Услуги механического цеха

Расточка или новый мотор?

Капитальный ремонт двигателя, если его проводить по минимуму, ограничившись заменой поршней и колец на те, которые подешевле, а в лучшем случае — расточкой по-быстрому, ни в коем случае нельзя назвать профессиональным восстановлением блока цилиндров. В результате получается не машина, а дымящее и чадящее ведро с гайками, не имеющее достаточной мощности, причем с очень ограниченным ресурсом.

Просто взять и заменить старый двигатель на новый – отличная идея, если вы найдете в магазинах качественный двигатель, а не сделанный неизвестно где, неизвестно кем и как. Установка такого мотора – очень высокий риск, результат такого приобретения зачастую непредсказуем. И даже если вы абсолютно точно уверены в том, что купили «родной» для вашего авто мотор, получили гарантии производителя - все равно не можете быть на сто процентов застрахованы от заводских недочетов, присущих отечественному производству. Во-первых, в массовом производстве невозможно реализовать некоторые технологические операции, применяемые при ремонте. Во-вторых, конвейер - это все-таки конвейер: соблюдение стабильности размеров и качества обработки поверхностей от смены к смене, от начала месяца к концу - довольно сложная задача, справиться с которой могут далеко не все производители.

В силу данного обстоятельства на выходе мы получаем нечто усредненное. Не то чтобы плохой мотор, но далеко не идеальный. Например, современные ВАЗовские блоки до сих пор страдают всевозможными «врожденными» пороками, связанные с геометрией цилиндров. Подобные двигатели не выдерживают никакого сравнения с теми, которые когда-то были изготовлены под фиатовским патронажем и, как известно, ходят до сих пор. Для того, чтобы добиться похожего качества, надо иметь весьма серьезную систему контроля над точностью размеров и качеством обработки поверхности, если мы говорим о блоке.

Процесс хонингования

Хонингование блока цилиндров происходит следующим образом. Первым делом, разобрав мотор или сняв головку блока цилиндров, мастер промеряет износ блока нугрометром. Предварительные промеры могут быть достаточно условны, по зоне минимального износа прибор выставляется на ноль. Потом промеряется самое изношенное место. Существуют руководства по ремонту, по которым, исходя из величины износа, определяется степень ремонтопригодности агрегата и, соответственно, необходимость проведения тех или иных операций. Например, если эта разница составляет плюс семь соток (одна сотня — 0,01 мм), то замена колец уже не поможет. А если три сотни, то это в принципе, еще хороший блок, он еще послужит. Достаточно просто «взбодрить» его либо специальным ершиком, часто именуемым инструментом «Флекси Хон», либо на хонинговальном станке буквально за два-три двойных хода головки. Это нужно чтобы просто освежить поверхность, сделать ее дружелюбной для следующего комплекта колец. Если износ и эллипс в допустимых пределах (не более 3-4 соток), нет задиров, поршни в хорошем состоянии, то можно ограничиться заменой колец.

Крайне желательно при этом на зеркало цилиндров нанести заново хонинговальную сетку. Эта операция выполняется при помощи все того же инструмента «Флекси Хон». Фактически съем металла он не производит, просто правильно освежает поверхность, нанося на нее риски, чтобы на ней держалось масло (риски выполняют функцию «карманов» для накопления смазки), а внутри оголился графит. При нанесении сетки хона создаются условия для лучшей приработки новых колец, обнажаются зерна графита в чугуне блока.

Плосковершинное хонингование необходимо для того, чтобы на очень гладкой, хорошей стеночке остались именно риски. Не бугры, не выступы, а микровпадины, в которых впоследствии будут задерживаться микропорции масла, необходимые для смазывания колец в процессе их работы. Но одного масла для обеспечения полноценной смазки и уменьшения трения мало. Поэтому крайне важно обнажить графит, который сам по себе является хорошей сухой смазкой. В условиях, когда масла недостаточно или предельно мало, графит - это основная помощь кольцам, позволяющая им работать в благоприятном режиме, а не в условиях сухого трения, чтобы они сами не изнашивались и не изнашивали цилиндры.

Зерна графита, безусловно, присутствуют в чугуне, потому что чугун — это сплав, в котором графит выделился в виде отдельной фракции. Но если его специально не оголить, он не сможет реализовать свои функции. Ведь работа колец сопряжена с давлением на чугунную поверхность. В верхней точке оно очень высокое, потому что там идет подпор кольца еще и давлением газов в камере сгорания. В нижней - пониже. К тому же расточка - это тоже деформация достаточно приличного слоя чугуна. В деформированном, сплющенном чугуне поверхностного графита не может быть. Он весь задавлен окружающим его железом. Хонингование же идет с малым усилием разжима инструмента, без деформации поверхностного слоя, поэтому графит свободно обнажается. Выделяя сухую смазку, мы в конечном итоге обеспечиваем оптимальные условия работы колец, что напрямую влияет на ресурс мотора.

Кольцо - не измеритель

Выше мы говорили об условности промеров. Не секрет, что зачастую моторист, не имея под рукой измерительного инструмента для того, чтобы оценить состояние цилиндра, вставляет внутрь него кольцо и смотрит на зазор. Такой оценочный метод слишком приблизителен. По сути, берется неизвестно какого диаметра кольцо, вставляется в неизвестно какого диаметра цилиндр, а потом делается вывод о состоянии цилиндра в целом. Производитель колец заранее не знает, в какого диаметра цилиндры эти кольца будут установлены, поэтому он делает некий усредненный размер с запасом. Жестко регламентирован только минимальный зазор. Он рассчитывается совершенно элементарно: t — коэффициент удлинения материала умножают на длину окружности, чтобы при нагреве кольцо не встало в упор. Если оно замкнется, то перестанет быть кольцом, окажется запрессованным в цилиндр и, продолжая нагреваться, начнет раздирать цилиндр изнутри. То есть надо совершенно четко осознавать, что кольцо - не калибр и не мерительный инструмент. Это правило достаточно жесткое.

Все иностранные производители (Goetze, KS, SM, Mahle и т. д.) не придают особого значения зазору в замке, считая, что он мало на что влияет. Ими лимитирован лишь минимальный зазор для теплового расширения. Для ВАЗа - не менее 0,25 мм для стальных колец и не менее 0,2 мм — для чугунных. Максимальный же жестко не установлен, потому что получается большой разброс параметров. К тому же традиция нашей системы допусков сильно отличается от немецкой. Иностранные производители выпускают кольца, поршни и пальцы комплектами, в отличие от отечественных, где кольца выпускают одни заводы, а поршни и поршневые пальцы - другие.

Поэтому замена колец спасает только при малом износе цилиндров, при этом лучше всего - после обработки поверхности цилиндра. Если износ большой, надо растачивать в ремонтный размер.

Расточка

Все тщательно промерив, мастер приступает к расточке. Для спортивных тюнингованых моторов и для исправления изначальных заводских неточностей (обычно на отечественных авто) полезно растачивать цилиндры, базируясь непосредственно от постели коленвала, т. е. от оси коренных опор. На заводе отталкиваются от других технологических точек, потому что завод - это массовое производство, у них другая философия, они должны делать быстро и стабильно. Обработав какие-то базы, станок выставляется по наладкам, используется огромное количество специальных приспособлений (а между тем, ремонтная шлифовка/ расточка от постелей - это ручная высококвалифицированная работа, обеспечивающая куда лучшее качество).

Конвейер работает по алгоритму, ему удобно базироваться от данных поверхностей, и если все происходит нормально, а наладчик вовремя все проверил, то блоки сходят с конвейера совершенно нормальными, но вдруг происходит какой-то сбой. В этом случае, на выходе получаются в прямом смысле слова кривые блоки. Возникают отклонения осей цилиндров относительно оси коленвала. Естественно, визуально их не увидеть, они на микроуровне, но все равно существенно влияют на трение и износ. В противовес конвейерной технологии ремонтная расточка дает лучшие результаты. Она обеспечивает четкое взаимное расположение осей цилиндров коленвала, в итоге - меньше потерь на трение, больше мощность и ресурс. Из этих же соображений полезно при хонинговании и расточке устанавливать фальшголовку (ГБЦ), иногда - и имитаторы коробки, и даже помпы. Таким образом исключается влияние монтажных деформаций на геометрию цилиндра.

Гильзовка и хонингование

Гильзы производятся с помощью центробежного литья, поэтому качество чугуна получается по определению лучше, чем на блоке. Только при помощи гильзовки в некоторых обстоятельствах мы можем выполнить качественный ремонт.

Гильзировка просто незаменима, когда расточка в следующий ремонтный размер уже невозможна. Это происходит когда, во-первых, исчерпан запас ремонтных размеров. Во-вторых, когда присутствует некий дефект, трещина или задир, не позволяющий удалить такой изъян в пределах ремонтного размера. В-третьих, если нет ремонтных поршней. И четвертая причина гильзовки заключается в некачественном литье блока. В этом случае просто берется качественная гильза, после чего гильзуется блок. Здесь следует отметить, что под гильзованные цилиндры иногда на сотку-две полезно увеличить зазоры, так как теплоотвод медленнее, а температура поршня в гильзованном цилиндре может быть немного выше, поэтому зазоры иногда увеличивают.

