Arskama.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Хон двигателя своими руками

Хон цилиндров и сила трения в двигателе или как остановить износ

  • 15 декабря 2014 00:00:00
  • Отзывов:
  • Просмотров: 13270

Ответим на частые вопросы и сомнения:

  • Не навредит ли металлокерамика хону?
  • Что лучше растачивать двигатель или обработать RVS составом?

Под износом двигателя надо понимать в первую очередь — его цилиндры. Много говорится о факторах, влияющих на ее степень. Однако в первую очередь зависит от материала, из которого изготовлен блок цилиндров.

Именно материал играет значительную роль. Насколько он будет устойчив при контакте металлических поверхностей. Стенки гильзы также должны выдерживать воздействия температур от 1500 до 2000 C., и обладать повышенной механичной прочностью, призванной защищать гильзу от абразива, коррозии и трения. Создание высокопрочных материалов для гильз повлечет за собой существенное удорожание продукции, так как потребуются дополнительные стадии обработки, шлифовки и полировки, что могут позволить себе лишь единичные производители.

Для уменьшения силы трения, которая является самым большим врагом износостойкости, на стенках гильзы наносят хон, удерживающий масляную пленку.

Хонингование цилиндров делается в два этапа абразивным материалом. В результате на стенках образуются риски — так называемый хоновый рисунок, при этом мелкие риски имеют размер в доли микрон и визуально их не увидишь,

и крупные риски по размеру, достигающие десятки микрон, которые мы визуально и наблюдаем в цилиндре.

Шероховатость, созданная хоном, задерживает масло на стенках цилиндра, что способствует снижению трения. Однако не все так просто.

При холодном запуске происходит сухое трение. В этот короткий промежуток времени ее сила достаточно велика, и сравнимы с пробегом в 500 км.

По мере поступления масла в каналы на деталях образуется масляная пленка. При этом ее толщина зависит от высоты шероховатости, и скорости вращения коленчатого вала. Чем меньше скорость, тем меньше толщина. В такие моменты она закрывает только маленькие неровности. В то время как большие риски продолжают сталкиваться друг с другом и изнашиваться. При увеличении скорости растет подъемная сила, и масло поднимается и закрывает верхние риски. В такие моменты трение снижается. Для сравнения: чем быстрее движется катер, тем больше выталкивающая сила воды и меньше сила сопротивления.

Именно по этой причине в пробках, на малых оборотах, и в момент резкого старта с места происходит наибольшее изнашивание мотора.

Итак, как влияет образование металлокерамики на хон.

Если риски имеют правильную форму, то в узких местах его масло, благодаря силе поверхностного натяжения поднимается над ними. Там, где они широкие масло втягивается внутрь. В этом случае эффекта снижения трения не будет.

Металлокерамический слой образуется только в местах мелких неровностей, в то время, как крупные выступы остаются выше этого слоя и не изменяются.

Как видно на рисунке

При прохождении через верхнюю и нижнюю мертвые точки, происходит так называемое «ёрзание» поршня, за счет смены направления его движения и при этом складывается картина, при котором высота масляной пленки мала и не покрывает вершины рисок. Именно здесь и происходит наибольший слом вершин. Пленка в этих местах рвется. По сути, происходит разрушение поверхностей деталей, которые находятся без смазки. Верхние слои сопряженных деталей пластически деформируются, возникает местное схватывание с разрушением и отделением частиц металла и налипание их на поверхности сопрягаемых деталей. Такой износ называют изнашивание схватыванием. Температура здесь достигает 900C и выше, при таких температурах масло теряет свои свойства, присадки, содержащиеся в базовом масле, разлагаются. Абразивные частицы и продукты разложения попадают в масло и продолжают изнашивать стенки цилиндров — это называется абразивным износом.

Сомневаетесь в выборе присадки?

Знаем о присадках ВСЁ. Поможем в выборе. Проконсультируем.
Позвоните нам или закажите обратный звонок.

