Седла клапанов
отвечают за три основных функции: обеспечивают герметичность в закрытом положении, обеспечение оптимального воздушного потока, когда клапан открывается, и для передачи тепла от клапана к головке, когда клапан закрыт. Седла клапанов должны быть достаточно твердыми, чтобы выполнять основные функции достаточно длительный период, достаточно мягкими, чтобы предотвратить повреждение клапана, и иметь достаточную теплопроводность для отвода тепла от клапана.
Расположение и высота седла клапанов в головке блока цилиндров является определяющим фактором для достижения правильной согласованной работы всех цилиндров.
Давайте разберемся на бумаге в чем минусы разной высоты посадки клапанов в их седлах. Допустим вы считаете, что степень сжатия вашего двигателя составляет 11.25:1, но на самом деле из-за разности посадки клапанов изменился объем камеры сгорания и теперь степень сжатия может быть в пределах от 11.15:1-11.37:1. На практики такая разность в камере сгорания плохо сказывается на производительности двигателя, разное наполнение горючей смесью, сильно проточенные в результате ремонта седла просаживают клапан очень глубоко и это приводит к ухудшению продувки. Если седла уже на раз протачивались и клапан глубоко располагается относительно камеры сгорания, об этом я немного писал в предыдущей статье Дефектовка клапанов , лучше заменить седло, но есть вариант переточить его под больший диаметр клапана, это позволит вернуть исходное положение, но соответственно появляется необходимость в подходящем клапане. Тут уже можно использовать специальные тюнинг клапаны, в продаже можно найти высоко производительные и имеющие специальные напыления, о таких клапанах я напишу в следящей статье. Обдумывая замену седла можно присмотреться к разным материалам, в зависимости от ваших целей. Седла изготавливаются из бериллия, меди, чугуна, стеллита, хрома, сплавов никеля, кобальта, и порошковый металл.
Как извлечь седло клапана
Много разговоров в сети как это делать и способов не меньше. Приведу пример как быстро и качественно, без повреждения головки вынуть седло клапана и для этого понадобится старый клапан и сварочный аппарат.
Глядя на картинку все становится понятным.
Берем старый клапан и протачиваем его тарелку до внутреннего диаметра седла, вставляем его в направляющую и утапливаем почти до самого края седла, не доходя примерно 2-3 мм. Заклеиваем каналы охлаждения с боков головки если таковые имеются, устанавливаем головку горизонтально камерами сгорания вверх и наливаем холодную воду в рубашку охлаждения. Это следует сделать обязательно потому что мы будем пользоваться сваркой и это неизбежно будет нагревать камеру сгорания что может привести к ее деформации. Прихватываем в нескольких местах вставленный клапан. Нет необходимости капитально сваривать детали, это только увеличит вероятность деформации и потом сложнее будет отделить наш проточенный клапан, который пригодится для следующего седла. И так клапан приварен и остается только выбить его молотком с обратной стороны после того как все остынет, кто боится слова «молоток», могут плавно выпрессовать нехитрыми приспособлениями. Если седла изготовлены из сплава, например бериллий-медь, то сварка становится мало вероятна. В таком случае чтобы не утруждаться вытачиванием седла на станке, что не всегда доступно, можно нарезать резьбу на седле большим метчиком и также нарезать резьбу на подходящей толстостенной трубе заблаговременно приварив к ней клапан в районе резьбы и таким же образом выбить.
Установка седла клапана
Натяг седел клапанов. Для установки в алюминиевые головки блока цилиндров, натяг (разница в диаметрах) должен быть в следующем диапазоне:
Чугунные/порошковые 0.08-0.12 мм
Бериллий медь 0.10-0.11 мм
Установка седла намного проще чем его демонтаж, изготавливается подходящая оправка по диаметру седла, направляющей для центровки, послужит так же старый клапан, головка блока предварительно очищается и нагревается до 80-90 градусов, в несколько движений молотком быстро запрессовывается седло.
Разберемся какие седла с какими клапанами используются и для чего это нужно.
Бериллий-медь
, рекомендуется к использованию с титановыми клапанами
. Этот сплав седла около 98% меди обеспечивает достойный уровень теплообмена, обладает высоким сопротивлением усталости и износу при высоких температурах. Бериллий медь обеспечивает лучшую тепло передачу, чем, скажем, бронзы или железа. Недавно был разработан медно-никелевый сплав
, возможно даже лучше, чем бериллий-медь. Это было сделано во многом из-за токсичности бериллия во время его обработки.
Титановые клапаны, хотя и легче по весу, но имеют тенденцию к сильному нагреванию, поэтому возникает необходимость в седле способного быстро отводить тепло.
Твердые сплавы как стеллит, хром
подходят для большинства случаев, но это не лучший вариант для высоко форсированного мотора. Хоть эти сплавы как- то и адаптируются производителями по теплопроводности всё же возникает сложность в их обработке.
Шарошки для ремонта седел клапанов являются необходимостью при работе с этим механизмом, потому что более удобного и точного инструмента не найти. Единственной альтернативой могут служить зенковки. Обо всем этом и о самом процессе ремонта мы поговорим в статье.
Устройство клапанного механизма – принцип работы и возможные неисправности
Клапаны используются для герметизации цилиндров двигателя в процессе газообмена. Принцип их работы заключается в обеспечении впуска смеси топлива и воздуха для дальнейшего её сжатия. После воспламенения и отработки газы попадают в систему выпуска, за это также отвечают клапаны. Этот механизм функционирует в агрессивных условиях , постоянно подвергается большим динамическим нагрузкам, высоким скоростям движения и нагреву. Чтобы снизить быстрый износ ходовых частей данной детали, материалы изготовления чаще всего имеют высокую степень легирования никелем и хромом.
Устройство клапанного механизма имеет два главных составных элемента: это головка и стержень. Данные узлы авто бывают с тюльпанообразной, плоской и выпуклой головкой. На конце стержня есть конусные, фасонные или цилиндрические проточки для фиксации на них пружин. Основным проявлением неисправности клапанного механизма является потеря мощности двигателя, а также нестабильная работа мотора в целом. Неисправности такого типа происходят из-за залипания и появления зазора. Нагар также может стать причиной этой проблемы, он накапливается у самого клапана и препятствует его закрытию.
Ещё один признак неисправности – это повышенное выделение дыма во время выхлопа. А изношенный стержень и станет причиной неестественной шумности двигателя.
Зенковки и шарошки для ремонта седел клапанов – что выбрать?
Замена седел клапанов своими руками предусматривает наличие не только грубого инструмента, но и почти ювелирного – шарошки или зенкера. Эти узкоспециализированные инструменты используются только для ремонта двигателя внутреннего сгорания. Набор шарошек для седел клапанов применяется для вытачивания нужной формы их внутреннего диаметра . Эта операция позволяет добиться от тарелки плотного закрытия. Чтобы безошибочно обработать седло клапана, чертеж механизма желательно иметь под рукой.
Шарошка выполнена в виде металлического цилиндра, в котором есть отверстие и две или одна коническая поверхность, её угол может варьироваться от 15 до 60 градусов. На поверхности конуса есть резцы. Набор зенковок для ремонта седел клапанов применяется точно так же, как и шарошки, но имеется одно отличие. Зенкер можно использовать на механических и электрических инструментах.
Замена седел клапанов своими руками – разбираем специфику работы
Такая операция выполняется двумя способами. Первый – грубый, но самый простой и быстрый. Осуществляется довольно примитивно: на изношенное кольцо седла приваривается старый клапан, а затем кольцо просто выбивается молотком из своего штатного места в головке блока цилиндров, она, кстати, может быть повреждена, что очень нежелательно. Дальше происходит процесс запрессовки нового. Мягкий способ гораздо сложнее, тем не менее, он выполним в вашем гараже без вмешательства дорогого оборудования. Седло в этом методе аккуратно вытачивается на станке. После этого посадочное место вычищается и также обтачивается.
А ты и твой автомобиль готовы к наступившей зиме? Современные гаджеты помогут с комфортом пережить зиму:Надёжная запрессовка происходит при охлаждении нового седла и нагреве головки блока цилиндров, только после такой работы можно будет гарантированно надёжно использовать механизм. Вся трудность метода заключается в нагреве и охлаждении, предварительно нужно будет продумать, как вы это будете делать . Если седло не изношено донельзя, его можно подкорректировать. При использовании шарошки для ремонта применяются, в основном, несколько фрез с разными углами. На оправку надевается первая грубая насадка, после чего круговыми движениями делается подготовка седла или прирезка, таким же образом могут использоваться и зенковки для прирезки седел клапанов.
Дальше приступаем к притирке, она осуществляется с помощью специального приспособления, предназначенного для этого, на конце которого есть конус. На фаску седла наносится абразивный порошок или паста. Притирка проводится до тех пор, пока трение не будет издавать минимальный звук и скрежет. Остатки пасты или порошка тщательно убираются. Качество работы можно оценить, перевернув головку и залив в неё керосин, если он не просачивается, значит, мы потрудились на славу.
Седло клапана – важная деталь конструкции головки блока цилиндров, в этом можно легко удостовериться, рассмотрев работу клапана и его составляющих.
Самая важная функция, которую выполняет седло – это образование прочного сжатия между собой и клапаном. Благодаря этому происходит минимизация утечки газов из камеры сгорания; хороший тепловой контакта клапана с седлом являются необходимыми условиями для этого.
Другими словами, плотность прилегания между деталями позволяет отводить тепло от тарелки с максимальной эффективностью, передавая тепло от клапана через седло в ГБЦ, которая в свою очередь охлаждается жидкостью. В процессе работы двигателя, фаски и сёдла изнашиваются, что приводит к дефекту седел клапанов. При разгерметизации происходит нарушение порядка теплоотдачи тарелки и седла, что провоцирует дефекты и разрушение деталей.
При таких условиях вопрос сохранности герметичности соединения встает на первый план. Достигнуть этого можно в основном лишь при помощи формирования необходимого профиля для седла и фаски клапана, что позволит сбалансировать износ поверхностей деталей.
Причины и признаки замены седла клапана ВАЗ
Приступая к проверке, необходимо старательно очистить сёдла и камеры сгорания двигателя, иногда под нагаром обнаруживаются еле заметные трещины. Испорченные и «проблемные» поверхности камер, как правило, отличаются от других камер по цвету. Наличие тех или иных типов дефектов определит необходимость и вариант ремонта сёдел клапанов. Основанием для замены может быть:
- Износ - главная причина замены сёдел клапанов. Проводя зенкование седла клапана, может обнаружится, что нет возможности для доводки, и дальнейшая регулировка седла клапана невозможна, так как клапан садится очень глубоко.
- Как продолжение первой причины, замена нужна, если седла и/или прогорели .
- Когда при осмотре выявлена коррозия по наружному диаметру - из-за нее ослабляется посадка седла.
- Наличие трещин и сколов в седле клапана.
- Замена сёдел клапанов производится, если нужна модернизация ГБЦ с заменой клапанов на увеличенные. Как следствие, возникает нужда в увеличении диаметра сёдел.
Перед началом работ необходимо убедится в необходимости замены седел. Стоит помнить, что это достаточно сложный процесс, требующий специального инструмента, навыков выполнения подобных операций и твердых знаний.
Все операции вы производите на свой страх и риск, а в случае неудачи придется обращаться в автовыкуп или в утилизацию.
Для начала проверяем ГБЦ на герметичность (опрессовка), т.е. на наличие малозаметных трещин рубашки. В случае обнаружения трещин, их необходимо заделать сваркой и лишь потом приступать к расточке сёдел.
Для удаления старых сёдел с посадочных мест лучше воспользоваться станочным оборудованием, растачивая его до момента, пока не останется тонкое кольцо, которое провернется в гнезде. Похожего результата можно добиться при помощи фрезы насаженной на обычную дрель. В данном случае работы необходимо выполнять аккуратно, чтобы не повредить посадочное место .
При монтаже новых сёдел следует учесть, что их установка производится с натягом; обеспечение гарантированного натяга должно составить от 0,1 до 0,15 мм по наружному диаметру. Разница температур рабочих поверхностей должна достигать минимум 180 С°. Для этого поверхность ГБЦ нагревают на 180-200 С°, а сёдла охлаждают в жидком азоте.
За неимением нитрогена можно воспользоваться холодильной камерой, охладив деталь -30 С°. После чего запрессовку осуществляют достаточно быстро, чтобы до её завершения температура не выровнялась.
Для осуществления замены седла клапана понадобится:
- печка;
- шарошки для сёдел клапанов;
- холодильная камера;
- штангенциркуль;
- молоток и запрессовка для сёдел;
- новые сёдла клапанов.
Снимаем ГБЦ, моем, проверяем, подготавливаем необходимые инструменты.
С помощью дрели и фрезы аккуратно растачиваем седло.
Вынимаем старое седло.
Производим замеры седла и...
… посадочного места седла.
Берём новые сёдла для ВАЗ, помещаем их на 2-3 часа в холодильную камеру.
Клапан необходим для герметизирования цилиндровых отсеков мотора в ходе газообмена. Особенности функционирования – запуск смеси, состоящей из горючего и воздуха с целью последующего ее сжатия. За возгоранием и выработкой газы переходят в выпускную систему, и здесь также несет ответственность клапан.
Устройство и вероятные неисправности клапанного механизма
Данный элемент работает в агрессивной среде ДВС, всегда подвержен значительным нагрузочным воздействиям динамического характера, существенному скоростному режиму и нагреванию. Для понижения преждевременного изнашивания ходовых элементов этой детали, в изготовлении ее используются чаще всего материалы, легированные никелем и хромом.
В состав входит два основных элемента:
Эти автомобильные узлы могут иметь головки различных форм:
- в виде тюльпана;
- лоские;
- выпуклые.
На кончике стержня есть проточки конусного, фасонного или цилиндрического вида, помогающие фиксировать пружинки.
Наиболее вероятный признак отказа клапанов – понижение мощности мотора, его нестабильность в работе. Связано это с залипаниями и образованиями зазорных участков. Еще одна причина – появление нагара, который скапливается у клапана и не позволяет ему закрываться. Видимым признаком также можно считать чрезмерное выделение выхлопных дымов. Если в ДВС появились посторонние шумы – износились стержневые части и направляющие. Поэтому рассмотрим, как выполняется замена седел клапанов своими руками.
Чем пользоваться?
Такие работы подразумевают использование грубоватых инструментов
и отличающихся практически ювелирной точностью – зенкеров и шарошек. Такие инструменты с узкой спецификой применяются исключительно при ремонте мотора.
Подборку шарошек для клапанных седел используют под выточку необходимых размеров диаметров. Подобные действия дают возможность придать тарелочке максимальную плотность закрывания.
Зенковки при ремонтных работах по клапанным седлам используются так же. Но есть одно различие – зенкер применяется не только на механических, но и электроинструментах.
Технология выполнения
Работа отличается сложностью, но при наличии необходимых навыков ее можно выполнить в гаражных условиях.
Чтобы извлечь седло, имеется несколько способов. Быстрым, но не слишком правильным, является наваривание клапана на седло с последующей выбивкой. Клапан обтачивается под размеры седла, вставляется в него и обваривается. Пока металл не успел остыть. Седло необходимо выбить молотком. Вся конструкция должна выйти без особых проблем.
Но при этом помните, что от сварки металл нагревается, что может стать причиной деформирования головки. Выбивая, можно нанести повреждения посадочному месту под седло, что повлечет за собой дополнительные работы по обработке ГБЦ.
Лучше всего воспользоваться токарным станком. Так можно сточить седло то такого размера, что оно станет, как фольга, и легко достанется. Если нет станка, можно воспользоваться дрелью и насадкой в виде фрезы. Стачивание проводится с одной стороны, пока не ослабеет натяжение. Теперь седло можно достать рукой.
Идеальный вариант установки нового седла – азотный, в котором следует предварительно охладить седла. Дело в том, что их размеры немного больше отверстий, а за счет охлаждения уменьшается внешний диаметр.
Естественно, азот в гараже – большая редкость. Тогда вспомним свойства металла расширяться и сжиматься. Седло просто помещается в морозильную камеру на пару часов, а отверстие подогревается горелкой.
Если при установке необходимо будет приложить усилие, то рекомендуется взять подходящий под диаметр седла брусок и с его помощью провести запрессовку.
Обработка седла после установки
Чтобы седло работало нормально, в нем следует сделать фаску. В идеале это выполняется на токарном станке. Но можно воспользоваться уже известной шарошкой и дрелью, но возможны неточности в работе.
Нарезается три кромки – внешняя, внутренняя и по центру, для контактирования с ней клапана. После этого можно считать, что работы завершены. Клапана следует притереть и начать сборку ГБЦ.
Многих интересует вопрос, сколько стоит замена седла клапана ваз. Если рассматривать вариант только оплаты работ, то замена одного элемента вам обойдется в 500 – 700 рублей.
Исходим из того, что трещин в головке двигателя нет, а клапанные седла имеют износ. Расскажем как заменить направляющие втулок клапанов и седел клапанов.
Технология выпрессовки старых втулок бывает разной, но чаще применяют ударный способ . Со стороны седла на втулку устанавливают латунную или бронзовую оправку, по которой наносят удары молотком. Чтобы не повредить посадочное гнездо в головке, оправка должна быть ступенчатой: по меньшему диаметру она с небольшим зазором входит во втулку на глубину 30-40 мм, а по большему — свободно проходит через гнездо в головке цилиндров.
Втулки из бронзы не создают больших проблем при выпрессовке, обычно они устанавливаются в головку с небольшим натягом. При выпрессовке «твердых» втулок головку желательно нагреть до 150 градусов, чтобы несколько уменьшить натяг. Нагревать головку лучше в электропечи, но в условиях гаража подойдет бытовая электроплитка.
Если ни один из способов не позволяет выпрессовать втулку из-за слишком плотной посадки в гнезде, ее приходится высверливать.
Обычный сверлильный станок вполне подойдет, а вот при пользовании ручной электродрели неизбежны перекосы и повреждение посадочного гнезда. Кстати, деталь лучше высверливать не полностью. При толщине стенки около 1 мм оставшуюся часть удается выбить без особого труда.
Измеряем натяг втулки перед заменой
Общее правило замены втулок на любых двигателях гласит: ни в коем случае нельзя запрессовывать новые детали без измерений фактического натяга
. Поэтому надо точно измерить диаметр гнезда и новой втулки, чтобы определить натяг. Он должен быть в пределах 0,03-0,05 мм (то есть диаметр втулки больше диаметра гнезда на эту величину).
Если натяг недостаточен из-за “слабого” гнезда, придется увеличивать его диаметр, чтобы установить втулку ремонтного размера. Эту работу также следует выполнять только на станке во избежание перекоса отверстия. Натяг для ремонтной втулки желательно сделать большим, поскольку в старом гнезде материал на поверхности уже деформирован, а в новом нет, да и шероховатость поверхности здесь больше.
Как запрессовать втулки клапанов
Перед запрессовкой надо обеспечить разность температуры деталей: головку нагреть до 150 градусов, а втулки охладить. Запрессовку выполняют быстро, двумя-тремя ударами молотка по оправке. Если втулка имеет тонкий поясок для посадки маслосъемного колпачка, то оправка не должна опираться на этот поясок ни с одной стороны, иначе втулка сломается.
Некоторые мотористы запрессовывают втулки “вхолодную”, без нагрева и охлаждения деталей.
Это плохо. Алюминиевый сплав при большом натяге деформируется, и реальный натяг уменьшается. Когда при работе двигателя посадка естественным образом ослабляется, клапан в такой втулке начинает перегреваться. Это связано с нарушением отвода тепла от стержня клапана к головке. В дальнейшем втулка начнет “ездить” в гнезде. Иными словами — потребуется повторный ремонт, причем сложнее предыдущего.
После запрессовки втулок и остывания головки их отверстия калибруют развертками. Здесь тоже есть свои хитрости. Желательно применять специальные алмазные развертки — они дают стабильный размер отверстия при довольно долгой работе. Простые ручные развертки из инструментальной стали быстро изнашиваются, обычно их хватает на одну-две головки.
Обработав отверстия, надо обязательно проверить зазоры клапанов во втулках. Для впускных клапанов они должны быть в пределах 0,02-0,04 мм, для выпускных — 0,03-0,04 мм. Стремиться к минимальным зазорам не следует, особенно у выпускных клапанов, поскольку это чревато их заклиниванием при работе.
Ремонт седел клапанов
Основные задачи — обеспечение соосности рабочей фаски и отверстия втулки и создание определенного профиля седла, рекомендуемого заводом-изготовителем для данной модели двигателя.
Для обработки седел применяют различный инструмент. В гараже чаще всего используют ручные угловые фрезы с жестким креплением на направляющем стержне (пилоте). Фрезы обычно имеют углы при вершине 30, 45 и 60 град. Такие фрезы могут быть изготовлены из инструментальной стали или с твердосплавными пластинами.
Основной недостаток данного инструмента — люфт пилота в направляющей втулке, особенно когда у нее есть какой-либо износ. Из-за люфта очень трудно обеспечить соосность седла и втулки.
При обработке формируют определенный профиль седла: уплотнительную фаску и две фаски, примыкающие к ней.
Здесь надо руководствоваться данными производителей автомобиля, но есть и некоторые общие рекомендации. У подавляющего большинства моторов уплотнительная фаска имеет угол 45 град. и ширину примерно 1,5 мм. Примыкающие фаски чаще сделаны под углами 30 и 60 град., хотя изредка встречаются седла с более сложным профилем.
Если для ремонта используют ручные фрезы и резцовые головки, то предварительную обработку уплотнительной фаски ведут, пока не получится ровная поверхность без дефектов.
Окончательный этап: притирка клапанов
Окончательная обработка стыка клапана и седла — это притирка клапанов. Сегодня при профессиональном ремонте такая операция практически не применяется. Если седло и фаска клапана обработаны точно, то притирка не нужна, но даже вредна. Другое дело при ручной обработке деталей фрезами и резцовыми головками. Поверхности после ремонта могут иметь не идеальную форму и шероховатость.
Притирка нужна не столько для обработки, сколько для контроля качества сопряжения. Если притертые поверхности вытереть насухо и несколько раз провернуть клапан в обе стороны, прижимая его к седлу, то на фасках деталей появится блестящая линия. Получится замкнутой, проходящей по всей окружности — все сделано правильно и прилегание хорошее .
Замена седел и направляющих втулок ГБЦ своими силами