Заміна напрямних втулок клапанів
Заміна напрямних (направляючих) втулок клапанів – це сукупність високоточних операцій з відновлення працездатності головки блока циліндрів. До цих операцій відноситься заміна безпосередньо самих напрямних втулок клапанів, обробка клапанів та сідел клапанів.
Чи варто автомобілісту турбуватись, якщо під час діагностики вузла “втулка-клапан-сідло” було виявлено зношування напрямних втулок? З якими наслідками він зіткнеться при подальшій експлуатації головки блоку циліндрів із зазначеними вище дефектами?
З великою ймовірністю автовласник вже став свідком таких очевидних ознак зношування, як підвищена витрата мастила, вихлоп з підвищеним вмістом продуктів згоряння повітряно-паливної суміші, падіння компресії, нехарактерний шум роботи двигуна.
Не будемо губитися в здогадках, через що (через час, заводський брак або порушення норм експлуатації автомобіля) ці дефекти дали про себе знати. Завдання нашої компанії – виявити ці відхилення і привести деталі до норм, які встановлює завод виробник. І оскільки в цьому вузлі базову роль відіграє пара “напрямна втулка клапана-шток клапана”, ми розповімо, як фахівці ремонт-сервісу “DVYGUN” проводять заміну напрямних втулок клапанів і виконують супутні заміні втулок операції.
Як випливає з назви деталі, напрямна втулка задає загальну робочу вісь для клапана та сідла клапана. У нормальному стані отвір втулки має циліндричну форму. Між штоком клапана та отвором напрямної втулки заводом-виробником встановлюється рекомендований тепловий зазор.
Згодом ці пари тертя зношуються і цей зазор виходить за максимально допустимий діапазон. Якщо зазор збільшується вище за допустиме, це призводить до того, що клапан у втулці починає гойдатися, а між штоком клапана і отвором втулки просочується мастило і потрапляє в циліндри. Звідси і збільшення витрати мастила, і вихлоп із підвищеним вмістом продуктів згоряння та інші вже згадані вище неприємності.
Діагностика вузла “втулка-клапан-сідло“
У процесі діагностики вузла “втулка-клапан-сідло” ми проводимо наступні операції: вимірюємо внутрішній отвір втулок по всій робочій довжині на предмет конуса та еліпса; проводимо виміри штока клапана; оглядаємо тарілки клапанів, чи витримають вони наступне шліфування; перевіряємо клапани на биття (клапани можуть бути гнуті); перевіряємо сідла клапанів, які можуть потребувати заміни. Дані, отримані під час діагностики, ми звіряємо з нашою базою, де наведено норми цих вузлів, рекомендовані заводом-виробником.
Нерідко результати діагностики підводять нас до того, що головка потребує ремонту. Результати діагностики та рекомендований необхідний обсяг робіт озвучуються клієнту, який приймає рішення, чи готовий він до подальших відновлювальних робіт, оскільки цей процес займає в середньому 7-10 робочих днів та тягне за собою певні фінансові витрати.
Підготовчі роботи
Процес заміни напрямних втулок клапанів не завжди проходить безболісно. Досить часто при випресовуванні втулок на стінках посадкового місця залишаються задири через наволакування матеріалу на матеріал (це відбувається, наприклад, коли втулка запресована з великим натягом). Як правило, це явище спостерігається у головок із алюмінію. У такому разі посадкове місце під втулку обробляється. В іншому випадку по цих задирах олива просочується і потрапляє в камеру згоряння з усіма наслідками, що звідси випливають.
Окремим “добрим словом” вартує згадки радянський автопром. Газ-53, Волга (402-й мотор він же)… У цих моделях отвори із заводу не можуть похвалитися геометрією, а мають конус та еліпс. Ну, і шорсткість обробки, прямо скажемо, залишає бажати кращого. У цей отвір втулку запресовувати апріорі не можна. Необхідно підготувати отвір, розточити і встановити ремонтну втулку збільшеного діаметру. Якщо раніше були деякі проблеми з придбанням ремонтних втулок, то зараз на ринку цієї проблеми не існує — можна знайти втулки до 0.2 мм у плюсі.