В этих местах и создается слой металлокерамики. Минералы, входящие в состав RVS размалываются выступами микрорельефа, выделяется достаточное количество энергии для прохождения процессов микросваривания и микросхватывания. Начинается реакция замещения с образованием новых кристаллов и небольшого слоя металлокерамики. В ходе дальнейшей приработки частицы РВС размалываются до размера элементарных частиц, имеющих определенную структуру и форму (микрочешуйки). Эта особая форма позволяет очистить микрорельеф поверхности от продуктов разложения, что не может сделать ни одна из промывок масляной системы. После очистки происходит плотная нагартовка частиц РВС в углубления контактируемых поверхностей. В каждой точке соприкосновения поверхностей электромагнитные микрополя выстраивают микрочастицы РВС в определенном порядке. В результате начинается реакция замещения атомов Mg в кристаллических решетках микрочастиц РВС на атомы Fe поверхностного и подповерхностного слоев металла контактируемой поверхности. Так образуется металлокерамический защитный слой, толщина которого пропорциональна количеству частиц, нагартованных в микроуглублениях рельефа и энергии, выделяемой при контакте. Данный слой саморегулирующийся. Если есть энергия при трении и контакте, то слой растет. В результате компенсируются зазоры, снижается выделение энергии — прекращается реакция замещения — прекращается дальнейший рост. Именно по этой причине производители масла не добавляют RVS в свои масла — РВС составы не требуют постоянного присутствия в масле.

В средней части, где масляная пленка поднимается над вершинами рисок, слома не происходит и создание слоя маловероятно.

В случае же, если микрорельефа на цилиндрах совсем не осталось, или как говорят, образовалось зеркало, то создаваемый защитный слой уплотнит сопряжение цилиндр-кольцо.

Новый слой обладает пластичностью до 50 кгс/см2, что позволяет противостоять изнашиванию, при котором сила трения в двигателе минимальны и коэффициент ее составляет 0,003-0,007

Такие результаты обработки РВС составом позволяют проехать без масла до 300 км. без нанесения урона схватыванием!

Читать еще:  Двигатель бмв ванос схема

Кроме того, в результате воздействия значительных удельных давлений и больших скоростей трущихся деталей происходит тепловое изнашивание деталей. Выделяющееся тепло размягчает металл и разрушает поверхности в результате оплавления и переноса металла с поверхностей сопряженных деталей.

Твердость поверхностей с металлокерамикой может достигать 63-70 HRC, а температура его разрушения 1575-1600C. Новый слой является диэлектриком и огнеупором, стоек к коррозии, что позволяет ему противостоять как тепловому изнашиванию двигателя, так и окислительному изнашиванию, которое возникает вследствие воздействия кислорода, который, так или иначе, попадает вместе с атмосферным воздухом.

Ремонт блока цилиндров хонингованием и оборудование для него

Хонингование — одна из операций технологического процесса, производящая отделочную обработку внутренних цилиндрических отверстий при помощи абразивных инструментов. Машиностроение широко использует данный вид обработки для получения качественных поверхностей в блоке цилиндров двигателя внутреннего сгорания при его изготовлении или при проведении капитального ремонта.

Суть процесса

Процесс обработки напоминает абразивное шлифование, но хонингование происходит при небольших скоростях. Головка совершает два основных движения: круговое вращение и возвратно-поступательное перемещение по вертикальной оси. Скорость вращения варьируется в пределах 40−80 м/мин, что составляет менее 100 об/мин. Подача для таких оборотов не превышает 16−20 м/мин.

После нескольких двойных ходов производится разведение брусков. Для снятия равномерного припуска хонинговальная головка имеет плавающее крепление. Хонинговкой можно добиться 5−6 класса точности и 10−12 квалитета шероховатости.

Во время движения абразивных брусков происходит снятие металла в микроскопических объемах. На поверхности отверстия получается рисунок из рисок, угол пересечения которых равен 120°. Это позволяет задерживаться смазочным материалам на поверхности, снижая износ трущихся деталей.

Цель хонингования

Среди причин использования хонов выделяются следующие:

  • форма обработанных внутренних отверстий соответствует геометрическим параметрам;
  • высокая точность размеров;
  • низкая шероховатость;
  • нанесение микроскопических рисок, образующих правильный рисунок.

