Технология хонингования цилиндров: обзор технологии и критерии качества — RallySale.ru Продажа спортивных автомобилей, гоночной техники и экипировки для автоспорта. Работа. Аренда и тюнинг машин

Содержание

Технология хонингования цилиндров

Хонингованием называется вид абразивной обработки отверстий, при котором используются специальные механизмы – хоны. При этом они совершают как вращательные движения вокруг своей оси, так и возвратно-поступательные по обрабатываемой поверхности. При хонинговании используется специальная смазочно-охлаждающая жидкость, которая является неотъемлемой составляющей данного технологического процесса.

Хонингование блока цилиндров является одним из наиболее эффективных способов устранения некруглости, конусности и волнистости их внутренних поверхностей, которые неизбежно появляются в процессе эксплуатации всех двигателей внутреннего сгорания. Эту же цель преследует и хонингование гильз, которые вставляются в блоки цилиндров и являются, по сути дела, заменяемыми элементами при проведении капитального ремонта автомобилей.

Хонингование блока цилиндров

Хонингование блока цилиндров чаще всего производится в стационарных условиях станций технического обслуживания автомобилей или в специализированных мастерских, располагающих необходимым оборудованием. И в том, и в другом случае на рабочий орган, который называется хона, монтируются абразивные бруски, с зернистостью достаточной для обеспечения требуемой шероховатости и устранения неровностей обрабатываемой поверхности. Хонингование гильз и прочих изделий к отверстиям которых предъявляются повышенные требования, производится в соответствии с определённым технологическим процессом, в котором каждый брусок прижимается к обрабатываемой поверхности с помощью отдельных пружин.

Перед тем, как производится хонингование блока цилиндров, он надежно закрепляется на горизонтальной (а иногда и на вертикальной) поверхности. С помощью специальных шлангов в каждый из обрабатываемых цилиндров подается смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ), которая может иметь различный состав (например, смешанные в определенных пропорциях керосин и веретенное масло, или вода, в которую добавлены специальные синтетические вещества). Далее в цилиндры, строго по их осям, помещаются хоны, которые закреплены в патронах, сообщающих им вращательное и возвратно-поступательное движение. В результате соприкосновения движущегося абразива с внутренними поверхностями цилиндров или гильз происходит их обработка, а при помощи СОЖ осуществляется их охлаждение и смазка.

По сути дела, хонингование блока цилиндров представляет собой высокоточную обработку поверхностей, которая позволяет достичь параметра шероховатости Ra = 0,02 – 0,8, волнистости менее 0,2 микрометров, некруглости менее 1 мкм и непрямолинейности образующей в пределах от 2 до 5 мкм. При этом удается избежать появления микротрещин, напряжений растяжения и структурно фазовых изменений металла. Одной из альтернатив хонингованию является шлифование, однако во многих случаях по целому ряду причин производить его нежелательно,а порой и недопустимо.

Следует также заметить, что хонингование блока цилиндров и гильз может производиться различными хонами и абразивными брусками. Какие именно применимы в том или ином случае, в решающей степени зависит от материала, из которого изготовлена обрабатываемая поверхность. Что касается такого немаловажного момента, как контроль соблюдения размеров в ходе обработки, то он должен производиться высококвалифицированными мастерами и с помощью современного высокоточного мерительного инструмента.

Как выполняется хонингование цилиндров и что это такое: преимущества процедуры и технология

Большинство людей, которые имеют лишь поверхностные знания о технике, не могут сказать, что означает термин «хонингование». Это слово имеет английское происхождение: переводится «to hone» как, «обтачивать», «точить». При помощи этого термина обозначают обработку внутренних поверхностей цилиндра.

Выполнение хонингования позволяет обеспечить очень высокое качество обработки поверхности блока цилиндров. К этой процедуре обычно прибегают на финишной стадии проведения капитального ремонта и обработки мотора.

Хонингование цилиндров: что это такое

Блок цилиндров представляет собой элемент, основная задача которого заключается в создании связи между ключевыми механизмами двигателя:

коробка передач;
головка блока;
механизмы поршневой группы.

Наряду с выполнением основных задач блок цилиндров необходим для устранения шумов двигателя. Если запланирован капитальный ремонт, то специалисты находят время для проведения диагностики и этого элемента. Дело в том, что блок цилиндров в процессе эксплуатации испытывает значительные нагрузки. Все это увеличивает вероятность его износа. Новый цилиндр, как правило, имеет круглую форму, но постепенно становится овальным.
В свете того, что он работает достаточно долго и подвергается чрезмерным нагрузкам, его стенки могут получать повреждения и покрываться царапинами. Если в автомобиле имеется деформированный блок цилиндров, то впоследствии это может привести к довольно большим проблемам в работе транспорта.

Во время выполнения ремонта двигателя специалисты вынуждены обследовать разнообразные узлы, в числе которых не обходят вниманием и цилиндр. Воздействие постоянных нагрузок на цилиндр, приводит к тому, что его верхняя часть становится похожей на конус, а это может привести к уменьшению ступени уплотнения колец. Такая ситуация может увеличить риск прорыва газов и привести к увеличенному расходу масла. Вместо привычной круглой формы цилиндр становится шероховатым. Проведение хонингования блока цилиндров позволяет вернуть ему заводскую округлую форму, а, помимо этого, создать максимально точное число штриховок на поверхности.

Этапы хонингования

Чтобы избавить блок цилиндров от последствий деформации, необходимо выполнить соответствующую обработку, которая предусматривает проведение двух этапов.

Начинается все с выполнения черновой обработки, для которой применяют крупнозернистый абразив. Подобная процедура обеспечивает механизму его первоначальную, округлую форму.
Суть второго этапа сводится к обтачиванию узла мелкозернистым абразивом. В качестве основного рабочего инструмента, который применяется при хонинговании, выступает керамический или алмазный брус, находящийся на хонинговальной головке.

