Ремонт головки блока цилиндров

Обработка седла клапана  — один из наиболее важных этапов ремонта. Правильная геометрия седла, как известно, обеспечивает надежное уплотнение камеры сгорания, хороший отвод тепла от тарелки клапана, что исключает перегрев клапана и увеличивает срок службы маслосъемных колпачков. Точная обработка рабочей фаски седла и ограничивающих фасок обеспечивает максимальный ресурс сопряжения «седло-клапан». Обеспечить эти требования традиционной притиркой невозможно.

В условиях небольших мастерских седла обычно правят ручным инструментом, например, твердосплавными зенкерами отечественного производства или американскими фрезами Neway.

Отечественные зенкеры просты и недороги, их при  необходимости можно многократно  затачивать, но они не дают достаточной  точности и чистоты, и потому не позволяют  исключить притирку. Кроме того, зенкеры не регулируются по диаметру, а существующие «жигулевские» и «волговские» готовые ремонтные комплекты не всегда устраивают.

Инструмент  Neway более универсален и при соответствующем навыке дает неплохую точность. Резцы Neway имеют несколько режущих кромок и могут регулироваться по диаметру седла. Правда, такой инструмент значительно дороже, стоимость одной фрезы в среднем 80-100 долларов.

И все  же наилучшую концентричность фасок  и максимальную точность обеспечивает специализированное оборудование. Например, уже имеющийся на ряде ремонтных  предприятий американский станок для обработки головок VGS20 фирмы Sunnen. 

Обработка плоскости — традиционная операция при ремонте  головок.

Обработка седла на таком специализированном станке ведется фасонным твердосплавным резцом. Это обеспечивает высокую  производительность и позволяет создавать точный, а не упрощенный, как в случае работы ручным инструментом, профиль седла. Так, на многих современных моторах применяются радиусные ограничивающие фаски, а в моторах спортивного назначения часто применяют полностью радиусное седло. Станок же позволяет обеспечить любой сложный профиль с высокой точностью.

Еще одна важная особенность спецстанков  — это возможность обрабатывать все седла на одинаковую глубину. Можно также проконтролировать, а при необходимости — исправить  взаимное расположение осей направляющих втулок клапанов. Вручную это сделать невозможно.

Обработка седла на станке обеспечивает высокую  чистоту и позволяет обойтись без притирки. Значит, избавляет  от лишней операции и исключает «втирание» абразивных зерен в материал седла и тарелки клапана, значительно снижающее ресурс деталей.

Замена  седла — одна из главных изюминок серьезного ремонта головок. Эта операция позволяет вернуть к жизни, казалось бы, безнадежно загубленные головки. Согласитесь, приятно предложить клиенту выбор: заплатить от 600 долларов за новую головку или за 400-500 руб. просто поменять седло на старой.

Аналогичную операцию приходится выполнять и  при форсировании двигателей, например, для спортивных соревнований. В этом случае требуется увеличить диаметры каналов в головке блока, а затем установить новые седла большего диаметра.

Старое  седло удаляется специальной  резцовой головкой, которая легко  выставляется на размер с помощью  простого приспособления. Вся операция по удалению седла занимает 5-7 минут. Новые седла поставляются в запчасти готовыми или в виде заготовок. Например, импортные заготовки обходятся в 5-6 долларов. Вытачивая седла самостоятельно, мы получаем возможность заменять седла даже в случае повреждения посадочного места. Для алюминиевых головок блока при замене седла обеспечивается натяг 0,10-0,12 мм. Новое седло запрессовывается «на горячую» и затем профильным резцом обрабатываются фаски седла.

К сожалению, отечественная промышленность не выпускает  специальных «головочных» станков. Из импортных, кроме Sunnen, наиболее известны станки Serdi, AMC, Berco. И если научиться (а это не так трудно, как кажется) значительную часть оснастки к подобному станку делать самостоятельно, то есть надежда, что в будущем удастся освоить выпуск упрощенного варианта «головочного» станка, к примеру, на базе обычного координатно-расточного.

Ремонт  постелей распределительного вала в головке  блока— тоже очень важная операция при ремонте двигателя. Подшипники распредвала у изрядно походивших моторов оказываются изношены и нередко имеют задиры — ведь масло до распредвала, расположенного в верхней части двигателя, доходит, как известно, в последнюю очередь. Проблему можно решить с помощью специализированного горизонтально-хонинговального станка, если «занизить» крышки подшипников на 0,1-0,3 мм по плоскости разъема, после чего обработать постели хонингованием в номинальный размер. 