З деякими чавунними головками справа трохи інакша. Тіло головки є також напрямною втулкою. У цьому випадку ми можемо розточити отвір під класичну втулку або розгорнути розгортками отвір під ремонтний розмір штока клапана. Наприклад, старі Ford Scorpio, Granada… Завод заклав низку ремонтних розмірів клапанів. Іноді ми також вдаємося до твердого хромування штоків клапанів. Спочатку розгортається та хонінгується отвір під клапан, після хромується шток клапана та шліфується до необхідного діаметра з урахуванням теплового зазору. Це за умови, що тарілка клапана ще не зношена.
У нашій практиці трапляється зустрічати такі головки, в яких хтось колись змінював напрямні втулки і припустився низки помилок, звідки такі дефекти, як конусність, еліпсність, задири. Така головка встановлюється на координатний верстат, розточник викатується відносно сідла і розточує посадкове місце різцем. Це, до речі, ідеальний варіант, але для клієнта він дорогий, оскільки витратний за часом і потребує високої кваліфікації майстра.
Також один із методів відновлення посадкового місця під напрямну втулку клапанів – це розгортання розгорткою отвору на верстаті або вручну, але така операція не завжди успішна. Якщо задир, наприклад, у кількох місцях, то розгортку віджимає і велика вірогідність втрати загальної осі “сідло-клапан”. При подальшому формуванні робочих фасок це спричиняє такі небажані явища, як відхід клапана, просідання у бік розпредвалу. Тобто ми опиняємось в ситуації, коли потрібно міняти сідло клапана. Хоча таке також практикується. Якщо ми не можемо цей дефект виправити в осі, доводиться змінювати сідло.
Виготовлення втулок
Бувають випадки, коли без виготовлення чи доопрацювання напрямної втулки обійтися неможливо. При відновленні посадкового місця під втулку діаметр його збільшується. У цьому випадку ми беремо штатну втулку від іншої моделі автомобіля (більше за діаметром), обробляємо зовнішній та внутрішній діаметр під необхідний нам, доопрацьовуємо лінійні параметри. Тобто втулка від іншого автомобіля слугує нам заготівкою.
Матеріал втулки також має важливе значення, оскільки втулки виготовляються з різних матеріалів. Не в кожну головку підійде, наприклад, латунна втулка, яку можна зустріти у моделях Volkswagen. Так, ці втулки швидко зношуються, але вони дешеві, бо це латунь. Бронзові втулки ми виготовляємо з БрАЖ-444 і вони дуже важко обробляються! Свердло, яке хоч раз побувало десь, бронзу вже не просвердлить. Те саме стосується і розгортки. Усе це потребує певних витрат.
Є моделі, у які категорично не можна ставити латунну або бронзову втулку. У такі головки в силу їхньої навантаженості встановлюється, як правило, металокераміка. Що являє собою металокерамічна втулка? Це матеріал, випечений методом порошкової металургії. Чим ці втулки цінні? Їхній склад можна регулювати. Припустимо, у складі втулки є більше молібдену, а іншого елемента менше. Тобто при виготовленні втулок регулюється робочий склад, який є антифрикційним, зносостійким, добре утримує оливу.
Порошкова металургія – це крупнозерновий матеріал, який добре просочується оливою. Як результат – добре змащується пара “втулка-стрижень клапана”, і знос відповідно знижується. Є наднавантажені моделі, у які жовтий матеріал не встановлюється взагалі. Є також жовті втулки, зроблені методом порошкової металургії, наприклад, мотори BMW M20 або М40. Щодо нашого досвіду, то ми часто встановлювали ці втулки на інші моделі, які виходжували по 300 тисяч. Клієнти потім приходили і казали, що втулки не змінюватимуть. Це вже про щось свідчить.
На ринку також є заготівки для виготовлення втулок. Візьмемо, наприклад, металокерамічні заготівки. Грубо кажучи, це трубочки із внутрішнім отвором із запасом по зовнішньому діаметру. Такі втулки можна обробити лише на токарному верстаті. Більше того, є свої вимоги до технології. Не можна взяти свердло та розсвердлити, пройтися розгорткою. Внутрішній отвір, як правило, потрібно розточувати різцем, тому що свердло “відводить”. Те саме стосується і бронзи — при обробці свердло “відводить”.
Якщо ми переточуємо втулку, її потрібно обробляти різцем, тому що на реалізованих на ринку втулках часто зустрічається осьова невідповідність внутрішнього і зовнішнього діаметра. Коли ми заводимо свердло в отвір, свердло відводить убік, і за підсумком обробки ми отримуємо не те, що нам потрібно. Тому для такої роботи ми використовуємо маленькі різчики. Тут важлива кваліфікація токаря, якість та клас токарного обладнання.