Работа по хонингованию головки заключается в совершении вращательных и возвратно-поступательных движений. При помощи этого инструмента можно гарантировать максимально точное выполнение этой процедуры. Использование мелкозернистых абразивов позволяет очистить поверхность от царапин и зазубрин, а, помимо того, обеспечить оптимальную степень шероховатости.

Следует заметить, что процедуру хонингования блока можно выполнять с применением любого абразива. Если же обработке будет подвергаться цилиндр, то выбор следует останавливать на брусках, имеющих алмазное и керамическое покрытие. Керамическое хонингование имеет ряд серьезных недостатков, среди которых следует, в первую очередь, выделить
недолговечность применяемых абразивов. На их фоне более предпочтительно использование алмазных головок, поскольку это позволяет добиться значительной экономии на обработке и уменьшить физические усилия, которые требуется прилагать во время хонингования.
Закончив финишную обработку цилиндров, занимаются подготовкой их поверхности, с которой следует удалить остатки металла и абразивов. Опыт показывает, что использование алмазного хонингования приводит к образованию большого количества металлических частиц, нежели при применении керамических абразивов. Эффективным средством, позволяющим удалить из пор и впадин ненужные отходы, является теплая мыльная вода. Чтобы убрать стружки металла, используют мягкую абразивную щетку, с помощью которой выполняется полировка цилиндра.

По завершении процедуры хонингования рекомендуется дополнительно обработать поверхность цилиндра абразивной пастой. Положительный эффект от проведения подобной операции заключается в более эффективном удалении остатков металла из самых мелких впадин на поверхности, которые сложно различить невооруженным глазом. Используя подобный подход, можно без особых усилий и финансовых затрат создать идеально гладкую поверхность и обеспечить цилиндрам необходимую форму.

Используемое оборудование

С учётом перечисленных требований промышленность выпускает специальные хоны, применяемые для обработки деталей двигателей внутреннего сгорания. Подобные инструменты имеют изменяемый диаметр, используются в хонинговальных станках и обладают ограниченным ресурсом. Соответствие техническим требованиям должно подтверждаться сертификатом, который получен в органах стандартизации. Недопустимо производить хонинговку с помощью оборудования, не соответствующего утверждённым стандартам. Это может привести к нежелательным последствиям.

При выборе хона следует обращать внимание на следующие параметры:

Диапазон (по диаметру).
Количество и длину камней.
Твёрдость и зернистость материала.

Различают инструменты и по способам обработки, которая может быть сухой или с применением смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ). При хонинговке деталей, изготовленных из чугуна или стали, в качестве СОЖ применяют керосин или смесь керосина с льняным маслом. Если хон имеет камни с алмазным напылением, используют воду с синтетическими добавками.

Для соблюдения технологического процесса обязательно требуется исправный хонинговальный станок, обеспечивающий точное перемещение обрабатывающего инструмента. Именно на его рабочий стол попадает уже побывавший на расточном станке новый или ремонтируемый блок. А ещё вам потребуется достоверная информация о размерах, которые должны быть обеспечены в итоге. Дальнейшая последовательность операций, в зависимости от конструкции ДВС, может быть различна.

Основные плюсы хонингования

Несмотря на то что такие операции по обработке поверхности блока цилиндров, как полировка и притирка более привычны и распространены, хонингование представляется предпочтительным вариантом ввиду его более высокой эффективности и точности. Эта процедура позволяет увеличить устойчивость к износу для детали, а также поднять до предельных показателей давление в цилиндрах. Все это положительным образом сказывается на эффективности работы двигателя, в результате увеличивается его эксплуатационный ресурс.
Обточка поверхности цилиндров с помощью подобной технологии позволяет создать малоразличимую сеточку. Это создает благоприятные условия для того, чтобы масло на стенках сохранялось как можно дольше. Итогом этого является постоянное наличие смазки на взаимодействующих друг с другом элементах двигателя, что делает более эффективной его работу.

Зачем хонинговать двигатель

По мере естественного износа детали силового агрегата утрачивают свою первоначальную форму. Это, в первую очередь, касается гильз: их стенки искривляются и они принимают конусообразную или бочкообразную форму, а в поперечном сечении цилиндры становятся овальными. Помимо этого, на их стенках возможно образование царапин и задиров.

Все эти факторы отрицательно сказываются на состоянии блока цилиндров:

ухудшается компрессия;
растет расход горючего и масла;
двигатель перестает развивать полную мощность.

Чтобы вернуть его к жизни, требуется капитальный ремонт. Если своевременно не выполнить его, такое состояние гильз отрицательно отразится на состоянии других узлов двигателя, и потребуется не только ремонт блока, но и куда более затратные мероприятия, вплоть до замены всего кривошипно-шатунного механизма.

Комплекс ремонтных мероприятий состоит из нескольких этапов: вначале производится расточка гильз до следующего ремонтного размера (если капремонт ранее не производился, то расточка осуществляется до первого ремонтного размера). При этом обязательно оставляют небольшой припуск (0,1 – 0,15 мм) для финишной обработки цилиндров. Для того чтобы придать расточенным гильзам правильную форму и максимально уменьшить шероховатость стенок, проводят хонингование.

Плосковершинное хонингование предпочтительнее других операций по доводке, таких как притирка и шлифование, поскольку дает лучшие результаты, как по точности, так и по эффективности.

Хонингование позволяет в несколько раз сократить процесс обкатки блока цилиндров, ведь расточка – это серьезное вмешательство, после которого требуется довольно длительная обкатка. Как результат – уменьшается износ других деталей блока. Помимо этого, повышается компрессия, снижается расход масла, а в картер прорывается меньше отработавших газов. Наконец, после хонингования на стенках гильз образуется малозаметная сетка, удерживающая некоторое количество моторного масла, а обильная смазка трущихся деталей – это залог исправной работы всего двигателя. На видео хорошо видны результаты проделанной работы.

Хонингование цилиндров, цена

Если придерживаться рекомендаций специалиста, то проводить хонингование цилиндров следует с применением алмазных брусков. Причем подобный выбор стоит делать, даже невзирая на то, что этот материал стоит заметно дороже по сравнению с керамическими абразивами. Подобная технология финальной обработки цилиндров практикуется многими компаниями, что позволяет обеспечивать более высокий уровень качества этой процедуры в целом.
Хотя алмазные абразивы и стоят достаточно дорого, но этот недостаток компенсируется их повышенной устойчивостью к износу. Применение алмазных головок при проведении хонингования позволяет обеспечить отверстию идеальные геометрические размеры. Эта технология восстановления цилиндров позволяет создавать прямые стенки и круглую форму, а также правильное качество и количество штриховки. Все это положительным образом сказывается на сроке службы работы мотора и всего автомобиля.

Не стоит с пренебрежением относиться к процессу обточки с использованием указанной процедуры блока цилиндров. Хотя она и представляется обычной косметической процедурой, в действительности же с помощью этой технологии можно избежать преждевременного выхода из строя двигателя.

Технология хонингования в домашних условиях

Подобный метод обработки поверхностей получил распространение во многих отраслях. Осознав всю значимость этой процедуры, автовладельцу не помешает вначале выяснить, можно ли выполнить эту операция своими руками или же к такой работе следует привлечь квалифицированных работников специализированных мастерских. Следует заметить, что, если вам уже приходилось выполнять какие-либо сложные работы и вы располагаете приспособлением для хонингования цилиндров, то лучше провести хонингование цилиндров в домашних условиях, что позволит вам сэкономить.

Материалы

Чтобы выполнить подобную обработку, у вас должен быть хон. Желательно, чтобы он был гибкий, похожий на ершик для мытья бутылок. В случае его отсутствия можно обойтись и обычным. Однако хон — не единственное, что может вам потребуется для этой работы. Также у вас должны быть в наличии следующие элементы:

дрель;
защитные очки;
хонинговочное масло, вместо которого можно использовать керосин,
ветошь.

После того, как как вы все подготовите, хон нужно зафиксировать в патроне электродрели и обработать им отверстие, которое прежде необходимо хорошенько увлажнить. Имейте в виду, что инструмент сможет войти внутрь обрабатываемой детали лишь в том случае, если вы сожмете камни.

Технология работы

Суть этой работы сводится к совершению движений вверх-вниз. Понять, не совершили ли вы ошибок, можно, ориентируясь на образующуюся на поверхности металла сетку. Возникающий узор должен быть равномерным, при этом линии должны создавать относительно друг друга угол в 60 градусов.
Имейте в виду, что хон должен находиться внутри до полной остановки дрели. После окончания работы потребуется убрать фаску при помощи надфиля. Это поможет вам избежать зацепов колец. Делать это нужно очень аккуратно, поскольку есть риск повредить поверхность обработанного отверстия.

Далее деталь нужно очистить от загрязнений при помощи мыльной воды, которая поможет убрать следы абразива.

В завершение необходимо дать изделию высохнуть, после чего его обрабатывают специальным маслом, обладающим антикоррозионной защитой.

Инструмент для обработки

Для обработки применяется специальный инструмент для хонингования — хон. Хонинговальные головки классифицируются по следующим признакам:

по способу крепления абразивного инструмента: жесткие;
плавающие;

по способу обеспечения размера:

регулируемые;

саморазжимающиеся.

Хонинговальная головка состоит из:

корпуса;
абразивных брусков;
штока;
регулирующей муфты.

В корпусе профрезерованы пазы, в которые устанавливаются абразивные бруски. Внутри корпуса предусмотрен цанговый механизм, обеспечивающий одновременный и плавный вылет брусков.

Абразивные бруски изготавливаются из спеченных композитов или матричных алмазосодержащих элементов. Размер зерен не превышает нескольких десятков микрон.

Соосность гильзы двигателя и инструмента обеспечивает шток. Регулирование получаемого диаметра отверстия производится муфтой.

Саморазжимающиеся хоны выполнены в виде ершика, которым раньше мыли молочные бутылки. На концах пружинных ножек закреплены мелкие абразивные камни. Такое приспособление предназначено для использования в комплекте с ручной электродрелью или шуруповертом.

Обработка такой головкой близка к тонкому шлифованию или полировке. Отсутствие жесткого крепления не позволяет исправить дефекты поверхности после растачивания, но уменьшает шероховатость до значения Ra 0,25.

Гладкая наука о хонинговании цилиндров

Нажмите здесь, чтобы получить дополнительную информацию

Основы хонингования блоков цилиндров не сильно изменились за последние годы, но изменился тип абразивов, используемых многими производителями двигателей.

Хонинговальные бруски из карбида кремния и оксида алюминия различной зернистости уже давно используются в механических хонинговальных станках и переносных хонинговальных станках для финишной обработки отверстий цилиндров. Эти типы абразивов популярны среди производителей двигателей из-за их гибкости и низкой стоимости.

Но в последние годы все большее число производителей высокопроизводительных двигателей и производителей двигателей на заказ начали использовать тот же тип хонинговальных брусков, что и заводы по ремонту двигателей и OEM-производители: алмазные абразивы.

Обычные стекловидные абразивы чисто режут и отлично справляются с чистовой обработкой цилиндров – при условии использования правильной процедуры хонингования для получения поверхности отверстия, соответствующей спецификациям OEM или требованиям производителя колец. Но поскольку камни работают с поверхностью, они испытывают сильный износ. На самом деле камни изнашиваются почти так же сильно, как металлическая поверхность канала ствола. Следовательно, оператор хонинговального станка должен постоянно контролировать процесс хонингования и компенсировать износ бруска, чтобы отверстия оставались круглыми и прямыми.

Тим Мера из Sunnen Products Co. в Сент-Луисе, штат Миссури, говорит, что обычные абразивы требуют баланса между режущим действием и сроком службы камня. Как правило, более твердые металлы требуют более мягких камней. Более мягкий камень требует меньшего давления при хонинговании, выделяет меньше тепла и вызывает меньшую деформацию отверстия. Таким образом, связка, которая используется в обычных абразивах, предназначена для быстрого износа и подвергает абразивы воздействию хороших режущих свойств.

