Авторская статья «Гильзовка гипер-эвтектических алюсиловых блоков» на сайте инженерной-технологической компании Механика

Это поучительная история о данных, опыте, рассудительности и здравом смысле при гильзовке блока цилиндров. Пинг! Пинг, пинг, пинг, … Если вы гольфист, как и я, то вам, наверное, знаком этот характерный приятный звук, издаваемый мячиком для гольфа, когда правильно бьешь по нему клюшкой для гольфа. А если вы работаете в мастерской по ремонту или восстановлению двигателей, и вы установили чугунные гильзы в современный алюминиевый блок V6 или V8 европейского производства, то подобный звук – скорее ужасающий, словно исходит из камеры пыток. Почему так? Я расскажу об этом в данной статье, чтобы поделиться своим опытом с другими участниками сообщества мотористов, ремонтирующих двигатели.

Этот алюминиевый блок Audi треснул во всех отверстиях – все три стенки цилиндра треснули сразу, как только блок остыл, а гильзы разогрелись в блоке.

Вот у вас есть подробная технологическая карта на ремонт какой-то детали двигателя. Скажем: блока цилиндров. И вы тщательно следуете этой карте выполняя, к примеру, гильзовку блока. Но в итоге – все идет вразрез плану (как в показанном ниже примере) и после гильзовки алюсилового блока в нем неотвратимо образуются трещины! И ладно бы – если б подобное было характерно для одной мастерской, но подобное встречается регулярно и не в одной стране, а даже – на разных континентах!

Давайте представим такую сцену. Долгий, тяжелый рабочий день, наконец, закончен. До конца дня вы собирались запрессовать чугунные гильзы в блок цилиндров Audi, привезенный вашим клиентом. Не очень сложная работа, просто нужно быть внимательным и аккуратным. Вы помещаете блок Audi в горячую печь, чтобы силумин «расширился». Вы немного охлаждаете гильзы, чтобы без затруднений вставить их в блок. Это хорошо. Дальше, вы достаете блок из печи, а гильзы – из морозилки (сухого льда, жидкого азота и т. д.). Затем вы вставляете гильзы в блок. Вы можете запрессовывать гильзы в блок гидравлическим прессом, вставлять их от руки или стучать по ним старомодной кувалдочкой. В общем, всем тем, что служило вам долгие годы. Гильзы на своих местах, блок остыл и можно идти на обед. Выключаете станки, компьютеры и свет. Но подождите, что это за непривычный, резкий звук? Пинг, пинг, пинг … Что бы это могло быть? Вы оглядываете мастерскую, вокруг – все, как всегда. Вы говорите себе: «… Ну ладно», и уходите.

Итак, вы закончили блок. Он расточен, отхонингован и готов под сборку. Которая прошла просто идеально. Некоторые из вас, возможно, уже поставили собранный двигатель в машину. Другие хотят проверить его на моторном стенде, перед установкой в машину. И вот, случилось неожиданное. Антифриз начинает вытекать из мотора через отверстия, о существовании которых вы даже не подозревали. Вы нервничаете, вы говорите себе: «… что могло случиться?» Вы проверяете все сборочные процедуры. Вроде все шло великолепно. Но подождите: вы вдруг вспоминаете, как тем вечером, сразу после гильзовки, вы услышали непонятный звенящий звук, доносившийся из вашей тихой мастерской. Это что-то значило? К сожалению, да! И это очень важно!

У вас был такой опыт? Если – нет, то вы счастливчик. Сцена, которую я сейчас описал, — это не побасенка, а реальный случай из «жизни» одной высокопрофессиональной мастерской по ремонту двигателей. Алюминиевый блок Audi, который они загильзовали, довольно хорошо «принял» чугунные гильзы. То, что произошло потом, было кошмаром, который так просто не забудешь. Видите ли, характерный звук «пинг» издавал… блок Audi, когда лопался силумин в каждом отверстии под цилиндры. Да, все стенки отверстий под цилиндры немедленно трескаются, как только нагретый блок остывает, а охлажденные гильзы, соответственно, нагреваются. Казалось бы, все этапы работ выполнялись также, как и раньше, но блок трескался по непонятной причине. И вот что показало тщательное расследование.

