Схема ремонта седел клапана

Восстановление (ремонт) сёдел клапанов

У работавших продолжительное время двигателей любого транспортного средства, клапаны которых многократно подвергались притирке, рабочие фаски сёдел клапанов, могут быть правильной формы, но сильно увеличены по ширине. А нормальная рабочая ширина фаски седла должна составлять 1 — 1,5 мм., не более. Почему, я объясню ниже. В этой статье мы рассмотрим как и с помощью чего восстановить правильную ширину фаски седла, и вообще правильную геометрию седёл клапанов.

Почему нужно восстанавливать сёдла клапанов.

Когда нормальная рабочая ширина фаски становится больше 1-1,5 мм., увеличивается площадь металлического контакта между тарелкой клапана и седлом, и казалось бы можно ожидать увеличения герметичности и усиления охлаждения тарелки клапана. Однако практика эксплуатации многих двигателей показала, что при увеличении ширины фаски седла, нормальная работа двигателя нарушается довольно быстро, после короткого пробега.

А всё дело в том, что при увеличении ширины фаски, например хотя бы до двух миллиметров, площадь соприкосновения тарелки клапана с седлом увеличивается вдвое, и значит вдвое уменьшается создаваемое клапанной пружиной давление клапана, на единицу площади. В добавок клапанные пружины итак ослаблены от продолжительной работы (усталость металла) и нагрева.

В итоге, первое время после притирки клапанов, двигатель работает вроде бы вполне нормально, но довольно быстро, от уменьшения давления пружин на единицу площади, клапан начинает подгорать (особенно выпускной) и очень быстро терять свою герметичность.

Инструмент для восстановления сёдел клапанов.

Чтобы восстановить нормальное давление тарелки клапана на единицу площади седла, установка усиленных пружин бесполезна, к тому же это может сильно сократить ресурс газораспределительного механизма, который рассчитан на меньшие нагрузки. Поэтому нормальное давление тарелки клапана на единицу площади седла, а следовательно и герметичность, восстанавливают уменьшением ширины фаски седла, до требуемой величины, с помощью специального инструмента — конических фрез.

Фрезы изготавливают несколько фирм, но наиболее популярные у нас, это наборы фирм MIRA, SUNNEN, NEWAY. Причём эти фирмы делают фрезы с различными углами: 15°, 20°, 30°, 45°, 60°, 70°, 75°, 80°, которые многим могут и не понадобиться, так как углов нарезки, а следовательно и фрез, для восстановления сёдел одного какого то распространённого двигателя, потребуется всего три. Если конечно вы не занимаетесь восстановлением сёдел абсолютно всех моторов.

Но следует учесть, что качественные наборы фрез зарубежных фирм, например известной NEWAY, могут стоить 350$ и выше (цена зависит от количества фрез). И если вы не собираетесь заниматься восстановлением сёдел клапанов профессионально, то есть смысл поискать в продаже менее дорогие отечественные наборы, которые иногда попадаются вполне нормального качества (ножи фрез сделаны из твёрдого сплава).

Углы фасок ремонтируемого двигателя, следует обязательно уточнить, перед приобретением набора фрез, так как на разных моторах эти углы могут быть разными. На некоторых двигателях (как на рис 1 ниже) угол верхней фаски может быть 15 градусов, рабочей 45, а угол нижней фаски может быть 60 градусов.

А на некоторых моторах (как на рис 2) угол верхней фаски может быть в 75°, рабочей фаски тоже в 45°, а угол нижней фаски может быть всего 15° . На некоторых двигателях могут быть и другие углы.

Поэтому прежде чем покупать для своего двигателя набор из трёх фрез, уточните сначала углы фасок сёдел вашего мотора, что бы не купить набор фрез с ненужными углами.

А бывают моторы, на которых сёдла (углы их фасок) впускных клапанов, отличаются углами фасок от выпускных клапанов, это наглядно видно на рисунке 2 — 62. И в такой ситуации потребуется уже набор не из трёх фрез, а из четырёх или пяти. Все эти нюансы нужно знать, перед тем как приобретать определённый набор фрез.

