Блок циліндрів: розточування або хонінгування?

Наша сеть партнеров Banwar

Питання, який ми винесли в назву статті, може здатися читачеві, щонайменше, дивним. Оскільки добре відомо, що зношені циліндри блоку прийнято спочатку розточувати, а потім хонінговано в збільшений (ремонтний) розмір, тим самим забезпечуючи відновлення геометрії кожного циліндра і зазору між ним і поршнем.

Тим часом наш питання цілком закономірний. Чому, запитаєте? Спробуємо пояснити ...

Перш ніж зануритися в «нетрі» ремонтних технологій, відповімо ще на одне просте запитання, що є ключовим: навіщо взагалі потрібно розточувати і хонінговано циліндри, яка мета всіх цих операцій? Іншими словами...

Навіщо ремонтувати циліндри?

В принципі, відповідь ясна - циліндри ремонтують, якщо вони зношені. Правда, величина і характер зносу можуть бути дуже різними, і не завжди блок циліндрів навіть довго «ходив» мотора вимагає ремонту.

Зазвичай граничну величину зносу циліндрів визначають за двома параметрами: зносу в зоні зупинки верхнього поршневого кільця в ВМТ і еліпсності дзеркала, що виникає в зоні контакту стінки циліндра зі спідницею поршня. Перший параметр оцінюється критичною величиною близько 0,05 мм, другий - близько 0,03 мм. Якщо стан циліндра гірше, то через зношування в верхній частині (характерною «сходинки» на стінці циліндра) порушуються умови роботи поршневих кілець, з'являється їх вібрація і не виключені удари об край «щаблі», в результаті чого знос кілець і їх канавок на поршні різко прискорюється. Елліпсность порушує щільність прилягання кілець до циліндра і збільшує зазор між поршнем і циліндром. Разом обидва чинники призведуть до прориву газів в картер, зниження компресії і зростанню витрати масла, навіть якщо в двигун встановити нові поршні і кільця. Правда, після такого «косметичного» ремонту зазначені параметри іноді приходять в «норму», але ненадовго - тисяч на 10-20 кілометрів пробігу.

Виходить, що у зношених циліндрів є неприпустимі спотворення в їх геометрії, що вимагає її відновлення до початкового стану, тобто необхідно відремонтувати блок. Однак тут і виникають проблеми, оскільки ще не зовсім ясно ...

Що потрібно відновлювати в циліндрі?

Грубо кажучи, все геометричні характеристики блоку циліндрів можна розділити на параметри «макро» і «мікро». Макрогеометрії - це, очевидно, розміри, форма і взаємне розташування ремонтованих і інших (в тому числі базових, тобто використовуваних для точної установки блоку в верстаті) поверхонь. Найпростіше відновити розміри, а саме зазор між поршнем і циліндром. Для цього достатньо збільшити діаметр циліндра (наприклад, розточити) відповідно до розміру ремонтного поршня. Середнє значення робочого зазору у більшості двигунів 0,04-0,05 мм - це та величина, на яку діаметр циліндра перевищує розмір поршня, який вимірюється по спідниці перпендикулярно осі отвору поршневого пальця.

Дещо гірші справи з формою відремонтованої поверхні. Необхідно домогтися (а це не так просто), щоб елліпсность і конусність циліндра не перевищували 0,01 мм, інакше в циліндрі не вийде стабільного робочого зазору і хорошого прилягання поршневих кілець.

У більшості випадків при ремонті цим і обмежуються малодосвідчені майстра, забуваючи про такі значущих параметрах, як взаємне розташування поверхонь. Йдеться перш за все про перпендикулярність осей циліндра і колінчастого вала - саме цей параметр багато в чому визначає не тільки ресурс двигуна в цілому, але і деякі більш «другорядні» характеристики, наприклад, гучність роботи.

