Заварить ТРЕЩИНУ головки блока
Трещина головки блока цилиндров (ГБЦ) - один из часто встречающихся дефектов головок, изготовленных из легких алюминиевых сплавов. Причина - нарушение теплового режима головки, следствие - потеря работоспособности двигателя.
Можно ли полностью восстановить эту важную деталь, какие работы необходимо выполнить при ремонте и стоит ли этим заниматься?
Сразу оговоримся: ни один из производителей автомобилей в таких случаях не предусматривает возможность ремонта ГБЦ. Случилась беда - выкладывайте деньги на приобретение новой детали. Вариант надежный, но не дешевый. Для зарубежного автомобиля среднего класса стоимость нового корпуса головки, не оснащенного клапанами, в большинстве случаев переваливает за тысячу долларов.
Какие ещё существуют возможности у автовладельцев, которым вкладывать такие средства в ремонт экономически нецелесообразно? Первый вариант - купить запчасть «бывшую в употреблении», второй вариант - отремонтировать вышедшую из строя головку блока цилиндров — заварить трещину.
Первый вариант подкупает своей простотой, а в случае распространенности автомобилей данной марки - еще и экономией времени. Несколько минут телефонных переговоров, поездка на ближайшую «разборку» и, казалось бы, проблема решена.
Кажущаяся легкость на практике может обернуться внезапными трудностями: оказывается, что «головка не той системы», или состояние её вызывает обоснованные опасения в том, что она не намного лучше «убитой».
Приняв решение о ремонте своей ГБЦ, также не стоит торопиться. В газетах есть немало объявлений о подобных услугах. «Заварка трещин в алюминиевых...» и далее следует перечень. В большинстве случаев написанные таким образом объявления не лгут. Их размещают организации, которые имеют в структуре, как минимум, участок аргоно-дуговой сварки и где действительно существует возможность более или менее качественно осуществлять сварку алюминиевых деталей.
Иногда от клиента требуют выполнить предварительную разделку шва под сварку и последующую механическую обработку.
Контроль качества сварного соединения зачастую подменяется устными уверениями в том, что здесь «... даже ракеты варят, а не то что...».
Даже если повезло, и сварку произвели качественно, что делать дальше? Достаточно ли всего лишь заварить трещину, чтобы восстановить работоспособность ГБЦ? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимы опытные специалисты, обладающие глубокими знаниями не только (и не столько) в области сварки, но и в технологии двигателестроения. Чтобы не только дать ответы, но и выполнить с гарантией весь комплекс восстановительных работ, необходим обширный парк специального, а порой и уникального оборудования.
Несмотря на то, что в большинстве случаев трещины можно обнаружить визуально, технологический процесс работы с головкой начинается с проверки на герметичность. Часто эту процедуру называют опрессовкой. Опрессовка позволяет установить, сквозная трещина или нет, выявить незамеченные негерметичности, тем более, что трещины могут располагаться не только на наружных поверхностях, но и в скрытых полостях ГБЦ.
Поскольку образование трещин связано с недостатками в работе системы охлаждения, в большинстве случаев опрессовывается рубашка охлаждения головки. Для этого все отверстия охлаждающего контура на наружных поверхностях предварительно промытой ГБЦ заглушиваются. Через одну из заглушек, снабженную штуцером, подается сжатый воздух. Негерметичности в системе охлаждения определяются визуально по образованию пузырьков при погружении головки в подогретую воду.
Выдержка ГБЦ в течение 12-15 минут в нагретой до 70-80 С воде позволяет имитировать рабочие температурные условия. При этом могут выявиться трещины, не обнаруживаемые в холодной воде.
При испытании головок достаточным считается давление наддува 2-3 бар. В сочетании с нагревом оно позволяет выявить негерметичность, вызванную не только сквозными трещинами, но и внутренней пористостью материала головки.
В некоторых случаях, когда имеются подозрения на негерметичность, производится опрессовка каналов системы смазки. Масляные каналы проверяются реже, так как их разгерметизация случается нечасто, да и заглушить все необходимые отверстия удается далеко не всегда (например, в случае клапанных механизмов, оснащенных гидротолкателями, сделать это очень сложно).
Опрессовка производится на специализированной установке для проверки герметичности головок. Габариты ее ванны таковы, что в ней можно испытывать не только все типы ГБЦ легковых автомобилей, но и проверять практически все блоки, не говоря о радиаторах. Дополнительные удобства при обслуживании обеспечиваются автоматическим режимом подогрева воды, быстрым заполнением ванны, возможностью поворачивать исследуемый агрегат на 360 вокруг оси.
Подготовка
Запрессованные в корпус головки седла клапанов будут помехой как при разделке, так и при последующей заварке трещины, поэтому их следует удалить. С этой целью используют расточной станок для обработки седел и направляющих втулок клапанов.
Станок сам по себе очень интересен с точки зрения ряда конструктивных решений, примененных его разработчиками. Благодаря им самая сложная фаза работы - точное совмещение осей направляющей втулки клапана и вращения обрабатывающего инструмента (расточного резца) занимает несколько минут. Продуманное универсальное устройство крепления автоматически позволяет установить продольную ось ГБЦ горизонтально плоскости стола и параллельно направляющим салазкам, по которым перемещается головка станка.
Растачивание отверстий проводится по направляющему стержню (пилоту). Пилот подходящего диаметра из имеющегося комплекта приспособлений вставляется в отверстие втулки клапана. При обработке он является и направляющей и осью вращения оправки, в которой крепится резец.
В процессе обработки головка станка не фиксируется жестко, а имеет возможность перемещаться на салазках в горизонтальной плоскости, используя эффект «воздушной подушки». Растачивание седел производится до их полного удаления. Контроль осуществляется визуально.
После приступают к разделке трещины под сварку. Работа проводится на сварочном участке. Основные правила таковы: выборка металла ведется по всей длине трещины, а загрязнения и масляные пленки удаляются из зоны сварки зачисткой и обезжириванием. Нарушение этих правил повлечет за собой образование новых трещин в сварочном шве.
Сварка
Сварка алюминиевых сплавов - процесс известный и широко используемый в технике. Применительно к заварке трещин в ГБЦ он имеет ряд особенностей.
Чтобы исключить возможность образования новых трещин в сварочном шве, сварка выполняется за один прием, без перерывов в работе. Увеличению продолжительности непрерывной работы способствует использование горелки с водяным охлаждением.
Важную роль имеет марка присадочного материала. Как говорилось ранее, рекомендованных производителем технологий подобного восстановительного ремонта не существует. Поэтому весь технологический процесс, включая режимы отдельных операций, разрабатывались на основе знаний и опыта, а подтверждались длительной практикой.
Именно практика ремонта позволила выбрать в качестве присадки алюминиевый сплав, относящийся к группе жаропрочных, деформируемых сплавов. Его характеризует стойкость в условиях циклических температурных нагрузок при относительно высокой пластичности, препятствующей растрескиванию.
После сварки
Сварка трещины (или трещин) в головке - далеко не самая трудоемкая операция сложного процесса восстановления работоспособности ГБЦ.
Остановимся на особенностях заключительных операций. Удаление излишков наплавленного металла с посадочных поверхностей седел выполняется на том же расточном станке. Поскольку обработка ведется с небольшим припуском по наружному диаметру, использование «фирменных» седел исключается. После расточки измеряется фактический диаметр отверстий, и под них из специальной марки чугуна или бронзы изготавливаются заготовки седел. Наружный диаметр заготовок рассчитывается так, чтобы обеспечить при запрессовке необходимый натяг.
Пока изготавливаются заготовки седел, ГБЦ повторно опрессовывается. Этим преследуются две цели. Первая - проверить сварочный шов на герметичность. Вторая - определить, нет ли дополнительных течей. Довольно часто бывает, что после герметизации основного дефекта начинают проявляться более мелкие.
Запрессовка седел выполняется вручную при помощи оправки на нагретой головке.
При механической обработке уплотняющей поверхности седел используются специальные фасонные резцы, обеспечивающие заводскую геометрию фаски. После обработки нет необходимости в притирке клапанов, если они в исправном состоянии.
Перегрев ГБЦ, приведший к появлению трещины, также как и ее последующее заваривание обычно сопровождаются искривлением плоскости разъема головки с блоком цилиндров. Данный дефект устраняется шлифованием плоскости. Перед шлифованием измеряется величина отклонения от плоскостности. На основании знания конструктивных особенностей данной головки делается вывод о необходимости выполнения дополнительных работ. Они могут быть вызваны занижением высоты головки при выравнивании привалочной плоскости.
Если высота ГБЦ изменяется значительно, нужно обязательно предусмотреть комплекс мер, с одной стороны, исключающих столкновение клапанов с поршнем, с другой - обеспечивающих их плотное закрытие. Возможно для этого потребуется «занизить» фаски седел и клапанов, подрезать торцы стержней клапанов и т.д.
