Для чего выполняется гильзовка блока?
Состав работ при капитальном ремонте двигателя автомобиля определяется характером дефектов цилиндров и включает соответствующие технологические операции для их устранения. В зависимости от неисправности выполняется расточка или гильзовка блока. При проведении расточки со стенок цилиндра срезается слой металла, чтобы восстановить требуемые параметры стенок. Затем в цилиндр устанавливают поршень соответствующего ремонта с поршневыми кольцами. Гильзовка же проводится в случаях обнаружения дефектов, параметры которых не дают возможности устранить неисправность с помощью расточки даже до последнего ремонтного размера.
Гильзование БЦ выполняется также для цилиндров, которые до этого уже растачивались до максимального ремразмера.
Что такое гильза блока?
Гильза представляет собой вставку в блок цилиндра двигателя, которая выступает в роли стенок цилиндра, обеспечивая поршню возможность движения. Ее объем определяет рабочий объем цилиндра. Технологическую операцию по установке гильзы называют гильзовкой. Эта процедура относится к сложным видам, потому что перед установкой необходимо выполнить ряд подготовительных работ, которые можно качественно провести только на современном специальном оборудовании.
Различают два вида гильз, которые устанавливают на автомобильных моторах:
- сухие — предназначены для установки в блок цилиндров таким образом, что контакта с охлаждающей жидкостью (ОЖ) не происходит;
- мокрые — контакт с охлаждающей жидкостью происходит с одной стороны. Для того чтобы не происходило проникновения ОЖ в цилиндр и не допускалось попадания газов из цилиндра в систему охлаждения в «мокрых» гильзах предусмотрены уплотнительные прокладки. Они легче поддаются восстановлению.
К гильзам обоих видов применяется ряд одинаковых требований:
- высокая коррозиестойкость;
- способность выдерживать значительные нагрузки, как температурные, так и механические;
- высокие прочностные характеристики материала изготовления.
Важно! При установке гильз с уплотнительными прокладками места стыковки блока со втулкой должны иметь необходимые характеристики.
При выборе гильзы обязательно учитывается толщина стенок цилиндра, а также форма, которую цилиндр приобрел в процессе эксплуатации (конусная или эллипса). Обязательно нужно принимать во внимание наличие/отсутствие допуска под дополнительную расточку гильзы.
Гильзы из нелегированного чугуна
Гильзы из нелегированного чугунане обеспечивают необходимой долговечности двигателей, особенно при их работе в тяжёлых условиях эксплуатации, когда усиливается процесс абразивного износа или увеличивается тепловое воздействие на поверхность трения. Для повышения их износостойкости в гильзы вставляют нирезистовые вставки, которые изготавливают из аустенитного чугуна, легированного большим количеством никеля (Ni). Хотя это и приводит к некоторому увеличению износостойкости деталей ЦПГ, однако существует ряд факторов, которые ограничивают их применение: этот материал может быть использован только для вставок в верхнюю часть цилиндров, он нетехнологичен при обработке, кроме того, использование чугунов с высоким содержанием Ni во многих случаях нецелесообразно и экономически. Поэтому, в последнее время конструкторы и исследователи отказываются от практики применения нирезистовых вставок, предпочитая сплошной материал тела гильзы.
Фосфористые чугуны отличаются повышенным (0,3–1,0 %) содержанием фосфора (P) и имеют в структуре разорванную (при 0,3–0,6 % P) или замкнутую (при 0,6–1,0 % P) сетку фосфидной эвтектики. Содержание легирующих элементов в этих чугунах такое же, как и в аналогичных низкофосфористых чугунах.