Я предполагаю, что большинство мастерских ремонтируют сейчас блоки цилиндров сравнительно «свежих» моделей BMW, Mercedes, Audi, Jaguar и Porsche. Эти алюсиловые блоки, действительно, хорошо сделаны – из гипер-эвтектического алюминиево-кремниевого сплава (силумина), с долей кремния – до 17%. Если вы когда-либо резали подобный блок, то замечали, что он режется тяжелее, чем современные алюминиевые блоки V8 американского производства. По сравнению с более «податливым» сплавом американских V8, «европейские» алюсиловые блоки имеют более жесткую структуру, а их стенки – немного тоньше, что снижает вес.

Но!!! Алюсиловые блоки – более хрупкие! При литье подобных блоков кристаллы кремния образуют твердую и износостойкую поверхность – для поршня и колец. При производстве процесс образования кремниевых кристаллов создает различные пределы прочности при охлаждении блоков, с более крупными кристаллами в нижней части и более мелкими кристаллами – в области расположения цилиндров. В результате получается превосходный алюминиевый блок – прочный, легкий и идеальный для современных быстроходных седанов или спортивных автомобилей.

Последние модели блоков BMW, Mercedes, Audi, Jaguar и Porsche требуют иной процедуры гильзовки, чем американские алюминиевые блоки V8.

Но, оказывается, что это требует иной процедуры установки гильз, чем американские алюминиевые блоки V8. Прежде чем мы отработали правильную технологию, пришлось «загубить» восемь разных блоков. Итак, выполняем обычные процедуры для разогрева блока и охлаждения гильз – в процессе подготовки к гильзовке. При этом нормальный натяг чугунной гильзы в алюминиевом блоке составляет 0,05…0,08 мм. И при охлаждении блока — «пинг» — алюминий трещит за гильзой. Нашей первой мыслью было: стенка гильзы была слишком толстой, а расстояние между расточенными отверстиями в блоке – слишком маленьким. Хорошо, взяли гильзы с более тонкой стенкой и установили их тем же способом. Не помогло – при остывании блока вновь слышен «пинг»! Это происходило вновь и вновь (см. фото выше). Затем была изготовлена и установлена гильза из высокопрочного чугуна, с более тонким фланцем, и снова «пинг»! И что с этим делать? Но я вспомнил, как мне кто-то говорил, что алюсиловый блок «невосприимчив» к жаре и сильному холоду, поскольку прочная структура материала не допускает большого температурного расширения или сжатия. Были ли эти слова подтверждены какими-либо твердыми данными? Нет, и мы это знали. Но почему не попробовать и изменить технологию? Так, мы установили гильзы при обычной комнатной температуре, уменьшив натяг до 0,01…0,03 мм. Наконец опыт увенчался успехом.

Даже при использовании гильзы с более тонкими стенками (рисунок ниже), когда блок охлаждается, — вновь раздается «пинг»!

Затем вы выбрали несколько современных блоков, чтоб получить надежные доказательства первого успешного опыта. Мы взяли блоки цилиндров Audi R8, BMW 750i, Jaguar 3.0L и Porsche 996. Из них самыми «чувствительными» были Audi и BMW. К слову, блоки Audi производятся на том же заводе, что и блоки двигателей Lamborghini 5.0L и 5.2L V-10. Для их гильзовки взяли гильзы центробежного литья из ковкого чугуна, со средней толщиной стенки 2 мм. Блоки были расточены в требуемый размер, причем после расточки посадочные места под гильзы – отхонингованы.

После того, как блоки подготовлены для установки гильз, наступает момент истины. Мы вообще не охлаждали гильзы. Но каждый блок мы нагревали примерно до 155°. При такой температуре алюминий расширяется примерно на 0,02…0,03 мм. К нашему удовольствию, каждая гильза вошла довольно хорошо. Для надежности мы рекомендуем прессовать втулки, чтобы они наверняка полностью сели в блок, гидравлическим или винтовым прессом. На худой конец, забейте ее киянкой. Блоки принимают втулки примерно так же, как чугунный блок. На самом деле, они действительно вошли идеально. Мы ждали звук «пинг» после гильзовки каждого блока. Но, ей-богу, царила идеальная тишина. После этого опрессовка блоков показала отсутствие утечек.

