Станки дома 3 особенности процесса и сфера применения хонингования
Итак, рассмотрим технологию хонингования и ее особенности. Как при любом виде абразивной обработки в этом случае происходит контакт между заготовкой и инструментом. При этом последний наносит на поверхность детали микрорезы, то есть, осуществляется царапание абразивными частицами, размеры которых обычно колеблются в пределах от 20 до 100 мкм — необходимо просто подобрать подходящее полотно.
В общем, в процессе такого микрорезания происходит и снятие тончайшей стружки с поверхности металла, а также трение и его пластическое оттеснение. Огромную роль играет то, насколько правильно будут подобраны все параметры — начиная от размеров абразивных частиц и заканчивая скоростью вращения, а также прилагаемым давлением.
Для того чтобы получить более гладкую поверхность либо же заданный микрорельеф, а также с целью упрочнения поверхностного слоя, применяют режим граничного трения, при котором снятие металла сводится к минимуму. Достигается данный режим путем повышения окружной скорости заготовки либо инструмента, а также снижения частоты колебания рабочих брусков и производимого давления.
Этот вид абразивной обработки используется во многих отраслях промышленности, особенно автомобильной. Так, например, подобным способом обрабатываются многие детали, в том числе и двигатели, а точнее, гильзы цилиндров, отверстия шестерней, поршневой и кривошипной головок шатунов, блоков цилиндров и т. д.
Кроме того, способ хонингования применим и для обработки различных деталей топливной аппаратуры вроде труб. Им осуществляют обработку как глухих, так и сквозных цилиндрических отверстий, диаметром и 5 мм, и 800 мм, а длина иногда достигает двадцати метров.
Как правильно делается хонингование цилиндров двигателя
Капитальный ремонт блока делится на несколько этапов. Вначале происходит расточка цилиндра до ремонтного размера. Обязательным условием является оставление припуска в 0,1-0,15 миллиметров. Данный размер позволяет вначале придать форму будущему цилиндру, а затем провести обработку шероховатой поверхности, чтобы сделать ее максимально гладкой.
После того, как второй этап будет завершен, необходимо выполнить промывку двигателя. Дело в том, что при обработке появляется большое количество металлической стружки, которая сразу может быть и незаметна. Однако, ее присутствие на стенках гильз совсем не желательно и может привести к повторному износу блока, поэтому ее необходимо удалить.
Внимание! Чтобы бруски не замазались и не переломились, необходимо через определенные промежутки времени прерывать хонингование, примерно, на 30 секунд. При этом, касание инструмента стенкам цилиндра должен быть прекращен. За это время обрабатываемую поверхность и бруски нужно промыть и обработать новой порцией хонинговального масла. После этого, можно снова продолжать обработку.
Чтобы бруски изнашивались равномерно, рекомендуется постоянно менять направление вращения головки. Данное требование позволяет не только ровно обработать деталь, но и добиться повышенной экономии материала, что не маловажно при проведении работ любого вида.
На этом хонингование блока цилиндров завершено. Как видно, на теории в этом нет ничего сложного. Однако на практике многие водители могут столкнуться с различными трудностями, например, отсутствие необходимого оборудования или специальных навыков, нужных при обработке блока цилиндров.
Когда нужна хонинговка
Нет общего срока, когда элементам двигателя понадобится эта процедура. Хонингуют цилиндры по достижении определенного уровня износа, а для каждого мотора это будет свое значение времени работы. На износ влияет бензин, используемое владельцем авто моторное масло, стиль вождения (темп езды), исправность сопутствующих систем и т. д.
В среднем работы проводятся, когда пробег транспортного средства достигает значения в 100 тыс. км и более.
Определить, что хон в цилиндрах двигателя уже нужен, помогают внешние признаки. Чем интенсивнее проявляется проблема, тем скорее нужно проводить обработку. Если владелец авто заметил один из нижеприведенных маркеров, следует показать авто слесарям для проведения работ.