Если отверстие гильзы двигателя не будет иметь правильную форму, то это повлечет за собой снижение компрессии и снижение рабочего ресурса поршневой группы. Растачивание не обеспечивает получение идеальной формы из-за изнашивания и отгибания резцового инструмента. Форма может иметь дефекты в виде конусности и бочкообразности.

Обработка лезвийным инструментом не позволяет добиться требуемой чистоты. Из-за чего в процессе эксплуатации идет повышенный износ компрессионных колец и, как следствие, повышенный расход топлива и масла. Канавки с остатками смазывающего материала исключают сухое трение деталей.

Инструмент для обработки

Для обработки применяется специальный инструмент для хонингования — хон. Хонинговальные головки классифицируются по следующим признакам:

  • по способу крепления абразивного инструмента:
    • жесткие;
    • плавающие;
  • по способу обеспечения размера:
    • регулируемые;
    • саморазжимающиеся.

Хонинговальная головка состоит из:

  1. корпуса;
  2. абразивных брусков;
  3. штока;
  4. регулирующей муфты.

В корпусе профрезерованы пазы, в которые устанавливаются абразивные бруски. Внутри корпуса предусмотрен цанговый механизм, обеспечивающий одновременный и плавный вылет брусков.

Абразивные бруски изготавливаются из спеченных композитов или матричных алмазосодержащих элементов. Размер зерен не превышает нескольких десятков микрон.

Соосность гильзы двигателя и инструмента обеспечивает шток. Регулирование получаемого диаметра отверстия производится муфтой.

Саморазжимающиеся хоны выполнены в виде ершика, которым раньше мыли молочные бутылки. На концах пружинных ножек закреплены мелкие абразивные камни. Такое приспособление предназначено для использования в комплекте с ручной электродрелью или шуруповертом.

Обработка такой головкой близка к тонкому шлифованию или полировке. Отсутствие жесткого крепления не позволяет исправить дефекты поверхности после растачивания, но уменьшает шероховатость до значения Ra 0,25.

Проведение работ

Для получения качественного результата необходим хонинговальный станок. Такое оборудование используют в больших специализированных автомастерских, занимающихся ремонтом дизельных и бензиновых двигателей.

Блок цилиндров выставляется и закрепляется на столе станка так, чтобы отверстия или гильзы располагались строго вертикально. Это главное условие. Хонинговальную головку помещают вовнутрь. Муфтой регулируется нужный размер отверстий.

Рабочая поверхность брусков снимет вершины микронеровностей, оставшихся после растачивания. Такой метод называется плосковершинный или платохонингованием.

Процесс обработки проводится с применением рабочих жидкостей. Для обработки чугунов используют керосин, а для обработки сталей — смесь керосина с маслом. Все чаще стали применяться эмульсии СОЖ. Например, 7% водный раствор НСК-5.

Интересно, что во время хонингования происходит упрочнение поверхности на глубину до 0,06 мм. При давлении абразивных брусков равном 5 кгс/см2 твердость повышается на 10−15%. При обработке легированных сталей и давлении, равном 70 кгс/см2, значение твердости увеличивается до 70%.

Хонингование цилиндров своими руками

Многие домашние мастера самостоятельно производят ремонт двигателя своего автомобиля. Блок на расточку отдают в мастерскую, а остальные работы пытаются сделать своими руками. Перед началом работ необходимо приобрести навыки работы.

Для обработки потребуется набор наждачной бумаги, имеющей различную зернистость. Для предварительной обработки используют крупную шкурку. А по мере сглаживания микронеровностей зернистость бумаги уменьшается.

Хонинговальная головка своими руками делается из приспособления для ручной обработки. Конструкция состоит из трех лап. Вокруг них обматывается наждачная бумага по ходу вращения.

Хонингование происходит при обильном смачивании маслом. Процесс напоминает притирание деталей абразивным порошком. Контроль размеров при отсутствии нутромера производится поршнем ремонтного размера.

Хонингование цилиндров

Хонингование – операция финишная и… самостоятельная

(фото: хонингование цилиндров двигателя)

Создать сетку

Поскольку наша тема хонингование, напомним – что же это за операция такая. Вдруг кто-то забыл. Так вот, хонингование – это финишная обработка поверхностей цилиндров при капитальном ремонте двигателя. Проводится на специальных станках особым инструментом – хоном, совершающим возвратно-поступательное и вращательное движение.