После гильзовки, расточки, и хонингования блоков они вернулись на свое законное место – в автомобиль. Один из Audi, блок RS4, оказался в гоночном автомобиле, где прекрасно работал и продолжает работать. Ремонтники двигателей, страдавшие ранее от этих безумных проблем с гильзовкой получили, наконец, возможность уверенно ремонтировать гоночные алюсиловые двигатели.

Блок Porsche 996 был одним из тех блоков, что использовались для доказательства наших рекомендаций.

Существует много очень хороших пособий, собравших важную информацию, которые должны быть в каждой ремонтной мастерская. Например, справочник о восстановлении алюминиевых двигателей «Motor Service International», где приведены просто фантастическими сведения – о всех современных технологиях производства силуминовых блоков цилиндров. Но в нем не хватало описания различных ситуаций, которые происходят с такими людьми, как вы и я. Скажем, данные о ситуациях с треснувшим гильзованным алюминиевым блоком найти сложно. Они есть, разве что, в таких изданиях, как американский журнал «Engine Professional».

Не думайте, что гильзовать алюсиловый блок сложно. Просто требуется время, чтобы понять слабые места, связанные с этим видом работы. Изучите опыт других, и вы успешно избежите ошибок.

ХОТИТЕ СТАТЬ АВТОРОМ?

Пришлите свою статью

Гильзовка блока цилиндров двигателя: описание, процесс

Гильзовка блока цилиндров практически для всех видов моторов — это операция нестандартная и вынужденная.

Описание

Суть данной операции заключается в том, что при отсутствии ремонтных размеров и слишком большом износе блока цилиндров, или при значительном повреждении рабочей поверхности цилиндра — блок растачивается под ремонтную гильзу.

В полученное отверстие с натягом запрессовывается «сухая» гильза. Далее — запрессованная гильза подрезается, растачивается и хонингуется под исходный размер поршня. В итоге получатся блок цилиндров в номинальном размере, который имеет те же заводские ремонты, что и штатный двигатель.

Существует несколько типов моторов, у которых возможно загильзовать блок цилиндра.

В таких моторах гильза вырезается или прессуется полностью, и на ее место устанавливается новая гильза.

Необходимо обратить внимание на то, что перед установкой штатной гильзы на месте старой гильзы — необходимо промерять посадочное место.

Зачастую геометрия заводского посадочного отверстия под гильзу сильно нарушается, что приводит к необходимости дополнительной расточки блока, и изготовления увеличенной гильзы цилиндра, что приводит к удорожанию ремонта.

Алюминиевые блоки цилиндров, в которых с завода установлена стальная гильза, гильзовка происходит без удаления заводской гильзы. Посадочное место под новую гильзу растачивается в старой, а в полученное отверстие запрессовывается новая тонкостенная гильза.

Чугунный блок цилиндров, который не имеет штатной гильзы, подлежит гильзовке в том случае, если у мотора не осталось ремонтных размеров под расточку, или цилиндры имеют сильные механические повреждения.

Гильзовку блока с целью устранения проломов и трещин целесообразно производить в том случае, если трещина не доходит до плоскости головки блока. В противном случае — эффективность ремонта крайне мала. И в этом случае блок цилиндров придется заменить. Суть такого ремонта состоит в дополнительной герметизации посадки гильзы в блоке, чтобы предотвратить попадание охлаждающей жидкости в камеру сгорания, и картер двигателя.

Алюминиевые блоки с покрытием Никасил

Это гальваническое покрытие, восстановление которого в нашей стране пока не налажено. Оно широко применяется таким производителем автомобилей, как BMW, а так же производителями моторов для мото- и водной техники. Мы предлагаем гильзовать такие моторы стальной гильзой. Практика показывает, что ресурс отремонтированных двигателей сопоставим с заводским ресурсом.

Изготовить гильзу из качественного материала гораздо проще и экономически более целесообразно, чем блок цилиндров целиком, поэтому ведущие автопроизводители применяют технологию гильзования в производстве своих моторов, к которым предъявляются повышенные эксплуатационные требования.