OEM-производители и производители двигателей, с другой стороны, не могут позволить себе роскошь присматривать за своим хонинговальным оборудованием. Из-за более высоких объемов производства OEM и PER должны выполнять свои операции хонингования на более высоких скоростях и с меньшим контролем оператора, что в большинстве случаев означает использование алмазных хонинговальных брусков.

Алмаз долгое время был предпочтительным материалом для высокоскоростного хонингования в больших объемах из-за его превосходных характеристик износа. Срок службы камня зависит от твердости абразива, твердости основания, на котором находятся абразивы, твердости блока цилиндров, скорости хонингования, нагрузки и количества снимаемого металла. Алмаз — самое твердое известное природное вещество, поэтому он может удерживать режущую кромку гораздо дольше, чем обычный абразив. Это означает, что связь, которая удерживает бриллианты, также может быть более твердой, потому что она не должна стираться так быстро, чтобы обнажить свежие камни на поверхности.

Как правило, набор обычных хонинговальных брусков из стеклокерамики может обслуживать до 30 блоков V8 (от 240 до 260 отверстий цилиндров), прежде чем они изнашиваются и их необходимо заменять. С другой стороны, набор алмазных хонинговальных брусков с металлической связкой может обработать до 1500 блоков двигателя V8 (12 000 отверстий цилиндров), прежде чем их придется заменить. Это огромная разница.

Однако бриллианты требуют значительных предварительных инвестиций. Набор камней может стоить от 600 до 700 долларов, что является большим скачком с 15 до 35 долларов за набор обычных точильных камней. Следовательно, многие мелкие производители двигателей на заказ говорят, что алмазы слишком дороги для их целей. Они также говорят, что не могут позволить себе купить несколько наборов алмазных камней, чтобы покрыть все диаметры отверстий, которые они делают.

Тем не менее, по сравнению с более длительным сроком службы алмазных камней по сравнению с обычными абразивами, алмазы могут быть более экономичными в долгосрочной перспективе, даже для небольшой мастерской (при условии, что оператор не перегружает отверстие и не ломает камень! ).

Пим ван ден Берг из K-Line Industries, Голландия, Мичиган, говорит, что он видит, что все больше и больше магазинов переходят на бриллианты по разным причинам. «Мы одними из первых предложили алмаз для хонинговальных станков, потому что увидели его многочисленные преимущества». Он говорит, что это дает очень стабильные результаты с минимальным износом камня.

Плюсы и минусы алмазов
Поскольку алмаз является более твердым материалом и изнашивается медленнее, чем обычные абразивы, он режет иначе и требует большего давления. Алмаз имеет тенденцию протыкать металлическую поверхность, а не прорезать ее. Это может вызвать нагрев и деформацию отверстия цилиндра, если в процессе хонингования используется неправильный тип оборудования, настройки давления или смазка. Однако, если все сделано правильно, это может фактически улучшить геометрию отверстия, сделав отверстие более круглым и прямым.

Алмаз также подходит для чернового хонингования цилиндров, так как он может быстро удалить много металла. Но отделка требует, по крайней мере, двухэтапной процедуры. В противном случае поверхность будет слишком шероховатой.

Если вы переходите с обычных камней на алмазные, вам, как правило, придется использовать более высокую зернистость для достижения того же Ra (средняя шероховатость) при чистовой обработке цилиндра. Например, если вы использовали обычные камни с зернистостью № 220 для отделки цилиндров для хромированных колец, эквивалентные алмазные камни могут быть с зернистостью № 325. Если вы использовали обычные камни с зернистостью № 280 для заточки молибденовых колец, алмазным эквивалентом могут быть камни с зернистостью № 550. Фактические цифры будут несколько отличаться в зависимости от марки и качества камней.

Отверстие цилиндра должно иметь определенную глубину поперечной штриховки и впадины для удержания масла. Однако он также должен обеспечивать относительно плоскую поверхность для поддержки поршневых колец. Производители колец обычно указывают шероховатость поверхности от 28 до 35 Ra для хромированных колец и от 16 до 25 Ra для колец с молибденовым покрытием. Эти цифры можно легко получить с помощью алмазных камней и браширования, говорят те, кто использует эту технику хонингования.

Один реставратор, с которым мы разговаривали, говорит, что он использует алмазные камни #325, чтобы получить Ra в диапазоне от 20 до 25, что, по его мнению, подходит для молибденовых колец. Однако для некоторых применений он использует алмаз с зернистостью 500 для достижения более гладкой поверхности в диапазоне от 15 до 20 Ra.

Финишная обработка
Еще одна особенность алмазного хонингования заключается в том, что алмаз воздействует на поверхность отверстия. Алмаз имеет тенденцию оставлять много рваного и скрученного металла на поверхности, что приводит к некоему смазанному виду, который не обеспечивает очень хорошей отделки отверстия. Следовательно, отделка цилиндра требует второго шага для удаления поврежденного материала.

Один из способов избавиться от этого материала — выровнять поверхность обычным абразивом мелкой зернистости (например, камнем с зернистостью № 400 или № 600). Все, что нужно, это несколько штрихов, чтобы сбрить вершины пиков. Но самый популярный метод отделки отверстий при использовании алмазных камней — это очистка отверстий гибкой щеткой или инструментом для плоского хонингования с нейлоновой щетиной. Чистка щеткой помогает удалить порванный и сложенный мусор, улучшая общую отделку поверхности.

Крис Дженсен из Goodson Tools & Supplies в Вайноне, штат Миннесота, говорит: «Существует много путаницы в отношении того, как обрабатывать отверстия цилиндров при использовании алмаза. Поскольку алмаз оставляет на поверхности много складчатого и разорванного металла, отверстия необходимо очистить щеткой, чтобы удалить мусор. Одному и тому же инструменту и процессу дается много разных названий. Некоторые называют это плато-хонингованием, мягким хонингованием, усовым хонингованием или сверхтонким хонингованием. Но все они делают одно и то же: подметают поверхность, удаляя зазубренные вершины, сложенный и разорванный материал».

Мягкие хоны со щетиной состоят из прядей монофиламента, формованных методом экструзии с добавлением в пряди тонкого абразивного материала. Волокна могут быть установлены в различных типах держателей или щеток, которые можно использовать с переносным или автоматическим хонинговальным оборудованием.

При чистке цилиндров кистью требуется лишь легкое нажатие. Число оборотов щетки должно быть таким же, как и при первоначальной заточке цилиндра, и не более 16-18 ударов (некоторые говорят, что от 8 до 10 ударов достаточно). Слишком много мазков кистью может привести к получению слишком гладкого покрытия, которое не удерживает масло.

Изменение направления вращения во время чистки помогает удалить нежелательный материал с поверхности. Конечным результатом должен быть цилиндр, который обеспечивает немедленное уплотнение кольца с минимальным износом стенки цилиндра или колец при первом запуске двигателя.

Мера из Sunnen говорит: «Очистка канала ствола щеткой после хонингования значительно улучшает качество поверхности, независимо от того, использовались ли для хонингования канала ствола алмазы или обычные хонинговальные бруски. Вы можете снизить общее значение Ra до 8–12, с числами RPK (относительная высота пика) в диапазоне от 5 до 15 и числами RVK (относительная глубина впадины) в диапазоне от 15 до 30».

Требования к оборудованию
Что еще следует помнить об алмазе, так это то, что он лучше всего работает в мощном хонинговальном оборудовании, которое было разработано для максимального использования хонинговальных свойств алмаза. Существует ряд фирм, производящих алмазные хонинговальные головки для использования с различными хонинговальными станками: Rottler, K-Line, Kwik-Way, Peterson, Winona Van Norman, Sunnen и другие. Но из-за повышенных нагрузок алмаз может перегрузить некоторые старые мощные хонинговальные станки и увеличить риск поломки зубчатых колес. Возможно, будет лучше купить новый хонинговальный станок, обладающий большей мощностью и жесткостью для обработки алмазов.

«Большинство наших клиентов, которые точат алмазами, используют станок CK21, — говорит Мера из Sunnen.

Что касается переносного хонинговального оборудования, то для этого типа применения лучше всего подходят обычные абразивы. Большинство из тех, с кем мы разговаривали, говорят, что алмазы требуют слишком большого давления для портативного хонинговального оборудования.

Еще одним отличием алмаза является тип требуемой смазки. Вместо масла для хонингования обычно рекомендуется синтетическая смазка на водной основе.

Ван ден Берг из K-Line говорит: «Смазки на водной основе легче и дешевле утилизировать, чем смазки на масляной основе, потому что их можно испарить, чтобы уменьшить их объем. С другой стороны, им иногда требуется подпиточная вода, и за ними необходимо следить, чтобы предотвратить рост бактерий.

«Тип смазочного материала, который вы выбираете, очень важен, потому что он может сильно повлиять на качество хонингования. С обычными абразивами вам понадобится масло для хонингования хорошего качества. Многие люди сталкиваются с проблемами при хонинговании, потому что они разбавили масло для хонингования или пытались использовать что-то другое, например, дизельное топливо или керосин», — говорит ван ден Берг.

Энтони Ашер из Rottler Mfg., Кент, штат Вашингтон, говорит, что все OEM-производители используют долговечные суперабразивные материалы с хонинговальными брусками на металлической связке. Но оборудование и элементы управления, которые они используют, очень дороги, что затрудняет использование той же технологии в типичной мастерской послепродажного обслуживания.

«Около 12 лет назад мы решили это изменить. Если новые двигатели изначально оттачивают алмазами, то почему мы не можем разработать такую же технологию? Поэтому мы приступили к разработке хонинговального оборудования, элементов управления и брусков, которые позволили бы использовать ту же технологию в мастерских», — говорит Ашер.

«Бриллианты служат долго-долго. Поскольку камни не изнашиваются, вы можете более точно контролировать размер отверстия», — объясняет Ашер. «Это позволило нам создать автоматическую систему управления, которая позволяет нам каждый раз точно устанавливать один и тот же размер отверстия».

Ашер говорит, что менее чем за 30 000 долларов мастерская может купить алмазный хонинговальный станок, который значительно снижает эксплуатационные расходы и дает лучшие результаты.

«Автоматический хонинговальный станок HP6A с механическим приводом — это наш новейший продукт. Он работает с алмазными абразивами и имеет программируемый контроль нагрузки как для чернового, так и для финишного хонингования. Когда он заканчивает цилиндр, он автоматически уменьшает нагрузку, потому что некоторые цилиндры имеют очень тонкие участки, которые могут деформироваться, если нагрузка не изменится. Базовая цена HP6A составляет 23,9 доллара.00, а полностью оборудованная единица стоит от 28 000 до 35 000 долларов».

Наилучшая обработка плоской поверхностью
Независимо от того, какой тип хонинговального оборудования или абразивов используется для чистовой обработки отверстий цилиндров, все больше и больше мастерских считают, что финишная обработка плато обеспечивает окончательную отделку.

Плоская отделка очень похожа на обкатанный канал цилиндра. Когда отверстие заточено, поверхность металла будет иметь микроскопические пики и впадины. Козырьки не обеспечивают достаточной поддержки колец, поэтому, как только двигатель запускается, поршневые кольца начинают тереться вверх и вниз и срезать самые высокие пики. По мере того, как двигатель продолжает работать, пики будут постепенно сглаживаться до тех пор, пока отверстия цилиндров не станут относительно гладкими и плоскими (за исключением впадин на штриховке, которые должны быть там, чтобы удерживать масло).

Обычная процедура обкатки двигателя в любом случае в конечном итоге приведет к финишному плато. Но до тех пор, пока это не произойдет, кольца и цилиндры будут подвергаться ненужному износу, а двигатель будет испытывать повышенный прорыв газов, потребление масла и выбросы до тех пор, пока кольца не сядут на место, что может занять несколько сотен или даже несколько тысяч миль.

Лучшим подходом является предварительная подготовка поверхности отверстия, чтобы кольцам не приходилось «затачивать» цилиндры. Плоская отделка обеспечит максимальное сжатие с самого начала и устранит большинство проблем с посадкой и уплотнением колец.

Один из рецептов получения плоской поверхности – растачивание или хонингование с точностью до 0,003 дюйма от конечного размера. Затем доведите до окончательных размеров с помощью обычного абразива № 220 или № 280, а затем выполните полдюжины ударов камнем № 600, пробкой, гибкой щеткой или шлифовальным инструментом с нейлоновой щетиной.

Если используются алмазные камни, просверлите или грубо отточите до конечного размера с точностью до 0,005 дюйма. Затем отшлифуйте цилиндр до окончательных размеров с помощью алмазов с зернистостью от 325 до 500, после чего выполните от шести до восьми проходов гибкой щеткой или платохонинговальным инструментом. Многие эксперты рекомендуют оставлять немного дополнительного металла в отверстии для окончательной обработки, если для грубой заточки цилиндра использовались алмазы. Это связано с тем, что грубое шлифование алмазом оставляет очень грубую поверхность (более 100 RA в зависимости от зернистости используемого камня).

Хонингование твердых материалов
В последние годы покрытия Nikasil стали проблемой для производителей двигателей. Nikasil представляет собой твердое покрытие из никеля и карбида кремния толщиной от 0,0025 дюйма до 0,003 дюйма, которое наносится на отверстия цилиндров для повышения износостойкости. Изобретенный немецкой фирмой Mahle, Nikasil изначально был разработан для роторного двигателя Mercedes Wankel. Он использовался BMW и Porsche в некоторых двигателях, а также во многих двигателях цепных пил, некоторых мотоциклетных и судовых двигателях и даже во многих двигателях NASCAR Winston Cup.

Дженсен из Goodson говорит, что PER успешно хонинговали цилиндры, обработанные никасилом, с помощью алмаза. Но для небольших мастерских, в которых есть только портативное точильное оборудование, вы не сможете оказать достаточное давление с помощью алмаза, чтобы заточить никасил. Лучший совет здесь — использовать силиконовый карабин № 220 и просто сделать пару ударов, чтобы удалить глазурь с цилиндра. Если цилиндр необходимо расточить слишком большого размера, вырежьте его с помощью расточной оправки, а затем отшлифуйте обычным способом, чтобы получить желаемые размеры и отделку.

Эд Киблер из Winona Van Norman в Уичито, штат Канзас, говорит, что новые более твердые покрытия на стенках цилиндров вынуждают мастерские переходить на алмазное хонингование и модернизировать свое оборудование.

«Я вижу много мастерских, которые интересуются алмазами, но не до конца понимают, что входит в процесс алмазной заточки. Алмаз требует большого давления для резки. Некоторые люди используют алмаз в портативных хонинговальных станках, но на самом деле вы не можете получить достаточное давление, чтобы алмазы работали хорошо. Сказав это, я искренне верю, что новые более твердые материалы для покрытия цилиндров заставят людей перейти на бриллианты», — говорит Киблер.

«Двухтактный материал — это никасил. Теперь и лодочные моторы идут на Никасил. Все магазины NASCAR Winston Cup используют цилиндры Nikasil. Если это хорошо для NASCAR, то вскоре вы начнете видеть это и в OEM-двигателях», — объясняет Киблер. «Наступает время, когда вам придется использовать алмазы, если вы собираетесь затачивать цилиндры из никасила».

Киблер говорит, что все, что делают большинство мастерских, это слегка придают никасиловым цилиндрам шероховатость. «На самом деле вы не снимаете много материала. Мастерские Winston Cup обкатывают некоторые из этих моторов за пять гонок, прежде чем переделывают цилиндры. Покрытие Nikasil действительно продлевает срок службы колец и снижает их износ».

OEM TRENDS
Дэйв Райли из компании Gehring L.P. в Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, поставщик хонинговального оборудования для производителей оригинального оборудования, говорит, что сегодня почти все бензиновые двигатели внутреннего сгорания OEM в Северной Америке проходят черновую хонинговку с использованием алмазных абразивов.

Райли говорит, что основной упор OEM-производителей делается на использование водорастворимых синтетических охлаждающих жидкостей для хонингования, что означает использование алмазных абразивов, поскольку обычные стекловидные абразивы требуют масла для хонингования. Другая отраслевая тенденция, которую он видит, заключается в том, что отверстия цилиндров изменяются для получения более гладкой поверхности.

«Мы говорим об очень гладкой поверхности от 0,15 до 0,3 Ra, — говорит Райли. «Они делают это для дальнейшего сокращения выбросов. Во многом это обусловлено технологией колец, потому что кольца теперь могут выжить в условиях, которые обеспечивают гораздо меньше масла. Однако, на мой взгляд, эти новые спецификации отделки поверхности достигают пределов технологии».

Одним из способов, которым OEM-производители пользуются для достижения высокого качества обработки отверстий, является использование хонинговальных станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Скорость резки этих станков на 50–75 процентов выше, чем у тех, что использовались 10 лет назад. Более высокая скорость резки позволяет абразивам резать более гладко, а более мелкие абразивы можно использовать для получения более гладкой поверхности без ущерба для времени цикла.

Райли говорит, что существует существенная разница во времени, которое OEM-производители отводят на хонингование цилиндра, по сравнению с тем, сколько времени тратит на тот же процесс типичный производитель двигателей послепродажного обслуживания или завод по ремонту двигателей. Он говорит, что OEM-производители обычно тратят от 15 до 20 секунд на хонингование отверстия с помощью автоматизированного хонинговального оборудования. Для сравнения, ручное хонингование канала ствола с помощью мощного хонинговального станка может занять до нескольких минут.

«Станки OEM полностью автоматизированы и автоматически контролируют размер и форму отверстия. Они также измеряют и проверяют 100 процентов отверстий и могут сортировать отверстия по размеру, если они работают с классами отверстий», — говорит он.

«По мере того, как растет потребность в воспроизведении OEM-покрытий на вторичном рынке, растет и спрос на хонинговальное оборудование, отвечающее этим спецификациям. Это, очевидно, повлияет на затраты на хонингование», — объясняет Райли. «Мы разрабатываем недорогой одношпиндельный хонинговальный станок с ЧПУ для вторичного рынка. Оператор загружал блок, и станок автоматически затачивал отверстия в соответствии с допусками OEM».

Райли говорит, что Геринг также предлагает услуги по хонингованию на заказ для разработки прототипов малосерийных двигателей и высокопроизводительных двигателей.

Качество отверстия цилиндра играет огромную роль в снижении трения и прорыва газов, что способствует повышению производительности и долговечности двигателя. Улучшенная геометрия отверстия также способствует лучшему уплотнению и большей полезной мощности. Райли говорит, что многие производители высокопроизводительных двигателей оттачивают свои блоки, чтобы более точно имитировать реальные условия работы. Они также используют пластины крутящего момента при хонинговании (некоторые с имитацией коллекторов для дополнительной нагрузки на блок) и могут даже прикрутить колокол к блоку, чтобы воспроизвести напряжения и нагрузки, которые блок будет испытывать в автомобиле.

«Для OEM-производства мы разработали зажимные и другие методы, чтобы нагрузить блок во время его хонингования», — говорит Райли. Это сделано для дальнейшего улучшения геометрии отверстия и уплотнения.

Алюминиевые двигатели Скоро
Райли говорит, что еще одной тенденцией OEM является разработка двигателей будущего, в которых используются различные типы покрытия поверхности отверстия в алюминиевых блоках. Покрытия напыляются на порошковый металл или сплавы стальной проволоки, которые создают характеристики поверхности традиционного железного канала ствола.

«В прошлом году около 15 процентов двигателей-прототипов, которые мы видели, имели алюминиевые каналы с алюминиевым покрытием. В этом году процент составляет до 67 процентов. Таким образом, произошел резкий сдвиг в сторону алюминиевых блоков с отверстиями с покрытием».

Алюминиевые каналы с покрытием имеют ряд преимуществ, одним из которых является лучшая теплопроводность между цилиндрами и водяной рубашкой. Другой — меньшая тепловая деформация для лучшей герметизации. Покрытие обеспечивает износостойкость и позволяет использовать отверстия большего диаметра в пределах заданного размера блока для увеличения общего рабочего объема.

Райли говорит, что OEM-производители в настоящее время протравливают отверстия кислотой, чтобы закончить их. Но кислота небезопасна для окружающей среды, поэтому OEM-производители разрабатывают альтернативные способы отделки алюминиевых каналов с покрытием, которые не требуют травления кислотой. Алмазное хонингование используется для черновой обработки, но завершающий этап выполняется абразивами на неметаллической связке, такими как стекловидные абразивы, резина или щетки. Цель состоит в том, чтобы придумать процесс, который будет работать с использованием хонинговальной жидкости на водной основе.

Каким образом на вторичном рынке будут ремонтировать отверстия с покрытием в алюминиевых двигателях? Райли говорит, что наиболее вероятный подход будет состоять в том, чтобы отшлифовать первоначальную отделку канала ствола, затем повторно нанести поверхностное покрытие и восстановить его в соответствии со спецификациями OEM.

Лазерное структурирование
Несколько лет назад Геринг разработал уникальный процесс под названием «лазерное структурирование» для повышения долговечности двигателя. В процессе используется лазер для выжигания небольших ямок в областях поверхности отверстия цилиндра, где нагрузка на кольца и износ являются максимальными. Ямки улучшают удержание масла и смазку колец, а также значительно снижают износ колец и отверстий.

Райли говорит, что новый процесс лазерного структурирования теперь используется в Европе на дизельных двигателях. «При пробеге 150 000 километров отверстия почти не измеримы (всего 1–2 микрона), а показатели выбросов такие же, как у новых», — говорит он.

Райли говорит, что процесс лазерного структурирования можно использовать для создания практически любого рисунка, какой только можно вообразить, на поверхности ствола. Как правило, ряд точек или штрихов глубиной от 25 до 60 микрон и шириной 40 микрон выжигается лазером в верхней трети цилиндра после получистовой обработки отверстия. Затем выполняется заключительный шаг хонингования с использованием мелких камней, чтобы удалить любые скопления материала вокруг ямок и закончить отверстие.

Лазерная часть процесса занимает от 9 до 15 секунд на цилиндр и использует специальную машину, которая вращает и опускает лазерный луч по мере того, как он проецируется на поверхность каждого цилиндра.

Райли говорит, что процесс лазерного структурирования идеально подходит для твердых блоков или блоков со специальным покрытием поверхности, которые затрудняют их чистовую обработку с помощью обычных методов хонингования. «Это идеальное приложение для высокопроизводительных дизельных и авиационных двигателей», — говорит он.

Не забывайте чистить отверстия
Завершая эту статью о хонинговальных абразивах, последний момент, о котором следует помнить, это важность очистки отверстий после хонингования. При хонинговании в отверстиях остается много металлических и абразивных частиц, которые необходимо удалить перед сборкой двигателя. Мытье и чистка теплой мыльной водой удалит большую часть рыхлого мусора. Некоторые производители двигателей протирают цилиндры жидкостью для автоматических трансмиссий. Суть в том, чтобы цилиндры были чистыми, чтобы не было загрязняющих веществ, которые могли бы повредить кольца или попасть в масло.

