Процессы ремонта и обработки блоков цилиндров

Всё чаще мастерская или также ремонтное предприятие должны признавать, что при разработке компонентов транспортных средств текущий, средний или капитальный ремонт по техническим или экономическим причинам конструктором не был предусмотрен. Многие детали или компоненты имеют поэтому одинаковую судьбу и из-за недостатка имеющихся запасных частей даже при малейших неисправностях оказываются в мусоре, хотя при соответствующих затратах времени и Know-how они могли бы быть отремонтированы.

Такая же тенденция обозначается и в развитии блоков цилиндров. Сегодня многократно применяются новые технологии при обработке цилиндров и покрытии рабочих поверхностей; в ремонтном производстве они, за неимением соответствующих устройств по изготовлению и станков для обработки, не могут воспроизводиться.

С помощью описанных далее решений по ремонту и замене, подходящего станочного снаряжения, с опытом и сноровкой предприятия по ремонту двигателей всё же удаётся большую часть алюминиевых блоков цилиндров вновь привести в работоспособное и технически безукоризненное состояние.

Установление и различение различных технологий рабочих поверхностей

Дизельные двигатели

У дизельных двигателей можно исходить из того, что рабочие поверхности цилиндров, как минимум, сейчас ещё - состоят либо из залитой гильзы из серого чугуна, покрыты или методом плазменного напыления, либо дуговым методом напыления проволоки из железа. В настоящее время также соответствующие ALUSIL®- или эквивалентные методы опробываются и разрабатываются дальше. С их помощью уже были достигнуты многообещающие результаты. Серийное применение алюминиево-кремниевых рабочих поверхностей у дизельных двигателей по причине высоких технических требований относительно износоустойчивости рабочих поверхностей цилиндров и жёсткости блока цилиндров (ключевые слова - максимальное давление в цилиндре) в ближайшее время ещё не предусматривается.

Бензиновые двигатели

У бензиновых двигателей в случае алюминиевых блоков цилиндров ALUSIL®-MeTOfl проторил себе широкую дорогу. Методы обработки и раскрытия разработаны до такой степени, что потенциал алюминиевых блоков цилиндров тем временем может быть полностью исчерпан. Нерешённые проблемы имеются, однако, по различным бензиновым двигателям прямого впрыска, у которых в настоящее время дело ещё идёт об оптимизации свойств трения и износа и, тем самым, износостойкости. Рядные двигатели и двигатели с V-образным расположением цилиндров, произведённые до примерно середины 1990-х годов, могут быть снабжены никелевым и хромовым покрытием рабочих поверхностей цилиндров. Прежде всего, однако, одноцилиндровые двигатели, напр., мотоциклетных двигателей, были оснащены никелевым и хромовым покрытием.

Различение, идёт ли речь о покрытых рабочих поверхностях (никель, хром) или об алюминиево-кремниевых рабочих поверхностях (ALUSIL®, LOKASIL®, Silitec®), в сомнительных случаях можно провести с помощью отвёртки или похожего предмета. При непокрытых алюминиево-кремниевых рабочих поверхностях цилиндров остриё отвёртки легко проникнет в рабочую поверхность и оставит царапину (рекомендуется производить пробу в той зоне рабочей поверхности цилиндра, где не проходят поршневые кольца). У цилиндров с никелевым или хромовым покрытием остриё не сможет проникнуть вглубь и оставит только лёгкие следы на рабочей поверхности или вообще никаких. Следующим признаком покрытой никелем рабочей поверхности цилиндра является желтоватый по сравнению с алюминием цвет никеля. Далее на покрытых никелем рабочих поверхностях цилиндров имеются следы хонингования. Это оттого, что для рабочих поверхностей цилиндров после покрытия никелем требуется ещё последующая операция хонингования. В противоположность этому на алюминиево-кремниевых хонингования.