Для виготовлення чавунних втулок ми використовуємо виливки, з яких виготовляються гільзи для моторів. Цей чавун чудово себе зарекомендував. Але виготовлення таких втулок – досить витратний захід, до нього вдаються в окремих випадках. Наприклад, коли в голівці потрібно відновити один-два отвори. Траплялися випадки, коли хтось до нас намагався відновити отвори, але в процесі роботи щось пішло не так. А сама головка у чудовому стані… Тоді ми виточуємо одну-дві втулки під заміну. Раніше, коли ситуація з деталями на ринку була складнішою, ми практично щодня виготовляли втулки. Зараз у продажу доступні будь-які варіанти деталей.
Встановлення напрямних втулок
Із встановленням напрямних втулок у посадкові місця, які не вимагають відновлення, все зрозуміло. Посадкові місця ретельно вимиваються-вичищаються, щоб уникнути попадання під втулку технічного бруду. Тут ми не говоримо про повну стерилізацію, але всі операції проводять у чистоті. Наприклад, при запресуванні втулок використовується певні інструменти та пристрої, які використовуються тільки при запресуванні і вони належним чином зберігаються в чистоті.
Процес встановлення втулок триває не більше 5 хвилин, хоча підготовка головки під запресування нових напрямних втулок забирає багато часу. У процесі запресування для охолодження втулок застосовують азот, головку навпаки нагрівають до високої температури. Завдяки температурним різницям фахівець з голівок легко встановлює втулки на свої місця.
Обробка втулок після встановлення
Після запресування в тіло головки втулка деформується. Натяг втулки, припустимо, – 0.04 мм (4 сотих мм). Матеріал втискається за рахунок зменшення отвору під клапан, і після запресування втулка має Х-подібну форму – внутрішній діаметр втискається в області гнізда і збільшується в області вильотів втулки. Тому наступна операція за запресуванням — операція з доводки діаметра отвору під клапан з урахуванням необхідного теплового зазору. Наше завдання зробити циліндричний отвір у втулці, і цю операцію ми проводимо методом хонінгування.
Обробка клапанів та сідел клапанів
Операції із запресування втулки, обробка отвору призводять до порушення загальної осі втулки та сідла клапана. До того ж, в процесі експлуатації сідло клапана втрачає геометрію, має зміщення, тому що теплове навантаження змушує сідло руйнуватися в різних місцях по-різному. Тому після заміни втулки обробка сідла обов’язкова, щоб привести його допоміжні робочі площіни до правильної геометрії і ввести область прилягання в одну вісь з клапаном. Якщо фаска знаходиться не в одній осі, клапан прилягає тільки тією областю, яка виступає більше, а зазор при цьому присутній. Так, машина їде, рядовий клієнт ці дефекти може не відчути, проте наслідки позначаться пізніше.
Заміна напрямної втулки клапана автоматично передбачає обробку клапана та сідла. Клапан також як і сідло нерівномірно руйнується. Ми маємо привести дві площини прилягання – фаску тарілки клапана і фаску сідла клапана – в ідеальний стан. Якщо використовуються старі клапани, вони підлягають відновленню. Тарілки клапанів очищаються від нагару, формується робоча фаска клапана, поліруються штоки.
Притирання клапанів
Фінальна операція із заміни напрямних втулок клапанів – притирання клапанів. Цій операції ми присвятили окремий розділ, тож розповімо про неї тезово. Притирання клапанів – це вирівнювання шорсткості поверхонь клапана та сідла клапана. Після формування фасок прилягання ці поверхні мають відмінну один від одного шорсткість. Фаска клапана шліфується абразивним каменем, а фаска сідла обробляється різцем. І якщо розглянути ці дві поверхні під мікроскопом, ми побачимо “зоране поле” в заглибинах і каналах. Наше завдання, повторимося, — вирівняти ці шорсткості. До того ж, притирання клапанів є також і контролем якості роботи. Якщо всі попередні операції проведені належним чином, фаски прилягання тарілки клапана та сідла клапана зійдуться в одній осі – після притирання ми побачимо на тарілці клапана та на сідлі клапана смугу притирання. А це вкотре гарантує нам і клієнту високу якість проведених відновлювальних робіт.
Повернутись до розділу Ремонт ГБЦ
Тематичні матеріали: