конспект урока
методическая разработка по теме

Конспект урока

Оригинальные технологии ремонта алюминиевых блоков цилиндров.

В конструкции современных двигателей довольно широко применяются алюминиевые блоки цилиндров, вопросы ремонта которых не менее актуальны, чем традиционных чугунных.

Практика показывает, что при ремонте большинства алюминиевых блоков используются несколько другие, чем для чугунных блоков, ремонтные технологии. Это безусловно несколькими причинами: рабочая поверхность цилиндров алюминиевого блока чаще всего имеет иную структуру, чем основной материал блока (обычно алюминиевый сплав);

Коэффициент температурного расширения алюминиевого сплава превышает аналогичный параметр чугуна и стали в 1,7 – 2 раза;

Прочность, твердость и коррозионная стойкость алюминиевого сплава существенно ниже, чем чугуна.

В связи с этим не только изменяются режимы резания на традиционных ремонтных операциях (растачивании и хонинговании), ремонте чугунных блоков цилиндров. К этому следует добавить и необходимость особого внимания и аккуратности, без которых трудно добиться высокого качества ремонта.

Алюминиевые блоки цилиндров современных двигателей могут быть без гильз, со вставными «мокрыми» гильзами, с «сухими» залитыми гильзами из чугуна, с гильзами из алюминия.

Относительно легко ремонтируются цилиндры с «мокрыми» чугунными гильзами – такие гильзы просто заменяются новыми. Зарубежными фирмами обычно даже не предусматривается ремонт таких гильз (расточка, хонингование), так как точно выдержать геометрию «мокрых» гильз при лезвийной обработке очень трудно из-за их низкой жесткости.

В области ремонта блоков цилиндров с гильзами большой интерес представляют публикации основанные на опыте работы специализированного моторного центра «АБ-Инженеринг».

Алюминиевые блоки цилиндров с залитыми чугунными гильзами в случае износа последних ремонтируются по традиционной технологии. Наибольший интерес представляют оригинальные технологии ремонта алюминиевых блоков цилиндров, выполненных по технологии Alusil (Silumal) для которых фирмами – производителями поршней выпускаются стандартные и ремонтные комплекты поршней (обычно такие поршни имеют увеличенные размеры: +0,5 и +1,0 мм, реже +0,35 и +0,7 мм). Ремонтные поршни, как и стандартные, в обязательном порядке имеют тонкое покрытие железом для исключения схватывания при установке. Они изготовляются с учетом разработанной технологии ремонта алюминиевых цилиндров.

Операция растачивания в этой технологии выполняется традиционно, однако хонингование имеет особенность: используются специальные абразивные бруски с минимальным засаливанием, которое является причиной появления задиров на отремонтированной алюминиевой поверхности.

По рекомендациям ведущего производителя хонинговального оборудования (швейцарской фирмы Sunnen) цилиндры таких блоков последовательно обрабатываются брусками трех типов, содержащими абразивные частицы карбида кремния SiC. Тип С30-J55 предназначен для снятия дефектного слоя (припуск 0,04…0,08 мм) после растачивания; тип С30-J84 – для предварительного хонингования с припуском около 0,01…0,02 мм и удаления глубоких рисок оставшихся от предыдущей операции; тип С30-С03-81 – для окончательного (финишного) хонингования без изменения размера цилиндра.

При хонинговании алюминиевых цилиндров абразивные бруски должны одновременно срезать мягкий алюминиевый  сплав и твердые зерна кремния. Перед хонингованием необходимо в обязательном порядке удалить с блока всю стружку, образовавшуюся при растачивании, так как ее попадание под абразивные бруски может повредить поверхность цилиндра и сами бруски, вызвав скалывание абразива с их кромок. Такой же результат наблюдается и при чрезмерном давлении брусков на стенку цилиндра, при плохой фильтрации масла, подаваемого в зону поверхности брусков и поверхности цилиндра ( когда радиус закругления брусков больше радиуса цилиндра).

В случае чрезмерно высокого давления на поверхность цилиндра бруски вместо того, чтобы резать твердые зерна кремния, способны вырывать их с поверхности. Обычно такой эффект сопровождается налипанием алюминия на брусок, скалыванием кромки бруска и появлением на поверхности цилиндра глубоких рисок, способных испортить всю работу.