Хонингование позволяет:

  • обеспечить окончательный размер цилиндра с точностью до сотых долей мм;
  • создать сетку хона, необходимую для удержания масляной пленки на стенках цилиндров.
Читать еще:  Чем заменить двигатель диска

Когда же оно применяется – хонингование? Об этом далее.

Хонингование, расточка, гильзовка

Ответ на вопрос «Что делать с изношенным блоком цилиндров?» может быть коротким: ремонтировать. А вот ответ развернутый потребует чуть больше времени и слов.

В один далеко не прекрасный момент водитель чувствует: с мотором что-то не так. Мощность-то он развивает, но не столь резво как раньше. Масло «подъедает».. Да и выхлоп подтверждает: масло горит, запах этот ни с чем не спутаешь.

И обращается водитель в сервис, обычный, недорогой. Но правильный диагноз там могут поставить не всегда. А значит, и ремонт эффективным не будет. Говорите, расход масла увеличился? Сальники в порядке, значит, блок цилиндров изношен. Мы вам кольца новые поставим – и езжайте себе дальше. Вот и вся диагностика.

А всегда ли поможет простая замена поршневых колец? Далеко не всегда. А вот навредить может легко. Дело в том, что у изношенного цилиндра нарушена геометрия. И новые кольца, установленные в такой цилиндр, ее не исправят. И нормально работать новые кольца тоже не будут.

И хорошо, если владелец автомобиля обратится к профессионалам на специализированное моторное предприятие. Например, в компанию «Механика». А там начнут с обстоятельной диагностики состояния цилиндров. И прежде всего с тщательных замеров износа и искажений геометрии.

Здесь есть четкие критерии:

1.Износ в области верхней мертвой точки (ВМТ) поршня – этакая «ступенька» на зеркале цилиндра. Критической считается величина порядка 0,05 мм. При большем износе условия работы колец резко ухудшаются.

2.Эллипсность цилиндра, нарушающая плотность прилегания колец к зеркалу. Критическая величина – около 0,03 мм.

В совокупности оба фактора приводят к падению компрессии, прорыву отработавших газов в картер (старение масла при этом резко ускоряется!) и упомянутому расходу самого масла.

Оценив износ, специалисты вынесут вердикт. Здесь может быть три варианта ремонта.

Во-первых, только хонингование. Специалисты «Механики» скажут: выработка мала, цилиндры можно дохонинговать без расточки, восстановить сетку, заменить кольца. Еще поездите, зато сэкономите на поршнях ремонтного размера.

Здесь хонингование выступает в двух ипостасях: как финишная и как самостоятельная операция. Но такие случаи, когда можно обойтись одним лишь хонингованием, редки, и отследить их могут лишь профессионалы.

Во-вторых, расточка цилиндров в ремонтный размер с последующим финишным хонингованием.

Расточке мы посвятим отдельную статью. А пока отметим, что ее назначают, когда устранить износ одними только хонинговальными брусками невозможно.

Расточка убирает и эллипсность, и конусность и ступеньку выработки цилиндра в зоне ВМТ поршня. Это самый распространенный случай ремонта.

И, наконец, в-третьих, гильзовка. Ее проводят, когда последний ремонтный размер уже выбран и расточка цилиндров невозможна. Но хонингование, как финишная операция, присутствует и в этом случае.

Таким образом, хонингование проводится всегда! При любом варианте ремонта блока из трех названных.

(фото: финишная обработка поверхности цилиндров после расточки)

Хонингование в цифрах

Каковы возможности хонингования по съему металла? Расточка или гильзовка оставляют под финишную обработку припуск величиной в «десятку» (0,1 мм). Или чуть больше – 0,15 мм. Дальше за дело берется хон.

Собственно хонингование проводится в три этапа на одном и том же станке.

Этап 1. Работают грубые бруски. Они уменьшают припуск до 0,05 мм.

Этап 2. Мастер меняет бруски на чистовые, которые выводят поверхность цилиндра в окончательный размер. Они же создают правильный рисунок сетки. Теперь масляная пленка будет надежно удерживаться на стенках цилиндра, а излишки масла будут сбрасываться маслосъемными кольцами в картер двигателя.