Обработка седел клапанов на специализированном станке дает наивысшую  точность и чистоту  поверхности. Притирка после этого не требуется

Заварка трещин остается отдельной и весьма «деликатной» областью ремонта головок блока. Высокие термические деформации, наличие легирующих элементов и вспенивание металла сварного шва могут привести к образованию скрытых дефектов. Поэтому после сварки головка блока обязательно должна быть испытана на герметичность под давлением. (см. рис. 3. Проверка герметичности головки цилиндров на приспособлении  А. 60334). 

Растачивание гнезд под седла — на специализированном станке выполнить эту операцию не составит большого труда

Таковы  вкратце основные операции при ремонте  головок блока. Это тот необходимый  минимум, который должно обеспечивать ремонтное предприятие, выполняющее  так называемый «серийный» ремонт. Но и индивидуальный мастер или владелец автомобиля, решивший отремонтировать двигатель самостоятельно, должны уделить головке блока самое серьезное внимание.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

V. КЛАПАННЫЙ МЕХАНИЗМ.

    Клапаны приводятся  в действие  распределительным валом, вращающимся  в корпусе подшипников, с помощью  промежуточных рычагов. Зазор  между кулачками распределительного  вала и рычагом устанавливается  регулировочным болтом, на сферической  головке которого качается рычаг. От самоотвертывания болт удерживается контргайкой.                                                                                                      Клапаны имеют две цилиндрические пружины- наружную и внутреннюю, зажатые между тарелкой (вверху и двумя опорными шайбами (внизу). Тарелка пружин удерживается  на стержне клапана двумя сухарями, имеющими в сложенном виде форму усеченного конуса. Для повышения износостойкости стержня оба клапана  азотируются, а торцы стержней, на которые опираются рычаги закалены токами высокой частоты. (см рис 4. Детали клапанного механизма) 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
На форсированных двигателях клапаны  делают составными. Если обычный клапан изготавливается из однородного материала, то составной - из двух частей: стебля из износостойкого металла и тарелки из жаропрочного. Соединение производится сваркой трением.  
Нередко полый выпускной клапан заполняется легкосплавным металом (натрием), что снижает теплонапряженность клапана.  
Стремясь повысить износостойкость, некоторые фирмы, например MERCEDES, хромируют поверхность стебля клапана. BMW применяет «ремонтные» клапаны с увеличенным диаметром стебля: 8.0; 8.1; 8.2 мм. Для чего — понятно: чтобы не перепрессовывать направляющую втулку клапана, у которой со временем увеличивается внутренний диаметр по причине естественного износа. Торец стебля, испытывающий, как и тарелка, большие нагрузки, в разных типах двигателей упрочняют различными методами на глубину до 1 мм.  
На стебле клапана есть специальные проточки для «сухарей», фиксирующих клапанные пружины. Если дело дошло до ремонта или проверки клапана, не мешает на всякий случай проверить состояние этих проточек — не нарушена ли геометрия их поверхностей вследствие выработки. Это может привести, как говорят механики, к «рассухариванию» клапана.  
Впускные и выпускные клапаны — составляющие одного целого. Выполняют они общую задачу, но в разных условиях.  
Большой диаметр тарелки впускного клапана обеспечивает лучшее наполнение цилиндра топливной смесью. Той же цели служит тюльпанообразная форма тарелки, встречающаяся в некоторых конструкциях.  
При работе двигателя клапаны одновременно совершают возвратно-поступательное и хаотичное вращательное движения, что обеспечивает более равномерный износ седел, направляющих втулок и самих клапанов. Эксплуатация двигателя с увеличенными тепловыми зазорами из-за возрастания ударных нагрузок приводит к повышенному износу торца стебля и росту боковых нагрузок на втулку.  
Обычно уже предварительный осмотр торца стебля клапана позволяет сделать вывод: если глубина выработки торцевой части не более 0,2 - 0,3 мм, то ее, выработку, еще можно вывести на шлифовальном станке. Не забывайте, что глубина упрочняющего слоя торца стебля клапана 0,5-0,7мм. Обязательно промерьте износ стебля клапана с помощью микрометра. Наличие «осязаемой ступеньки» в районе маслосъемного колпачка и без измерений говорит о необходимости замены клапана.  
Незначительные износы фаски клапана, типа точечной эррозии, можно устранить притиркой. Допустимая зернистость притирочного порошка — 10-14 мкм. Притирая клапаны более грубым порошком, Вы наверняка повредите рабочие кромки пары «клапан-седло». При этом образуются глубокие риски, от которых уже никак не избавишься. Они ускоряют образование нагара на рабочей фаске, что приводит к увеличению теплового сопротивления в месте контакта клапана и седла. Это ухудшает теплоотвод от тарелки клапана, увеличивая опасность ее перегрева, коробления и разрушения. Если же на рабочей фаске Вы обнаружили значительную выработку, раковины, небольшие участки прогара и т. п., нарушающие плотность посадки клапана в седло, то здесь без механической обработки не обойтись. При восстановлении фаски клапана не забывайте, что в случае применения механизма с гидрокомпенсаторами зазора, расстояние от торца клапана до верхней плоскости головки цилиндра строго регламентировано. Незначительное изменение этого расстояния на 0,1 – 0,15 мм в некоторых случаях улучшает работу гидрокомпенсатора, так как его рабочая зона смещается.  
 