Дизельные двигатели Mersedes, и большинство моторов грузовых автомобилей имеют «сухую» или «мокрую» гильзу.

Хотелось бы обратить внимание, что гильзовка блока цилиндров — это крайняя мера и производится в тех случаях, когда встает выбор между покупкой нового двигателя или восстановлением старого. Зачастую эта операция дорогостоящая, и не предусмотрена заводом изготовителем двигателей. Перед тем, как решиться на гильзовку, необходимо оценить экономическую целесообразность такого ремонта.

После гильзовки блока рекомендуется производить шлифовку привалочной плоскости головки блока цилиндров, если это позволяют допуски завода производителя мотора.
Такая операция необходима для того, чтобы убрать выступание гильзы после подрезки резцом и устранить микронеровности плоскости блока цилиндров, возникшие в процессе эксплуатации мотора.

Разница между гильзой цилиндра и гильзой

Поддержание всего вашего оборудования в наилучшем состоянии необходимо для стабильной и бесперебойной работы вашего бизнеса. Конечно, даже самое качественное оборудование со временем изнашивается, но эффективное техническое обслуживание может ограничить это ухудшение до минимального уровня и обеспечить гораздо более длительный срок службы вашего оборудования.

Со временем, даже при регулярном техническом обслуживании, большие генераторные двигатели и компрессоры могут подвергаться чрезмерному износу верхней и нижней областей посадочного уплотнения гильзы. Это может потребовать чрезвычайно дорогостоящей замены основного компонента и еще более дорогостоящего простоя для вашего бизнеса.

Блоки цилиндров, а также верхняя и нижняя области посадочного уплотнения гильзы могут быть повреждены в результате отказа двигателя, сильного износа или фреттинг-коррозии. Все это проблемы, которые необходимо решить, прежде чем вы сможете снова начать использовать оборудование. Квалифицированная ремонтная служба может предложить экономичное решение для восстановления работоспособности вашего оборудования.

Что такое гильза цилиндра?

Гильза цилиндра представляет собой цилиндр, прикрепленный к блоку цилиндров; он становится неотъемлемой частью его работы. По сути, это внутренняя металлическая защита от износа двигателя. Кроме того, они будут защищать его от тепла и загрязнений, но по-разному, в зависимости от их конструкции. Известно, что они выполняют три функции (в зависимости от вашей конструкции) в двигателе.

Во-первых, они образуют поверхность скольжения. Вкладыш плотно держится, когда соответствующий клапан сидит. Это предотвращает утечку сжатого газа или газа сгорания в коллектор между клапаном и седлом клапана. Они обладают высокой устойчивостью к прогоранию при низком собственном трении или с поршневым кольцом. Кроме того, они имеют низкий расход смазочного масла.

Во-вторых, они обладают отличной теплопроводностью. Отвод тепла внутреннего сгорания через гильзу одновременно снижает трение как клапана, так и головки блока цилиндров.

В-третьих, они обеспечивают герметичность. Поддерживая абсолютно герметичное уплотнение, гильза предотвращает внутреннее сгорание и сжимает газ от утечки и снижения эффективности двигателя. Кроме того, вкладыш не должен подвергаться деформации из-за высокой температуры и давления внутри.

Чем отличается рукав?

Разницы нет, это взаимозаменяемое имя, и разные страны принимают то одно, то другое. Но есть разные типы на выбор при замене гильзы цилиндра.

Сухие гильзы цилиндров имеют более простую конструкцию, но очень практичны. Эта конструкция должна выдерживать ранее упомянутые высокие температуры и защищать внутреннюю часть поршня от загрязнений. Это достигается за счет очень плотного прилегания кожуха к блоку цилиндров. Сухие вкладыши обычно сравнительно тоньше, чем влажные, из-за их более простой конструкции.

Влажные гильзы цилиндров защитят ваш поршень немного по-другому. Эти вкладыши будут взаимодействовать с охлаждающей жидкостью, отсюда и название. Кроме того, некоторые мокрые гильзы цилиндров помогают рассеивать тепло и загрязнения, если в них есть крошечные отверстия.