Список возможных признаков:
- Появление синего дыма из выхлопной трубы.
- Нестабильность оборотов двигателя на холостом ходу.
- Снижение мощности мотора.
- Возросший расход масла по сравнению с прошлыми измерениями.
Возникшая необходимость нанесения хона на блоки цилиндров часто вызывает полную совокупность этих факторов – они тесно связаны. Синеватый дым на выхлопе образуется, когда кольцо поршня не собирает масло с цилиндрической поверхности без остатка. Масляные следы остаются и сгорают вместе с топливом. Так как дефекты внутреннего канала приводят к пустому сгоранию машинного масла, его расход возрастает.
Изменениями в цилиндре также объясняется снижение мощности двигателя и нестабильность его работы. Кольца поршня неплотно примыкают к стенам цилиндра, нарушение герметичности приводит к попаданию в картер газов, а они снижают компрессию в камере сгорания. Поскольку газообразные продукты горения пропадают впустую, транспорту требуется больше бензина.
Хонингование исправит цилиндрические поверхности, после чего все сопутствующие проблемы с машиной исчезнут.
Обзор видов
С учетом конструктивных особенностей существуют следующие разновидности хонинговальных агрегатов.
По местоположению оси шпинделя:
вертикальные;
горизонтальные;
для выполнения специального хонингования практикуются специализированные наклонные модификации.
По числу шпинделей:
одношпиндельные агрегаты;
многошпиндельные станки.
На одношпиндельных агрегатах делают хонингование обычных изделий, многошпиндельные практикуются для обработки деталей сложной конфигурации.
Указанные агрегаты используются в большинстве случаев для обработки отверстий в зубчатых колесах, шатунах, блоках цилиндров, гильзах и иных деталях. Процедура хонингования предусматривает обработку деталей с параметром шероховатости Ra = 0,32-0,04 мкм и корректирует отклонения конфигурации (конусовидность, погрешность овальности и прочее).
Обработка деталей производится с подачей СОЖ (эмульсии, минерального масла, керосина). Как мы уже знаем, станки изготавливаются для хонингования внутренних, реже внешних поверхностей с горизонтальным и вертикальным размещением одного либо нескольких шпинделей.
Особенности процесса
В ремонтных мастерских хонингование делают поэтапно, в два основных захода и третий – дополнительный. Эти работы отличаются от заводской процедуры, но для стабилизации двигателя их достаточно. Проводят хонинговку цилиндров так:
- Обрабатывают детали крупноабразивным бруском. Это первичный этап, который подготовит деталь к финальным работам.
- Второй шаг – абразив с мелким зерном. Точная обработка приводит поверхность в нужное состояние.
- Применение абразивной пасты. Завершающий шаг, который устраняет микродефекты, сглаживает впадины и уголки. Паста делает хон в цилиндрах двигателя максимально ровным. Этап является дополнительным, т. к. это самая тонкая обработка, призванная улучшить результат основных работ, часто автослесари обходятся и без нее.
После завершения процедуры цилиндры очищают, чтобы избавиться от металлической стружки и остатков полировочных материалов.
Для обработки применяют разные бруски с абразивом, используют керамику и алмазные элементы. Керамический абразив надежнее алмазного, он служит дольше, потому такая полировка требует меньше денежных вложений.
Самостоятельный хонинг – сложная работа, но посильная для опытного слесаря. Чтобы не испортить цилиндр, мастер должен следить за четкостью рисок, их расположением. Оборудование для самостоятельного проведения процедуры тоже называют хон – обычно он похож на ершик для бутылок. Бывают конструкции из рабочих элементов, закрепленных на стержне, но первый вариант проще в обращении.
В гаражных условиях хон в цилиндрах создают так: оборудование вставляют в патрон для дрели, обеспечив точность работ с помощью уровня и рейки подачи. Это исключит брак в процессе обработки. Во время нанесения сетки хона поверхность и сам он орошается смазкой – смесью машинного масла с керосином.
