Ремонт алюминиевых блоков цилиндров

Без рубрики

Зачем блок цилиндров делать алюминиевым, ведь с чугуном уже давно отработана технология, да и ремонтный процесс хорошо налажен? Многие ссылаются на то, что алюминиевый блок цилиндров является неремонтопригодным. Так ли это на самом деле, подлежит ли двигатель ремонту и сколько это будет стоить владельцу?

1524095

Преимущества алюминиевого блока

Алюминиевый блок придумали не просто так, у него ещё есть куча преимуществ по сравнению с чугунным. В начале 90-х годов такие блоки начали устанавливать на топовые БМВ, значит они были достаточно мощными, но в то же время их преимуществом был существенно меньший вес по сравнению с чугунными- удельная масса алюминия меньше чугуна в 2,7 раза! А это уже серьёзный аргумент.

Вторым преимуществом является то, что материал блока такой же, как и материал поршней. Блок с поршнями имеют одинаковое линейное расширение при нагревании- значит можно уменьшить тепловой зазор до 0,01-0,02 мм, что в свою очередь сделает двигатель менее шумным. Такой малый зазор достигается благодаря одинаковому линейному расширению металлов в процессе нагревания, чего невозможно достичь в чугунном блоке.

И третье преимущество- теплопроводность алюминия выше, чем у чугуна, что позволяет алюминиевому блоку быстрее прогреваться и достигать рабочей температуры, равномерно распределяя выделяемое тепло. Также охлаждение будет значительно эффективнее, что позволит использовать меньше теплоносителя в блоке- можно немного уменьшить габариты.

Вот такие преимущества:

  1. меньший вес двигателя
  2. меньше зазор поршень-цилиндр- меньше шума
  3. лучшая теплопроводность- двигатель быстрее прогревается и эффективнее охлаждается

Благодаря малому весу двигателя снижается расход топлива. При переходе от чугуна к алюминию удаётся снизить вес двигателя на 40-50%. А благодаря лучшей теплопроводности количество воды для охлаждения также может быть уменьшено.

Какие технологии применяются?

Так получилось, что и поршень алюминиевый, и стенки цилиндра тоже алюминиевые. В процессе работы, когда мягкий металл работает по мягкому металлу, такие поверхности будут прихватываться, и поршень сразу же заклинит в цилиндре. Для нормальной работы одна поверхность должна быть мягкой, а вторая твёрдой, как в чугунном блоке- мягкий алюминиевый поршень работает по твёрдому чугуну.

В случае с алюминиевым блоком сделали всё наоборот- поршни покрыли гальваническим слоем твёрдого железа, а поверхность цилиндра оставили мягкой алюминиевой. И теперь получилась всё та же рабочая пара железо-алюминий, которая зарекомендовала себя прекрасной работой.

С кольцами другая проблема- они сильно изнашивали алюминий на поверхности цилиндра. Решено было делать поверхность цилиндра из силумина с повышенным содержанием кремния- до 19%. Это позволило сделать поверхность цилиндра более твёрдой и износостойкой- теперь по ней могут работать только кольца с хромированным покрытием, потому что хром наиболее износостойкий при работе в паре с кремнием. Называется такая технология Alusil.

Особое место занимают блоки с покрытием Nicasil®- это сверхтвёрдое покрытие на основе никеля. Такое покрытие почти не изнашивается, а поршни могут применяться без железного покрытия, потому как твёрдое покрытие уже нанесено на стенки цилиндра. В таких моторах не используют хромированные кольца, так как два сверхтвёрдых материала будут быстро изнашиваться. Отлично в данном случае подойдут фосфатированные чугунные кольца- они не такие твёрдые.

На алюминиевых блоках цилиндров используются кольца с хромированной поверхностью, как наиболее износостойкие в паре трения с кремнием. Блок цилиндров изготавливается из алюминиевого сплава- силумина таким образом, что максимальная концентрация кремния сосредоточена на поверхности цилиндра. Также могут быть использованы силуминовые гильзы, которые заливаются в блоке.

Цельноалюминиевые блоки прекрасно растачиваются в ремонтный размер, что позволяет им быть ремонтопригодными, вопреки всем распространённым слухам об одноразовости моторов.

Технология ремонта

Ремонтируют алюминиевые блоки почти также, как и чугунные- либо растачивают цилиндр под поршни ремонтного размера, либо устанавливают гильзу и поршни стандартного размера.

Ремонтные размеры поршней как правило составляют +0,5 и +1,0, ремонтные поршни обязательно имеют покрытие слоем железа, иначе они прихватились бы к цилиндру сразу после начала работы. Сначала блок растачивают не расточном станке, а потом поверхность доводят хонингованием в 2-3 этапа, достигая зазора между поршнем и цилиндром в 0,01-0,02 мм.

После хонингования поверхность надо отполировать, обнажив кристаллы кремния из алюминиевой оболочки. Для этого используют фетровые башмаки с кремниевой пастой, установленные в хонинговальную головку. При этом с поверхности снимается слой алюминия примерно в 1 микрон, а кремниевая кристаллическая решётка обнажается на поверхности цилиндра.

Гильзовка алюминиевого блока цилиндров

Если повреждения блока более серьёзны, либо не нашлось ремонтных поршней и приходится использовать старые, то блок гильзуют алюминиевыми или чугунными гильзами.

rId31

Идеально подходят алюминиевые гильзы- материал имеет такое же линейное расширение, как и сам блок, поэтому с помощью них можно восстановить двигатель до заводских параметров. Недостаток- алюминиевые гильзы очень дорогие, из стоимость в несколько раз выше чугунной гильзы. Но для хорошего мотора цена может не играть такой большой роли.

Алюминиевая гильза

Алюминиевая гильза вставляется в блок с небольшим натягом- 0,04-0,06 мм, но запрессовать нахолодную- такая запрессовка приведёт только к задирам и не обеспечит правильного натяга. Чтобы установить гильзу необходимо обеспечит разность температур сопрягаемых деталей- нагреть блок до 180 градусов Цельсия, а гильзу желательно охладить сухим льдом или жидким азотом. Благодаря разнице температур у сопрягаемых поверхностей образуется некоторый зазор, благодаря тому, что при нагревании деталь расширяется, а при охлаждении наоборот сжимается. Теперь надо вставить гильзу- сразу до упора, если она вдруг прихватится где-то в промежуточном положении, то допрессовывать нельзя- алюминий сцепляется на кристаллическом уровне, и при последующем допрессовывании получатся задиры, что не обеспечит необходимый натяг.

Также застрявшую гильзу нельзя выпрессовывать- только заново растачивать блок под ремонтные размеры новой гильзы.

Если всё прошло успешно, то после выравнивания разности температур (блок охлаждается, гильза нагревается и принимают одну температуру) обеспечивается необходимый натяг.

Загильзованный W12 от VW

1524105Осталось только плоскость поравнять.

Чугунная гильза

Более дешёвым вариантом ремонта является использование чугунных гильз. По такой технологии идеально также ремонтировать блоки с покрытием типа Никасил, которое хоть и очень твёрдое, но также повреждается, да и цилиндр может искривиться. Чугунная гильза может быть дешевле алюминиевой в несколько раз, а изготовить её могут практически на любом ремонтном предприятии.

Запрессовывать гильзу в блок нельзя, так как гильза твёрдая, а блок мягкий, что приводит к нагартовыванию алюминия и уменьшению натяга. Блок надо греть, а гильзу охлаждать, чтобы добиться преемлемой разности температур. При нагреве блока до 150 градусов и охлаждении гильзы до 0 градусов, зазор составит примерно 0,18-0,20 мм, что вполне достаточно, чтобы гильза свободно вошла и стала на своё место, даже усилий прикладывать не придётся.

 Натяг Зазор поршень-цилиндр Температура нагрева блока при гильзовке
 Алюминиевая гильза 0,04-0,06 мм  0,01-0,02 мм  180 ºC
 Чугунная гильза 0,08-0,10 мм  0,04-0,08 мм  180 ºC

Для лучшей фиксации используют гильзы с буртом- они упираются буртом в поверхность блока и сверху прижимаются головкой блока, и в данном положении гильза не просядит. При этом поверхность гильзы должна быть идеально чистой- на применяются ни герметики, ни масло.

gilza-nfrrgriubgr6469

Основная проблема в ремонте данных двигателей, что мало специалистов, владеющих технологией с одной стороны  и производитель автомобилей, который утверждает, что такие двигатели неремонтопригодны. Оно и понятно, производителю выгоднее продать новый двигатель по контракту, а среди автовладельцев- паника, что делать с одноразовой машиной. Но все слухи явно преувеличены.