«Геометрія» - це мікропрофіль дзеркала циліндрів. Від того, який вийшла поверхню після ремонту, залежить тертя і знос деталей, в першу чергу, поршневих кілець. Для цього мікропрофіль поверхні повинен задовольняти суперечливим вимогам - бути гладким, але одночасно і шорстким, щоб утримувати масло. Крім того, необхідно, щоб деталі, що труться мали мінімальний час підробітки.

Всім цим вимогам, як відомо, найкраще відповідає поверхню, що має западини (ризики) так званої основної шорсткості глибиною до 0,005-0,010 мм і згладжені (плоскі) вершини - опорні поверхні. Така поверхня формується в процесі плосковершінних хонингования, про який мова піде нижче.

Отже, шукані геометричні характеристики циліндрів визначені. Справа за малим - забезпечити все це на практиці.

Як ремонтують блоки?

Спочатку невелике зауваження. Як ми показали вище, кількість параметрів, контрольованих при ремонті блоку циліндрів дуже велике, а їх значення можуть змінюватися на різних стадіях механічної обробки. Очевидно, що домогтися високої якості ремонту можна, тільки грамотно вибудувавши всю послідовність операцій механічної обробки і неодмінно контролюючи геометрію блоку на кожній стадії. Тому буде помилкою розглядати надійшов в ремонт блок циліндрів як якусь деталь, що вимагає ремонту. Це спрощений підхід, при якому досить проблематично отримати позитивний результат. Ми радимо розглядати ремонтується блок тільки як заготовку, якій належить пройти довгий шлях, перш ніж вона стане деталлю.

Очевидно, перетворення заготовки в деталь досягається не за помахом чарівної палички - необхідно кілька умов: відповідне обладнання, хороший інструмент і правильна технологія. Сюди ми б обов'язково додали і грамотного фахівця-ремонтника, без якого важко розраховувати на успіх.

Отже, звернемося до практики ремонту блоків циліндрів. Тут багато що визначається обладнанням. Як відомо, верстати, використовувані для ремонту блоків недоступні більшості широкопрофільних СТО через високу вартість. Такий верстат необхідно окупити, для чого потрібна його завантаження відповідними роботами. В результаті ремонт блоків зазвичай здійснюється в спеціалізованих майстернях і технічних центрах, які мають цим обладнанням.

А яке обладнання тут використовується? Без сумніву, найпопулярнішим в останні роки стає хонінгувальний верстат CV616 американської фірми Sunnen. Його переваги перед аналогами, в тому числі вітчизняними, очевидні - висока продуктивність, надійність, точність, простота управління, наявність автоматики. В результаті блок циліндрів 4-циліндрового двигуна може бути відремонтовано протягом 20-30 хвилин, і це при зніманні металу з циліндрів до 0,5 мм на діаметр!

Досягти такої продуктивності дозволяє конструкція верстата, зокрема, автоматична подача абразивних брусків «на разжим» у міру зняття металу зі стінок циліндра.

Тобто верстат сміливо і прямо, без розточення, хонингуется циліндри в потрібний розмір. Швидко, зручно, вигідно - традиційна розточування вже не потрібна, верстат сам прекрасно виправляє геометрію самого зношеного і «кривого» циліндра. Лише в самому кінці досить замінити бруски на хонинговальной голівці на більш дрібнозернисті або на спеціальні абразивні «щітки», щоб отримати необхідну плосковершінних поверхню циліндра. В результаті маємо «то, що просили» - елліпсность і конусність циліндра не більше 0,01 мм і прекрасний мікропрофіль поверхні, - що ще треба для «повного щастя» ремонтника-моториста?

На жаль, картина не завжди виявляється такою райдужною. Тільки з'ясовується це багато пізніше, через 40-50 тисяч кілометрів пробігу відремонтованого двигуна. Помітили, що двигун став гучний? Та й «маслице під'їдають»? Ні, бути не може, адже все зробили добре. Хоча ... Правильно, уважний читач, напевно, звернув увагу на те, що в описі переваг американського верстата ми нічого не сказали про взаємне розташування поверхонь на відремонтованому блоці циліндрів. А в цьому, як виявляється, і «зарита собака».