Ребристые гильзы цилиндров предназначены для двигателей с воздушным охлаждением. Они изготавливаются из тех же самых примесей и термостойких металлов, что и сухая гильза цилиндра, и работают почти так же. Однако ребристая гильза цилиндра оснащена крошечными вентиляторами, которые увеличивают силу входящего воздуха и повышают эффективность охлаждения.

Потенциальный побочный ущерб

Протечка воды из цилиндра в отсеки кривошипа может привести к повреждению коленчатого вала и сопряженных деталей. Если это произойдет, опыт In-Situ с коленчатыми валами делает нас идеально подходящими для помощи в любом связанном ремонте коленчатого вала.

Мы предлагаем услугу сшивания металлом, если в этих местах уплотнения возникают сломанные детали или трещины. Наши опытные инженеры успешно использовали эту передовую систему сшивания для решения любой из этих проблем. В сочетании с процедурой вставки свинчивающейся втулки металлическая прошивка доказала свою неоценимую ценность в качестве надежного, но экономичного решения для ремонта для OEM-производителей, а также для владельцев оборудования

Как мы можем ремонтировать блоки цилиндров

десятилетия мы в In-Situ совершенствовали наш способ проектирования и разработки специализированной системы для сверления и торцевания, чтобы предоставить владельцам активов более экономичную альтернативу замене изношенных компонентов.

За последние 20 лет мы накопили опыт для успешного ремонта поврежденных участков блоков цилиндров. В результате мы уверены, что сможем восстановить повреждения верхней и нижней областей посадочного уплотнения, повреждения, обычно вызванные проблемами, упомянутыми ранее, чтобы оставить ваш актив как новый благодаря нашему мобильному обрабатывающему оборудованию на месте.

Услуги по механической обработке на месте

Мы предлагаем несколько вариантов ремонта для всех типов двигателей, чтобы гарантировать, что мы сможем снова запустить ваш бизнес. Мы предлагаем компенсационные втулки и кольца, вставляемые с посадкой с натягом, термическим напылением и селективным покрытием. Выбор In-Situ означает, что вы можете быть уверены в том, что ваши потребности в техническом обслуживании будут адекватно покрыты, не беспокоясь о какой-либо дорогостоящей замене блока цилиндров.

Чтобы узнать больше о нашей обработке посадки вкладышей и других услугах по обработке на месте, ознакомьтесь с нашими различными услугами. Если у вас есть какие-либо вопросы об услугах, мы рекомендуем заполнить форму запроса или позвонить нам в рабочее время по телефону 01788 572777, и один из наших инженеров ответит на ваши вопросы.

Почему используются гильзы цилиндров

Фото: Costex Tractor Parts

Почему гильзы цилиндров являются очень важным компонентом двигателя? Все ли двигатели имеют гильзы цилиндров? В этой статье мы обсудим, почему используются гильзы цилиндров: их функции и значение, а также как они появились.

Гильзы цилиндров являются одной из основных частей двигателя. В первую очередь они служат защитой от износа двигателя. Гильза цилиндра представляет собой тонкий цилиндрический компонент, установленный в блоке цилиндров и непосредственно контактирующий с процессом сгорания топлива.

Гильзы, также известные как гильзы цилиндров, точно изготовлены для того, чтобы направлять узел поршня, таким образом эффективно преобразовывая сгорание топлива в механическую энергию.

Кроме того, ниже мы подробно расскажем о функциях гильзы цилиндра.
Какова функция гильз цилиндров?

В нашем предыдущем посте о том, как изготавливаются гильзы цилиндров, мы обсуждаем сложность изготовления гильз цилиндров и важные аспекты, необходимые для их создания. Прочность, точность и однородность гильз цилиндров важны, поскольку они выполняют следующие функции:
Служат в качестве поверхности скольжения

Гильзы цилиндров образуют внутреннюю стенку цилиндра, в непосредственном контакте с поршневыми кольцами, которые скользят по поверхности гильзы. Гильзы цилиндров имеют отличные характеристики поверхности скольжения, так как они разработаны с высокими противозадирными свойствами.

Несмотря на то, что поверхность скольжения покрыта тонкой масляной пленкой для смазки, масло остается вместе с глазурью, которая естественным образом образуется при контакте металла с металлом. Это вызывает меньший износ гильзы цилиндра и поршневого кольца. Кроме того, эта естественная смазка позволяет снизить расход масла при работе двигателя.
Герметизация сжатого газа

Поскольку двигатель работает на сжатом и быстро расширяющемся газе (сгорание), герметизация камер является решающим фактором для обеспечения эффективной и безопасной работы двигателя.

Здесь на помощь приходят гильзы цилиндров. Гильзы цилиндров изготавливаются с жесткими допусками, чтобы предотвратить утечку сжатого газа и продуктов сгорания. Находясь в контакте с высокой температурой и давлением, гильзы цилиндров должны быть устойчивы к разрушению в таких условиях.
Служит теплоносителем
Поскольку гильза цилиндра находится в непосредственном контакте с местом сгорания, она получает тепло и передает его охлаждающей жидкости.

Большинство двигателей имеют «сухие гильзы», которые предназначены для контакта только с блоком цилиндров. В этом случае блок двигателя находится в контакте с охлаждающей жидкостью. С другой стороны, мокрая гильза находится в прямом контакте с охлаждающей жидкостью по своей внешней поверхности, обеспечивая более эффективное охлаждение.

Есть три основные причины, по которым охлаждение двигателей важно:

Повышение объемного КПД: более холодные двигатели позволяют большему количеству воздуха проходить в цилиндры. Наличие большего количества воздуха означает более высокую производительность и лучшее сгорание.

Предотвращение неравномерного воспламенения: особенно для бензиновых двигателей с искровым зажиганием более низкая температура может предотвратить преждевременное сгорание топливно-воздушных смесей. Это вызывает стук в двигателе и, что еще хуже, может привести к перегреву и износу компонентов.

Обеспечение надежности двигателя: Перегрев двигателя может вызвать различные проблемы, если его не предотвратить. Достижение температуры выше допустимой может привести к размягчению и деформации компонентов. Легкие двигатели с алюминиевыми компонентами склонны к этой проблеме, так как алюминий может размягчиться при температуре выше 200°C.

Защита блока цилиндров от износа

Фото предоставлено: Ceramizer

Гильзы цилиндров обеспечивают защиту блоков цилиндров, поскольку они «принимают» износ, а не блок двигателя. При этом в случае износа проще и экономичнее заменить гильзу цилиндра, а не весь блок двигателя.

Для двигателей без гильз цилиндров ремонт цилиндра производится путем растачивания имеющегося цилиндра для создания новой гладкой поверхности с последующей заменой поршня и поршневых колец на более крупные.

Однако существует еще один способ набивки втулки: растачивание цилиндра с последующей установкой новой втулки для компенсации большего отверстия, образовавшегося при расточке.

ВИДЕО: https://www.youtube.com/watch?v=5_7PtvziB-Q
Краткая история гильз цилиндров

Ранее двигатели полностью изготавливались из чугуна по нескольким причинам. Железо было одним из самых прочных металлов, а также его было легко и дешево производить. Поскольку эти двигатели были полностью изготовлены из чугуна, в гильзах цилиндров не было необходимости.

Они использовались в течение длительного времени, хотя алюминиевые блоки цилиндров начали производить еще в начале 1960-х годов. Эти блоки цилиндров были изготовлены из более легкого материала – алюминия, но с установленными прочными чугунными гильзами. Алюминиевые блоки цилиндров были очень редки: только 2% автомобилей устанавливали алюминиевые блоки цилиндров.

После 1990-х годов производители начали переходить на алюминиевые двигатели, поскольку правила по выбросам и расходу топлива ужесточились. Это подтолкнуло производителей к поиску способов снижения веса транспортных средств и создания более эффективных двигателей.

Сегодня алюминиевые блоки цилиндров составляют почти две трети всех производимых блоков двигателей, и их количество продолжает расти.
Типы гильз цилиндров
Существует несколько типов гильз цилиндров, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки:
Сухие гильзы цилиндров
Сухие гильзы цилиндров являются наиболее распространенным типом и тоньше, чем мокрые гильзы. Они не находятся в непосредственном контакте с охлаждающей жидкостью двигателя, однако установлены с очень плотной посадкой, обеспечивая защиту от тепла и загрязнений.