Таблица
Марка двигателя (чугуна),страна
(фирма)-производитель
| Химический состав, % | Ис-
точ ник |
|||||||||||
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Cu | Ti | V | Mo | ||
| Нелегированные и низколегированные | ||||||||||||
| GKN (Вел-британия), 5 | 3,2 | 2,0 | 0,65 | 0,2 | — | 0,4 | — | — | — | — | — | |
| GKN (Вел-британия), 11 | 3,4 | 2,5 | 0,65 | 0,18 | — | 0,3 | 0,25 | — | — | — | 0,4 | |
| GKN (Вел-британия), 28 | 3,2 | 1,9 | 0,65 | 0,25 | — | — | — | 0,8 | 0,04 | — | — | |
| ЗМЗ-53 (СНГ), СЧ 24-44 | 3,1-3,4 | 2,2-2,4 | 0,7-1,2 | 0,18-0,25 | ?0,12 | 0,2-0,35 | 0,15-0,35 | — | — | — | — | |
| ЗИЛ-130 (СНГ), СЧ 18-36 | 3,2-3,6 | 1,9-2,4 | 0,7-1,2 | 0,2-0,3 | ?0,12 | 0,2-0,35 | ?0,35 | — | — | — | — | |
| Caterpiller (США) | 3,2 | 2,17 | 0,73 | — | — | 0,25 | — | 0,23 | 0,03 | 0,04 | — | |
| Среднелегированные | ||||||||||||
| CAMATZU (Япония) | 3,29 | 2,16 | 0,72 | 0,07 | — | 0,33 | 0,32 | 0,55 | 0,02 | 0,05 | 0,16 | |
| ЯМЗ-236,-238 (СНГ) | 3,2-3,5 | 2,1-2,6 | 0,6-0,8 | ?0,2 | ?0,12 | 0,3-0,45 | ?0,12 | 0,15-0,4 | ?0,08 | — | — | |
| КамАЗ-740 (СНГ) | 3,1-3,4 | 1,9-2,5 | 0,6-0,9 | ?0,2 | ?0,12 | 0,25-0,5 | 0,15-0,4 | 0,25-0,4 | ?0,12 | — | — | |
| Низколегированные фосфористые | ||||||||||||
| AE Franse(Франция), 38С | 2,8-3,5 | 1,7-2,5 | 0,5-1,0 | 0,35-0,65 | 0,1 | 0,2-0,5 | — | — | — | — | — | |
| Tev.-Thompson(Гер.),A62 | 3,2-3,5 | 1,8-2,2 | 0,6-1,0 | 0,3-0,5 | 0,07 | 0,2-0,5 | — | — | — | — | — | |
| Tev.-Thompson(Гер.),A82 | 3,2-3,5 | 1,8-2,2 | 0,6-1,0 | 0,3-0,5 | 0,07 | 0,2-0,5 | 0,3-0,6 | — | — | — | — | |
| ЗИЛ-130 (СНГ), КМЗ | 3,1-3,5 | 1,8-2,5 | 0,5-1,0 | ?0,4 | ?0,15 | 0,25-0,6 | ?0,3 | ?0,3 | — | — | — | |
| NPR (Япония) CI(Cu,Cr) | 3,0-3,7 | 1,4-2,5 | 0,5-1,0 | 0,5-1,0 | 0,12 | 0,2-0,5 | — | 0,2-0,5 | — | — | — | |
| Среднелегированные фосфористые | ||||||||||||
| Tev.-Thompson(Гер.),A92 | 3,8-4,3 | 1,0-1,4 | 0,1-0,4 | 0,1-0,4 | 0,04 | 0,2-0,4 | — | 0,4-0,8 | — | — | 0,4 | |
| ЗМЗ-2401 (СНГ) | 3,3-3,7 | 2,2-2,6 | 0,5-0,7 | 0,3-0,45 | ?0,1 | 0,5-0,75 | 0,15-0,5 | 0,5-0,8 | ?0,15 | — | — | |
| ДУЙЦ (Германия) | 3,57 | 1,9 | 0,70 | 0,45 | — | 0,33 | 0,13 | 0,32 | — | — | — | |
| FIAT (Италия) | 3,30 | 2,25 | 0,67 | 0,53 | — | 0,41 | 0,17 | 0,40 | 0,03 | — | 0,43 | |
| NPR(Япон.) CI(Ni,Cr,Mo) | 3,0-3,7 | 1,4-2,5 | 0,5-1,0 | 0,2-0,5 | 0,12 | 0,5-1,2 | 0,15-0,25 | — | — | — | 0,25 | |
Химический состав чугунов, используемых для изготовления гильз цилиндров автомобильных двигателей.
Между тем, лабораторные испытания и производственная практика показывают, что наибольшей износостойкостью обладают гильзы, полученные из легированного серого чугуна.
Влияние химического состава и микроструктуры на механические свойства чугуна обстоятельно исследовано и на основе этого сложились определённые взгляды: при легировании и модифицировании чугунов их металлическая матрица упрочняется и меньше пластически деформируется при трении; антифрикционные и прочностные свойства чугуна зависят от строения металлической основы и графита; графит является своеобразным индикатором микростроения чугуна и позволяет судить о его пригодности для определённых условий трения. Однако, что касается влияния этих параметров на изнашивание чугуна, то здесь единой точки зрения нет.
Для качества легированных чугунов, кроме методов плавки, также важны точное (при помощи средств автоматизации) выдерживание режимов и строгий контроль химического состава шихты и жидкого металла. Именно их сочетание, а также модифицирование дают возможность получать различные марки чугунов с заданными свойствами из одного базового.
Следует заметить, что по химическому составу материал гильз цилиндров двигателей СНГ и чугуны, используемые специализированными зарубежными фирмами, различаются незначительно.
На рис. приведены величины износа ряда чугунов при различных нагрузках и времени испытания.
Таким образом, опыт применения серых чугунов для гильз цилиндров показывает, что наибольший эффект в повышении надёжности работы детали даёт комплексное легирование чугуна такими элементами как Cr, Ni, Mo, Cu в оптимальном соотношении с основными элементами. Главное при этом – достижение такого уровня легирования, которое в процессе трения способно в диапазоне рабочих режимов двигателя обеспечить образование на поверхности защитных вторичных слоёв. Необходимое условие – способность этих слоёв противостоять развитию схватывания, локализовать разрушения в весьма малыхобъёмах вторичных структур и иметь положительную реакцию на ужесточение режимов трения в цилиндре двигателя без возникновения катастрофических форм изнашивания.
Читайте также:
Что включает гильзовка блока?
Восстановление работоспособности блока цилиндров методом гильзовки применимо для любого мотора. Некоторые двигатели выходят с завода с уже гильзованными блоками цилиндров. Такие БЦ обычно выпускаются с «мокрыми» гильзами, поэтому при ремонте нужно просто заменить дефектную втулку. Если сравнивать этот ремонт с другими видами гильзовки, то он относится к достаточно простым: подбираются нужные ремонтные гильзы, установка может выполняться вручную. Как правило, замене подлежат только изношенные гильзы, потому что нет необходимости менять все втулки. Предварительно состояние гильз проверяют с помощью нутромера, после этого принимается решение о замене.
Сложнее выполнить эту операцию в негильзованных БЦ, в которых предусмотрена установка «сухих» гильз. Для чугунных блоков используют гильзы, изготовленные из легированного чугуна, а для алюминиевых — из сплавов алюминия. При этом втулки могут изготавливать по различной технологии ― необходимые добавки включаются в состав сплава для производства гильзы или на стенки цилиндров наносится покрытие с требуемыми свойствами.
Предварительно мастер возвращает правильную геометрию посадочным гнездам под втулки. Для этого перед запрессовкой втулок выполняется расточка цилиндров. Важно помнить, что при выполнении этой операции нельзя допускать каких-либо отклонений. Например, появившийся в посадочном гнезде эллипс приведет к появлению этого дефекта на поверхности втулки. Без устранения первоначального дефекта невозможно обеспечить нормальную работу поршней и колец в загильзованном цилиндре.
Для установки «сухих» гильз применяют метод горячего гильзования:
- блок цилиндров нагревают до 150°С;
- гильзу опускают в жидкий азот для охлаждения;
- потом она обрабатывается средством, которое не позволит возникнуть конденсату при установке охлажденной гильзы в нагретый БЦ;
- гильза устанавливается в посадочное гнездо.
При таком способе гильзовки обеспечивается необходимая плотность посадки втулки и нужный натяг в месте соприкосновения блока цилиндров и гильзы. Установка гильзы выполняется достаточно просто ― втулка устанавливается в посадочном гнезде под собственным весом. В некоторых случаях нужно слегка постучать по втулке молотком.
Метод запрессовки применяют при установке гильз в алюминиевый БЦ без предварительной расточки. Предварительно для этого в посадочное гнездо до запрессовки гильзы в блок наносится герметик.
При условии правильного выполнения всех действий и достижения требуемых параметров отремонтированный двигатель с загильзованным БЦ обеспечит возможность эксплуатации мотора еще не менее 100.000 км пробега. Важно только помнить, что такой пробег возможен лишь при условии своевременного технического обслуживания и эксплуатации ДВС.
Гистограммы износа аустенитных и серых чугунов, легированных различными химическими элементами:
а – нагрузка 125 МПа, время испытаний 15 ч; б – нагрузка 175 МПа, время испытаний 30 ч; 1-нирезист; 2,3,4,5,6,7-чугун СЧ 21-40, легированный соответственно 0,30% Mo, 0,30% P, 2,5% Cu, 0,15% Ti, после азотирования, 0,12% V; 8- СЧ 24-44; 9- износостойкий чугун, легированный Cr; 10-марганцовистый аустенитный чугун с 10% Cr; 11-серый чугун ; 12,13,14-серые чугуны для гильз соответственно КамАЗ, ЗИЛ и ГАЗ.
-
Читайте также:
Однако широкое варьирование содержанием в химическом составе чугуна основных и легирующих элементов не обеспечивает явных преимуществ ни одной из вышеперечисленных групп материалов по технологическим, прочностным, эксплуатационным и экономическим показателям, что и определяет необходимость применения различных методов упрочнения рабочей поверхности гильз цилиндров.