Коли краще - ворог хорошого

Давайте подивимося, що ж відбувається при «прямому», без розточення, хонинговании циліндрів? Спочатку бруски, спираючись на найменш зношені ділянки циліндра, поступово вирівнюють поверхню, прибираючи все «еліпси» і «конуси». Циліндр стає геометрично правильним, за винятком, може бути, сліду від «сходинки» у верхній частині. Потім, у міру подальшого хонингования зникає і вона, а далі, після знімання ще кількох десятих або сотих часток міліметра, шуканий ремонтний розмір циліндра буде досягнутий.

А де ж так звана «база» - поверхня, щодо якої обробляється циліндр? Бути може, це нижня площину блоку? Або верхня? Або ліжку підшипників коленвала? Адже саме цим поверхням повинні бути перпендикулярні циліндри.

Ні, базою при прямому хонинговании служить сама поверхня циліндра. Тільки зауважимо - зношеного. І чим нерівномірніше знос (а таке спостерігається, і нерідко), тим сильніше буде перекошена вісь відремонтованого циліндра. Крім того, чим більше з'їм металу, тим сильніше може «виїхати» вісь циліндра в результаті впливу різного роду випадкових факторів. На нашу думку, цей перекіс легко може перевищити 0,1-0.2 мм на міліметр знімання, досягнувши величин більш ніж критичних.

Ще гірші справи з блоками циліндрів вітчизняних автомобілів. Як ми вже відзначали раніше (див. № 1/2000), ці блоки не проходять операцію так званого «старіння» в необхідній мірі. Внаслідок цього з часом блоки «роз'їжджаються» - у них перекошуються циліндри і ліжку підшипників коленвала. Крім того, циліндри можуть взагалі бути «кривими» від народження. Очевидно, що при прямому хонинговании циліндрів не відбуватиметься виправлення геометрії блоку, - як був він «кривим», так їм і залишиться, добре, якщо гірше не стане.

Можливо, ми занадто перебільшують. Тим більше що точно виміряти перекіс осі циліндра на вже готовому блоці дуже складно - необхідно виготовити спеціальне вимірювальне пристосування або мати відповідний прилад. Але навіть якщо провести вимірювання, толку буде мало - вплинути на технологію прямого хонингования в ту або іншу сторону не можна.

Що ж робити? Так, загалом, нічого особливого: раз технологія дає (або може дати) збій, треба просто її змінити. А що міняти? Теж зрозуміло: перед хонингованием треба циліндри розточувати - так, як це робили і 10, і 40 років тому.

Розточування блоку, безумовно, процес не швидкий: вивірка положення блоку на розточувальному верстаті і розточування з малою подачею, щоб якість поверхні було хорошим, вимагають часу. Однак це гарантує, що всі циліндри з точністю до 0,01 мм (по довжині циліндра), паралельні один одному і одночасно перпендикулярні базі - площині (верхньої або нижньої) або, що краще для «кривих» вітчизняних блоків, ліжках клонували.

При расточке блоку обов'язково залишається припуск близько 0,1-0,15 мм на хонінгування. Саме ця величина гарантує, що буде видалений весь дефектний шар металу, що залишився після розточування. Одночасно такий малий припуск не дозволить перекосити осі циліндрів під час хонингования.

А тепер давайте порахуємо. «Правильна» технологія ремонту блоку циліндрів виходить довгої в будь-якому випадку, оскільки попереднє розточування обов'язково. А час - це гроші: більш тривала робота дорожче. Заощадити час вдається лише на хонинговании, правда, якщо використовувати вже згаданий американський верстат, то, в порівнянні з досить незграбними вітчизняними хонінгувальні верстати, економія загального часу обробки блоку навряд чи перевищить 20%.

Але тільки так можна гарантувати високу якість ремонту ...

Опубліковано в журналі "Автомобіль і сервіс" №12 / 2005, №1 / 2006.