После процедуры стружку абразива и металлический мусор смывают с поверхности мыльным раствором. Деталь сушат и покрывают антикоррозийным маслом.
После самостоятельного хонингования потребуется подождать, пока цилиндр сработается с поршнем. В это время нельзя подвергать двигатель сильной нагрузке.
Сопоставление хонингования серого чугуна с хонингованием алюминия
В отличие от хонингования серого чугуна, шероховатость внутренней поверхности цилиндра у алюминиево-кремниевых рабочих поверхностей не зависит от величины зерна применяемых абразивных брусков и достижимой тем самым глубины обработки структуры хонингования (перекрёстная сетка шлифовочных штрихов).
Различия между хонингованной поверхностью цилиндра из серого чугуна и поверхностью ALUSIL представлены ниже. На изображении 1 показана рельефная хонингованная поверхность из серого чугуна и соответствующий рисунок шероховатости, в то время как на изображении 2 показана поверхность ALUSILc рисунком шероховатости.
Характерная для рабочих поверхностей цилиндра структура поверхности (перекрёстная сетка шлифовочных штрихов) — это углубления (долины) для задержания масла, и возвышенности (плато), образованные при хонинговании на различных рабочих операциях. Плато, представляющие собой рабочие поверхности для поршневых колец, образуются при последней рабочей операции, хонинговании возвышенностей, обрезкой вершин профиля.
Важно!
Для получения безукоризненных результатов при хонинговании ALUSIL следует тщательно следить за тем, чтобы кристаллы кремния резались чисто и не вырывались из внутренней поверхности. Это достигается только применением подходящих хонинговальных брусков и правильных параметров обработки.
При последующем раскрытии кристаллов кремния важным является, главным образом, глубина раскрытия. При механическом раскрытии зёрна кремния несколько округляются, что положительно влияет на скольжение поршневых колец. При раскрытии травлением возникающие при резании острые края кристаллов кремния не округляются, что при приработке ведёт к несколько большему износу поршневых колец.
Указание
Из-за сложности темы хонингование отверстий цилиндров из серого чугуна не рассматривается в рамках данной брошюры. Поэтому мы рекомендуем изучение нашей брошюры «Хонингование блоков цилиндров из серого чугуна».
У ALUSIL-рабочих поверхностей цилиндров форма и величина интегрированных в алюминии кристаллов кремния образуют возвышения, по которым скользят поршни и поршневые кольца. Расстояние кристаллов кремния друг от друга определяет ширину и форму углублений профиля, в то время как глубина раскрытия соответствует глубине углублений профиля.
Технические характеристики
Основные технические характеристики, которыми должны обладать хонинговальные агрегаты.
Классы точности. В общей сложности их имеются 5 – от Н (нормальной точности) до С (сверхвысокой точности). Многие модели хонинговальных агрегатов изготавливают Н и В (нормального и высокого) класса точности.
Размеры хонингования . В этом случае — это наибольший и наименьший диаметр обрабатываемого отверстия.
Длина хонингования. Эта характеристика принимается в расчет лишь при условии, когда предполагаемые обрабатываемые отверстия чересчур длинные.
Предельный ход шпинделя. Как и в предшествующем случае, принимается в расчет лишь тогда, когда длина обрабатываемого отверстия чересчур большая.
Габариты рабочей поверхности стола . Эта характеристика принимается в расчет лишь в том случае, когда заготовка обладает большим размером.
Частота вращения шпинделя. Данный параметр необходимо принимать во внимание при высоких технических требованиях к обработке отверстия. От частоты вращения шпинделя находится в зависимости окончательная точность обработки поверхности.
Мощность электродвигателя . Для более твердых материалов заготовок требуется хонинговальный агрегат с большой мощностью электродвигателя.