Хонингование позволяет добиться практически любой точности и, как мы уже говорили при описании этого процесса, обеспечивает правильную, наиболее приемлемую для рабочих режимов поверхность. При серийном производстве сложно добиться оптимального качества поверхности цилиндров. В массовом производстве хонингуют алмазными брусками, состоящими из стальной подложки, медной основы и алмазного порошка. Подобные бруски отличает большая стойкость, они уверенно держат размер (обеспечивают стабильность размера на производственной линии, высокую производительность, подвергаясь меньшему износу), поскольку алмаз очень твердый, но не очень острый. Однако, если такой брусок способен с большим давлением производить хонингование, он хуже, чем абразивный, вскроет графит.

Опять-таки, если изменятся какие-либо параметры конвейерной обработки (смазочно-охлаждающая жидкость загрязнилась, поменяла температуру, состав и т. д.) качество будет потеряно безвозвратно, линию-то никто не остановит для переналадки. В дополнение к этому, работа алмазными брусками нередко может поспособствовать возникновению дополнительных дефектов, среди которых — наволакивание, микрозадиры и т. д. Простые абразивные бруски представляют собой некий абразивный материал (электрокорунд, карбокорунд или что-то еще) на клеевой связке. Твердость корунда ниже твердости алмаза, у связки, т. е. у клея, меньше прочность, чем у медного сплава. Поэтому, если на абразивный брусок давить сильнее, чем он может выдержать, он попросту рассыплется, у него выкрошится верхний слой.

Хонингование должно:

• Полностью удалять дефектный слой, возникающий после работы мотора и после расточки.
• Обнажать зерна графита, что улучшает условия работы колец, приводит к увеличению их ресурса и росту мощности двигателя.
• Создавать правильный плосковершинный микропрофиль поверхности. Подбирая режимы обработки, технологи в массовом производстве лишь пытаются приблизиться к желаемому качеству поверхности.

Сегодня можно выделить несколько методов создания оптимальной поверхности цилиндров. Наиболее эффективен метод финишной антифрикционной противозадирной обработки рабочей поверхности цилиндров по методу профессора А. Г. Кошелева. На поверхность цилиндров наносится покрытие на основе меди, графита и пакета антифрикционных присадок, включая дисульфат молибдена. Испытания подтверждают, что подобная обработка, при которой микровпадины заполняются сухой смазкой, увеличивает ресурс двигателя, улучшает экологические показатели, снижает расход масла. Другой метод - латунирование: покрытие поверхности цилиндров антифрикционным слоем на основе латуни. Технология латунирования в чем-то схожа с описанной выше, но здесь поверхность цилиндров насыщается не медью, графитом и присадками, а сплавом на основе меди, приблизительно похожим на латунь. При этом присутствует некий химикат, обеспечивающий электрохимический перенос металла с брусков на поверхность. Специальный брусок вставляется в станок вместо хонинговального, добавляется катализатор, и дальше, по традиционной схеме, происходит натирание блока. Считается, что латунирование частично снимает проблему перегрева двигателя.

Мойка блока цилиндров

Мойка - обязательна!
После хонингования, непосредственно перед сборкой, блок должен быть тщательно вымыт и на сборку должен попасть идеально чистым, так как некачественное промывание может привести к возникновению дефектов. Мы используем специальную установку, позволяющую выбрать оптимальный режим мойки деталей (под давлением, при высокой температуре) и специальный моющий состав на основе поверхностно-активных веществ.

Производственные деформации

Ну и в заключение - еще один маленький нюанс, лишний раз подтверждающий то, что восстановленный блок лучше нового. Давайте вспомним технологию производства блоков: блок отливается, охлаждается, из него вытряхивается формовочная земля, срезается лишнее (литники, прибыли и т. д.) - и получается первоначальная заготовка. Эту заготовку отправляют на искусственное старение, потому что металл в блоке застывал неравномерно и неодновременно. Сначала он застыл в одном месте, сократился в объеме, потом в другом - и тоже сократился и т. д. Но там, где он застыл раньше, он уже зафиксировался, поэтому, когда приходит время кристаллизироваться последним участкам, они начинают испытывать очень сильные нагрузки со стороны уже застывших. То есть готовый блок имеет большие внутренние напряжения. Для того чтобы как-то снять эти напряжения, блок подвергают термообработке. Она частично выравнивает напряжения, но они выравниваются в искусственных условиях. Когда блок начнет работать, возникнет много циклов неравномерного нагрева (в зоне головки - один нагрев, пониже - другой), плюс нагрузки, плюс монтажные напряжения - произойдет естественное старение чугуна, и только тогда все производственные нагрузки уйдут практически полностью. Словом, после сборки только в процессе эксплуатации происходит естественное старение и усадка материала блока. Вывод напрашивается сам собой: новый блок еще, если можно так выразиться, рыхлый, а вот старый - уже полностью твердый, принявший свою окончательную геометрию. Следовательно, все его ответственные поверхности - постель коленвала и плоскости под головку блока цилиндров – можно качественно подогнать, не боясь деформаций при последующей эксплуатации.