<<Боковая панель>>

ПОЧЕМУ АЛМАЗЫ ТАК ДОРОГИЕ
Если вас не устраивает высокая стоимость алмазных точильных брусков, вот краткое объяснение, почему они такие дорогие:

Алмаз – это особая форма углерода, которая образуется естественным образом под действием сильной жары и давления глубоко внутри земли. Таким образом, его не так много или легко найти. Впоследствии искусственные синтетические алмазы в основном используются для промышленных абразивов.

Ученые поняли, что если бы они могли воспроизвести тепло и давление, которые сформировали природные алмазы глубоко в земле, они могли бы превратить обычный графит (другая форма углерода) в алмаз. По их оценкам, для осуществления трансформации потребуются температуры выше 6300 градусов по Фаренгейту и давление примерно в один миллион фунтов на квадратный дюйм. Но, как выяснили ученые, это было не так просто. Как они ни старались, им не удавалось заставить графит изменить свою кристаллическую структуру и стать алмазом, пока исследователи General Electric не открыли секрет в 1951.

Чтобы изменения произошли, нужен был катализатор. Катализатор оказался смесью расплавленного железа, никеля и кобальта. Различные пропорции ингредиентов в катализаторе до сих пор держатся в строжайшем секрете, поэтому лишь несколько компаний во всем мире обладают опытом производства синтетических алмазов. В США синтетические алмазы производятся на заводе GE в Уортингтоне, штат Огайо. Несколько лет назад нам устроили экскурсию по заводу, но никому, кроме нескольких доверенных лиц, не разрешается заглядывать внутрь помещения, где на самом деле производятся бриллианты.

GE заявляет, что может создавать синтетические алмазы различных типов и размеров для различных промышленных целей, изменяя температуру, давление и тип катализатора. Искусственные алмазы обычно имеют желтоватый оттенок и размером с песчинку. Тем не менее, они идеально подходят для использования по назначению в качестве абразива. Они такие же твердые, как природные алмазы, и на самом деле работают лучше благодаря своим индивидуальным формам и характеристикам.

Технологии — Отработка принципов работы

Используя наш веб-сайт, вы соглашаетесь с тем, что мы используем файлы cookie для улучшения вашего просмотра с помощью Gehring.

Вы используете очень устаревший браузер. Чтобы в полной мере использовать наш веб-сайт, мы рекомендуем вам обновить браузер до последней версии.

Хонингование — это процесс механической обработки, обеспечивающий оптимальное функциональное качество поверхности отверстий.

Внешний вид

В результате новых требований к качеству процесс хонингования развивается непрерывно. Таким образом, появились многочисленные переменные процесса, такие как хонингование по форме, хонингование плато, хонингование лентой или хонингование по винтовой направляющей. Поэтому мы рассматриваем наших клиентов как партнеров в отношении развития инновационные и прогрессивные технологические идеи.

Цель хонингования

Хонингование – это процесс механической обработки, который обеспечивает функциональную поверхность чистовую обработку отверстий. Помимо достигаемой размерной и геометрической точности, все большее значение приобретает топографическая форма шероховатости поверхности. Это может быть гладкая поверхность, но также может быть и шероховатая топография с определенными масляными карманами. Структура поперечных канавок имеет решающее трибологическое значение. Функция отточенных поверхностей всегда заключается в допуске, скольжении или уплотнении и направлении. Из этого мы можем видеть конечное применение хонингования. Типичными деталями, подвергаемыми процессам хонингования, являются поршни двигателей внутреннего сгорания, вкладыши, коленчатые валы из чугуна, алюминия или сплавов железа с различной микроструктурой.

Ваши детали, НАШИ МАШИНЫ

К отверстиям клапанов гидравлических, пневматических систем и систем впрыска топлива предъявляются высокие геометрические требования. Шестерни, шатуны, гидравлические цилиндры, цилиндры подвески и керамические компоненты также являются прецизионными деталями, которые оттачиваются партиями разного размера. Мы можем предложить хонинговальные станки с различной площадью обработки (диаметр отверстия, длина хонингования) и степенью автоматизации. Отверстия диаметром от 0,8 мм до 200 мм и длиной до 24 метров можно обрабатывать на Заточные станки Геринга. Общим для всех конфигураций является угол хонингования, под которым пересекаются хонингованные канавки (штриховка). Достигаемая точность в отношении допусков на размеры, цилиндрической формы и шероховатости соответствует функциональным требованиям энергоэффективного заполнителя.

Вот несколько типичных примеров применения для хонингования. Это лишь малая часть деталей, которые можно обрабатывать. Если у вас есть вопрос или вы хотите узнать, можем ли мы обработать вашу заготовку, пожалуйста, свяжитесь с нами!

Cylinder boring
Coated cylinder bores
storage aisles
Gear wheels, planetary gears
Injection nozzles, control housing
Control valves, hydraulic valves
Con rods

Process kinematics

An essential feature of процесс хонингования — это процесс кинематики. Он выполняется инструментом и включает в себя движения подъема, поворота и подачи. Эта кинематика придает этому процессу типичный угол хонингования. Движение подачи вызывает радиальное расширение инструмента, в результате чего абразив входит в контакт со стенками отверстия. Это достигается за счет электромеханической системы подачи, благодаря которой усилие подачи можно регулировать в регулируемых пределах.

Соосность

В дополнение к кинематике важным свойством процесса хонингования является соосность. Как уже упоминалось, хонинговальные бруски можно перемещать к стенке отверстия с помощью радиальной подачи. Благодаря движению подачи инструмент центрируется в отверстии. Ось отверстия и ось инструмента идентичны. Это обеспечивает достаточную степень свободы по отношению к инструментальному узлу. Для этого инструмент прикрепляется к хонинговальному шпинделю двойным шарниром. Такое расположение позволяет инструменту регулировать положение и угол отверстия. Точность определения местоположения не может быть исправлена затачиванием. Однако есть исключения, как в случае с позиционным хонингованием, которые выполняются жестким инструментом.