Остальные технические характеристики. К примеру, дистанция от инструментария (хона) до поверхности стола и заготовки, мощность системы охлаждения, наличие цифровых вычислительных устройств для управления (ЧПУ).
Дополнительно следует принимать в расчет характеристики гидравлической системы, которой обеспечены эти агрегаты . Для поддержания ее нормального функционирования необходимо регулярно подвергать проверке состояние гидравлических цилиндров, держать под контролем величину наибольшего избыточного давления в них.
Устройство станков
В традиционном исполнении имеются такие узлы станка.
Корпус. Являет собой стальной каркас, выполненный из сваренных труб прямоугольного сечения. По верху находится оградительный кожух.
Линейные направляющие с двумя концевыми. Они нужны для контроля перемещения каретки в установленных границах.
Передвигающаяся каретка.
Хонинговальный инструментарий.
Насос системы охлаждения
Зажимное приспособление.
Электрооборудование.
Панель управления.
Имеется несколько способов хонингования.
Сухое . В этой технологии не участвует смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ).
Вибрационное . Это способ, где механические колебания дополнительно оказывают помощь.
Электрохимическое . В процессе принимают участие не только механические силы, но и оказывает воздействие электрохимический фактор.
Экструзионная абразивная обработка.
Платохонингованая (плосковершинная хонинговая полировка).
Плосковершинная хонинговка в соотношении с обыкновенной имеет свои отличительные черты. Практикуется для обработки блока цилиндров. Между кольцами и цилиндрами имеется зазор, заполняемый маслом. Образовывается он непроизвольно в первое время работы мотора.
Для этого посредством плосковершинной хонинговой полировки поверхностный слой контактирующих друг с другом деталей становится рыхлым. В ходе работы он истирается, и детали накрепко примыкают друг к другу. Минимальный сохранившийся просвет заполняет масло.
Чтобы выполнить подобную работу в домашней обстановке, требуется наличие ручного инструментария для хонингования.
Хонингование и ремонт цилиндров alusil и nicasil
Хонингование блока цилиндров из алюминиевого сплава имеет свои особенности.
- AlusilБлоки, выполненные по технологии Alusil, в настоящее время официально комплектуются ремонтными размерами поршней от фирм-производителей (обычно это размеры 0,5 мм и 1 мм, реже используется более мелкий шаг 0,35 и 0,7 мм). Поршни ремонтных размеров, так же как и стандартные, покрываются сверху тонким слоем железа. Ремонт мотора с применением поршней без покрытия заканчивается быстрым «прихватом» и заклиниванием поршневой группы.
Ремкомплекты изготавливают специально для технологии расточки алюминиевых блоков. Несоблюдение технологии заканчивается быстрым выходом из строя отремонтированного двигателя.
Расточка выполняется стандартными резцами, которые применяются на чугунных блоках. Основное отличие кроется в процессе хонингования. Должны применяться специальные абразивные бруски с «антизасаливающейся» поверхностью. Они остаются чистыми на протяжении всей операции. В противном случае частички алюминия, остающиеся на хонбруске, при нагревании схватываются с поверхностью цилиндра, и моментально образуются задиры.
Крупнейший мировой производитель инструмента Sunnen, в том числе выпускающий хонинговальные бруски, рекомендует при хонинговании блоков цилиндров из алюминиевых сплавов применять оснастку на основе абразивных частиц карбида кремния (SiC).
Последовательно применяются три типа брусков. Первый брусок типа С30-J55 снимает изношенный слой с припуском 0,04–0,08 мм после растачивания. Второй тип С30-J84 выполняет хонингование и увеличение ремонтного размера на 0,01-0,02 мм, а также удаляет дефекты от предыдущей операции. Третий тип С30-С03-81 осуществляет финишную шлифовку без изменения ремонтного размера.
После растачивания алюминиевого блока надо тщательно промыть его от стружки. Даже незначительные загрязнения приводят к тому, что алюминий налипает на стенки цилиндра и абразивный инструмент. Происходят задиры и вырывание абразивных частиц.
