Замена направляющих втулок клапанов
Замена направляющих втулок клапанов — это совокупность высокоточных операций по восстановлению работоспособности головки блока цилиндров. К этим операциям относится замена непосредственно самих направляющих втулок клапанов, обработка клапанов и седел клапанов.
Стоит ли автомобилисту переживать, если в ходе диагностики узла «втулка-клапан-седло» был выявлен износ направляющих втулок? С какими последствиями ему предстоит столкнутся при дальнейшей эксплуатации головки блока цилиндров с вышеуказанными дефектами?
С большой вероятностью автовладелец уже стал свидетелем таких очевидных признаков износа, как повышенный расход масла, выхлоп с повышенным содержанием продуктов сгорания воздушно-топливной смеси, падение компрессии, нехарактерный шум работы двигателя.
Не будем теряться в догадках, в силу чего (в силу времени, заводского брака или нарушений норм эксплуатации автомобиля) эти дефекты дали о себе знать. Задача нашей компании — выявить эти отклонения и привести детали к нормам, которые устанавливает завод изготовитель. И поскольку в этом узле базовую роль играет пара «направляющая втулка клапана-шток клапана», мы расскажем, как специалисты ремонт-сервиса «DVYGUN» проводят замену направляющих втулок клапанов и выполняют сопутствующие замене втулок операции.
Как следует из названия детали, направляющая втулка задает общую рабочую ось для клапана и седла клапана. В нормальном состоянии отверстие втулки имеет цилиндрическую форму. Между штоком клапана и отверстием направляющей втулки заводом изготовителем устанавливается рекомендуемый тепловой зазор.
Со временем эти пары трения изнашиваются и этот зазор выходит за максимально допустимый диапазон. Если зазор увеличивается выше допустимого, это приводит к тому, что клапан во втулке начинает качаться, а между штоком клапана и отверстием втулки просачивается масло и попадает в цилиндры. Отсюда и увеличение расхода масла, и выхлоп с повышенным содержанием продуктов сгорания и другие уже вышеупомянутые неприятности.
Диагностика узла «втулка-клапан-седло»
В процессе диагностики узла «втулка-клапан-седло» мы проводим следующие операции: измеряем внутреннее отверстие втулок по всей рабочей длинне на предмет конуса и элипса; проводим замеры штока клапана; осматриваем тарелки клапанов, выдержат ли они следующую шлифовку; проверяем клапана на биение (клапана могут быть гнутые); проверяем седла клапанов, которые также могут требовать замены. Данные, полученные в ходе диагностики, мы сверяем с нашей базой, где приведены нормы для этих узлов, рекомендуемые заводом изготовителем.
Нередко результаты диагностики подводят нас к тому, что головка требует ремонта. Результаты диагностики и рекомендуемый необходимый объем работ озвучиваются клиенту, который принимает решение, готов ли он к дальнейшим восстановительным работам, поскольку этот процесс занимает в среднем 7-10 рабочих дней и влечет за собой определенные финансовые затраты.
Подготовительные работы
Процесс замены направляющих втулок клапанов не всегда проходит безболезненно. Довольно часто при выпрессовке втулок на стенках посадочного места остаются задиры в следствии наволакивания материала на материал (это происходит, например, когда втулка запрессована с большим натягом). Как правило, это явление наблюдается у головок из алюминия. В таком случае посадочное место под втулку обрабатывается. В противном случае по этим полоскам масло просачивается и попадает в камеру сгорания со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Отдельным «добрым словом» стоит упоминания советский автопром. Газ-53, Волга (402-й мотор он же)… В этих моделях отверстия с завода не могут похвастать геометрией, а имеют конус и эллипс. Ну, и шероховатость обработки, прямо скажем, оставляет желать лучшего. В это отверстие втулку запрессовывать априори нельзя. Необходимо подготовить отверстие, расточить, и установить ремонтную втулку увеличенного диаметра. Если раньше существовали некоторые проблемы с приобретением ремонтных втулок, то сейчас на рынке этой проблемы не существует — можно найти втулки до 0.2 мм в плюсе.
С некоторыми чугунными головками дело обстоит несколько иначе. Тело головки является также направляющей втулкой. В этом случае мы можем расточить отверстие под классическую втулку или развертками увеличить отверстие под ремонтный размер штока клапана. Например, старые Ford Scorpio, Granada… Завод заложил целый ряд ремонтных размеров клапанов. Иногда мы также прибегаем к твердому хромированию штоков клапанов. Сначала разворачивается и хонингуется отверстие под клапан, после хромируется шток клапана и шлифуется до необходимого диаметра с учетом теплового зазора. Это при условии, что тарелка клапана еще не изношена.
В нашей практике случается встречать такие головки, в которых кто-то когда-то менял направляющие втулки и допустил ряд ошибок, откуда такие дефекты, как конусность, эллипсность, задиры. Такая головка устанавливается на координатный станок, расточник выкатывается относительно седла и растачивает посадочное место резцом. Это, кстати, идеальный вариант, но для клиента он дорогостоящий, поскольку затратный по времени и требует высокой квалификации мастера.
Также один из методов восстановления посадочного места под направляющую втулку клапанов — это разворачивание разверткой отверстия на станке или вручную, но такая операция не всегда успешна. Если задир, к примеру, в нескольких местах, то развертку отжимает и велика вероятность смещения от общей оси «седло-клапан». При последующем формировании рабочих фасок это влечет за собой такие нежелательные явления, как уход клапана, проседание в сторону распредвала. То есть мы находимся в ситуации, когда нужно менять седло клапана. Хотя такое тоже практикуется. Если мы не можем этот дефект исправить в оси, то приходится менять седло.
Изготовление втулок
Бывают случаи, когда без изготовления или доработки направляющей втулки обойтись невозможно. При восстановлении посадочного места под втулку его диаметр увеличивается. В этом случае мы берем штатную втулку от другой модели автомобиля (больше по диаметру), обрабатываем наружный и внутренний диаметр под необходимый нам, дорабатываем линейные параметры. То есть втулка от другого автомобиля служит нам заготовкой.
Материал втулки также имеет немаловажное значение, поскольку втулки изготавливаются из различных материалов. Не в каждую головку подойдет, например, латунная втулка, которую можно встретить в моделях Volkswagen. Да, эти втулки быстро изнашиваются, но они дешевые, потому что это латунь. Бронзовые втулки мы изготавливаем из БрАЖ-444, и они очень тяжело обрабатываются! Сверло, хотя бы раз побывавшее где либо, бронзу уже не просверлит. То же касается и развертки. Все это требует определенных затрат.
Есть модели, в которые категорически нельзя ставить латунную или бронзовую втулку. В такие головки в силу их нагруженности устанавливается, как правило, металлокерамика. Что из себя представляет металлокерамическая втулка? Это материал, испеченный методом порошковой металлургии. Чем эти втулки ценны? Их состав можно регулировать. Предположим, в составе втулки присутствует больше молибдена, а другого элемента меньше. То есть при изготовлении втулок регулируется рабочий состав, который является антифрикционным, износостойким, хорошо удерживает масло.
Порошковая металлургия — это крупнозернистый материал, который хорошо пропитывается маслом. Как результат — хорошо смазывается пара «втулка-стержень клапана», и износ, соответственно, снижается. Есть сверхнагруженные модели, в которые желтый материал не устанавливается вообще. И есть также желтые втулки, сделанные методом порошковой металлургии, например, моторы BMW M20 или М40. Что касается нашего опыта, то мы часто устанавливали эти втулки на другие модели, которые выхаживали по 300 тысяч. Клиенты после приходили и говорили, что втулки менять не будут. Это уже о чем-то говорит.
На рынке также присутствуют заготовки для изготовления втулок. Возьмем, к примеру, металлокерамические заготовки. Грубо говоря, это трубочки с внутренним отверстием с запасом по наружному диаметру. Такие втулки можно обработать только на токарном станке. Более того, есть свои требования к технологии. Нельзя взять сверло и рассверлить, пройтись разверткой. Внутреннее отверстие, как правило, нужно растачивать резцом, потому что сверло «уводит». Тоже самое касается и бронзы — при обработке сверло «уводит».
Если мы перетачиваем втулку, то ее нужно обрабатывать резцом, потому что на реализуемых на рынке втулках часто встречается осевое несоответствие внутреннего и наружного диаметра. Когда мы заводим сверло в отверстие, сверло уводит в сторону, и по итогу обработки мы получаем не то, что нам требуется. Поэтому для такой работы мы используем маленькие резчики. Здесь важна квалификации токаря, качество и класс токарного оборудования.
Для изготовления втулок из чугуна мы используем отливки, из которых изготавливаются гильзы для моторов. Этот чугун великолепно себя зарекомендовал. Но изготовление таких втулок — довольно затратное мероприятие, к нему прибегают в редких случаях. Например, когда в головке нужно восстановить одно-два отверстия. Бывали случаи, когда кто-то до нас пытался восстановить отверстия, но в процессе работы что-то пошло не так. А сама головка в прекрасном состоянии… Тогда мы вытачиваем одну-две втулки под замену. Раньше, когда ситуация с деталями на рынке была сложнее, мы практически каждый день изготавливали втулки. Сейчас же в продаже доступны любые варианты деталей.
Установка направляющих втулок
С установкой направляющих втулок в посадочные места, которые не требуют восстановления, все понятно. Посадочные места тщательно вымываются-вычищаются, дабы избежать попадания под втулку технической грязи. Здесь мы не говорим о полной стерилизации, но все операции проводятся в чистоте. К примеру, при запрессовке втулок используется определенные инструменты и приспособления, которые используются только при запрессовке и они должным образом хранятся в чистоте.
Процесс установки втулок длится не более 5 минут, хотя подготовка головки под запрессовку новых направляющих втулок отнимает довольно много времени. В процессе запрессовки для охлаждения втулок применяют азот, головку же наоборот нагревают до высокой температуры. Благодаря температурным разницам специалист по головкам без труда устанавливает втулки на свои места.
Обработка втулок после установки
После запрессовки в тело головки втулка подвергается деформации. Натяг втулки, допустим, — 0.04 мм (4 сотых мм). Материал вжимается за счет уменьшения отверстия под клапан, и после запрессовки втулка имеет Х-образную форму — внутренний диаметр вжимается в области посадочного гнезда и увеличивается в области вылетов втулки. Поэтому за запрессовкой следует операция по доводке диаметра отверстия под клапан с учетом необходимого теплового зазора. Наша задача — сделать цилиндрическое отверстие во втулке, и эту операцию мы проводим методом хонингования.
Обработка клапанов и седел клапанов
Операции по запрессовке втулки, обработка отверстия приводят к нарушению общей оси втулки и седла клапана. Ко всему прочему, в процессе эксплуатации седло клапана теряет геометрию, имеет смещения, потому что тепловая нагрузка заставляет седло разрушаться в разных местах по-разному. Поэтому после замены втулки обработка седла обязательна, чтобы привести его рабочие вспомогательные кромки к правильной геометрии и ввести область прилегания в одну ось с клапаном. Если фаска находится не в одной оси, клапан прилегает только той областью, которая выступает больше, а зазор при этом все равно присутствует. Да, машина едет, рядовой клиент эти дефекты может не почувствовать, однако последствия скажутся позднее.
Замена направляющей втулки клапана автоматом подразумевает обработку клапана и седла. Клапан также как и седло неравномерно разрушается. Мы должна привести две плоскости прилегания — фаску тарелки клапана и фаску седла клапана — в идеальное состояние. Если используются старые клапана, они подлежат восстановлению. Тарелки клапанов очищаются от нагара, формируется рабочая фаска клапана, полируются штоки.
Притирка клапанов
Финальная операция по замене направляющих втулок клапанов — притирка клапанов. Этой операции мы посвятили отдельный раздел, поэтому расскажем о ней тезисно. Притирка клапанов — это уравнивание шероховатости поверхностей клапана и седла клапана. После формирования фасок прилегания эти поверхности имеют отличную друг от друга шероховатость. Фаска клапана шлифуется кругом, а фаска седла обрабатывается резцом. И если рассмотреть эти две поверхности под микроскопом, то мы увидим «вспаханное поле», усеянное ямами и каналами. Наша задача, повторимся, — уровнять эти шероховатости. Ко всему прочему, притирка клапанов является также и контролем качества работы. Если все предыдущие операции проведены должным образом, фаски прилегания тарелки клапана и седла клапана сойдутся в одной оси — после притирки мы увидим на тарелке клапана и на седле клапана полосу притирки. А это лишний раз гарантирует нам и клиенту высокое качество проведенных восстановительных работ.
Вернуться к разделу Ремонт ГБЦ
Тематические материалы: