Гільзи циліндрів ДВС піддається значним навантаженням в процесі роботи. Жорсткі умови експлуатації гільз циліндрів призводять до появи різноманітних дефектів, які необхідно усувати для забезпечення працездатності ДВС. Для кожного виду дефектів гільз існують різні способи і пристрої для їх усунення, зокрема для відновлення геометрії і розмірів зношеної робочої поверхні. Всі ці способи і пристрої для їх застосування мають свої переваги і недоліки, які необхідно враховувати при виборі оптимального методу відновлення робочої поверхні гільз циліндрів.
Ключові слова: гільза, циліндр, відновлення, ремонт, робоча поверхня гільзи, знос, осадження, наплавка.
Робоча поверхня гільз циліндра ДВС представляє собою внутрішню циліндричну поверхню, оброблену по п'ятому квалитету якості. Такий квалітет обробки є найвищим, що застосовуються у машинобудуванні і забезпечує дуже низьку шорсткість. У зв'язку з цим робочу поверхню гільз циліндрів називають «дзеркалом» циліндра або гільзи.
В процесі експлуатації ДВС, робоча поверхня гільз циліндрів випробовує значні навантаження при високих температурах, що призводить до появи таких дефектів як: знос робочої поверхні, збільшення шорсткості, зміна макрогеометрії (овальність конусність седлообразно і т. Д.), Нагар, раковини, тріщини і відколи. При дефектації робочої поверхні гільз циліндрів ДВЗ визначають геометричні розміри і форму зношеної гільзи, а також шорсткість її дзеркала. Наявність тріщин, сколів, раковин і т. Д. Призводить до відбраковування гільзи [1-3].
В основному, відновлюють робочу поверхню гільзи циліндрів механічною обробкою під ремонтний розмір, але може застосовуватися нанесення шару металу або зміна геометрії гільзи за рахунок пластичного деформування.
Механічна обробка робочої поверхні гільз циліндрів під ремонтний розмір здійснюється розточування, хонингованием, шліфуванням або комбінацією цих обробок.
Розточування та хонінгування гільз циліндрів в основному застосовується при зносі внутрішньої поверхні до діаметра, що перевищує граничне значення, при овальності і конусності на робочому ділянці більш допустимих розмірів.
За величиною зносу внутрішньої поверхні гільзи сортують на три групи. Перша група гільз - з внутрішнім діаметром в межах допуску на нову гільзу; друга група - з внутрішнім діаметром, що перевищує номінальний не більше ніж на 0,2 мм, і третя група - з внутрішнім діаметром, що перевищує номінальний на 0,15 ... 0,2 мм, але не більше ніж на 0,4 мм [1 3].
Гільзи першої групи можуть бути використані без ремонту або після хонингования внутрішньої поверхні до видалення нерівностей і слідів корозії. Хонингование гільз виробляють на хонинговальних верстатах, наприклад на верстаті ЗГ833 головками ПТ-1085А з шліфувальними брусками К36-5 СМ1-С1К і КЗЗ-М20 СМ1-С1К. В якості охолоджуючої рідини рекомендується застосовувати гас. Іноді до нього додають 10 ... 20% веретенного масла.
Також для хонінгування циліндрів застосовуються бруски з синтетичних алмазів, щоб забезпечити значне підвищення продуктивності процесу, точності обробки, зменшення шорсткості поверхні. Стійкість брусків з синтетичних алмазів в десятки разів вище стійкості звичайних брусків. Для попереднього хонингования можуть бути використані бруски АС12М1, а для остаточного АСМ40М1.
Гільзи другої групи ремонтують хонингованием або шліфуванням на внутрішньошліфувальних верстатах з наступним остаточним хонингованием.
Гільзи третьої групи ремонтують розточування внутрішньої поверхні з подальшим попередніми і остаточним хонингованием до ремонтного розміру. В процесі розточування і хонінгування нагрів гільзи допускається не більше 50 ... 60 ° С.
Розточують гільзи на вертикально-розточувальних верстатах, на приклад на алмазно-розточувальному верстаті -278Н розточувальними різцями з пластинками з твердого сплаву ВК2 або ВКЗМ. Гільзи на верстаті центрируют за допомогою оправлення, вставленої в шпиндель верстата. Кульовий кінець оправлення повинен входити в циліндр на глибину 3 ... 4 мм. При установці різця для розточування необхідно врахувати припуск на хонінгування в межах 0,06 ... 0,12 мм на діаметр. Внутрішня робоча поверхня марнування гільзи може мати овальність не більше 0,04 мм, конусність не більше 0,05 мм, шорсткість поверхні повинна бути не нижче 6-го класу чистоти [1, 4-5].
Для того щоб отримати високу чистоту робочої поверхні, гільзу хонингуется. Для хонингования гільзи застосовують підпружинену хону, в якій кожен брусок притискається до поверхні гільзи окремої пружиною. Обробка такими Хонамі служить не для зміни розмірів, а для додання поверхні потрібної шорсткості.
При попередньому хонинговании марнування гільзи до ремонтного розміру залишають припуск на остаточне хонінгування в межах 0,01 ... 0,03 мм на діаметр. Після попереднього хонингования на внутрішній поверхні гільзи не повинно бути слідів зносу, нерівностей. Овальність не повинна перевищувати 0,04 мм, а конусність - 0,05 мм.
Після остаточного хонингования діаметр внутрішньої поверхні гільзи повинен перебувати в межах допуску на ремонтний розмір, а овальність і конусність не повинні перевищувати 0,03 мм. Шорсткість поверхні повинна бути не нижче 9-го класу чистоти.
Даний спосіб широко застосовують при ремонті циліндро-поршневої групи двигунів, однак при зносі внутрішньої поверхні гільз більше останнього ремонтного розміру деталь зазвичай вибраковують, тим самим збільшуються витрати на придбання нової деталі.
При невеликій величині зносу растачивание можна замінити шліфуванням. Внутрішню робочу поверхню гільзи шліфують до виведення слідів зносу. Овальність робочої поверхні гільзи в нижньому і верхньому поясах, а також конусність поверхні на довжині гільзи допускається не більше 0,06 мм. Дозволяється наявність незайманої шліфувальним каменем вироблення від верхнього поршневого кільця. Крім того, допускається наявність незайманих каменем площадок на висоті не більше 50 мм від нижнього краю гільзи, загальною площею не більше 20 см 2.
Для шліфування гільзи застосовують круг ПП-125-50-50 на керамічній зв'язці СМ1, зернистістю 12 ... 16. Після шліфування робочої поверхні гільзи зовнішню поверхню піддають піскоструминної очищенні і цинкуванню [1-2, 5].
Така послідовність виконання операцій прийнята тому, що на деяких гільзах в процесі шліфування не вдається усунути сліди зносу. Ці гільзи бракують. Отже, цинкування зовнішньої поверхні гільз до шліфування робочої поверхні недоцільно.
Один з недоліків відновлення гільз обробкою під ремонтний розмір - різке (на 20. 30%) зниження їх ресурсу через зменшення твердості поверхні. Для його підвищення гільзи упрочняют пластичним деформуванням, електромеханічним способом, плосковершінних хонингованием, загартуванням ТВЧ, лазерною обробкою і т. Д.
При відновленні гільз можливе використання способу електроімпульсного нанесення покриттів. Електроімпульсне нанесення покриттів засноване на імпульсному розряді конденсатора через дріт напилюваного металу. При цьому відбувається вибуховий плавлення дроту і осадження розплавлених дрібних частинок металу на внутрішній поверхні гільзи. Такий спосіб застосовується рідко через невисоку якість одержуваного покриття і виникнення місцевого нагріву гільзи, який може привести до викривлення і (або) виникнення внутрішніх напружень [1, 6].
Застосовується відновлення робочої поверхні гільзи циліндрів гальванічним покриттям. Суть методу полягає в тому, що при проходженні постійного електричного струму через розчин солей металу у воді (електроліт) в ньому утворюються позитивно і негативно заряджені іони [1-2, 5]. Позитивно заряджені іони переміщаються до негативного електроду-катода, яким є металева деталь, і осідають на її поверхні, міцно з нею зчіплюючись. Негативно заряджені іони переміщаються до позитивного електрода-анода і виділяються на ньому. В якості електролітів, як правило, застосовуються водні розчини солей, кислот і лугів.
Обложені при електролізі метали відрізняються за своїми властивостями від литих металів тим, що кристалічна решітка їх спотворена внаслідок різних умов кристалізації. Недоліком відновлення гільз електролітичними покриттями є невелика товщина покриття, велика тривалість нанесення покриття, нерівномірність наносного шару і недостатня міцність зчеплення покриття з основою (робочою поверхнею).
Для усунення цих недоліків застосовують гальваномеханіческое осадження покриттів. Відмінною його рисою є те, що в процесі електролізу покривається поверхня піддається механічній активированию (дряпання) абразивними або алмазними інструментами у вигляді стрічок або брусків, які переміщаються в міжелектродному просторі [7]. Механічне активування сприяє зниженню перенапруги розряду осідає, металу за рахунок зменшення концентраційних обмежень, інтенсивного видалення з поверхні катода пасивуються плівки, гидроокисей і газоподібного водню. Все це дозволяє значно збільшувати робочі щільності струму при нанесенні хрому, нікелю, кобальту, міді і істотно підвищувати швидкість їх осадження. Недоліком даного способу є складність придбання необхідного обладнання, порівняно висока вартість матеріалів, які використовуються при відновленні.
Крім перерахованих способів відновлення застосовують спосіб пластичного деформування [1-3]. Спосіб полягає в нагріванні зовнішньої поверхні гільзи в індукторі протягом декількох секунд до температури 700 ... 7500С і наступному швидкому охолодженні в маслі. При цьому робоча частина гільзи скорочується на величину до 0,1 мм, що дозволяє подальшої механічної обробкою відновити необхідний розмір. Нагрівання і охолодження деталі ведуть в процесі переміщення деталі, щодо джерел зі швидкістю не більше 3 ... 4 мм / с.
Таким чином, існуючі технології дозволяють відновлювати зношену робочу поверхню гільз циліндрів ДВС, однак при виборі способу відновлення працездатності гільзи необхідно враховувати наступне:
1. Величину зносу.
2. Форма зносу, його форма і характер пошкоджень.
3. Первинне стан гільзи (нова або ремонтна).
4. Тип і матеріал гільзи.
5. Наявність дефектів інших поверхонь гільзи.
6. Вартість робіт по відновленню.
7. Продуктивність відновлення і річну програму ремонту.
На сьогоднішній день найбільшого поширення набув спосіб механічної обробки під ремонтний розмір, з огляду на його простоти, доступності обладнання та стабільності.
Основні терміни (генеруються автоматично). поверхні гільзи, робочої поверхні, гільз циліндрів, внутрішньої поверхні гільзи, робочої поверхні гільзи, поверхні гільз циліндрів, поверхня гільзи, робочу поверхню гільзи, гільзи циліндрів, поверхня гільз циліндрів, гільз циліндрів двигунів, поверхні гільзи циліндрів, поверхня гільзи циліндрів, робоча поверхня гільзи , поверхні гільзи повинен, поверхні гільзи зовнішню, циліндрів ДВС, зовнішньої поверхні гільзи, циліндрів двигунів внутрішнього, гільз циліндрів ДВС.