В целом можно сказать, что везде, где проба царапанием дает положительный результат и остаётся царапина, имеется алюминиево-кремниевая ALUSIL®-MeTOfly. Далее возможно применение ALUSIL -гильзы, если это необходимо из-за повреждения

Несколько труднее установить, идёт ли речь о заливаемых гильзах из серого чугуна или о покрытых железом или никелем рабочих поверхностях цилиндров. Входе ремонта, однако, не требуется обязательно различать никелевое покрытие от железного. Применимое решение по ремонту - одно и то же для обоих исполнений (см. главу "3.1.6. Изношенные покрытые никелем, хромом или железом рабочие поверхности цилиндров"). Поэтому нужно только установить, идёт ли речь о залитой втулке из серого чугуна или о покрытии. У залитой втулки из серого чугуна распознаваемо чётко различимое отличие цвета от алюминия. Либо переход находится в зоне рабочей поверхности на удалении в несколько мм от верхнего или нижнего конца цилиндра (изобр. 1), либо гильза из серого чугуна доходит до уплотнительной поверхности головки блока цилиндров и здесь различается по цвету на уплотнительной поверхности (изобр. 2).

Изображение 1

Наличие подходящих ремонтных поршней

Решающий критерий при выборе метода ремонта - наличие подходящих ремонтных поршней. Поэтому принципиально следует, прежде всего, установить, предложены ли и какие поршни для ремонтируемого двигателя. Для всех позже покрываемых или легированных лазером рабочих поверхностей цилиндров по крайней мере у производителей двигателей не имеется никаких поршней больших размеров. Производители двигателей исходят, как правило, из того, что такие двигатели, изза недостатка соответствующих ремонтных установок и установок для покрытия, не могут быть отремонтированы

Для концепций ALUSIL®-, LOKASIL und Silitec®, а также заливаемых гильз из серого чугуна теоретически, как минимум, возможно растачивание в следующий больший размер. Тем самым, поскольку при данных технологиях не имеется никакого покрытия цилиндра, после растачивания получается вновь поверхность материала, пригодная для окончательной обработки. Единственной предпосылкой для растачивания является наличие поршней больших размеров. Их наличие в качестве запасных частей не всегда обеспечивается. У двигателей частого использования и производимых в больших количествах интерес производителей предложить запасные поршни выражен, конечно, яснее, чем у наиболее дорогих двигателей с большим объёмом, которых производится мало. Другими словами: наличие поршней большего размера отталкивается от потребности и потенциала сбыта.

Изображение 1

Ремонтируется ли алюминиевый блок цилиндров?

Известный изготовитель двигателей предписывает, что определённые блоки цилиндров должны быть полностью заменены, если крышки коренных подшипников коленчатого вала открывались. Из-за снятия нагрузки с болтов внутренние стыки ослабли бы, и это привело бы к поводке постели подшипников. Указанный изготовитель двигателей поставляет, поэтому, блок цилиндров, коленчатый вал, болты коренных подшипников, и т.д., только как комплект. Отдельные детали для данного блока цилиндров не приводятся в каталоге запасных частей данного изготовителя двигателей и им не поставляются.

Мы просто приводим данное высказывание без оценки, поскольку знаем, что на многих предприятиях по ремонту двигателей есть способные специалисты, видящие особую задачу в том, чтобы предложить своим заказчикам технически безукоризненный и экономически эффективный ремонт двигателя.

Требования по качеству ремонтируемых двигателей, разумеется, не так высоки, как, например, в серийном производстве. Так, например, перекос в пределах 5 um может представлять собой для поставщика серийной продукции значительную проблему, в то время как предприятие по ремонту двигателей такие незначительные отклонения имеющимися у него средствами измерения часто даже не может измерить, а если и может, то только приблизительно. В сомнительных случаях здесь также действует принцип «Лучше попробовать, чем изучать». После демонтажа коленчатого вала и повторной затяжки крышки подшипников возможно, в кратчайшее время, определить, какого порядка перекос постели подшипников. В общем можно сказать, что перекос постели подшипников должен быть меньше, чем зазор в коренных подшипниках.

Когда рекомендуется применение ремонтных гильз цилиндра?

Когда повреждены только отдельные рабочие поверхности цилиндров в результате, например, повреждения клапана или поршня, рекомендуется поставить гильзу цилиндра только в повреждённом цилиндре. Полное обновление и переработка всех цилиндров блока двигателя, а также установка ремонтных гильз из-за большого объёма материалов и трудоёмкости ремонта не особенно рекомендуется. Это относится как к алюминиево-кремниевым технологиям рабочих поверхностей, так и к покрытым никелем или железом рабочим поверхностям. Следует всегда предпочитать растачивание ещё годных для ремонта алюминиево-кремниевых рабочих поверхностей постановке ремонтных гильз. Не всегда можно избежать непреднамеренного перекоса или ослабления блока цилиндров в ходе ремонта. От части перемычки между цилиндрами изготовлены очень узкими. Иногда перемычка имеет толщину всего 5-7 мм (изобр. 2). Если в соседних цилиндрах устанавливаются гильзы, то между изготавливаемыми основными отверстиями цилиндров остаются очень узкие перемычки. Это может при определённых условиях отрицательно повлиять с точки зрения стабильности. Конечно, с технической точки зрения лучше, сохранить хорошие монолитные свойства блока, насколько это только возможно, чем намеренно создавать неоднородные связи. Лучше ремонтировать «столько, сколько необходимо», чем «столько, сколько возможно».

Изображение 2

Изношенные и повреждённые алюминиево-кремниевые рабочие поверхности цилиндров

Ремонт цилиндров у двигателей с алюминиево-кремниевыми рабочими поверхностями цилиндров (ALUSIL®, LOKASIL®, Silitec® и т.д.) может производиться аналогично обработке серого чугуна. Это означает, что блок цилиндров можно привести с помощью растачивания и хонингования в следующий ремонтный размер вновь в работоспособное состояние; затраты времени и материалов при этом разумны. Обработка цилиндров описывается подробно, начиная с главы 3.3 "Обработка алюминиево-кремниевых рабочих поверхностей цилиндров".

Повреждённые алюминиево-кремниевые рабочие поверхности цилиндров

Для повреждённых рабочих поверхностей цилиндров, изготовленных с помощью методов ALUSIL -. LOKASIL®-, Silitec® или сравнимых с ними (лазерное легирование), в программе поставки KS имеются заготовки гильз из ALUS1 [."-сплава (AISi17Cu4Mg) двух различных размеров (см. главу 3.2.4. «Изготовление необходимых гильз цилиндров»). Состав материала, из которого изготовлены ALUSIL®-заготовки, идентичен составу первоначального материала, из которого изготовлены блоки цилиндров по методу ALUSIL®.

Размер частиц отделённых первичных кристаллов кремния, отличающаяся от размеров частиц при LOKASIL® und Silitec® ,играет при ремонте или для свойств скольжения, скорее, второстепенную роль. Размер частиц кремния при вышеназванных методах по технологическим причинам различен. В целом считается, что большие кристаллы кремния при окончательной обработке (хонинование и раскрытие) более выгодны и не выламываются легко из стенки цилиндра. Очень маленькие размеры частиц кремния у гильз Silitec® образуются из-за технологического метода изготовления (компактное набрызгивание) и последующего необходимого формообразования (бесконечное прессование). При больших размерах частиц ухудшились бы свойства формообразования, так что желаемая величина частиц кремния - компромисс между свойствами формообразования и окончательной обрабатываемостью. Применение ALUSIL®-mnb3 в блоке цилиндров, изготовленном по методу Silitec®, представляет собой поэтому технически безукоризненное решение.

Ремонт подобных рабочих поверхностей цилиндров путём растачивания в больший ремонтный размер невозможен. Покрытие рабочих поверхностей очень тонкое и было бы при растачивании полностью удалено. Последующее покрытие возможно произвести только в соответствующим образом оснащённых специальных фирмах, которые могут отдельные цилиндры (напр . мотоциклетных моторов) вновь покрыть никелем. Для многоцилиндровых двигателей не имеется, практически, никаких шансов найти соответствующую фирму, которая бы могла произвести такие работы. По покрытиям железом (плазменный напрыскиваемый слой, расплавление электрической дугой) не известно вообще никаких фирм, которые были бы в состоянии покрыть отдельные блоки цилиндров.

