Разработка технологического процесса восстановления гильзы цилиндра двигателя автомобиля ЗИЛ-130

Причины излома бурта  гильзы

1.  Посторонние  частицы.

При монтаже очень  важно соблюдать чистоту, чтобы  между буртиком и седлом не попала грязь (стружка, уплотняющие средства, остатки прокладки и др.).

2. Неровности и  перекосы в области седла буртика  в блоке цилиндров.

Важно, чтобы поверхность была строго горизонтальна, а острая кромка поверхности седла срезана (под углом около 1х45°). В противном случае велика опасность излома.

3. Неподходящая прокладка  головки блока цилиндров.

Также может стать  причиной неправильного распределения  сил в области буртика (рис 2.4) из-за слишком маленького диаметра либо неверно выбранной высоты прокладки.

4. Неправильная обработка

2.4.Износ посадочных поясков гильзы

Износ посадочных поясков  частично связан с кавитационным  изнашиванием. Признаком дефекта  гильз являются глубокие раковины на поверхности поясков, что является следствием явления кавитации или  коррозии.

В процессе работы возникает  вибрация гильзы, что также вызывает износ посадочных поясков гильзы.

В реальных условиях эксплуатации двигателей возможно появление  овальности посадочных поясков гильзы, вызванное кавитационным разрушением  или отложением накипи в зазорах  посадочных поясков гильзы в блоке. 

 
2.5 Трещины на поверхности гильзы

Причиной появления  трещин в деталях являются, в первую очередь, ненормальные условия их работы, а именно, сильный перегрев, быстрое  охлаждение, ударные нагрузки и т.д. Трещины могут возникнуть также  вследствие нарушения технологии ремонта. Перетяжка болтов головки блока  на некоторых двигателях может стать  причиной образования трещин на поверхности  гильз. Эксплуатация двигателя в  холодное время года на воде в системе  охлаждения – также достаточно распространенная причина появления трещин в блоке  и гильзах цилиндров после замерзания воды.

Трещина, возникшая  в той или иной детали, редко  локализуется, т.е. остается неизменной длительное время. В большинстве  случаев, испытывая циклические  рабочие нагрузки и циклы нагрева-охлаждения, трещина развивается дальше до поломки  детали. Последствия и скорость развития трещины зависят от типа детали, материала и сечения, по которому проходит трещина. Для ответственных  деталей КШМ и поршневой группы, включая коленчатый вал, шатуны и  поршневые пальцы, трещина, независимо от места ее образования, практически  всегда приводит к разрушению детали и выходу двигателя из строя.

В корпусных деталях  типа блока цилиндров и головки  блока, а также гильзах трещины, как правило, проходят в полость  системы охлаждения, соединяя ее с  каналами систем смазки, вентиляции картера, цилиндрами, либо с окружающей средой, вызывая течи и / или перемешивание  рабочих жидкостей. Помимо этого, через  трещины в стенке цилиндра или  камеры сгорания в систему охлаждения при работе двигателя поступают  отработавшие газы, которые вытесняют  охлаждающую жидкость, резко снижая эффективность охлаждения двигателя.

Трещины в нижней части гильзы обычно связаны с  ударами разрушенного шатуна и, как  правило, располагаются вертикально.

Установка на двигатель  детали с трещиной приводит обычно к его неработоспособности (выходу из строя) сразу после первого  запуска или через определенное время, т.е. к необходимости повторного ремонта. Кроме того, традиционные виды ремонта рабочих поверхностей детали с трещиной (шлифование, хонингование и т.д.) иногда приносят убытки ремонтному предприятию, так как деталь с  трещиной заведомо неремонтопригодна и требует замены. Учитывая это, обнаружению трещин в деталях перед ремонтом должно быть уделено самое серьезное внимание.

 

3.  Технические условия на дефектацию детали

Цель дефектации разборных деталей является определенное техническое состояние, делящее их на годные и негодные. Результаты дефектации и сортировки используется для определения коэффициента годности деталей.

Дефектацию выполняют внешним  осмотром, а так же при помощи инструментов, приспособлений и измерительных  приборов.

Износ цилиндров определяют индикаторным нутромером. Диаметр цилиндра замеряют в двух плоскостях (вдоль оси коленчатого  вала и перпендикулярно к ней) и двух поясах: высоте 10-15мм от верхней  плоскости блока и ниже на 40-50мм.

Допустимые износы цилиндров, при  которых еще целесообразна замена поршневых колец, приведены ниже.

-конусность 0.025мм

-овальность 0,025мм

- общий износ цилиндра не  более 0,4мм

При большой величине износа цилиндр  необходимо растачивать. Трещины и  сколы являются выбраковочными признаками.

Дефектация производиться по ремонтным  размерам. Так как деталь подвергается большим износам из-за трения, высоких  температур, а так же из-за механических повреждений.

 Склад металлолома.

При выявлении невосстанавливаемых  дефектов или если гильзу экономически не выгодно восстанавливать (износ  внутренней поверхности больше 0,35 мм), делают заключение о её негодности и по предварительной договорённости с заказчиком отправляют на склад  металлолома.

Устранение кавитационных разрушений.

Дефекты наружной поверхности чаще всего устраняют нанесением на предварительно подготовленную и подогретую до температуры 60°С поверхность композиции на основе эпоксидной смолы. Более простой метод электроконтактная приварка стальной пластины. Пластина из стали 10 или 20 толщиной 0,3 мм должна на 5...10 мм перекрывать поврежденный участок.

 

Рис 3. Схема приспособления для крепления гильз при растачивании: 1 - корпус; 2 - нижний и верхний зажимы; 3 - резец; 4 - индикаторное приспособление; 5 - верхний и нижний посадочные пояски; 6 - гильза; 7 - стяжной винт с рукояткой

Поэтому допускается разностенность гильзы не более 0,1 мм. После центрирования приспособление закрепляют на столе станка. Затем с помощью микрометра устанавливают вылет резца (мм) на необходимый размер. Так как верхняя (10...15 мм) и нижняя (30 мм) части гильзы не закалены, а износ "зеркала" неравномерный, то при расточке сила резания резко изменяется и отжим резца по длине гильзы неодинаковый. Поэтому чтобы уменьшить припуск на хонингование более эффективно применять для расточки гильз резцов, оснащённых вставками из сверхтвёрдых синтетических материалов эльбор и гексанит. Их стойкость до переточки достигает 70 гильз, обычные резцы перетачивают после 5...7 гильз. При оптимальных режимах расточки овальность и конусность расточенных гильз составляет 0,01 - 0,03 мм, а припуск на черновое хонингование - 0,05 - 0,07 мм.

Черновое хонингование.

После растачивания отверстие гильзы обрабатывают на хонинговальных станках 3Г833 и 3А83С-33. Гильзу закрепляют в диафрагменном  приспособлении, что уменьшает её деформацию и повышает точность обработки (рис.4). В зазор между диафрагмой 2 и гильзой 3 подают под давлением 0,4...0,5 МПА воздух. Резиновая диафрагма  плотно облегает наружную поверхность  гильзы и удерживает её от перемещения  при хонинговании.

Рис.4. Схема приспособления для крепления гильзы при хонинговании: 1 - гильза; 2 - диафрагма; 3 - корпус; V_O - окружная скорость хонингования; V_P - давление сжатия брусков; V_ВП - скорость возвратно-поступательного движения; Р - давление воздуха

 

Длина хода хонинговальной головки  должна быть такой, чтобы выход (пробег) брусков за края цилиндра был равен 1/3 их длины. При меньшем, ходе наблюдается  бочкообразность гильзы, а при большем - корсетность. Длину брусков принимают равной половине высоты гильзы. Число брусков в хонинговальной головке должно быть таким, чтобы общая ширина их была не менее 20% длины окружности обрабатываемой гильзы.

Хонингование ведут в режимах: окружная скорость - 60...80 м/мин; возвратно - поступательная скорость - 15 - 25 м/мин; давление на бруски - 0,5...1,0 МПа.

Черновое хонингование производят брусками КЗ1ОСТ1К или алмазными  брусками АС6М1 стопроцентной концентрации с содержанием алмазов в бруске 3,5 карата. При черновом хонинговании снимают основную долю припуска (0,1...0,12 мм на диаметр) и исправляют погрешность  геометрической формы отверстия (овальность, конусность и др.) после растачивания. В качестве СОЖ (состав охлаждающей  жидкости) применяют керосин или  смесь из 90% керосина и 10% индустриального  масла, кроме охлаждения производится удаление абразивных частиц, возникающих  в результате процесса хонингования. Припуск на получистовое хонингование 0,03...0,04 мм.

Получистовое хонингование.

Для обеспечения требуемой шероховатости  поверхности проводят вторую операцию хонингования брусками КЗМ 20СМ1К или  алмазными брусками АСМ 20М1 стопроцентной  концентрации. Давление на бруски 0,4...0,6 МПа. После обработки шероховатость  поверхности R_a = 0,4 мкм. Припуск на чистовое хонингование 0,01 - 0,03 мм.

Подрезка бурта.

Изношенный торец опорного бурта  подрезают до выведения следов износа перед последующей операцией  хонингования, на токарно-винторезном  станке.

Чистовое хонингование.

При третьей операции хонингования окончательно убирают припуск на обработку и сверяясь с показаниями приборов активного контроля добиваются наименьшего ремонтного размера гильзы. Давление на бруски 0,3...0,5 МПа. После обработки шероховатость поверхности R_a = 0,2...0,16 мкм.

Контроль ОТК.

После механической обработки гильзы очищают и моют затем контролируют в соответствии с техническими требованиями и сортируют на размерные группы по диаметру внутренней поверхности.

Качество гильз проверяют по следующим признакам: диаметру посадочного  пояска (верхнего и нижнего); внутреннему  диаметру; шероховатости внутренней рабочей поверхности. Консервация  и упаковка.

Если гильзы цилиндров не отправляются на рабочее место сборки шатунно-поршневой группы то их отправляют на пункт консервации, где гильзы маркируются. Маркируют гильзу заглавной русской буквой в соответствии с размерной группой, при этом перед буквой ставится цифра соответствующая ремонтному размеру, например: 2А, 2Б, 2В и т.д. Обычно обозначение размерной группы указывается на торце гильзы, у некоторых "мокрых" гильз ставят резиновое клеймо на внешней стороне в специально подготовленную плоскость, в виде образующей диаметра.

При необходимости длительного  хранения гильзы упаковываются в  вощённую бумагу и сдаются на склад запасных частей, где оформляется Акт приёма - передачи в двух экземплярах, один из которых остаётся на складе.

Данная схема технологического процесса является типовой и наиболее экономически эффективной при восстановлении гильз цилиндров до ремонтного размера. По данной схеме составляется маршрутная карта по ГОСТ 3.1122 - 84, которая корректируется с учётом оборудования, станков, приспособлений и технических условий ремонта  на предприятии.

Восстановление гильз цилиндров  вышедших, за ремонтный размер.

На авторемонтных заводах восстанавливают  гильзы цилиндров, вышедшие за ремонтный  размер в основном по технологии постановки ДРД (дополнительной ремонтной детали).  

 

 

Карта дефектации цилиндров

Дефекты	Номинальный размер	Допустимый без ремонтного	Допустимый ремонтный	Заключение
Сколы и трещины любого размера  и расположения.	1-	1-	1-	Браковать
Износ зеркала гильзы	100+0,06	-	<100,06	Расточить до ремонтного размера при  размере <101,56
Износ нижних посадочных поясков.	122-0,04	124,94	-	Оставлять при размере >124,94
Износ верхних посадочных поясков	125-0,04	121,94	-	Оставлять при размере >121,94
Потеря натяга вставки гильзы	-	-	*	*

*Допустимый для ремонта:  если щуп шириной 10мм и толщиной 0,05 входит в образовавшийся зазор  на глубину до 0,15.

Карта припусков

Размер	Группа	Диаметр гильзы, мм
номинальный	А АА Б ББ В ВВ	100,06-100,05 100,05-100,04 100,04-100,03 100,03-100,02 100,02-100,01 100,01-100,00
1Й ремонтный	Г ГГ Д ДД Е ЕЕ	100,56-100,55 100,55-100,54 100,54-100,53 100,53-100,52 100,52-100,51 100,51-100,50
2Йремотный	Ж ЖЖ И ИИ К КК	101,06-101,05 101,05-101,04 101,04-101,03 101,03-101,02 101,02-101,01 101,01-101,00
3Й ремонтный	Л ЛЛ М ММ Н НН	101,56-101,55 101,55-101,54 101,54-101,53 101,53-101,52 101,52-101,51 101,51-101,50

 

Таблица  – Перечень возможных дефектов гильз цилиндров

Возможные дефекты	Рекомендуемые способы ремонта детали
износ внутренней рабочей поверхности	Растачивание, запрессовка пластины, хонингование
Конусообразность	--------------------
Некруглость	--------------------
Задиры	Браковать при наличии глубоких задиров
риски на внутренней рабочей поверхности	Браковать при наличии глубоких рисок
износ посадочных поясков и опорных буртов	Вибродуговая наплавка или контактная приварка ленты
кавитационные разрушения на наружной поверхности	Нанесение эпоксидной композиции
Коррозия	Растачивание, запрессовка пластины, хонингование
Трещины	Браковать

Дефектовачная карта гильзы цилиндра КамАЗ

		Деталь		Гильза цилиндра
		Номер детали
		Материал		Специальный чугун
		Твердость		HRC 42…50
		Операция		Дефектащия
				Размеры, мм			Заключение
N	Наименование дефекта	Способ устранения и измерительный  инструмент		По рабочему чертежу	Допустимые без ремонта	Допустимые для ремонта
1	2	3		4	5	6	7
1	Трещины	Осмотр, лупа					Браковать
2	Конусообразность,некруглость			0,02			Восстанавливать
3	Задиры и риски на раб. Поверхности	Осмотр, лупа					Браковать при наличии глубоких задиров и рисок
4	Износ посадочного пояска	Штангенциркуль		134-0,03		134,1	Восстанавливать
5	Износ опорного бурта	Штангенциркуль					браковать при износе более 0,3мм
6	Кавитационные разрушения на наружной поверхности	Осмотр, лупа					Нанести эпоксидную композицию
7	Коррозия	Осмотр, лупа					Восстанавливать
8	Износ раб. Поверхности	Индикаторный нутромер		120+0,03		120,4	Восстанавливать