Как заменить седло клапана головки ВАЗ 2110

Прежде чем начать ремонт и сборку головки блока, а также других узлов двигателя, необходимо сначала провести необходимые измерения и проверки. Причем особое внимание уделите именно седлам клапанов.

 

Для чего это нужно?

Седло клапана - это самый ответственный элемент головки блока, вы легко в этом убедитесь, проанализировав условия работы клапана. Одно из главных его условий - это надёжное уплотнение сопряжения клапана с седлом, благодаря нему утечки газов из камеры сгорания минимальны, а его компрессия - максимальна. Выполнение этого условия говорит нам об обеспечении хорошего теплового контакта клапана с седлом. Если сказать по-другому, то плотное прилегание клапана к седлу даёт возможность отводить тепло от тарелки, нагретой горячими газами через седло в головку блока, которая охлаждается жидкостью. Если в сопряжении клапана будет нарушена герметичность, то это приведёт к нарушению нормального теплового режима седла, тарелки, возникнут опасные дефекты, из-за которых могут разрушиться деталей.

 

Очень важно, сохранить герметичность сопряжения в течение всего срока службы эксплуатации двигателя в автомобиле ваз 2110. Достигается это за счёт придания уплотняющим фаскам клапана и седла специального профиля, позволяющего компенсировать износ сопряженных поверхностей. Благодаря правильной геометрии седла, уменьшается сопротивление, как при впуске топливовоздушной смеси, так и при выпуске отработавших газов, соблюдая мощностные и экономические показатели двигателя. Необходимо знать, что в процессе эксплуатации, фаски и седла клапанов имеют свойство изнашиваться. Бывают и более серьёзные дефекты седел, которые можно обнаружить только при тщательном контроле головки блока.

 

Как проверить седло?

Прежде чем вы приступите к проверке, тщательно очистите поверхность седел и камер сгорания, т.к. бывают случаи, когда под слоем нагара скрываются трещины. Обратите особое внимание на «отмытые» от нагара в процессе работы двигателя на автомобиле ваз 2110, поверхности камер, бывает, что они резко отличаются от других камер по цвету: именно здесь можно обнаружить всяческие сюрпризы.

 

В зависимости от типа дефектов, вам необходимо будет принять решение о ремонте старых седел, если будет необходимо, то замените старые на новые.

 

Менять седло можно только в следующих случаях:

1) Вам удалось обнаружить трещину в стенке камеры сгорания, требуется ремонт головки блока сваркой;

2) Есть подозрение, что ослабилась посадка седла в головке;

3) Вокруг внешнего диаметра седла заметны следы коррозии;

4) На седле имеется трещина либо же имеются следы его обгорания;

5) У седла заметен большой износ, который ведёт к его сильному «углублению» при ремонте.

 

Последний дефект обычно приводит к тому, что тарелка клапана сильно «проваливается», а стержень клапана выдвигается наружу, нарушается работа гидротолкателя.

 

Если вам обнаружили один из указанных дефектов, необходимо срочно заменить дефектные седла, строго соблюдайте технологию замены, пользуйтесь технологией, которую рекомендует фирма Kolbenschmidt.

 

Производим замену седла

Вообще, замена седла - это несложная операция, её можно выполнить несколькими способами.

 

Сначала удалите старое седло. Затем если есть такая возможность, то для облегчения своей работы воспользуйтесь специализированным станком для ремонта головок блока. Можете даже воспользоваться универсальным станочным оборудованием, это может быть фрезерный или расточной станок. Также можете пользоваться ручными приспособлениями для ремонта седел.

 

Перед тем, как удалить старое седло, его необходимо расточить до того момента, пока не провернётся оставшееся тонкое кольцо, затем гнездо растачивают. Перед тем как обработать с помощью направляющего стержня (пилота) головку блока устанавливают на станке так, чтобы обеспечивалась соосность отверстия направляющей втулки и режущего инструмента. Если вы настроите резец на размер меньшего наружного диаметра седла, то после растачивания остальная тонкая часть седла, при вращении, легко будет удаляться вручную.

 

Обязательно расточите гнездо седла, тем самым вы обеспечите его соосность с направляющей втулкой. Почти во всех головках двигателей старых конструкций на автомобиле ваз 2110, имеются толстые стенки, поэтому можете не проводить обработку гнезда, если на его поверхности не имеется дефектов и чрезмерных отклонений от цилиндричности.

 

Если в головке блока обнаружены трещины, их необходимо разделать и заварить, и только потом, обработав сварные швы, растачивают гнезда для седел.

В таких случаях нужен контроль на герметичность рубашки (т.е. опрессовка) головки - делайте его также при любом подозрении на наличие скрытых трещин.

 

Опрессовка - это не сложная операция, но достаточно трудоёмкая. Обычно её проводят в горячей воде с помощью сжатого воздуха под давлением 5-6 атмосфер - этого достаточно, в местах скрытых трещин вы заметите пузырьки, делающие их видимыми.

 

Во время растачивании гнезда на станке всегда придерживайтесь определённых режимов резания: при растачивании чугунных головок, скорость станка должна быть около 100-250 об/мин, обратите внимание, что масло не используют, а при растачивании алюминиевых - 400-600 об/мин, но с маслом. У двигателей прошлых лет выпуска на автомобиле ваз 2110, диаметр гнезда после обработки должен быть почти на 2,5 мм больше, чем у диаметра тарелки клапана, а глубина - 4,5-6,5 мм. А вот в новых моторах, всё наоборот, диаметр гнезда под седло обычно не превышает диаметр тарелки, по причине недостаточной толщины стенок.

 

Сейчас в основном новые седла изготавливают из спеченных материалов или специальных чугунов. Некоторые фирмы даже выпускают заготовки седел, по форме они выглядят в виде трубы, у них уже имеются нужные наружные и внутренние диаметры, можете даже приобрести уже готовое седло, с увеличенным наружным диаметром.

 

Материал, из которого сделано седло, имеет решающее значение в плане надёжности и долговечности двигателя. Поэтому у многих производителей, например как Kolbenschmidt седла сделаны из специальных материалов. Например, для высоконагруженных моторов специально применяют композиционный материал - это высокодисперсный карбид вольфрама, который распределяют в матрице из инструментальной стали. По прочности и твёрдости данный материал похож на чугун, но по сравнению с ним он имеет более высокую износо- и теплостойкость. После введения специальных добавок в стальную матрицу, седло в условиях высоких температур приобретает смазывающие свойства керамики. Таким образом, предотвращается эрозия седла, которая может быть вызвана микросваркой седла с поверхностью клапана. Обычно эрозия происходит с обычными материалами седел у тяжело нагруженных дизелей и газовых двигателей.

 

При изготовлении седла обязательно выдерживайте натяг (в среднем 0,1-0,15 мм) по наружному диаметру и «не промахнитесь» с внутренним диаметром, он обычно меньше диаметра тарелки клапана на 2,5 мм. Также не забудьте выполнить на седле заходную фаску, благодаря которой при установке седла исключается задир гнезда.

 

Установка седла - это очень ответственный этап работы. Ещё раз проверьте, что замеры седла и гнезда выполнены вами правильно, в отверстии гнезда не должно оставаться стружки, приготовьте специальную оправку и приступайте к запрессовке.

 

Установку нового седла выполняют с помощью оправки ударным способом

Для того чтобы облегчить себе установку седла, головку блока подогревают до 180-200 С, а само седло охлаждают в углекислоте или жидком азоте. Запрессовку осуществляют ударным способом, всё должно происходить достаточно быстро, чтобы до её окончания не выровнялась температура деталей.

 

Как правильно поправить седло?

Для начала нужно обработать заменённое или изношенное седло, чтобы придать ему соответствующий профиль. Очевидно, этот профиль должен совпадать с формой тарелки клапана, иначе произойдёт негерметичность сопряжения, разрушение и перегрев тарелки и седла клапана.

 

Поверхность контакта тарелки с седлом должна находиться на расстоянии 0,4-0,8 мм от наружного диаметра тарелки. Приближая поверхность контакта к кромке тарелки, улучшится перенос тепла от клапана в седло. Но если поверхность выйдет на кромку тарелки, на ней образуется большой поток тепла, который с лёгкостью способен сжечь тарелку и седло. Перенося поверхность контакта чуть ближе к стержню клапана, может повыситься температура кромки тарелки, она «повиснет в воздухе» и её охлаждение будет затруднено, к тому же увеличится гидравлическое сопротивление потокам топливовоздушной смеси, а также продуктов сгорания.

 

Для того чтобы седло было нужного профиля, мы рекомендуем вам сначала обработать основной угол седла, обычно его делают на 0,5-1 мм меньше угла фаски клапана, за счёт этого ускоряется приработка клапана к седлу. Затем обработайте верхний угол, благодаря нему обеспечится высота рабочей фаски седла, и только потом обрабатывайте угол, который примыкает к поверхности камеры сгорания, за счёт этого угла, обеспечивается нужный диаметр седла.

 

Очень важно, чтобы ширина рабочей фаски седла была правильной. Обычно для впускных седел, ширина рабочей фаски составляет 1,0-1,5 мм, а выпускных - 1,5-2,0 мм. А для седел 16-клапанных моторов, у которых диаметр тарелки менее 31-32 мм, ширину фаски уменьшают в 1,5-2 раза. За счёт увеличения ширины фаски (а значит и площади контакта) улучшится охлаждение тарелки, но вот герметичность будет обеспечиваться намного труднее. Кстати за счёт последнего может произойти утечка горячих газов, а также прогар седла или клапана. Наоборот, узкая фаска хорошо уплотняет, но срок службы седла и клапана резко сокращается из-за воздействия на поверхностях контакта высоких механических нагрузок и температур.

 

Для того чтобы качественно обработать седла, применяйте различные методы: шлифовка, расточка специальными резцами и фрезами на специализированных станках или вручную.

 

Есть самый простой способ обработки, для этого вам понадобятся твёрдосплавные ручные фрезы («шарошки»). Этот недорогой инструмент продаётся сейчас практически везде.

 

После данной обработки профиль седла получится несколько упрощённым, может даже появится незначительная неконцентричность седла и оси отверстия направляющей втулки. Обычно всё это, а также следы «дробления» инструмента и невысокая чистота требуют последующей притирки.

 

У американской фирмы NEWAY есть инструмент, дающий прекрасные результаты. На нём стоят твёрдосплавные резцы, имеющие несколько режущих кромок, также их можно регулировать по диаметру. Данный инструмент является достаточно универсальным, он обеспечивает хорошую точность, а также чистоту поверхности, к тому же после него не требуется последующая притирка. Простота инструмента фирмы NEWAY делает его очень привлекательным для использования в СТО.

 

Обработка профильным резцом даёт самые широкие возможности. В этом случае в профиле самого инструмента уже заложена геометрия седла. Поэтому ошибки и неточности здесь исключены. Сёдла делаются в точности такими же, какими их спроектировали когда-то конструкторы мотора. Более того, они все делаются одинаковыми, а как вы знаете, для работы мотора это играет очень важную роль. Проводить данную обработку можно не только с помощью специализированных станков, но и относительно недорогих установок с ручным приводом, которые зачастую выпускаются только иностранными фирмами.

 

Правда есть одна отечественная установка, называется «Механика-2», она даёт аналогичные возможности. Основа конструкции - это самоустанавливающийся шпиндель с микроподачей.

 

Заметьте, что обрабатывать сёдла на такой установке в три раза быстрее, чем с помощью ручных шарошек, и всё это благодаря одновременной обработке всех фасок седла. Получить профиль можно любого сечения, можете даже удалить изношенное седло и обработать гнездо под запрессовку нового. Кстати последнее очень удобно при производстве спортивных и тюнинговых ГБЦ, имеющих «радиусный» профиль, как правило, у них, всегда, увеличенный диаметр седла.

 

В промышленном ремонте в основном пользуются специализированными «головочными» машинами. В России пока ещё не выпускаются такие станки, а вот из импортных моделей наиболее популярны SERDI, SUNNEN, AMC и BERCO. Такое оборудование даёт нам большие возможности, выполняет любые необходимые операции, обрабатывает или заменяет сёдла и направляющие на любых ГБЦ. И всё это благодаря шпиндельной части станка, свободно перемещающейся по станине на воздушной подушке, в результате чего облегчается самоцентрирование резца.

 

На указанном оборудовании точность обработки седла очень высока, после сборки узла обеспечивается хорошая герметичность клапана. Старайтесь при обработке пользоваться дорогим инструментом, так как, используя недорогой ручной инструмент, рабочая фаска зачастую будет не концентрична оси отверстия направляющей втулки (её несоосность составит более 0,02 мм), а поверхность фаски получится некруглой и будет иметь характерное «дробление». При такой обработке вы будете вынуждены прибегнуть к дополнительной операции, т.е. притирке клапана к седлу.

 

На большинстве отечественных СТО давно освоили и хорошо применяют притирку. Более того, во многих мастерских весь процесс ремонта седел выполняют только с помощью притирки, получают в результате совершенно произвольную форму сопряжения седла и клапана. Хотя зарубежные фирмы не рекомендуют притирку ни в каком виде, имеются весьма серьёзные причины.

 

На самом деле, при высокой точности обработки, которая характерна для импортного оборудования, притирка не требуется. В России пока нет хорошего оборудования, а то, что используется, не гарантирует нужную точность, из-за чего вам никак не обойтись без притирки. Как бы то ни было, притирка - это искажение фаски клапана и формы седла, седло насыщается абразивными частицами и в итоге происходит быстрое снижение ресурса двигателя. Поэтому решайте сами притирать клапан или нет.

 

После тщательной мойки всех деталей обязательно необходимо провести контроль на герметичность клапанов. Быстрее всего эту проверку можно выполнить на специализированных вакуумных установках. Вот только результат не всегда получается достоверным, так как усилие прижатия тарелки к седлу слишком велико, и некоторые погрешности обработки, такие как несоосность стержня, фаска клапана или отверстия направляющей втулки и седла, можно сразу и не заметить. Мы считаем, что даже самая простая проверка прилегания клапана «по краске», является более достоверной. Есть некоторые мастерские, которые перед проверкой клапанов на герметичность, наливают в камеру керосин, но это дольше и сложнее.

 

Контроль прилегания клапана к седлу – это важная процедура при ремонте любых седел

Последняя проверка заключается в том, что нужно проверить «выступание» стержня клапана, обычно она необходима для двигателей с гидротолкателями. Если тарелка очень сильно выступает в камеру сгорания, а его стержень «утоплен», то гидротолкатель не сможет выбрать зазор в приводе, так как не хватит хода плунжера. Данную ситуацию можно наблюдать после установки новых седел. Ремонтируя старые седла, могут "провалиться" тарелки, в таком случае после сборки головки клапаны могут зависнуть в открытом положении и полностью упереться в сжатые гидротолкатели.

 

Что ещё нужно сделать?

Перед сборкой отремонтированная головка блока должна иметь ровную привалочную плоскость. Восстановить плоскость можно с помощью обработки на фрезерном или плоскошлифовальном станках, но самые лучшие результаты вы получите только после обработки на специализированных станках (такие оборудования выпускаются многими зарубежными фирмами). Есть небольшая сложность при обработке головок дизельных двигателей с форкамерами. Они сделаны из жаропрочных сталей, а в некоторых двигателях внутреннего сгорания встречаются керамические форкамеры, такие форкамеры обладают очень высокой твёрдостью. Чтобы обработать плоскость такой головки, необходим специальный инструмент в виде блока абразивных секторов.

 

Собственно говоря, в форкамерах должно быть выступание над поверхностью ГБЦ в пределах 0,02-0,05 мм. Очень сложно соблюдать данное правило, это сильно усложнит вам работу, т.к. необходимо удалить форкамеры, обработать ГБЦ по плоскости, затем запрессовать новые форкамеры в головку прямо на столе шлифовального станка, а уже потом, требуется обработка поверхности форкамер. Запомните правило, если форкамеры в головке блока "сидят хорошо", то лучше их "не беспокойте. При обработке плоскости само собой произойдёт их выступание, за счёт «отжатия» инструмента, т.к. при работе станок с твёрдой стенки форкамеры снимет меньше металла, чем мягкого материала головки.

 

Итак, вы всё сделали - отремонтировали, восстановили, проверили, промыли. Значит, теперь можно собирать? Нет, ещё рано. Вы забыли проверить пружины клапанов, а именно их длину в свободном состоянии, а также усилие при сжатии на определённую величину, которые были регламентированы производителем двигателя в автомобиле ваз 2110.

 

Перед тем как установить клапаны в головку, обязательно смажьте маслом их стержни, будьте аккуратны, когда будете устанавливать маслосъёмные колпачки, не стоит бить по ним «со всей ненавистью», так как на некоторых моделях двигателях в автомобиле ваз 2110, у колпачков отсутствуют упоры, и они легко могут оказаться порванными.

 

В заключение добавим, что далее вам необходимо будет собрать головки блока, делается это достаточно просто. Перед тем, как установить головки на блок цилиндров, поверните распределительный вал в положение ВМТ 1-го цилиндра, а поршни, поворачивая коленвалом, отведите несколько от ВМТ, чтобы при работе не погнулись клапаны. Далее смажьте болты, головки блока, затяните их и точно установите фазы газораспределения.