В результате хонингования достигается соответствие диаметра цилиндра заданному (обычно рабочий зазор поршня в цилиндре составляет 0,01…0,02 мм). Однако, на этом этапе обработки структура поверхности еще далека от требуемой. Поэтому на финишной стадии обработки цилиндров проводится операция полирования поверхности, которая фактически является альтернативной химическому травлению и выполняется без подачи смазочного масла к обрабатываемому цилиндру. Суть полирования сводится к снятию незначительного (около 1мкм) слоя алюминия и обнажению кристаллов кремния. В этом случае используются мягкие фетровые башмаки С30-F85, устанавливаемые в хонинговальную головку, и специальная мягкая кремниевая (силиконовая) паста AN-30, снимающая с поверхности алюминий и не затрагивающая частицы кремния.

После полирования кремниевой пастой поверхность цилиндров приобретает пористость – между зернами кремния образуются микрообъемы, заполняемые в процессе обработки маслом. Поверхность имеет характерный матово-серый цвет, причем на ней не должно быть заметно рисок от резца или хонинговальных брусков.

Структура поверхности после полирования представляет собой выступающие зерна кремния с алюминиевым сплавом в виде связки, расположенным ниже уровня зерен кремния на 1,0…1,5 мкм.

Другая технология обработки алюминиевых цилиндров предлагается немецкой фирмой Gehring. Отличием от других технологий является то, что в процессе предварительного хонингования вместо брусков с абразивными частицами карбида кремния используются алмазные бруски, и лишь на последующих этапах (в том числе при финишном хонинговании) устанавливаются бруски с абразивом из карбида кремния.

Описанные технологии ремонта применяются не только для блоков цилиндров, изготовленных по технологии Alusil (Silumal), но и по более современным технологиям – Lokasil и Silitec. Последний представляет собой кремниевую матрицу в виде гильзы, залитой алюминиевым сплавом и содержащей до 25% кремния. Во всех случаях ремонта макро- и микрогеометрия таких цилиндров практически не отличается от заводской. Ремонтные гильзы изготавливаются из алюминиевого сплава с содержанием более 17% кремния. Технология установки алюминиевой гильзы практически ничем не отличается от традиционной для чугунных гильз. Разница обусловлена только физическими свойствами алюминия, в частности его высокой теплопроводностью. Перед запрессовкой необходимо создать максимально возможную разность температур между гильзой и блоком, а запрессовку выполнять вручную и быстро чтобы гильза не успела нагреться.

Важной и неприятной особенностью алюминиевой гильзы является то, что ее нельзя допрессовать, как чугунную, если она по каким-либо причинам не встала до упора на свое место. Единственно возможный выход в подобной ситуации – удалить гильзу растачиванием, что крайне дорого.

После установки гильзы обрабатываются обычным для алюминиевых блоков данного типа образом. Особое внимание необходимо обращать на выступающие над привалочной плоскостью торцы гильз. При их обработке не рекомендуется подрезать привалочную плоскость блока, чтобы величина выступания поршней в верхней мертвой точке (ВМТ) над плоскостью не превысила 0,5…0,7 мм передней крышки блока.

Особый случай – ремонт алюминиевых блоков с цилиндрами, имеющими покрытия типа Nicasil (Galnical), которое, несмотря на сверхвысокую твердость, тоже изнашивается в процессе длительной эксплуатации.

Особенностью таких блоков является то, что необходимость ремонта возникает редко, в основном тогда, когда покрытие уже безнадежно повреждено. Для подавляющего большинства двигателей ремонтные поршни не выпускаются. Производители даже не дают никаких рекомендаций по ремонту таких покрытий. В отечественной практике при острой необходимости ремонта такой блок цилиндров можно загильзовать обычными чугунными гильзами. В блоках с покрытием типа Nicasil (Galnical) вообще не имеет значения, по какой поверхности скользят поршни. Поэтому ресурс цилиндров и поршней отремонтированных таким образом двигателей превышает 150 тыс. км.

Преподователь :                                                                                  Г.А. Морозов