Этап 3. Чистовые бруски заменяются щетками из нейлоновых нитей с кремниевыми кристаллами. Щетки убирают острые вершины хонинговальных рисок и заусенцы. Образно говоря, обеспечивают «суперфинишную» обработку после финишной.

«Изюминка» хониногования

И все же скептики могут спросить: всегда ли нужно хонингование? Нельзя ли в некоторых случаях обойтись одной расточкой цилиндров – например, на каких-нибудь суперточных станках?

Что мы им ответим? Теоретически да, возможно. Особенно если вы не ждете от восстановленного двигателя большого ресурса. А почему ресурс будет небольшим? А потому что вы забыли про хонинговальную сетку, с которой начался этот рассказ. Резцом ее не получишь.

Но и это еще не все. Вспомним: что такое чугун? Это сплав, смесь мягкого железа (собственно Fe), карбида железа Fe3C и чистого углерода в виде графита. Свойства процесса резания чугуна таковы, что резец не только снимает стружку, но и «размазывает» мягкое железо по цилиндру. Кольца по такой поверхности работать будут, но недолго – масло на ней не держится.

А финишная операция хонингования не только формирует сетку, удерживающую моторное масло, но и убирает пленку железа со стенок цилиндра. Делается это при малых контактных напряжениях и небольших скоростях резания – можно сказать, «нежно». При этом открываются зерна графита – а графит не только улучшает структуру сетки, делая ее однородной, но и сам является твердой смазкой.

Вот и получается, что в профессиональной технологии ремонта без хонингования не обойтись.

Но почему «Механика»?

Выше мы упомянули фирму «Механика» – и неспроста. Это признанный эксперт в деле моторного ремонта. А вот и аргументы.

Автомобильные двигатели стремительно меняются. Увеличивается мощность при одновременном сокращении размеров агрегата. Термическая и механическая нагрузка на детали растет. А значит, совершенствуются конструкционные материалы для поршневых колец, поршней и блоков цилиндров. Меняются и сами кольца – уменьшается их высота, а число колец сокращается.

Все это необходимо знать, непрерывно отслеживать все новости отрасли, и прежде всего – инновационные решения производителей двигателей.

Читать еще:  Грузовая газель какой двигатель лучше

Так вот, сотрудники «Механики» держат руку на пульсе мирового автопрома. Но не забывают и классические технологии. Поэтому здесь отремонтируют и старый добрый «атмосферник», и новейший турбированный агрегат, рожденный под флагом downsizing.

Как уже говорилось, здесь проводят точную диагностику. А значит, выбирают правильную технологию ремонта.

В этой компании великолепный станочный парк, включая современные хонинговальные станки Sunnen. А работают на них опытные мастера. Эти не «прослабят» допуски, они чувствуют металл интуитивно.

(фото: станок для хонингования бц)

Инструмент – хонинговальные бруски и щетки – здесь импортные. Смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ) высшего качества. Она омывает инструмент и блок во время операции, тут же фильтруется и вновь подается в рабочую зону.

Не забудем и выходной контроль

Углы хонингования соответствуют требованиям, шероховатость тоже. А чему удивляться, «Механика» применяет европейские технологии, а такие проверки там обязательны.

Итак, хонингование проведено. Зеркало цилиндров готово под новые кольца. А в случае ремонтного размера – под новые поршни с кольцами. И двигатель снова будет наматывать километры.

Автор: Юрий Буцкий, к.т.н.

Хонингование цилиндров – как повысить производительность двигателя?

Хонингование цилиндров – это абразивная обработка внутренней поверхности цилиндра с помощью специальных материалов (хонов). Этот процесс позволяет обеспечить необходимый микропрофиль стенок цилиндра, который нужен для эксплуатации двигателя.

1 Хонингование цилиндров – повышение ресурсов двигателя

Блок цилиндров на двигателе внутреннего сгорания представляет собой основной связующий элемент между коробкой передач, поршневой группой и ГБЦ. В процессе эксплуатации цилиндры испытывают огромную нагрузку, что со временем приводит к деформации их внутренней поверхности, на которой могут образовываться различные повреждения и царапины. От этого страдают такие эксплуатационные характеристики, как расход масла, расход топлива, компрессия, мощность, ресурс двигателя.