Хонингование осуществляется при выполнении трех условий. Во-первых, тщательная фильтрация охлаждающе-смазочной жидкости. Во-вторых, умеренный прижим абразивных брусков к стенке блока. В-третьих, точное соответствие диаметров бруска и поршня. Нарушение этих условий приводит к перегреву обрабатываемой поверхности и вырыванию абразивных зерен из бруска. Все это сопровождается образованием задиров и ухудшением качества обработки. Если вовремя не наладить процесс, то можно безвозвратно испортить всю работу.
Хонингование блока цилиндров позволяет добиться оптимального размера и точного зазора между трущимися деталями (от 0,01 до 0,02 мм). Однако рабочая поверхность еще не соответствует требованиям по шероховатости, поэтому ее нужно выгладить с помощью финишной обработки.
Полировка в процессе капремонта двигателя служит альтернативой химическому вытравливанию, применяемому в условиях производства. В результате полировки снимается очень малый слой алюминия (порядка 1 мкм) и обнажаются кристаллики кремния. Для этого применяются мягкие фетровые башмаки C30-F85, закрепляемые в хонинговой головке, и мягкая кремниевая паста на силиконовой основе AN-30, которая не затрагивает вкрапления кремния, но снимает лишний слой алюминия.
После полировки кремниевой пастой поверхность становится характерного темно-серого цвета, причем на ней не должно быть следов хона или другого режущего инструмента. В ее структуре присутствуют зерна кремния, а основной слой из алюминиевого сплава, являющегося связкой, находится глубже на 1-2 мкм. За счет хаотично разбросанных кремниевых вкраплений структура становится пористой. Благодаря этому масло в процессе работы двигателя задерживается в микропорах и создает пленку, обволакивающую трущиеся детали.
Германская фирма Gehring предлагает другую технологию обработки цилиндров из алюминиевых сплавов. Основное отличие присутствует на этапе черновой обработки. Так, вместо первого абразивного бруска на основе SiC на первом шаге обработки применяют бруски с алмазным покрытием, а затем на этапе чистового хонингования и на этапе финишной полировки применяют хонбруски и полировальную силиконовую пасту на основе карбида кремния.
Предлагаемые технологии расточки и хонингования применяются как для блоков на основе алюминиевых сплавов Alusil (Silumal), так и для более продвинутых вариантов Lokasil и Silitec (кремниевая гильза, залитая алюминиевым сплавом, состоящим на 25 % из соединений кремния). В любом случае геометрия и микроструктура цилиндров не отличается от заводской.
Если задиры или другие дефекты цилиндров превышают по глубине величину ремонтных размеров (до 0,7 мм или в некоторых блока до 1 мм), то такой ремонт нельзя произвести с помощью расточки и хонингования. Здесь надо использовать сменные гильзы. Подобные детали поставляются для некоторых видов блоков в виде запасных частей.
Сменные гильзы выполнены из материала, однородного по составу со сплавом цилиндров. Обычно это алюминий, содержащий до 17 % соединений кремния. Замена алюминиевых гильз, как правило, ничем не отличается от замены чугунных аналогов. Главное отличие алюминия заключается в его более высокой теплопроводности.
Практические рекомендации по замене гильз требуют их сильного охлаждения (например, в жидком азоте или в низкотемпературной морозильной камере) и сильного нагрева блока цилиндров. Гильза должна вставляться быстро, чтобы она не успела нагреться и от простого усилия рук без применения пресса или ударных инструментов.
Характерная черта алюминиевой гильзы – невозможность корректировки в случае неточной посадки в блок. Чугунную гильзу можно запрессовать, а алюминиевая в такой ситуации начинает деформироваться. Удалить ее можно только расточкой на токарном станке. Это фактически означает, что нужно покупать новую гильзу и при этом обычно ждать заказа несколько дней.