Но те мастера, кто занимается восстановлением сёдел различных моторов профессионально, обычно приобретают более дорогие наборы, с фрезами различных углов, описанными выше в тексте (от 15° до 80°). В каждом наборе также присутствует направляющий пилот (стальной стержень, показанный на фото), который вставляется в направляющую втулку клапана и обеспечивает правильное положение фрезы, относительно восстанавливаемого седла.

Так же следует учесть, что фрезы отличаются не только углами режущих резцов, но и своими размерами (для каждого размера свой номер). Например фрезы с номерами от 100 до 150, предназначены для сёдел моторов небольших рабочих объёмов, с диаметром сёдел клапанов от 16 до 35 мм.

Ну а фрезы с номерами от 200 до 699 предназначены для моторов большей кубатуры, с диаметром сёдел от 28 до 72 мм. И это надо учитывать при покупке набора фрез.

Практика ремонта (восстановления) сёдел клапанов.

Прежде чем начинать обработку сёдел клапанов с помощью вышеописанного инструмента, следует поменять направляющие втулки клапанов, так как к моменту износа и ремонта сёдел, эти втулки наверняка изношены. А они должны быть идеальны, так как направляющий стержень (пилот, показанный на фото чуть выше) фрезы, вставляется во втулку с минимальным зазором в несколько сотых миллиметра. Этот минимальный зазор и обеспечивает точность установки режущего инструмента (фрезы), относительно седла.

И если втулка клапанов изношена, то даже конический пилот,(с небольшим конусом) может перекосить в направляющей втулке, так как её изношенное отверстие имеет не круг, а овал. В итоге фреза будет снимать металл с поверхности седла с перекосом, и такой ремонт уже не будет считаться ремонтом, а просто порчей деталей. Как и с помощью какого приспособления заменить в головке втулки клапанов, можно почитать вот тут.

Некоторые мастера начинают обработку сначала верхней фаски в 15° (см. рисунок 1), затем обрабатывают нижнюю фаску в 60°, ну а в последнюю очередь обрабатывают рабочую фаску в 45°.

Рис.2 Последовательность обработки сёдел клапанов.
а — клапан утопленный в изношенном гнезде, б — обработка рабочей фаски седла, в- обработка верхней фаски седла, г — обработка нижней фаски седла, д — седло клапана после обработки, 1 — клапан, 2 — гнездо, 3 — направляющая втулка, 4 — фреза под 45 градусов, 5 — фреза под 75 градусов, 6 — фреза под 15 градусов, 7 — рабочая фаска клапана, 8 — рабочая фаска гнезда.

Другие мастера начинают обработку вторым способом(снятие металла) поверхности седла с рабочей фаски с углом в 45° (как на рис. 2,б), затем обрабатывают верхнюю фаску в 75° (как на рис. 2,в), ну а в последнюю очередь обрабатывают нижнюю фаску в 15° (рис. 2,г). При обработки верхней и нижней фаски, обеспечивается ширина рабочей фаски в 1 — 1,5 мм.

Я считаю, что вторым способом легче и точнее добиться ширины рабочей фаски в 1-15 мм, так как понемногу обрабатывая верхнюю фаску и понемногу нижнюю (при уже готовой рабочей фаске), легче выйти на ширину рабочей фаски в 1 — 1,5 мм (обычно полностью хватает трёх — пяти оборотов фрез, больше и не надо).

Тем более, что при таком способе, если при обработке верхней и нижней фасок, рабочая фаска станет уже 1 мм, то всегда есть возможность пройтись фрезой для рабочей фаски в 45° и добиться требуемой ширины рабочей фаски в 1 — 1,5 мм. Но всё же всегда следует стараться всё сделать за один раз и снять с поверхности седла как можно меньше металла.

Второй способ последовательности обработки сёдел, я считаю правильнее и легче первого способа. Но это моё мнение, и это не значит, что так должны делать все. Может кому то подойдёт первый способ.

После обработки трёх фасок седла и получения ширины рабочей фаски 1 мм — для малокубатурных моторов, и 1,5 мм — для двигателей большей кубатуры, клапана желательно притереть, если их тарелки не изношены, как на рисунке 3,б. Если обнаружен износ клапана как на этом рисунке, то притирка клапанов не поможет, и такие клапана следует заменить новыми.

Если же тарелка клапанов имеет нормальную форму как на рисунке 3,а, то клапана оставляем на двигателе и всего лишь нужно произвести их притирку к восстановленным сёдлам.

Кстати, клапана следует заменить, если их стержень изношен неравномерно по высоте (проверяется микрометром), или если стержень имеет повышенный зазор, относительно отверстия направляющей втулки (можно утолщить стержень клапана с помощью хромирования, если у вас мотор редкий, и новые клапана проблематично купить).

При замене втулки и наоборот пониженном зазоре стержня клапана, относительно отверстия втулки, это отверстие просто разворачивается развёрткой, до получения необходимого зазора, между стержнем клапана и отверстием втулки. Величину правильного зазора следует уточнить в мануале конкретного двигателя.

Надеюсь данная статья поможет ремонтникам новичкам, правильно восстановить геометрию (углы) сёдел клапанов своими руками, ведь при наличии необходимого инструмента и знаний, всё можно сделать довольно быстро, даже быстрей, чем поездка в автосервис; удачи всем.

Источник

Шарошка седел клапанов своими руками

Как работает клапанный механизм автомобильного двигателя

Чтобы вникнуть в особенности применения шарошек или зенкеров для седел клапанов, необходимо сначала разобраться в том, как действует клапанный механизм двигателя автомобиля, а также в том, что может привести к появлению неисправностей в его работе.

Каждый из цилиндров любого двигателя внутреннего сгорания (ДВС) работает совместно с двумя клапанами, один из которых является впускным, а второй – выпускным. Работа ДВС осуществляется за счет повторяющихся процессов (циклов). Каждый из таких процессов заключается в том, что в рабочий цилиндр подается топливная смесь. Это происходит при открытии впускного клапана. После его закрытия и сгорания топливной смеси из цилиндра необходимо вывести отработанные газы, что и обеспечивается открытием выпускного клапана. Впускной и выпускной клапаны, находясь в закрытом состоянии, должны обеспечивать полную герметичность рабочего цилиндра.

Схема клапанного механизма двигателя внутреннего сгорания

В процессе работы двигателя клапаны подвергаются как значительным механическим нагрузкам, так и различным воздействиям агрессивной среды, в которой они эксплуатируются:

• термическим;
• механическим;
• динамическим;
• химическим.

Чтобы клапаны были в состоянии выдерживать такие серьезные воздействия на протяжении длительного времени, для их изготовления используют высоколегированный стальной сплав, в химическом составе которого содержится значительное количество хрома и никеля.

В процессе эксплуатации седла клапанов изнашиваются в различной степени

Конструкция клапанов состоит из двух основных элементов: направляющего штока и головки, которая может иметь плоскую, выпуклую или тюльпанообразную форму. Направляющий шток клапана может быть полностью цилиндрическим или выполненным с фасонной проточкой, которая необходима для более надежной фиксации пружины.

То, что в клапанном механизме ДВС появились неисправности, можно определить по нескольким признакам, наиболее явными из которых являются:

• снижение мощности двигателя, что отражается на скоростных характеристиках автомобиля;
• нестабильная работа ДВС на любых оборотах;
• неестественный стук, раздающийся из моторного отсека автомобиля;
• большое количество дыма, выходящего из выхлопной трубы.

Появление зазора между клапаном и его посадочным местом приводит к образованию нагара, а в дальнейшем и к прогару седла клапана

Если говорить о наиболее распространенных неисправностях ДВС, связанных с его клапанным механизмом, то к ним относятся:

• появление зазора между корпусом блока цилиндров и головкой, которой оснащен такой блок, что связано с их неплотным прилеганием друг к другу (этот зазор, образующийся по ряду причин, приводит к разгерметизации системы);
• образование в местах, где клапан контактирует с блоком цилиндров, кокса и нагара (такой нагар не дает клапану полностью закрыть цилиндр, что также ведет к разгерметизации системы).

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 двигателя внутреннего сгорания, 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.

Инструменты для ремонта клапанного механизма

Наиболее распространенным инструментом для ремонта седел клапанов является шарошка (зенкер). Следует иметь в виду, что такой зенкер – это не зенковка, посредством которой осуществляют зенкование.

Специалисты, профессионально занимающиеся ремонтом двигателей автомобилей, стараются сразу приобрести набор шарошек для ГБЦ (головки блока цилиндров). В таком наборе шарошек для клапанов есть инструменты с различными геометрическими параметрами, что позволяет оптимально подобрать их для двигателя автомобиля определенной марки.

Читать дальше: Как подобрать ширину диска по ширине шины

Для приведения седел клапанов в нужную форму потребуется шесть зенкеров: три для выпускного и три для впускного клапанов

В том случае, если отремонтировать двигатель своего автомобиля вы решили своими руками, не обязательно приобретать набор шарошек, можно купить один зенкер, параметры которого точно соответствуют характеристикам ДВС вашего транспортного средства.

Такой инструмент для ремонта седел клапанов, как шарошка, работает по принципу фрезы, снимая с седла клапана образовавшийся нагар и тонкий слой металла. Оснащенная твердосплавными режущими зубьями, расположенными на конусной рабочей части, шарошка крепится на оправку, для чего в ее корпусе имеется специальное отверстие. Угол, под которым выполнена рабочая часть шарошки, может находиться в интервале 15–60°. Именно такой угол является основным параметром инструмента, используемого для прирезки седел клапанов.

Шарошка вращается с помощью ключа с шестигранным отверстием, обеспечивающим легкую и точную установку

Ремонт седел

Ремонт седел клапанов выполняется при их естественном износе и неплотном прилегании тарелки к своему посадочному месту.

С целью восстановления геометрии колец применяются шарошки для седел клапанов — набор фрезерующих головок, позволяющих делать необходимые углы.

Шарошки могут использоваться в сочетании со специальным оборудованием. Однако оно является дорогостоящим. Поэтому в домашних условиях применяют ключ-трещотку с удлинителем. Правильно обработанные места имеют углы 30˚, 60˚ и 45˚. Обработка седел клапанов для создания каждого из них производится соответствующей фрезой.

Как восстановить седла клапанов

В том случае, если предполагается не замена седел клапанов на новые, а восстановление старых, ремонтные работы выполняются в следующей последовательности:

1. Головка блока цилиндров располагается на ровной поверхности.
2. Шарошка фиксируется на оправке, устанавливаемой в патрон станка.
3. Ось инструмента совмещается с осью отверстия в ГБЦ, предназначенном для направляющего штока клапана.
4. Медленно и без сильного нажима вращая шарошку по часовой стрелке, с рабочей поверхности седла клапана снимают нагар и тонкий слой металла.

Обработка рабочей фаски седла шарошкой с углом в 45 градусов

Следует иметь в виду, что на седле клапана необходимо обработать три фаски: верхнюю, рабочую и нижнюю. Для обработки каждой из таких фасок используется свой зенкер, имеющий определенный угол наклона режущей части.

Схема обработки седла клапана (на примере двигателя ВАЗ)

Так выглядит фаска седла на различных стадиях работы

Для обеспечения максимально плотного контакта головки клапана с рабочей поверхностью седла после обработки зенкером необходимо выполнить их притирку. Такая операция, для осуществления которой используется абразивная паста, часто проводится вручную. Чтобы выполнить ее быстрее и с минимальными трудозатратами, можно использовать инструмент для притирки клапанов, в качестве которого может выступать обычная дрель.

В том случае, если выполняется не восстановление, а замена седла клапана, и при этом на новые заменяются и сами клапаны, процедуру притирки сопрягаемых поверхностей можно не выполнять.

Седло клапана — небольшое кольцо, имеющее скос по внутренней поверхности.

Устанавливается в отверстия головки блока цилиндров, предназначенные для установки клапанов и перегонки через них топливовоздушной смеси и отработавших газов. Деталь запрессовывается в ГБЦ на заводе.

Выполняет следующие функции:

• герметичность отверстия;
• передает излишки тепла к ГБЦ;
• обеспечивает необходимый приток воздуха, когда механизм открыт.

Замена седла клапана требуется в том случае, когда восстановить его герметичность способом механической обработки не удается (многочисленные обработки в прошлом, прогар, сильный износ). Сделать это можно своими руками.

Ремонт детали выполняют при:

• прогаре тарелки;
• после замены направляющих втулок;
• при умеренной степени естественного износа;
• при нарушении герметичности соединения кольца с тарелкой.

Правка изношенных и поврежденных седел в домашних условиях выполняется с использованием шарошек. Помимо этого, может потребоваться сварочный аппарат или мощная газовая горелка, стандартный набор гаечных ключей, необходимых для демонтажа и разборки ГБЦ, притирочная паста, дрель.

Замена седел

Процедура замены состоит из двух ответственных процедур: удаления старых деталей и монтажа новых.

Удаление старых посадочных элементов

Замена седел клапанов выполняется на демонтированной ГБЦ с разобранным газораспределительным механизмом. Удалить старое кольцо можно с использованием сварочного аппарата, если материал, из которого оно изготовлено, позволяет это сделать.

Читать дальше: Регулировка форсунок гбо 4 поколения своими руками

Для выполнения процедуры изготавливается съемник седел клапанов — берется старый ненужный клапан, тарелку которого необходимо проточить до размеров внутреннего диаметра седла.

После этого полученный инструмент утапливают в посадочное место, не доходя до края 2-3 мм и «прихватывают» сваркой в 2-3 местах. После клапан вместе с металлическим кольцом выбивают с обратной стороны молотком.

Важно! Процедура с использованием сварки может привести к некоторой деформации посадочного места. При этом стандартные седла будут иметь слабое закрепление, что может привести к их самопроизвольному демонтажу в процессе работы мотора. Требуются кольца увеличенного диаметра, которые не продаются в магазинах, а изготавливаются на заказ.

Седло клапана, изготовленное из металлов, не подлежащих сварке, можно удалить путем вкручивания в него отрезка трубы, используемого как съемник седел клапанов. Для этого на внутренней поверхности кольца нарезается резьба. Аналогичную резьбу наносят на внешнюю поверхность подходящей по диаметру металлической трубы.

Берется старый клапан, который предварительно приваривают к торцу трубы в обратной положении. При этом ножка клапана проводится в предназначенное для нее отверстие, труба вкручивается в резьбу, после чего элемент удаляют постукиваниями по ножке.

Монтаж новых седел

Перед началом процедуры монтажа новых седел, посадочные места под них очищают от загрязнений. После ГБЦ следует равномерно нагреть до температуры, превышающей 100˚С. При этом металл расширяется, позволяя запрессовать кольцо.

Монтируемую деталь охлаждают с помощью жидкого азота. При его отсутствии можно использовать сочетание льда и ацетона, что позволяет снизить температуру металла до -70˚С. Размеры деталей подбирают таким образом, чтобы разница между диаметром посадочного места и кольца составляла не более 0.05-0.09 мм на холодных деталях.

Седло клапана запрессовывается с помощью специальной оправки или отрезка трубы подходящего диаметра. Деталь должна входить на посадочное место с небольшим усилием. При этом важно, чтобы кольцо встало без перекоса.

После запрессовки и остывания ГБЦ следует проверить, не болтается ли элемент на посадочном месте. Если зазор отсутствует, а замененный элемент плотно держится на своем месте, процедуру его замены можно считать оконченной. Далее требуется прирезка седел клапанов с использованием шарошек.

Важно! При стандартной процедуре замены тарелки всех клапанов оказываются посажены достаточно высоко. Однако некоторые специалисты рекомендуют обрабатывать фаски таким образом, чтобы выпускные клапаны сидели несколько глубже нормального положения. Седло впускного клапана при этом оставляют в штатном положении.

Источник