Чтобы восстановить микропрофиль внутренней поверхности цилиндра, выполняют хонингование этой детали и других цилиндрических отверстий в двигателе (отверстия нижней и верхней головки шатуна, втулки клапанного механизма, гильз). С его помощью устраняются царапины и другие виды деформации, и придается необходимая шероховатость поверхности. Шероховатость и количество рисок на стенках цилиндра зависят от типа применяемого абразивного материала (брусков). Хонингование обязательно проводится как при сборке двигателя, так и при капитальном ремонте.

В первом случае процедура позволяет правильно посадить поршневые кольца и обеспечить герметичность камеры сгорания. При капитальном ремонте расточка, полировка и хонингование позволяют вернуть цилиндрам форму, максимально приближенную к заводским показателям и создать точное число штрихов на поверхности для удержания масла, которое необходимо для постоянной смазки поршневых колец. В отличие от полировки или притирки, хонингование – более эффективный и глубокий процесс. Можно повысить устойчивость детали, ресурс двигателя и эффективность его работы.

2 Основные этапы и инструменты для обработки поверхности

Как правило, хонингование блока цилиндров подручными инструментами или автоматизированным способом проходит в два этапа. Первый этап представляет собой черновую обработку, используется крупнозернистый абразив на основе алмазной крошки и меди. При работе понадобится большое количество смазывающей и охлаждающей жидкости. При черновой обработке получаем ровную поверхность с глубокими рисками, и механизм приобретает первоначальную форму.

Процесс чернового хонингования во многом аналогичен процессу силовой расточки цилиндров, однако хонинговка позволяет добиться большей производительности детали.

Далее приступаем к чистовой обработке поверхности для достижения окончательных и оптимальных показателей. Она проводится мелкозернистым абразивным материалом, чаще всего рабочим элементом выступает алмазный брус, который закрепляется на специальной хонинговальной головке. Размер абразивных зерен не должен превышать 1/150 мм.

На этом этапе формируется новый профиль детали и исправляется шероховатость. После начинается финишный этап обработки и полировки поверхности, который называется суперфиниширование. Он заключается в удалении остатков металла и абразивной крошки с помощью мыльного раствора и специальной нейлоновой щетки с мелкими кремниевыми кристаллами, которая одновременно полирует стенки.

3 Как выполнить хонингование своими руками, и что вам в этом поможет?

При наличии определенного набора инструментов и знании технологии обработки хонингование можно выполнить и в домашних (гаражных) условиях. Для работы вам потребуется специальный инструмент, который называется хон. Хоны могут быть двух типов, первый из них представляет собой гибкий элемент, который по конструкции схож с ершиком для мытья бутылок. Второй тип – поверхностный, это специальная насадка с закрепленными на ней точильными камнями. Для обработки цилиндров лучше пользоваться первым типом хона, так как насадки нужны при более глубокой обработке на расточных станках и другом оборудовании.

Помимо хона, вам потребуется большое количество машинного масла, ветошь и электрический инструмент под насадки. Отточка и хонингование цилиндров своими руками осуществляется плавными поступательными движениями снизу-вверх, при этом важно следить за тем, чтобы рисунок (сетка), который образуется на стенках металла, имел равномерный узор. Получаемые риски должны быть иметь равный угол относительно друг друга, в противном случае работу следует прекратить, чтобы окончательно не испортить деталь. Если все прошло успешно, угол хонингования подходящий, а сетка получилась равномерной, очистите деталь от стружки и остатков абразива с помощью мыльного раствора, а после высыхания обработайте стенки специальным маслом с антикоррозийным эффектом.

Ручное хонингование можно проводить, не снимая блок цилиндров с двигателя, и в этом главное преимущество подобной работы. Важно также понимать, что вручную добиться оптимальных показателей цилиндра не получится. При сильном износе такая процедура лишь «освежит» стенки цилиндра, но не исправит проблему, и вскоре она появится снова. Капитально отточить и расточить цилиндры можно только на специальном оборудовании.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector