Это поучительная история о данных, опыте, рассудительности и здравом смысле при гильзовке блока цилиндров. Пинг! Пинг, пинг, пинг, … Если вы гольфист, как и я, то вам, наверное, знаком этот характерный приятный звук, издаваемый мячиком для гольфа, когда правильно бьешь по нему клюшкой для гольфа. А если вы работаете в мастерской по ремонту или восстановлению двигателей, и вы установили чугунные гильзы в современный алюминиевый блок V6 или V8 европейского производства, то подобный звук – скорее ужасающий, словно исходит из камеры пыток. Почему так? Я расскажу об этом в данной статье, чтобы поделиться своим опытом с другими участниками сообщества мотористов, ремонтирующих двигатели.
Этот алюминиевый блок Audi треснул во всех отверстиях – все три стенки цилиндра треснули сразу, как только блок остыл, а гильзы разогрелись в блоке.
Вот у вас есть подробная технологическая карта на ремонт какой-то детали двигателя. Скажем: блока цилиндров. И вы тщательно следуете этой карте выполняя, к примеру, гильзовку блока. Но в итоге – все идет вразрез плану (как в показанном ниже примере) и после гильзовки алюсилового блока в нем неотвратимо образуются трещины! И ладно бы – если б подобное было характерно для одной мастерской, но подобное встречается регулярно и не в одной стране, а даже – на разных континентах!
Давайте представим такую сцену. Долгий, тяжелый рабочий день, наконец, закончен. До конца дня вы собирались запрессовать чугунные гильзы в блок цилиндров Audi, привезенный вашим клиентом. Не очень сложная работа, просто нужно быть внимательным и аккуратным. Вы помещаете блок Audi в горячую печь, чтобы силумин «расширился». Вы немного охлаждаете гильзы, чтобы без затруднений вставить их в блок. Это хорошо. Дальше, вы достаете блок из печи, а гильзы – из морозилки (сухого льда, жидкого азота и т. д.). Затем вы вставляете гильзы в блок. Вы можете запрессовывать гильзы в блок гидравлическим прессом, вставлять их от руки или стучать по ним старомодной кувалдочкой. В общем, всем тем, что служило вам долгие годы. Гильзы на своих местах, блок остыл и можно идти на обед. Выключаете станки, компьютеры и свет. Но подождите, что это за непривычный, резкий звук? Пинг, пинг, пинг … Что бы это могло быть? Вы оглядываете мастерскую, вокруг – все, как всегда. Вы говорите себе: «… Ну ладно», и уходите.
Итак, вы закончили блок. Он расточен, отхонингован и готов под сборку. Которая прошла просто идеально. Некоторые из вас, возможно, уже поставили собранный двигатель в машину. Другие хотят проверить его на моторном стенде, перед установкой в машину. И вот, случилось неожиданное. Антифриз начинает вытекать из мотора через отверстия, о существовании которых вы даже не подозревали. Вы нервничаете, вы говорите себе: «… что могло случиться?» Вы проверяете все сборочные процедуры. Вроде все шло великолепно. Но подождите: вы вдруг вспоминаете, как тем вечером, сразу после гильзовки, вы услышали непонятный звенящий звук, доносившийся из вашей тихой мастерской. Это что-то значило? К сожалению, да! И это очень важно!
У вас был такой опыт? Если – нет, то вы счастливчик. Сцена, которую я сейчас описал, - это не побасенка, а реальный случай из «жизни» одной высокопрофессиональной мастерской по ремонту двигателей. Алюминиевый блок Audi, который они загильзовали, довольно хорошо «принял» чугунные гильзы. То, что произошло потом, было кошмаром, который так просто не забудешь. Видите ли, характерный звук «пинг» издавал… блок Audi, когда лопался силумин в каждом отверстии под цилиндры. Да, все стенки отверстий под цилиндры немедленно трескаются, как только нагретый блок остывает, а охлажденные гильзы, соответственно, нагреваются. Казалось бы, все этапы работ выполнялись также, как и раньше, но блок трескался по непонятной причине. И вот что показало тщательное расследование.
Я предполагаю, что большинство мастерских ремонтируют сейчас блоки цилиндров сравнительно «свежих» моделей BMW, Mercedes, Audi, Jaguar и Porsche. Эти алюсиловые блоки, действительно, хорошо сделаны – из гипер-эвтектического алюминиево-кремниевого сплава (силумина), с долей кремния – до 17%. Если вы когда-либо резали подобный блок, то замечали, что он режется тяжелее, чем современные алюминиевые блоки V8 американского производства. По сравнению с более «податливым» сплавом американских V8, «европейские» алюсиловые блоки имеют более жесткую структуру, а их стенки – немного тоньше, что снижает вес.
Но!!! Алюсиловые блоки – более хрупкие! При литье подобных блоков кристаллы кремния образуют твердую и износостойкую поверхность – для поршня и колец. При производстве процесс образования кремниевых кристаллов создает различные пределы прочности при охлаждении блоков, с более крупными кристаллами в нижней части и более мелкими кристаллами – в области расположения цилиндров. В результате получается превосходный алюминиевый блок – прочный, легкий и идеальный для современных быстроходных седанов или спортивных автомобилей.
Последние модели блоков BMW, Mercedes, Audi, Jaguar и Porsche требуют иной процедуры гильзовки, чем американские алюминиевые блоки V8.
Но, оказывается, что это требует иной процедуры установки гильз, чем американские алюминиевые блоки V8. Прежде чем мы отработали правильную технологию, пришлось «загубить» восемь разных блоков. Итак, выполняем обычные процедуры для разогрева блока и охлаждения гильз – в процессе подготовки к гильзовке. При этом нормальный натяг чугунной гильзы в алюминиевом блоке составляет 0,05…0,08 мм. И при охлаждении блока - «пинг» - алюминий трещит за гильзой. Нашей первой мыслью было: стенка гильзы была слишком толстой, а расстояние между расточенными отверстиями в блоке – слишком маленьким. Хорошо, взяли гильзы с более тонкой стенкой и установили их тем же способом. Не помогло – при остывании блока вновь слышен «пинг»! Это происходило вновь и вновь (см. фото выше). Затем была изготовлена и установлена гильза из высокопрочного чугуна, с более тонким фланцем, и снова «пинг»! И что с этим делать? Но я вспомнил, как мне кто-то говорил, что алюсиловый блок «невосприимчив» к жаре и сильному холоду, поскольку прочная структура материала не допускает большого температурного расширения или сжатия. Были ли эти слова подтверждены какими-либо твердыми данными? Нет, и мы это знали. Но почему не попробовать и изменить технологию? Так, мы установили гильзы при обычной комнатной температуре, уменьшив натяг до 0,01…0,03 мм. Наконец опыт увенчался успехом.
Даже при использовании гильзы с более тонкими стенками (рисунок ниже), когда блок охлаждается, - вновь раздается «пинг»!
Затем вы выбрали несколько современных блоков, чтоб получить надежные доказательства первого успешного опыта. Мы взяли блоки цилиндров Audi R8, BMW 750i, Jaguar 3.0L и Porsche 996. Из них самыми «чувствительными» были Audi и BMW. К слову, блоки Audi производятся на том же заводе, что и блоки двигателей Lamborghini 5.0L и 5.2L V-10. Для их гильзовки взяли гильзы центробежного литья из ковкого чугуна, со средней толщиной стенки 2 мм. Блоки были расточены в требуемый размер, причем после расточки посадочные места под гильзы – отхонингованы.
После того, как блоки подготовлены для установки гильз, наступает момент истины. Мы вообще не охлаждали гильзы. Но каждый блок мы нагревали примерно до 155°. При такой температуре алюминий расширяется примерно на 0,02…0,03 мм. К нашему удовольствию, каждая гильза вошла довольно хорошо. Для надежности мы рекомендуем прессовать втулки, чтобы они наверняка полностью сели в блок, гидравлическим или винтовым прессом. На худой конец, забейте ее киянкой. Блоки принимают втулки примерно так же, как чугунный блок. На самом деле, они действительно вошли идеально. Мы ждали звук «пинг» после гильзовки каждого блока. Но, ей-богу, царила идеальная тишина. После этого опрессовка блоков показала отсутствие утечек.
После гильзовки, расточки, и хонингования блоков они вернулись на свое законное место – в автомобиль. Один из Audi, блок RS4, оказался в гоночном автомобиле, где прекрасно работал и продолжает работать. Ремонтники двигателей, страдавшие ранее от этих безумных проблем с гильзовкой получили, наконец, возможность уверенно ремонтировать гоночные алюсиловые двигатели.
Блок Porsche 996 был одним из тех блоков, что использовались для доказательства наших рекомендаций.
Существует много очень хороших пособий, собравших важную информацию, которые должны быть в каждой ремонтной мастерская. Например, справочник о восстановлении алюминиевых двигателей «Motor Service International», где приведены просто фантастическими сведения – о всех современных технологиях производства силуминовых блоков цилиндров. Но в нем не хватало описания различных ситуаций, которые происходят с такими людьми, как вы и я. Скажем, данные о ситуациях с треснувшим гильзованным алюминиевым блоком найти сложно. Они есть, разве что, в таких изданиях, как американский журнал «Engine Professional».
Не думайте, что гильзовать алюсиловый блок сложно. Просто требуется время, чтобы понять слабые места, связанные с этим видом работы. Изучите опыт других, и вы успешно избежите ошибок.
