Дело мастера боится?

Некоторые «мастера», например, вообще не придают значения фаске и торцу. Поправили седла ручными фрезами типа NEWAY — и «в путь», берут и притирают изношенную фаску к седлу в надежде, что притирка все исправит. Даже проверяют потом посадку клапанов с помощью керосина — видимо, прочитали когда-то об этом в древних писаниях эдак полувековой давности. Только, к сожалению, чудес не бывает — такую «работу» хорошей никак не назовешь, тем более что на торец стержня в подобных случаях обычно внимания совсем не обращают. В результате и клапаны не ходят, прогорают из-за неправильного сопряжения с седлом, и мотор стучит по причине «косого» контакта торца с толкателем.

Более грамотные покупают специальный инструмент для ремонта фаски клапанов. Такой, к примеру, тоже выпускает известная фирма NEWAY. Спору нет, вещь красивая, да и недорогая. Но, к сожалению, имеет целый ряд недостатков. Так, с помощью этого приспособления практически не удается исправить биение фаски относительно стержня, если таковое имеет место. Кроме того, биение уже обработанной фаски в среднем получается довольно большим, и редко выходит меньше 0,02-0,03мм (фаска нового клапана «бьет» не больше 0,01мм). В довершении всего, резцы, используемые в приспособлении, формируют микропрофиль поверхности, весьма далекий от идеала, что требует обязательной притирки для сглаживания микронеровностей. В общем, сил затрачивается порядком, а хорошего выходит мало. И, заметьте, везде требуется эта притирка. Видимо, неспроста…

О «доброй» притирке замолвите слово…

Притиркой, как известно, называют процесс «пристукивания» и «пришлепывания» клапана к седлу с абразивной пастой. Проводится такая операция вручную, с помощью соответствующего приспособления, позволяющего вращать и «пристукивать» клапан. В результате этого отдельные неровности и погрешности предварительной обработки седла и фаски клапана удается сгладить, что делает посадку клапана более плотной.

А когда ее, притирку, применяют? Очевидно, тогда, когда детали обработаны из рук вон плохо и криво. Тогда три сильнее и дольше, и получишь то, что хотел — герметичность. Только никакого профиля сопрягаемых поверхностей, углов там всяких на фасках, уже не будет — паста все сотрет и сгладит.

А так уж она нужна, эта притирка? Ведь очевидно и другое — чем точнее обработаны фаска и седло, тем меньше в ней, притирке, потребность. Например, в серийном производстве моторов такой процесс не применяется — не только по причине больших затрат времени, но и вследствие высокой точности обработки сопряженных деталей. При этом притирка не только не улучшает, а наоборот, ухудшает прилегание клапана к седлу и герметичность сопряжения.

С другой стороны, притирка во многих случаях наносит значительный ущерб долговечности клапанного механизма. Например, на двигателях нередко применяются седла из специального чугуна и спеченных материалов. А они обладают пористостью, и во время притирки поры заполняются абразивом. В дальнейшем при работе двигателя абразив поступает в зону контакта клапана с седлом, что приводит к интенсивному изнашиванию сопряженных поверхностей (поскольку поверхность седла насыщена абразивными частицами, клапан изнашивается сильнее). Особенно сильно страдают от притирки клапаны некоторых современных двигателей, у которых для улучшения теплоотдачи и снижения трения в материале седла содержится бронза.

Лет 50 назад чем обрабатывались, к примеру, седла клапанов? Правильно (как это вы догадались?), с помощью ручных фрез, в лучшем случае. Потому что хорошего оборудования для ремонта седел наша промышленность как-то не освоила. Как работает ручная фреза, тоже понятно — криво и косо. Тогда, чтобы исправить ее «работу», и надо было притирать — долго и тщательно.

А какие двигатели ремонтировались в те далекие времена? Как правило, это были тихоходные нижнеклапанные монстры, которые нынче увидишь не во всяком музее. Их удельная мощность (на 1 литр объема) едва дотягивала до 25л. с., обороты — до 3500, а степень сжатия 7,0 казалась пределом фантазии.

С какими же клапанами и седлами имели дело наши дедушки? В принципе, с такими же, как и сейчас, если не считать что самый тонкий стержень клапана был 9мм, а самая узкая фаска — около 3 мм.

А что мы имеем сегодня? Удельная мощность современных двигателей выросла почти в четыре раза, обороты — вдвое, степень сжатия перевалила за 11. При этом диаметр стержня клапанов уменьшился до 5,5-6,0 мм, а ширина фасок — в три (!) раза.

Несмотря на такие достижения мировой автопромышленности, у нас в России автосервисы по-прежнему, как и полвека назад, дружно трут. Притирают, понимаешь, седла к клапанам, а клапаны к седлам, невзирая на год выпуска, марку и модель двигателя. И нисколько не задумываются о том, что на дворе уже 21-й век, и ему соответствует не только техника, но и давно применяемые во всем мире ремонтные технологии, включая оборудование для ремонта. Но нет, отдельные «ученые», видимо, настолько досконально, от корки до корки, изучили древние фолианты, что даже умудряются герметичность седел «на керосин» проверять! Хотя о чем это мы — такие умельцы обычно ничего не читают, а любят народный фольклор, устные предания «старины глубокой».

Завидная консервативность, не правда ли? Помните Райкина: их бы энергию, да в мирных целях! И электрический ток вырабатывать. Потому как, если ко всем «притирщикам» динамо-машину подключить, то энергии на целую ГЭС получить можно. На радость Чубайсу.

К сожалению, а может, к счастью, автосервисы пока в РАО ЕС не входят. Поэтому делать все надо грамотно, ориентируясь не на дедушек в ватниках, а на современные технологии и знания процессов, происходящих в двигателе. Именно по этой причине все ремонтные технологии для клапанов и седел следует рассматривать, в 1-ю очередь, с точки зрения потребности в притирке после обработки — если притирка не требуется, то технология по точности обработки не уступает серийной, ее следует признать удовлетворительной и рекомендовать для ремонтного производства. Напротив, если притирка необходима, то технология неудовлетворительна, и применять ее нельзя (или, к примеру, применять допустимо, но только в исключительных случаях).

Так что же нужно, чтобы исключить притирку? Для этого необходимо сразу несколько условий. Очевидно, должна быть соосность седла и отверстия в направляющей втулке с одной стороны, и фаски и стержня клапана — с другой. Первое дает оборудование для ремонта седел клапанов, второе — новый качественный клапан либо оборудование для ремонта самих клапанов. Общие требования к этим ремонтным процессам, исключающие какие-либо финишные операции, в том числе, притирку, довольно жесткие — оборудование должно обеспечивать несоосность (несовпадение и/или перекос осей на базовой длине детали) соответствующих поверхностей не более четверти рабочего зазора. В данном случае это зазор между стержнем клапана и втулкой. Почему же четверть, а не половина или треть? Для ответа рассмотрим этот вопрос более подробно.

Сколько-сколько?

Допустим, седло и отверстие направляющей втулки абсолютно соосны. Тогда, очевидно, фаска клапана будет полностью прилегать к седлу только в том случае, если несоосность фаски и стержня не превысит половины рабочего зазора стержня во втулке (перекос осей фаски и стержня в 1-м приближении не учитываем).

Но несоосность возможна и между втулкой и седлом. Тогда, разделив допуски поровну, получим очевидный результат — для того, чтобы исключить какие-либо финишные операции при ремонте седел и клапанов, необходимо выбранной технологией обеспечить несоосность втулки с седлом и стержня с фаской не более четверти рабочего зазора. Учитывая, что смещение оси одной из поверхностей относительно другой вызывает взаимное биение этих поверхностей, максимально допустимая величина этого биения будет вдвое больше смещения осей, то есть половиной от зазора во втулке.

Переведем дух и оценим результат. Если принять среднюю величину зазора между стержнем и втулкой 0,03мм, то притирка не будет нужна в случае, если все взаимные биения поверхностей уложатся в 0,015мм. Однако с учетом того, что, помимо смещения осей возможен и их перекос, допуск на биение должен быть жестче — около 0,01 мм.

Результат был вполне предсказуем — как и в любом другом соединении двигателя, все огрехи производства и ремонта должны быть меньше половины рабочего зазора. Но оценим этот результат еще и с точки зрения ремонтной практики. А здесь так — никакая ручная фреза для седел или ручное приспособление для ремонта фасок клапанов даже не приблизятся к этой цифре! По причине отсутствия жесткости инструмента относительно базы, от которой ведется обработка, или вовсе из-за отсутствия этой самой базы. Это значит, что применение «гаражного» инструмента просто обрекает «гаражников» на долгую и мучительную притирку.

Ну что ж, флаг им в руки, пусть трут. Нас же интересует не гаражный, а профессиональный ремонт — для него-то что выбрать?

Скоро сказка сказывается…

Первое, что пытались в недалеком прошлом внедрить на некоторых ремонтных предприятиях — это универсальные станки. Так, для шлифовки фасок клапанов иногда приспосабливали доставшиеся в наследство от прошлых времен круглошлифовальные станки. Спору нет, хороший станок — и полдела сделано. Только вот незадача — у такого оборудования не предусмотрен зажим клапанов. Тоже не беда, проблему решали с помощью различных приспособлений, включая специальные патроны, цанговые зажимы и т. д. Тем не менее, ремонт клапанов современных двигателей на таком оборудовании остается проблематичным независимо от усилий, потраченных на доработку станка.

Еще одно подобное «решение» — обработка фаски на токарном станке. Трудности те же, но следует прибавить отвратительное качество поверхности фаски, которое практически невозможно улучшить. Естественно, в дальнейшем весьма вероятны прогары таких клапанов.

Неудачей, как правило, оканчиваются и попытки использовать отечественные специализированные станки для шлифовки фасок клапанов. Это вообще отдельная тема. В целом такое оборудование, разработанное много десятилетий назад на основе неких иностранных аналогов, могло бы в какой-то степени удовлетворить потребности отечественного ремонтного рынка. Если бы не одно «но» — его недостаточная приспособленность для ремонта тонких клапанов современных двигателей.

Так, в те далекие времена, как мы уже отмечали выше, стержень клапана был жестким и прочным, поскольку имел диаметр в среднем 9-11мм. Тогда все просто — зажимаем стержень в какой-нибудь патрон и шлифуем фаску без особых проблем. А теперь попробуйте то же самое сделать в таком патроне, если стержень 5,5мм диаметром. Что, не получается? То-то…

Проблема в том, что патрон-то не зажимает такой маленький стержень точно, да и тарелка консольно висит — шлифовальный круг ее легко отжимает. В результате биение фаски относительно стержня легко выходит за все допустимые пределы независимо от того, какой старый станок используется — универсальный или специализированный.

Не лучше обстоит дело и с оборудованием для обработки седел. Ручные фрезы мы уже рассмотрели — ничего хорошего с ними не выходит. Как правило, ничего путного не удается сделать и с помощью специальных шлифовальных машин для седел — по причине недостаточной жесткости ручных образцов или громоздкости стационарных монстров, что делает их использование для ремонта головок двигателей легковых автомобилей, особенно, современных, весьма затруднительным.

В последние годы получили распространение более совершенные ручные машины — с резцовыми головками. Такие машины сегодня выпускают не только зарубежные, но и некоторые отечественные фирмы. В этих приспособлениях удается добиться существенно большей жесткости режущей системы и точности обработки, нежели у ручных фрез. Во многом этому способствует система самоцентрирования режущего инструмента относительно базы — отверстия в направляющей втулке.

К сожалению, далеко не все такие образцы отвечают необходимым требованиям — не всегда их конструкция действительно жесткая, что негативно отражается на точности обработки седел. Поэтому неудивительно, что все попытки добиться с их помощью взаимного биения седла и втулки менее 0,02-0,03мм тоже обречены на провал. Точнее, на последующую долгую и тщательную притирку клапана к седлу. Что, в принципе, одно и тоже. Так что же, получается, выхода нет?