Хонингование. Теория и технология
Хонингование — (англ. honing, от hone — хонинговать, буквально — точить). Вид абразивной обработки материалов с применением хонинговальных головок (хонов). В основном применяется для обработки внутренних цилиндрических отверстий путём совмещения вращательного и поступательно-возвратного движения хона с закреплёнными на нём раздвижными абразивными брусками с обильным орошением обрабатываемой поверхности смазочно-охлаждающей жидкостью. Хотя также встречается и наружное хонингование, но выполняется такая операция на специализированных станках. Наружное хонингование применяется на деталях большой длины, обработка которых в обычных металлообрабатывающих станках не представляется возможным. Например, штоки гидротормозов артиллерийских орудий. Хонингование наружных поверхностей может осуществляется на модернизированных (шлифовальных, горизонтально-расточных) станках. Хонинговать можно детали как из черных материалов (стали и чугуны), так и из цветных (латуни, бронзы, алюминиевые цинковые и магниевые сплавы).
При ремонте двигателя хонингуют, в основной своей массе, внутренние цилиндрические поверхности — отверстия. Это втулки верхней головки шатуна, отверстия нижней головки шатуна, втулки коромысел привода клапанного механизма, постели коленчатого вала и конечно же цилиндры двигателя.
Если считать, что цилиндры — это сердце мотора, то знания о хонинговании, свойствах получаемой поверхности и методах её получения — это кардиология.
Для нормальной работы поршневых колец (кардиологический аналог каждый может себе придумать сам) на стенке цилиндра необходимо обеспечить определённый микропрофиль поверхности — совокупность пересекающихся рисок. Глубина и взаимное расположение этих рисок в значительной степени определяет такие эксплуатационные параметры как компрессия, мощность, расход масла, расход топлива, износ цилиндро-поршневой группы и ресурс двигателя. Нанесение этих рисок как раз и происходит при работе хонинговальной головки с установленными в неё брусками по поверхности цилиндра. Одновременное вращение инструмента и его возвратно поступательные движения определяет угол взаимного пересечения рисок на поверхности цилиндра — угол хонингования. Вид применяемого абразива, его зернистость и связка определяет шероховатость поверхности цилиндра, глубину и размер рисок. Соответственно не сложно догадаться, что следует различать черновое и чистовое хонингование, а следовательно и применяемые при хонинговании бруски.
«Законодатель моды» в данном вопросе – фирма KOLBENSCHMIDT (KS) – дает чёткие рекомендации по выполнению данной операции. Фотоматериалы — картинки из буклета KS. Так вот, рекомендации распространяются на применение абразивных и смазочных материалов, настройку оборудования, припуски на обработку и самое главное — методы контроля качества выполненной работы.
Для контроля шероховатости немцы применяют тестер Hommel с возможностью вывода на печать диаграммы микропрофиля и параметров шероховатости в оценочных единицах.
Шероховатость поверхности после хонингования выдерживается строго от вида топлива:
- для бензиновых
- для дизельных двигателей Rz = 4 … 8мкм, Ra = 0,8 … 1,2мкм;
Для контроля угла хонингования — применяется специальная пленка-шаблон. На фото она приложена к стенке цилиндра.
О влиянии параметров хонингования и миф о «зеркальной», абсолютно гладкой поверхности цилиндра
Для надёжного удержания масла на поверхности цилиндра (чего ради собственно и затеяна вся эта вращательно-поступательная «возня»), стенка последнего должна иметь определённую шероховатость абсолютно гладкая стенка не способна удержать на себе масло, в количестве необходимом для нормальной смазки колец. С абсолютно гладкой, зеркальной, поверхности масло будет сниматься почти полностью, оставшееся масло будет сгорать, а нового масла, необходимого для нормальной смазки поступать не будет. Таким образом будут формироваться условия для сухого трения, которое вызывает повышенный износ. Поверхность, обладающая высокой шероховатостью, способна значительно лучше задерживать на себе масло и соответственно воспринимать более высокие механические нагрузки. Низкая шероховатость удерживает масло несколько хуже. Больший угол хонингования влияет на расход масла (угар), но в этом случае меньше проявляется волнистость поверхности цилиндра. Маленький угол влияет на снижение расхода масла. Вот такие закономерности. Поэтому требуется подбор режимов хонингования и применяемых материалов, которые и обеспечивают необходимый результат.
Грубая поверхность (глубокие риски — высокая шероховатость) получаются после применения крупно зернистого абразива, на первой стадии чернового хонингования. Здесь применяют алмазные бруски на медной основе. Хонингование ведётся с избытком СОЖ. Для выноса из зоны резания продуктов износа, как материала цилиндра, так и материала бруска.
Получаемая после чернового алмазного хонингования поверхность непригодна для работы по ней колец, поршня да и работы вообще. В некоторых случаях алмазное (силовое) хонингование служит заменой расточки цилиндра, с той лишь разницей, что процесс хонингования более производительный и легче поддаётся автоматизации.
На второй стадии полученная поверхность обрабатывается более мелкозернистым абразивом, но не чистовым. При этом формируется новый микропрофиль поверхности. На данном этапе применяют абразивные материалы с размером зерна 1/150 мм.
Окончательное хонингование ведется материалами с зерном от 1/300 — 1/500 мм, до достижения окончательного размера цилиндра.
Финишная операция при хонинговании — хонинговое крацевание. При этой операции не происходит изменение размера цилиндра (отверстия) полученного при чистовом хонинговании. При этой операции полученный микропрофиль полностью очищается от остатков хонинговального абразива, обнажаются графитовые зёрна (для чугунных цилиндров), что влияет на снижение трения, а следовательно на механические потери и износ. При крацевании используют специальные щётки, из нейлоновых нитей с добавлением кристаллов кремния.
Используя оборудование для хонингования можно проводить также нанесение антифрикционных покрытий на стенки цилиндров, обрабатывать цилиндры алюминиевых блоков (правда не всех) и выполнять плосковершинное хонингование. Данные операции принципиально не отличаются от обычного хонингования. Для их проведения необходимы специальные материалы и хонинговальные бруски.
материалы сайта mehanika.ru
Технология хонингования цилиндров
Хонингованием называется вид абразивной обработки отверстий, при котором используются специальные механизмы –
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
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.
6.3 Хонингование гильз цилиндров
1) Гильза (блок цилиндров) устанавливается и крепится на столе хонинговального станка.
2) В зависимости от диаметра отверстия и материала гильзы подбираются необходимые параметры хонинговальных брусков для черной и чистовой обработки (см. приложение 1).
3) Устанавливается ход хонинговальной головки с таким расчетом, чтобы выход брусков за пределы обрабатываемого отверстия в верхнем и нижнем положениях был не более 1/3 длины бруска во избежание образования корсетной формы гильзы и не менее ¼ длины во избежание бочкообразности.
4) По справочным таблицам выбираются окружная и возвратно-поступательная скорости хонинговальной головки, и станок настраивается на их ближайшие значения (приложение 1).
5) Сначала проводится черновая обработка:
— на шпиндель устанавливается хонголовка вручную, вводится в обрабатываемую гильзу;
— нажатием кнопки «Подача пуск» и «Шпиндель пуск» включается возвратно-поступательное и окружное движение хонинговальной головки;
— открытием пневмокрана осуществляется разжатие брусков, и производиться черновое хонингование гильзы цилиндра до снятия 0,7…0,8 общего припуска;
— для промера гильзы или при окончании обработки выключаются разжим брусков, вращение хонинговальной головки и нажатием кнопки «Выход хоны» хонголовка выводится из гильзы.
6) После черновой обработки на шпиндель устанавливается чистовая хонголовка, изменяются скорости возвратно-поступательного и окружного движения, и производится чистовое хонингование гильзы цилиндров до получения необходимого размера.
7) Оценивается качество обработки гильз цилиндров путем контрольного измерения полученных размеров и сравнивания поверхности с эталонами шероховатости.
Примечание: В процессе хонингования необходимо следить за нагрузкой станка, которая контролируется указателем нагрузки (амперметром), установленным на пульте управления. Если показание амперметра превышает 5А, следует уменьшить усилие прижима брусков.
7 Отчет по работе
Таблица 7.1 Микрометражная карта дефектации гильз цилиндров двигателя……………….
№ цилиндра | Сечение I | Сечение II | Сечение III | Сечение IV | Максимальная овальность, мм | Максимальная конусность, мм | ||||
А-А | В-В | А-А | В-В | А-А | В-В | А-А | В-В | |||
1 | ||||||||||
… | ||||||||||
6 | ||||||||||
Таблица 7.2 Данные по растачиванию гильз цилиндров……….
Показатели | Значения, обозначения |
— расчетная — принятая по станку
— принятая по станку
сеч. II сеч. III сеч. IV — наибольшая овальность — наибольшая конусность |
Таблица 7.3 Данные по хонингованию гильз цилиндров
Показатели | Черновое хонингование | Чистовое хонингование |
— окружная — возвратно-поступательная
сеч. I сеч. II сеч. III сеч. IV — наибольшая овальность, мм — наибольшая конусность, мм |
Выводы:
Как правильно делается хонингование цилиндров двигателя
Под этим процессом первоочередно подразумевается абразивная обработка хонами (хонингованными головками) поверхностей. Абразивные тросики прикрепляются к головке специального инструмента. Эта процедура является одним из этапов капитального ремонта моторов, она проходит для того, чтобы уменьшить шероховатость гильз и цилиндров, увеличить продолжительность работы двигателя. Как же протекает данная операция мы раскроем далее в статье.
Что такое хонингование
Что же именно представляет из себя хонингование или расточка цилиндров? Как мы уже упоминали, это очень важный этап в починке движка, так как он выступает финалом в капитальных работах над силовой установкой автомобиля. Расточка применяется к обработке не только уже нами перечисленных деталей, но и втулок, шатунов, постелей коленчатого вала и, более того, наносится на плоскости. Теперь разберёмся в самом важном вопросе: для чего же проводить данную процедуру, и какую пользу получит от этого ваш железный конь?
Для чего нужно хонингование двигателя
Любая деталь не служит долго. Каждой, в своё время, требуется ремонт, но находчивый водитель знает, что существуют методы и подходы, которые и жизнь детали продлят, и сэкономят сбережения. Хонингование блока цилиндров и есть один из таких выходов из положения. Что касаемо деталей двигателя непосредственно, то за свою службу они изменяются в параметрах. Что ещё менее приятно, так это появление царапин повсеместно.
Как вам прекрасно понятно, всё это очень пагубно влияет на работу мотора в целом, и вот к ухудшению чего это приводит:
- Компрессии.
- Использованию большего количества горючего и масла.
- Мотор не развивает былую мощность.
Поэтому стоит незамедлительно заняться ремонтными работами блока, чтобы в последующем не пришлось заменять кривошипно-шатунный механизм, а здесь речь идёт уже о совсем другой сумме. Также можно отметить, что при обработке можно поставить старые поршни на обновлённые гильзы, если они ещё в солидном состоянии.
Теперь поговорим о технологии обработки. Сама работа проделывается инструментом, от которого и пошло название операции, а именно – хоном. Он вращательными движениями проходиться по поверхностям, срезая слои металла совсем незначительных размеров. Для скольжения рабочие используют смазочно-охлаждающую жидкость. Зачастую это всем нам известный керосин, но допускаются и другие варианты на основе водно-масляных эмульсий. Главное – правильно рассчитать давление, чтобы добиться равномерной и правильной поверхности цилиндра.
Инструмент для хонингования
Основным профессиональным инструментом является конструкция, состоящая из брусков (абразивных материалов), которые отличны параметрами и уровнем абразивности. За счёт металлической оправы, в который закрепляются сами бруски, можно выставлять желаемые параметры. Головка, вокруг которой находятся бруски, муфтой присоединяется к штоку, который, в свою очередь, крепится в патрон станка.
К хонингованию вручную можно отнести два вида инструмента:
- Насадка для дрели или вообще шуруповёрта. Она напоминает по виду ёршик, ну а абразивным материалом выступает камни, закреплённые на кончиках пружинок.
- Устройство, складывающееся из трёх лап. Материал тот же, что и в предыдущем варианте, как и способ использования (т.е. при помощи дрели или шуруповёрта).
Целесообразность ремонта своими руками
Стоит ли проводить хонингование цилиндров своими руками? Лучше не рисковать и, если у вас есть возможность, прибегнуть к помощи специалистов, которые знают своё дело. Вам будет сложно создать нужное давление для получения нужной шероховатости поверхностей двигателей внутреннего сгорания. У человека, проводящего работу, не выйдут идеальные по форме детали.
Но, если вариантов не остаётся, то выбирайте устройства с тремя лапами.
Что лучше: хонингование или шлифовка цилиндров мотора
Разницей между двумя методами выступает то, что после шлифовки поверхность будет исключительно гладкой, а для того, чтобы задерживался смазочный раствор, должна присутствовать незначительная шероховатость. Поэтому, чтобы обеспечить качественное и обильное смазывание колец поршня, мы вам советуем прибегнуть именно к хонингованию деталей.
Конечно, некоторые мастера предпочитают не использовать хон, так как утверждают, что в любом случае в дальнейшей эксплуатации мотора образуется зеркало (так называется гладкая поверхность). Мы это не будем отрицать, но подумайте, как вы отсрочите следующий ремонт, если воспользуетесь щадящим хоном. Вы выиграете время и сэкономите.
Подведём итог нашей сегодняшней статьи. Не забывайте своевременно уделять внимание деталям вашего двигателя, как никак от него многое зависит. Надеемся, вам стали понятны плюсы, которые приносит с собой рассматриваемый способ обработки. Удачи вам и не забывайте оставлять комментарии ниже.