Основанием для отбраковки клапана являются:

• Явные повреждения клапана: гнутость, прогары, трещины, забоины.
• Изменение диаметра стебля по его длине более 0,02 мм.
• Ступенчатый или боковой износ стебля клапана.
• Поврежденные проточки под сухари.
• Уменьшение высоты цилиндрического пояска ниже допустимой производителем.
• Расклеп торцевой части стебля и глубина выработки торцевой части более 0,2 - 0,3 мм.

 
Если ваш клапан прошел эти тесты, то есть шанс его восстановить.  
Восстановление протекает следующим образом:

• Вначале клапан очищают от нагара и масляных отложений.
• Проводят измерения диаметра стебля клапана, а результаты записывают маркером на тарелке клапана. Эти значения потребуются при восстановлении направляющей втулки.
• Замеряют выступание торца клапана над опорной поверхностью тела головки блока под пружину. Это значение для каждого клапана рекомендуется записать и сравнить со значением, полученным после обработки фаски клапана и седла.
• После этого клапан зажимают в цанговый зажим станка и далее резцом или камнем формируют фаску.

После обработки такой фрезой на поверхности  фаски образуется особый микрорельеф, благодаря которому приработка клапана  происходит быстро и эффективно, а  притирка носит контрольную функцию.  
К резанию фаски клапана следует относиться осторожно. Снять необходимо ровно столько, чтобы поверхность стала чистой. Иногда встречаются клапаны с некачественно нанесенным упрочняющим слоем. В этом случае после обработки наблюдается пятнистая структура. Самое главное в этот момент остановиться и не продолжать резание. Дальнейшую доработку поверхности лучше провести пришлифовкой с седлом. С новыми клапанами, как правило, проблем нет, однако к новым отечественным клапанам и различным подделкам следует относиться как к б/у и тщательно контролировать все параметры. К этому призывает весь опыт восстановления головок блока. Основная характеристика подделки – низкая цена. Она очень привлекательна при покупке, но убытки впоследствии будут во много раз больше.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

VII. СЕДЛА КЛАПАНОВ.

       Седла не должны иметь на рабочих фасках (зоне контакта с клапанами) точечных раковин, коррозии и других повреждений. Небольшие повреждения на поверхности рабочих фасок устраняют шлифованием с помощью шлифовальной машинки или вручную.                                                               Для шлифования  устанавливают головку цилирдра на подставку А.60353 или металлическую либо деревянную  рамку и вставляют в направляющую втулку  клапана стержень А. 94059. Удаляют с фасок седел нагар и наклеп зенкерами Ф.94003 и А.94101 для седел ипускных клапанов и зенкерами А.94031 и А.94092 для седел выпускных  клапанов. Зенкера надеваются на шпиндель А.94058 и центрируются направляющими стержнямиА,94059.                                             После очистки фасок надевают на стержень А.94059 пружину А.94059\5, устанавливают на шпиндель. А.94069 конический круг А.94078 для седел выпускных клапанов или круг А.94100 для селел впускных клапанов,закрепляют шпиндель в шлифовальной машинке и шлифуют седло,снимая при этом как можно меньше металла. (см рис.5 Профиль седла выпускного клапана, рис 6. Сужение рабочей фаски седла клапана зенкером, установленном на шпинделе А.94058, рис 7. Шлифование рабочей фаски седла клапана).