Гильзы после установки подвергаются расточке и хонингованию по вышеописанной технологии. Особое внимание обратите на выступ гильз над привалочной поверхностью блока — ее не рекомендуется подрезать при расточке гильз. В противном случае выступание поршней в верхней мертвой точке может превысить максимальное значение около 0,5–0,7 мм. А также может образоваться перепад по высоте между плоскостью и верхней частью передней крышки блока.
- NicasilАлюминиевый сплав Nicasil обладает высокой прочностью и износостойкостью, но все равно наступает момент, когда он приходит в негодность. Есть ли возможность капитального ремонта подобного блока? Рассмотрим характерные особенности данного сплава, чтобы понимать, стоит ли подвергать его восстановлению.
Учитывая отличную от других сплавов алюминия устойчивость к износу, данные блоки реже требуют ремонта. На основании этого большинство автозаводов не выпускает ремонтные поршни для данных моторов. Только владельцы некоторых моделей БМВ могут рассчитывать на ремонтные поршни и кольца, увеличенные на 0,07-0,08 мм. Если вам все-таки повезло и вы нашли ремонтные детали, а поверхность цилиндров не успела износиться до критической глубины, можно попробовать что-нибудь сделать.
Классическая расточка блоков Nicasil даже теоретически невозможна, потому что ни один резец не возьмет сплав карбида кремния. И к тому же, учитывая ремонтные размеры поршней менее 0,1 мм, вполне можно обойтись хонингованием блока цилиндров.
При обработке подобных блоков встречаются свои подводные камни. Подходят далеко не все хонинговальные бруски. Можно применять либо алмазные, либо на основе нитрида бора. Хонингование блока цилиндров проводится при минимальном нажатии, чтобы обеспечить целостность покрытия и не продавить его в наиболее тонких местах.
В целом процедура требует максимальной осторожности и наивысшей квалификации мастера. Но даже в этом случае успех не гарантирован. Критичной может стать эллипсность блока даже при отклонении 0,03–0,05 мм. Минимальное усилие бруска не позволяет полностью устранить неправильную геометрию, а повышение усилия может привести к сколу в тонком месте эллипса. Поэтому вернуть блок к идеальной геометрии удается не во всех цилиндрах.
Поврежденное покрытие (в том числе получившееся в процессе хонингования блока цилиндров) может стать приговором для замены детали. Производители обычно не регламентируют ремонтные работы таких дефектов. В среде автомехаников ходят байки о возможности повторно покрыть поверхность цилиндров никасилом. Долгая практика показывает, что повторять производственную технологию дорого и нецелесообразно. Поэтому в большинстве случаев не удается провести хонингование.
В случае повреждения рабочей поверхности в блоке, выполненном по технологии Nicasil, есть несколько вариантов решения проблемы.
Самый радикальный путь – замена блока цилиндров или двигателя в сборе. Такой вариант подойдет для новой гарантийной машины, но для десятилетнего автомобиля стоимость мотора может превышать его собственную цену.
В Европе полно авторазборок, где можно обзавестись б/у мотором. Это дешевый вариант. Но в нашей стране пока еще этот рынок недостаточно развит. Кроме того, помимо покупки мотора, предстоит возня с документами и регистрацией.
«Народный» способ гильзовать алюминиевый мотор чугунными гильзами.
Производители категорически не рекомендуют такую замену. Но если их не слушать и обладать достаточной квалификацией, то вполне реально провести подобную гильзовку. Существует уже достаточно большой опыт и наработаны технологии применения чугунных гильз в блоках из алюминиевых сплавов.
Блоки, выполненные по технологии Nicasil, вполне подходят по своим характеристикам, так как прочность и шероховатость чугунной и никасиловой поверхности схожи, а поршни одинаково хорошо скользят в обоих случаях. Нюансы возможны на старых моторах, использующих кольца без хромового покрытия. Требуется более частая замена таких колец из-за их ускоренного износа.
Загрузка...