Для повреждённых рабочих поверхностей цилиндров имеет смысл ремонтировать всегда только повреждённые отверстия цилиндров. Имеет ли смысл оснащать подобные двигатели полностью гильзами из серого чугуна, зависит от трудоёмкости, а также от ожидаемого результата. Полное оснащение гильзами рекомендуется меньше всего для ещё имеющихся блоков цилиндров, вызывающие большие затраты. Для алюминиевых двигателей старых транспортных средств, имеющих ценность для любителей, или олдтаймеров, для которых не имеются новые блоки цилиндров, полное оснащение гильзами из серого чугуна является, единственной возможностью спасти блок цилиндров и, тем самым, вывести транспортное средство вновь на дорогу.

Изношенные рабочие поверхности цилиндров с покрытием из никеля, хрома или железа

Указание

В дополнение стоило бы здесь ещё указать, что для вышеприведённых покрытий в качестве замены можно говорить только о гильзах из серого чугуна. ALUSIL -гильзы невозможно применить, поскольку для ALUSIL®рабочих поверхностей цилиндров требуются поршни, покрытые железом (в последнее время также и пластмассой). Имеющиеся для вышеназванных двигателей поршни не располагают соответствующим покрытием, что исключает переход к ALUSIL®-рабочим поверхностям цилиндров. Последующее покрытие имеющихся поршней невозможно.

  Рекомендация

Из-за изменяющегося поведения теплового расширения при постановке гильз из серого чугуна в ранее покрытые отверстия цилиндров (гильза из серого чугуна нагревается медленнее) мы рекомендуем увеличение монтажного зазора поршня на 0,01-0,02 мм. Предусмотренный диаметр цилиндра должен быть на эту величину увеличен.

Повреждённые легированные лазером рабочие поверхности цилиндров

Сюда относится то же, что и для покрытых железом рабочих поверхностей цилиндров. Растачивание в больший размер невозможно, т.к. легированный кремнием слой очень тонок. По этой причине поршней большего размера не имеется. Поскольку речь идёт об алюминиево-кремниевых рабочих поверхностях цилиндров и поршни, а также поршневые кольца, как при ALUSIL®методе, скользят по раскрытым, выступающим кристаллам кремния, то ремонт цилиндров может производиться установкой ALUSIL®«rnnb3. Таким образом, диаметры цилиндров могут остаться теми же и оснащаться серийными поршнями.

Установление существующих характеристик рабочих поверхностей цилиндров

Для оценки качества хонингования рабочие поверхности цилиндров могут быть проверены после окончательной обработки прибором измерения шероховатости. Из-за большого количества различных двигателей в рамках данной брошюры невозможно привести сравнительные данные по каждому двигателю. Каждому, разумеется, понятно, что изготовители двигателей не выдают своих данных по изготовлению. Поэтому в разделе по обработке, начиная с главы "3.3. Обработка алюминивых рабочих поверхностей цилиндров", могут быть указаны только ориентировочные данные. Каждое предприятие по ремонту двигателей имеет, однако, возможность при наличии прибора измерения шероховатости замерить до переработки поверхности скольжения предназначенного для ремонта блока цилиндров. При этом измеряют по необходимости в зоне, которую не проходит поршень, в верхней или нижней части цилиндра. Полученные таким образом данные должны быть для ремонта достаточно точными. Достижимы ли измеренные данные затем в процессе обработки, зависит, в конечном счёте, от имеющегося оснащения, от рук и опыта предприятия по ремонту двигателей.

Изображение 1

Обзор ремонтных возможностей

Последующий обзор наглядно показывает возможные пути ремонта с чисто технической точки зрения более упрощённо в виде графика. Имеет ли тот или иной ремонт смысл в экономи ческом отношении, заваисит от объёма, ситуации по затратам для услуг специалистов (заработная плата) и должен быть рассмотрен отдельно.