Практические эксперименты: альтернативные способы хонингования.

Практические эксперименты: альтернативные способы хонингования.

 

 «Скажите Государю, что у англичан ружья кирпичом не чистят: пусть чтобы и у нас не чистили, а то, храни Бог, война, а они стрелять не годятся», – внятно выговорил Левша, перекрестился и умер.

…Государю так и не сказали, и чистка всё продолжалась до самой Крымской кампании. В тогдашнее время, как стали ружья заряжать, а пули в них и болтаются, потому что стволы кирпичом расчищены…

А доведи они Левшины слова в своё время до Государя – в Крыму на войне с неприятелем совсем бы другой оборот был…»

Н.С. Лесков, 1881 год.

 

     Сегодня в технической рубрике рассказ об интересном практическом эксперименте, проведенном в компании «Механика». Эта публикация продолжает цикл материалов посвященных промышленному восстановлению деталей двигателя, в этот раз речь вновь о хонинговании.

 

     Что послужило причиной вновь вернуться к обсуждению вопроса о хонинговании цилиндров? Ведь об этом процессе, написано, сказано и снято столько качественного материала, что, казалось бы, вопросов ни у специалистов, ни у клиентов производств, и даже у просто интересующихся быть не должно, но опыт показывает обратное. Не только мы, но и наши коллеги подготовили большое количество контента позволяющего понять о технологиях хонингования цилиндров все, от процесса до критериев оценки качества работ, но несмотря на это количество вопросов, задаваемых инженерам, не снижается, а простая и понятная процедура обрастает мифами, фундаментом для которых являются утверждения  мастеров не имеющих в своем распоряжении знаний, оборудования и инструмента позволяющего выполнять обработку правильно.

 

     Инженерно-технический коллектив компании изучил большинство технологических инструкций, доступные результаты научных исследований, за 30 лет в «Механике» качественно восстановили миллионы блоков, и создали свой хонинговальный станок СК-12, который надежно служит не только нам, но и нашим клиентам. Все это дает нам право рассуждать о теории и практике хонингования и делать выводы о том, какие технологии позволят вашему двигателю служить по назначению, а какие отправят его на очередной ремонт раньше времени.

 

     Изобретателем технологии хонингования в виде похожем на современный является Джозеф Саннен, именно он задался целью создания оборудования для нанесения упорядоченной шероховатости. Несмотря на то, что рассматриваемому нами процессу более ста лет вокруг него продолжаются споры специалистов.

     В 20-е годы прошлого столетия одноимённая компания Саннена создает хонинговальный станок, советская промышленность тоже не отставала. В 1938 – м году существенно расширена номенклатура выпускаемого оборудования Стерлитамакским станкостроительным заводом, в числе оборудования для обработки отверстий появился хонинговальный станок. Оборудование для хонингования постоянно совершенствовалось, в двадцатом веке в Советском Союзе одним из лидеров ремонтной промышленности стал вертикальный хонинговальный полуавтомат 3К833. Современными специалистами используется широкая номенклатура оборудования среди которых можно встретить и станки с числовым программным управлением.

1.

Рис.1. Станок хонинговальный полуавтоматический вертикальный одношпиндельный 3К833

     Спустя более чем сто лет непрерывной эволюции хонингования на рынке инструмента продаются насадки для хонингования, и встречаются мастера, которые не только ими пользуются, но и считают это одним из правильных способов обработки, превосходящем станочную. Испытать некоторые из этих инструментов мы решили на практике, и в данной публикации сравним результаты работы полуавтоматического хонинговального станка и предлагаемых насадок. Но для начала вернемся к теории процесса.

 file. 2

Рис.2. Насадки для хонингования используемые для эксперимента

 

     Хонингование - неотъемлемая часть ремонта и восстановления цилиндров, процесс, обеспечивающий точность размеров, нанесение сетки хона c надлежащими параметрами шероховатости. Это финишная операция обработки, которая обеспечивает окончательный размер цилиндра, создает сетку хона и шероховатость поверхности необходимые для удержания масляной пленки на стенках цилиндров. Вопросам достижения первых двух параметров в ремонтных мастерских уделяется особое внимание, последний же зачастую игнорируется.  Одна из причин в том, что для измерения шероховатости требуется дорогостоящее измерительно оборудование – профилометр, который есть в распоряжении далеко не каждого. В компании «Механика» шероховатость один из неотъемлемых критериев измерения, поэтому все наши метрологи имеют в своем распоряжении профилометры проверенных производителей.

   3_3_2        3.2__2 3_3_3

Рис.3. Измерение шероховатости профилометром

 

      О шероховатости поверхности цилиндра, достигаемой при хонинговании, мы подготовили для Вас отдельный видеоматериал, ознакомиться с которым вы можете, перейдя по активной ссылке:

 

https://www.youtube.com/watch?v=iKMbFCOonLc

 

 Ниже мы напомним необходимые параметры шероховатости, каковы они?

 

Табл.1. Параметры шероховатости и требования к техническому контролю.

Показания профилометра (Ra)       

Оценка значения

< 0,4 мкм

недопустимое значение

0,4-0,8 мкм

оптимальное значение шероховатости

0,8-1 мкм

незначительное превышение

> 1 мкм

недопустимое значение

 

     Оптимальное значение шероховатости поверхности цилиндра находится в пределах 0,4-0,8 мкм. Для метрологов мы установили четкие требования к действиям при выявлении ненадлежащих параметров, блок не прошедший технический контроль отправляется на исправление дефектов, что на практике случается достаточно редко.

Что может произойти с двигателем, если пренебречь шероховатостью?

     При значении ниже допуска цилиндр получает «зеркальную» или близкую к ней поверхность, что в результате не позволяет масляной пленке удерживаться на стенках цилиндров, повышается степень износа. Шероховатость ниже необходимых значений обладает замедленным действием, постепенно оказывая прямое влияние на снижение характеристик силового агрегата.

 

     Серьезные проблемы ожидают нас и при превышении заданных параметров, в цилиндрах образуется грубая поверхность, предугадать влияние которой на износ при сборке двигателя не представляется возможным. Оказываемое воздействие может привести к повторному ремонту агрегатов уже через несколько сотен километров после первого запуска.

 

      Как добиться высокого качества выполняемых работ, что в результате оказывает влияние на геометрию цилиндра, сетку хона и шероховатость поверхности? Для достижения нужного нам результата необходимы: хонинговальный станок, качественные хонинговальные бруски; технология хонингования, и конечно же рабочий, который в этой связке становиться главным, именно от его правильных действий во многом зависит результат.

 

     Хонинговальный участок строиться вокруг станка, станочный парк компании «Механика» по большей части состоит из машин собственного производства – отлично зарекомендовавших себя СК-12. Обработку деталей, на которых можно осуществлять, применяя как абразивные, так и алмазные бруски. Станок СК-12 производится собственным производством компании «Механика», весь цикл от проектирования до сборки мы выполняем самостоятельно, станок ремонто- пригоден, расходные материалы и запасные части всегда в наличии, что позволяет в случае выхода из строя существенно снизить время простоя. Станок надежен: доказано многолетней успешной эксплуатацией на многих производствах. Наши станки восстановили десятки миллионов цилиндров.

4_20

Рис.4. Хонинговальный станок СК-12 производства Компании «Механика»

 

Операцией хонингования достигаются следующие параметры:

-  достижение заданных размеров;

- формирование правильной геометрии формы цилиндра (отсутствии эллипса, конусности, седло образности и бочкообразности в обрабатываемом цилиндре);

- нанесение сетки хона, угол хонингования должен находиться в пределах от 40⁰ до 80⁰, что достигается одновременным возвратно-поступательным и вращательным движением хонинговальной головки при условии установки правильных настроек станка в зависимости от диаметра обрабатываемого цилиндра;

- обеспечение надлежащей шероховатости поверхности цилиндра;

Помимо вышеперечисленного в цилиндре нужна высокая квота обнажения графита (50-20%).

 

 file.5

Рис. 5. Угол сетки хона

 

      Результат хонингования может быть оценен только как совокупность безупречного достижения всех без исключения параметров, при отклонении хотя бы в одном из них вся операция считается браком, и если собрать такой мотор, то это скажется на его работоспособности.

 

      В ремонте двигателя нет первостепенных и второстепенных работ, вне зависимости от трудоемкости, сложности и стоимости каждая операция вносит равнозначный вклад в дальнейшую судьбу агрегата, поэтому все этапы работ подвергаются неоднократному техническому контролю. Рабочий выполняет измерения высокоточным мерительным инструментом, контролер ОТК проверяет достижение всех заданных параметров, начальник цеха следит за соблюдением технологических процессов.

     Технологический процесс хонингования состоит из трех основных частей: черновое хонингование – предварительная обработка цилиндра после расточки; чистовое хонингование – достижение указанного размера, геометрии, шероховатости, нанесение сетки хона; финальной обработки поверхности специальными щетками - карцевания, все это сопровождается контрольными измерениями. Во время работы станка в область резания подается смазочно-охлаждающая жидкость.

     Хватит теории? Пора переходить к результатам проведенных практических экспериментов, мы в очередной раз надеемся на то, что выполненные измерения после работ убедят скептиков в необходимости восстановления блоков цилиндров на правильном оборудовании с соблюдением технологии. Итак, сравним результаты работы станка и различных приспособлений для хонингования, перед началом «работ» мы выполнили маркировку цилиндров. Цилиндр под номером «3» обработан на полуавтоматическом хонинговальном станке, «1» и «2» подверглись хонингованию насадками. Для точности эксперимента мы доверили работу насадками специалисту – технологу компании.

 

  1. «Ершик»

Насадка представляет собой ёрш из абразивного материала, очень похожего на тот, которым когда-то мыли стеклянные бутылки. Насадку закрепили в электрическую дрель, которая обеспечила вращательные движения, а вручную мы попробовали повторить движения поступательные. Что же получилось? Посмотрим на фотографии:

6.1

 6.2.

6.3.

6.4.

Рис. 6. Хонингование цилиндра насадкой «ершик»

 

     Работа насадки в цилиндре оказалась ожидаемой для наших специалистов: за 15 минут работы она практически не повлияла на геометрию цилиндров, но заметно повысила шероховатость поверхности цилиндра выведя ее из допустимого диапазона.

      Можно ли восстановить работоспособность блока при помощи данного приспособления? Наш ответ – нет! К бесспорным преимущества ёршика стоит отнести то, что после обработки деталь все еще можно вернуть к жизни, чтобы испортить им гильзу цилиндра необходимо изрядно потрудиться.

  1. Насадка для хонингования

На следующем цилиндре мы применили более технологичную насадку для хонингования, время и способ обработки оставили идентичным первому опыту.

Более «технологичная» насадка оказала и более серьезное влияние на поверхность цилиндра. Шероховатость «зашкалила», а вот геометрия по-прежнему осталась такой же, как и была до хонингования. Никто из участвующих в опыте применить насадку для ремонта своего двигателя ожидаемым образом не согласился. Стоит обратить внимание на сложность подачи смазочно-охлаждающей жидкости в процессе работы, что не может сказаться на результате.

 7.1.

7.2.

7.3.

  1. Хонингование на полуавтоматическом станке СК -12.

 

     Интриги не случилось, применяя хонинговальный станок и соблюдая технологический процесс мы за гораздо меньшее время выполнили работу, контрольные измерения подтвердили: заданные размеры соблюдены, шероховатость и геометрия в норме.

 8.1

8.2.

8.3.

Рис.7. Хонингование на полуавтоматическом станке СК-12

 

     Услуги по хонингованию цилиндров оказываются большим количеством мастерских и технологических центров, обращаться ли к специалистам или пытаться отремонтировать деталь самостоятельно основываясь на информации специалистов «делающих так всю жизнь» решать конечно вам. Но мы все же надеемся, что наша техническая информация позволит вам сориентироваться в выборе специалистов, которым вы доверите свой двигатель. 

     Более подробно с результатами проведенных экспериментов в скором времени можно будет ознакомиться на ютуб-канале компании «Механика»: https://www.youtube.com/@mehanikarus . Специально для Вас мы готовим небольшой инженерно-познавательный видеоматериал.

Дата:
01.02.2024
Автор: Александр Агафонов
Источник: Компания "Механика"
Комментарии
Здесь еще никто не оставлял комментариев. Вы можете быть первым