин ВАЗа монтажный зазор (разница диаметров цилиндра и поршня) — 0,025–0,045 мм.

НАША СПРАВКА

Плосковершинное хонингование известно давно, еще с поршневых авиамоторов. Идея нашла куда большее развитие в автомобильной промышленности. Суть дела проста. У мотора, собранного после традиционного хонингования, микропрофиль рабочей поверхности цилиндра напоминает горную цепь с острыми вершинами (рис. 1, а). В начальный период эксплуатации (при обкатке) эти выступы быстро сглаживаются, разрушаются, пока не появятся достаточно большие «опорные плоскости» — вот теперь темп износа мотора уменьшится. Разумнее, однако, заранее создать нужную шероховатость рабочей поверхности с плоскими вершинами (рис. 1, б) и учесть ее в монтажных зазорах при сборке.

Износостойкость мотора определяется множеством нюансов. Например, тем, как распределены риски на получившемся «плоскогорье», какова их глубина, выглядят ли они подобно узким каньонам или широким ущельям. Ведь все это сказывается на смазке тех площадок, по которым скользят кольца и поршень. Поверхностное натяжение пленки масла заставляет его втягиваться в слишком широкие углубления, и тогда кольца трутся о вершины почти без смазки. Если же углубления узки, масло легко выдавливается из них, и возникает другая проблема — чрезмерные его потери на угар. Немалое значение имеют глубина «ущелий» (обычно около 5 мкм), а также угол, под которым они пересекаются в результате вращательного и поступательного движения хонов. Слишком острый (относительно горизонтали) означает, что у пересечений рисок появятся чрезмерно широкие углубления — и качество смазки рядом с ними ухудшается. Оптимальный угол — градусов 30–35 (рис. 2). Если же он слишком велик, опять-таки возрастают потери на угар (представим себе предельный случай — продольные риски в цилиндре!).

В России плосковершинное хонингование было впервые внедрено на двигателях автомобилей VAZ 2108, 2109 по настоятельной рекомендации немецкой фирмы «Порше», разработавшей для этого технические требования.

Компания Мотортехнология производит комплексный ремонт блока цилиндров

Все работы по ремонту и восстановлению блока цилиндров осуществляется на современном высокоточном оборудовании с применением передовых технологий ремонта двигателя.

Все технологии восстановления блоков цилиндров отвечают жеским требованиям производителей автодвигателей.

Оснащение нашего ремонтного цеха позволяет нам выполнять полный перечень услуг по ремонту БЦ.

В комплексный ремонт блока цилиндров входит:

  • Расточка БЦ
  • Хонинговка БЦ
  • Гильзовка БЦ
  • Восстановление геометрии (плоскостности) БЦ
  • Ремонт, восстановление постелей коленчатого вала
  • Заделка трещин

Любой ремонт начинается с мойки деталей, без качественной очистки деталей невозможно осуществить ремонт современного двигателя. Для очистки деталей мы используем струйную моечную машину Magido и ультразвуковую мойку Tierra Tech MOT350.     
После очистки деталей мы определяем её ремонтопригодность, для этого необходимо провести опрессовку деталей. Для опрессовки деталей мы используем стенд для проверки герметичности Carmec PTR1600.
     
Расточка блоков цилиндров осуществляется на станке Berco ACP 160
. Благодаря элементам ЧПУ на станке можно устанавливать программу расточки с максимальной точностью. Станок самостоятельно производит необходимые замеры и растачивает строго по программе без каких либо отклонений. Специалист, который работает на этом станке может одновременно работать на нескольких станках, что существенно сокращает сроки ремонта в нашем сервисно техническом центре.     

Другой станок, на котором мы растачиваем блоки цилиндров это AZ VB 182М. Станок уже давно используется в нашей компании и зарекомендовал себя как надежный и удобный в работе станок, который позволяет быстро и качественно произвести ремонт БЦ.     

Для хонингования блоков цилиндров в нашем сервисно техническом ценре используется станок AZ CH150. Благодаря применению плавных регулировок (изменений) скорости возвратно-поступательного движения шпинделя и его частоты вращения оптимизируются режимы хонингования как абразивным, так и алмазным инструментом. Отработаная технология хонингования на этом станке позволяет обрабатывать поверхность с наилучшим результатам.     

Восстановление геометрии (привалочной плоскостности) БЦ осуществляется на станке AZ SP1600 серии PLC. Это современный станок с элементами ЧПУ, что позволяет проводить ремонт с высокой точность, срезать только на необходимую глубину, что несомненно сохраняет ресурс обработаной детали.     

Ремонт постелей коленчатого вала, как и в случае с ремонтом пастелей распредвала в ГБЦ производится на станке AZ BAC 2000.  Этот станок используется нами и многими нашими клиентами для ремонта постелей по причине своей высокой точности обработки. Благодаря плавной регулировки подачи шпинделя, частоты вращения шпиндела, хромированным борштангам и многому другому, этот станок является наиболее удачным среди подобных.     

Другие работы по ремонту и восстановлению блоков цилиндров мы производим на современном, технологичном оборудовании отечественного и импортного производства. Например, для напыления металлов при различных видах ремонта мы используем отечественную установку для напыления Димет. При помощи этой установки мы можем напылять металлы на различные поверхности быстро и эффективно.

* Обращаем ваше внимание на то, что данный Интернет сайт носит исключительно информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 Гражданского кодекса Российской Федерации. Для получения подробной информации о стоимости услуг, пожалуйста, обращайтесь к менеджерам.