Хонингование цилиндров, наряду с расточкой, являются неотъемлемыми атрибутами капитального ремонта двигателя. Рассмотрим, что такое хонингование, как осуществляется финальная обработка гильз, цилиндров, втулок и какой нужен инструмент, приспособление для ремонта своими руками. Ответим на вопрос, что лучше: зеркало или хон?
ЧТО ТАКОЕ ХОНИНГОВАНИЕ
Хонингование – абразивная обработка поверхности с целью нанесения упорядоченной шероховатости. Нанесение хона является финальной стадией обработки металлических деталей. При этом хонингованию поддаются не только стенки цилиндров или гильз, которые в процессе капитального ремонта двигателя могут быть расточены в нужный ремонтный размер, но и втулки шатунов, постель коленчатого вала. Применяется хонингование и при финишной обработке плоскостей.
Причины хонингования цилиндров:
— приближение к идеальной геометрической форме гильз, цилиндров, втулок. Ввиду погрешности даже самого качественно расточного инструмента, после расточки цилиндр может иметь слегка бочкообразную, конусоподобную форму. Всяческое изменение формы цилиндра от идеальной геометрии круга и смещение оси отверстия в блоке цилиндров двигателя ведет к снижению компрессии и уменьшению ресурса цилиндропоршневой группы;
— точность обработки поверхности хоном значительно выше, чем в случае обработки расточным и шлифовальным инструментом. Такая особенность позволяет получить необходимый класс чистоты поверхности и добиться лучшего прилегания поршневых колец к стенкам цилиндра;
— получение необходимой структуры шероховатости. Правильная насечка позволяется удерживать на стенках цилиндров моторное масло, предотвращающее сухое трение трущихся пар и, как следствие, ускоренный износ деталей ЦПГ. Также упорядоченная шероховатость предотвращает сильный износ деталей, когда по определенным причинам возникает непродолжительное сухое соприкосновение трущихся пар.
Суть процесса хонингования заключается в равномерном снятии микронных слоев металла. Для этого используется специальный инструмент – хон. Рабочая поверхность хонинговальной головки касается внутренней части обрабатываемой поверхности по траектории, совмещающей вращательные и возвратно-поступательные движения.
Обработка производится с применением специальной смазочно-охлаждающей жидкости, в качестве которой может быть использован керосин либо рабочая жидкость на основе водно-масляных эмульсий (применяется при обработке изделий с высокими требованиями к качеству покрытия).
В процессе хонингования крайне важно обеспечить равномерное давление шлифующей кромки, так как только в таком случае удастся получить равномерную глубину риски и около идеальную геометрическую форму внутренней поверхности цилиндра. Для исключений возможной неравномерной обработки, шток задает хону небольшие круговые колебания вокруг своей оси.
Для долгого срока службы двигателя хон на стенках цилиндров должен быть правильной формы. График износа трущихся деталей двигателя показывает, что наиболее интенсивное уменьшение срока службы происходит на стадии притирки деталей и на последних километрах, когда появляются значительные зазоры между трущимися парами. Для уменьшения износа двигателя и уменьшения срока обкатки завод-изготовитель применяет плосковершинное хонингование. Правильная обработка помогает обеспечить поршневым кольцам хорошее прилегание уже спустя несколько сотен километров после начала эксплуатации двигателя. Плосковершинная обработка производится в 2 этапа: грубым и мелким абразивом.
Необходимый угол развала штриховки должен быть около 60º с отклонением не больше чем на 20º. Характеристики впадин после снятия с поверхности цилиндров крошечной доли металла:
— не должны иметь рваных, острых кромок;
— отсутствуют деформированные участки;
— глубина, ширина должны быть однородными.
ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ХОНИНГОВАНИЯ
В качестве абразивных материалов используются специальные бруски. Сами бруски отличаются не только геометрическими параметрами, но и степенью абразивности материала, износостойкостью. Для профессиональной обработки используется хон, в котором набор абразивных брусков закреплен в металлической оправке, а сами бруски расположены равномерно по периметру хонинговальной головки. Конструкция оправки позволяет выставить желаемый наружный диаметр. Хонинговальная головка крепится муфтой к стальному штоку. Сам шток закреплен в патроне станка, которые и задает алгоритм движения хона.
Для хонингования цилиндров своими руками используется 2 вида любительского инструмента:
— гибкие хонинговальные щетки (бутылочный ершик). Приспособление представляет собой насадку для ручной дрели или шуруповерта, на конце которой находится хонинговальный «ершик». В качестве абразивных материалов используются шлифовальные камни, закрепленные на пружинящих ножках;
— 3-лапые приспособления для ручной хонинговки. В качестве абразивных материалов используются шлифовальные камни. Шток инструмента можно зафиксировать в патроне шуруповерта либо дрели.
ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ РЕМОНТА СВОИМИ РУКАМИ
К самостоятельному хонингованию цилиндров стоит прибегать только в том случае, если нет возможности воспользоваться станочной обработкой. При хонинговке своими руками невозможно создать упорядоченную шероховатость. Не только амплитуда и характер движений будут зависеть от положения дрели, но и усилие нажима камней на стенки цилиндра, гильзы. Разумеется, что ни о каком доведении формы до геометрических идеалов и речи идти не может.
Если вы все-таки решили произвести хонингование цилиндров своими руками, использовать лучше 3-лапые приспособления.
ХОН ИЛИ ЗЕРКАЛО?
Зеркальную поверхность цилиндра от хона отличает лишь класс чистоты обработки поверхности. Поверья о том, что хон разрушает поршневые кольца, а поэтому для долгой работы двигателя стенки нужно шлифовать в «зеркало», возникли лишь от несоблюдения технологии правильного хонингования.
Чтобы раз и навсегда положить конец спорам о хоне и зеркале, узнать, что такое хонингования и как оно правильно осуществляется, рекомендуем ознакомиться с видео.
Под этим процессом первоочередно подразумевается абразивная обработка хонами (хонингованными головками) поверхностей. Абразивные тросики прикрепляются к головке специального инструмента. Эта процедура является одним из этапов капитального ремонта моторов, она проходит для того, чтобы уменьшить шероховатость гильз и цилиндров, увеличить продолжительность работы двигателя. Как же протекает данная операция мы раскроем далее в статье.
Что такое хонингование
Что же именно представляет из себя хонингование или расточка цилиндров? Как мы уже упоминали, это очень важный этап в починке движка, так как он выступает финалом в капитальных работах над силовой установкой автомобиля. Расточка применяется к обработке не только уже нами перечисленных деталей, но и втулок, шатунов, постелей коленчатого вала и, более того, наносится на плоскости. Теперь разберёмся в самом важном вопросе: для чего же проводить данную процедуру, и какую пользу получит от этого ваш железный конь?
Для чего нужно хонингование двигателя
Любая деталь не служит долго. Каждой, в своё время, требуется ремонт, но находчивый водитель знает, что существуют методы и подходы, которые и жизнь детали продлят, и сэкономят сбережения. Хонингование блока цилиндров и есть один из таких выходов из положения. Что касаемо деталей двигателя непосредственно, то за свою службу они изменяются в параметрах. Что ещё менее приятно, так это появление царапин повсеместно.
Как вам прекрасно понятно, всё это очень пагубно влияет на работу мотора в целом, и вот к ухудшению чего это приводит:
Поэтому стоит незамедлительно заняться ремонтными работами блока, чтобы в последующем не пришлось заменять кривошипно-шатунный механизм, а здесь речь идёт уже о совсем другой сумме. Также можно отметить, что при обработке можно поставить старые поршни на обновлённые гильзы, если они ещё в солидном состоянии.
Теперь поговорим о технологии обработки. Сама работа проделывается инструментом, от которого и пошло название операции, а именно – хоном. Он вращательными движениями проходиться по поверхностям, срезая слои металла совсем незначительных размеров. Для скольжения рабочие используют смазочно-охлаждающую жидкость. Зачастую это всем нам известный керосин, но допускаются и другие варианты на основе водно-масляных эмульсий. Главное – правильно рассчитать давление, чтобы добиться равномерной и правильной поверхности цилиндра.
Инструмент для хонингования
Основным профессиональным инструментом является конструкция, состоящая из брусков (абразивных материалов), которые отличны параметрами и уровнем абразивности. За счёт металлической оправы, в который закрепляются сами бруски, можно выставлять желаемые параметры. Головка, вокруг которой находятся бруски, муфтой присоединяется к штоку, который, в свою очередь, крепится в патрон станка.
К хонингованию вручную можно отнести два вида инструмента:
- Насадка для дрели или вообще шуруповёрта. Она напоминает по виду ёршик, ну а абразивным материалом выступает камни, закреплённые на кончиках пружинок.
- Устройство, складывающееся из трёх лап. Материал тот же, что и в предыдущем варианте, как и способ использования (т.е. при помощи дрели или шуруповёрта).
Целесообразность ремонта своими руками
Стоит ли проводить хонингование цилиндров своими руками? Лучше не рисковать и, если у вас есть возможность, прибегнуть к помощи специалистов, которые знают своё дело. Вам будет сложно создать нужное давление для получения нужной шероховатости поверхностей двигателей внутреннего сгорания. У человека, проводящего работу, не выйдут идеальные по форме детали.
Но, если вариантов не остаётся, то выбирайте устройства с тремя лапами.
Что лучше: хонингование или шлифовка цилиндров мотора
Разницей между двумя методами выступает то, что после шлифовки поверхность будет исключительно гладкой, а для того, чтобы задерживался смазочный раствор, должна присутствовать незначительная шероховатость. Поэтому, чтобы обеспечить качественное и обильное смазывание колец поршня, мы вам советуем прибегнуть именно к хонингованию деталей.
Конечно, некоторые мастера предпочитают не использовать хон, так как утверждают, что в любом случае в дальнейшей эксплуатации мотора образуется зеркало (так называется гладкая поверхность). Мы это не будем отрицать, но подумайте, как вы отсрочите следующий ремонт, если воспользуетесь щадящим хоном. Вы выиграете время и сэкономите.
Подведём итог нашей сегодняшней статьи. Не забывайте своевременно уделять внимание деталям вашего двигателя, как никак от него многое зависит. Надеемся, вам стали понятны плюсы, которые приносит с собой рассматриваемый способ обработки. Удачи вам и не забывайте оставлять комментарии ниже.
Среди способов обработки деталей резанием есть операция, о которой стоит рассказать отдельно. Хонингование блока цилиндров выполняют на заводах, выпускающих двигатели внутреннего сгорания. На основании многочисленных исследований эксплуатационных особенностей ДВС установлено, что повышение ресурса моторов возможно созданием условий сохранения смазки на внутренней поверхности гильз цилиндров нужно создавать мелкую насечку в виде сетки. Во впадинах собирается смазка, способствующая снижению сил трения при работе силовой установки.
В качестве инструмента используются бруски, фиксируемые на специальных головках, совершающих вращательное движение, совмещенное с возвратно-поступательными перемещениями. Большинство полагает, что подобные устройства используются только для обработки только внутренних поверхностей. На самом деле существуют станки, где шлифуются цилиндры снаружи.
Особенности технологического процесса
Хонингование – это термин, появившийся в технологии обработки металлов резанием, из Англии XVII века. При создании крупнокалиберного оружия возникла необходимость обрабатывать внутреннюю поверхность пушек. Короткий ствол (5-7 калибров) давал возможность разогнать ядро до скорости 340-360 м/с. Используя ствол, имеющий длину более 10-12 калибров, можно увеличить скорость до 450-480 м/с. Соответственно, дальность поражения цели увеличивается почти в два раза. Для морских сражений – это большое преимущество. Можно уничтожать корабли противника, не попадая под обстрел его пушек. Проблема обработать цилиндр внутри решалась с помощью hone (хонов – точильных брусков, honing англ. – точить).
Первые установки были горизонтального типа. В них бруски устанавливались неподвижно, а вращение передавалось стволу. Чугунное изделие весило около 500 кг, за пару часов работы получали поверхность, близкую к идеальной. Попутно подгоняли и ядро. Старались получать литейные шары с минимальным зазором.
Наибольшее распространение подобная операция получила с развитием паровых теплосиловых установок. Длинный рабочий цилиндр (9-14 калибров). В нем перемещается поршень. Движение происходит за счет подачи пара из парового котла.
Наружное хонингование нужно для деталей большой длины. Такие встречаются в ткацком производстве, где применяют кулисные механизмы. У них сложное возвратно-поступательное движение, преобразованное из вращательного. Камень, так называется деталь, движущаяся по цилиндрической поверхности, поступательно перемещается по кулисе. Полученное движение используется для движения челнока между нитями будущей ткани.
- сухое хонингование, производимое без подвода смазывающих охлаждающих жидкостей (СОЖ);
- мокрое, выполняемое при подаче СОЖ в зону обработки.
Результат хонингования поверхности: микронеровности до обработки (а); сглаженные микронеровности после точения (б)
Полностью выравнивание не происходит. Стачиваются только острые вершины. Снимаются доли миллиметра, но этого уже достаточно, чтобы детали при взаимном перемещении оказывали минимальное сопротивление.
В ДВС система смазки осуществляет принудительную подачу смазочных материалов. Они оседают в промежутках между вершинами. Например, в двигателе МеМЗ-968 (использовался в ЗАЗ-988М) зазор между поршнем и стенкой цилиндра составлял всего 0,062±0,004 мм. У современных автомобильных ДВС эта величина находится на уровне 0,032±0,0027 мм. Лучшее уплотнение позволяет более эффективно использовать давление газов в рабочем цилиндре.
Особенности инструмента для хонингования
Инструментом для хонингования служит головка. В ней располагается регулировочный стержень 1. Изменяя его длину (закручивая или раскручивая гайки), добиваются изменения положения абразивных брусков.
Внутри головки смонтирован двусторонний конический регулируемый стержень 1, посредством которого радиальные стержни вместе с абразивными брусками раздвигаются, регулируя диаметральный размер и компенсируя износ абразивных брусков 4. Перемещение возможно до 0,5…2,8 мм. По мере износа нужно восстанавливать размер обтачивания, поэтому у оператора станка есть возможность получать нужный размер без замены брусков.
Специальные цилиндрические фиксаторы 5 не позволяют изменять выставленный размер. Точность обработки соответствует 1-2 классу. Можно добиться зеркального блеска получаемой поверхности.
Хонинговальная головка используется со специальным станком 3Г833. В нем имеется вертикальный жесткий вал. Он позволяет получать жесткое вращение инструмента без признаков биения.
Конструкция хонинговальной головки: 1 – стержень для изменения наружного диаметра раздвижения хонов; 2 – обрабатываемая деталь; 3 – шпиндель; 4 – бруски абразивные; 5 – цилиндрический фиксатор
Наружное хонингование выполняется на приспособление, которое может быть установлено на токарные станки. Для крупных станков типа ДИП-300 или ДИП-400 применяют головку наружного хонингования ХНП-150. Она позволяет производить наружное полирование деталей диаметром до 150 мм.
Головка наружного хонингования ХНП-150: 1, 2, 7 и 8 – бруски абразивные; 3, 6 – колодки фиксирующие разжимные; 4, 5 – скобы для фиксации
В шпиндель станка устанавливают деталь. На суппорте располагают приспособление для хонингования. Вращающаяся деталь находится в зоне действия брусков, которые обтачивают поверхность. Выполняется продольная подача инструмента в разные стороны.
Электрохимическое хонингование
При производстве техники для освоения космического пространства механической обработки бывает недостаточно, чтобы получать нужную чистоту и точность. Поэтому используют электрохимические методы.
Установка для электрохимического хонингования: 1 – вал приводной; ртутный токосъемник; 3 – труба подачи электролита; 4 – головка хонинговальная; 5 – источник постоянного тока; 6 – обрабатываемый цилиндр; 7 – катод; 8 – абразивы (бруски); 9 – жидкостный насос
В этой установке используют графитовые бруски с напыленным абразивом. Вращающаяся головка заставляет перемещаться электролит по обрабатываемой поверхности. С графита заряд передается на цилиндр. Основная обработка выполняется жидкостью, а абразивные частицы дополняют процесс, увеличивая производительность труда.
На подобных установках можно обрабатывать даже довольно прочные закаленные стали, имеющие твердость HRC 55-65 единиц.
Хонингование цилиндров двигателя автомобиля
Схема процесса хонингования цилиндра: 1 – приводной вал; 2 – шарнир; 3 – головка хонинговальная; 4 – цилиндр съемный (гильза); 5 – абразивный брусок
На представленной схеме следует отметить наличие угла α. Он определяет получение перекрещиваемых линий, образующих сетку, при поступательном движении хон вверх и вниз. 2α – угол скрещивания двух взаимнопересеченных линий при прямом и обратном движениях.
I, II, III – это ряд последовательных положений абразива за два хода вверх и вниз.
Реальная головка в работе на блоке
Реальная поверхность внутреннего пространства цилиндра после обработки
Режимы обработки
Чтобы моторное масло надежно удерживалось на внутренней поверхности цилиндра, создается шероховатость (сетка). На идеально ровной стенке любая жидкость будет стекать, а при наличии макроскопических неровностей она будет удерживаться. Больше площадь контакта, меняется и направление действующих сил.
В рабочем цилиндре двигателя создаются условия для взаимодействия через масляную пленку между деталями цилиндропоршневой группы. Для ряда ковких чугунов установлено, что эта величина должна составлять 12…25 мкм. Глубина впадин находится на уровне 8…18 мкм. Оптимальный угол для сетки составляет α = 30-35 ⁰.
- Риски наносят при первом хонинговании с использованием брусков, имеющих зерно 150 единиц (150 зерен на 1 см). Глубина образуемых рисок может достигать до 120-160 мкм.
Однако, использовать сразу после подобной обработки детали нельзя. Износ поршневых колец при высокой температуре газов будет довольно интенсивным (но некоторые производители выпускают двухтактные двигатели с подобной обработкой, у них невысокий моторесурс). - Вторая обработка ведется обязательно в среде СОЖ. Используют бруски с зерном 400…500 единиц. Здесь стачиваются острые кромки на рисках. Глубина впадин уменьшается до 45-60 мкм.
- Финишная обработка позволяет получать требуемые параметры на стенках цилиндров.
- При необходимости производят карцевание. Здесь выполняется не обтачивание, а прикатывание поверхностных выступов. Размер практически не меняется. Происходит уплотнение самой поверхности. Обычно такую операцию выполняют для цилиндров гоночных автомобилей, работающих на предельных режимах эксплуатации.
Карцевание выполняют специальными щетками
Карцевание применяют и при наружной обработке некоторых деталей ДВС. Так поступают для поршневых пальцев и шеек коленчатого вала.
Хонингование в домашних условиях
Можно услышать вопрос: «Можно ли выполнить хонингование цилиндров своими руками в домашних условиях?»
Профессионалы отвечают, что нельзя. Однако, если очень хочется, то можно. Но приобрести специальные станки для горизонтального или вертикального выполнения подобной операции затратно. Однако тут используют иной инструмент. Его называют дрынохон.
Дрынохоны выпускаются разными наружными диаметрами
С помощью электродрели или шуруповерта можно в мастерской после разборки двигателя произвести поверхностную обработку, применяя дрынохон. Они бывают спирального типа. Встречаются и радиального.
Видео: хонингование цилиндров (теория).
На валу установлены ветви, на их концах размещены резиновые головки с напыленным абразивом. Обычно размер зерна составляет 500-600 единиц. Глубокую обработку провести сложно, а финишную сумеет любой домашний мастер.
При выполнении подобной работы нужно предусмотреть использование СОЖ. Многие сходятся на том, что керосин является идеальной смазкой для самодеятельного мастера.
