Монтаж болтов головки блока цилиндров

Затяжка болта с усилием крутящего момента

Раньше болты головки блока цилиндров затягивались с точно определённым крутящим моментом за несколько этапов в зоне эластичного растяжения материала болта. Хорошо известны недостатки затяжки с усилием крутящего момента:

• При приложении крутящего момента возникают колебания силы предварительной затяжки, составляющие ± 20 %, вследствие различных моментов силы трения на головке болта и на резьбе. Добиться равномерного распределения прижатия по всему уплотняемому сочленению, используя этот метод, было невозможно.

• В результате холодностатических процессов усадки прокладок из мягких материалов после установки (влечёт потери усилия предварительной затяжки), да и дальнейшего уменьшения усилия при работе двигателя приходилось по истечении определенного периода эксплуатации двигателя производить дозатяжку болтов. Но и дозатяжка вовсе не устраняла разброс сил, создаваемых болтами.

Затяжка болтов с крутящим моментом и углом поворота

Применяется для нового поколения двигателей. При этом новом методе болт ГБЦ не только получает эластичное растяжение, но и пластичное удлинение. А это даёт существенные преимущества по сравнению с затяжкой болтов с усилием крутящего момента.

Описание комбинированного метода: при осуществлении метода затяжки с усилием крутящего момента и углом поворота болт на первом этапе затягивается с чётко определенным низким крутящим моментом в эластичной зоне характеристической кривой болта.

После затяжки с усилием крутящего момента далее болт завинчивается на определённый угол поворота. Материал, из которого изготовлен болт, при этом подвергается пластичной деформации, выходящей за предел текучести (он характеризует переход от эластичной к пластичной зоне).

Преимущества затяжки болтов с усилием угла поворота

Монтаж болтов ГБЦ по этому методу в сочетании с новыми модификациями болтов существенно уменьшает зону разброса сил предварительной затяжки. Приложение усилий угла поворота преобразуется не в большую силу предварительной затяжки, а только в пластичное удлинение болта. Благодаря этому достигается равномерно высокий уровень усилий затяжки всех болтов ГБЦ. Это очень важное преимущество для герметичности всего соединения.

Дозатяжка болтов головки блока цилиндров не требуется. Прокладки с металлическими прослойками только способствуют этому, поскольку в этом случае возникают лишь небольшие величины усадки. Те колебания сил затяжки, которые всё ещё остаются, объясняются габаритными допусками при изготовлении болтов и допусками по прочности материала. Плюсы современных методик:

• Равномерно высокий уровень усилия на всех болтах.

• Надёжно функционирующее уплотнительное соединение.

• Экономия расходов.

Очерёдность затяжки

Болты головки блока цилиндров следует затягивать согласно точно заданной очерёдности по инструкции изготовителя. Очерёдность, а также моменты и углы затяжки указываются изготовителями двигателей и прокладок, они точно соответствуют конструкции конкретных двигателей. Затяжка болтов производится за несколько этапов, причём отдельные шаги могут выглядеть, например, следующим образом:

• 1-й этап: 20 Nm (т.е. болты следует затянуть с крутящим моментом затяжки 20 Nm).
• 2-й этап: 60 Nm (крутящий момент затяжки 60 Nm).
• 3-й этап: 90° (болты следует дотянуть с углом затяжки 90°).
• 4-й этап: 90° (болты ещё раз затянуть с углом затяжки 90°).

В основе очерёдности затяжки болтов лежит следующая закономерность: отдельные этапы при затяжке болтов всегда начинаются в середине двигателя (например, между цилиндром 2 и цилиндром 3) и продолжаются спиралеобразно или крестообразно в обе стороны к наружным болтам, удаляясь от цилиндра 1 и цилиндра 4.

За счёт этого обеспечивается оптимальная стяжка головки цилиндров через прокладку с блоком цилиндров. Если же инструкции не будут соблюдены, то произойдут нежелательные перетяжки и перекосы узлов двигателя. Следствие: нарушение герметичности сочленения «ГБЦ - прокладка - блок».

Условия надёжного монтажа болтов ГБЦ

Только новые болты ГБЦ обладают 100-процентной надёжностью. Новое поколение автомобильных двигателей имеет улучшенную концепцию герметизации, отвечающую конструкции мотора. Функция болтов играет при этом значимую роль.

Болты ГБЦ благодаря новому методу затяжки с усилием крутящего момента и учётом угла поворота, а также за счёт современных конструкций двигателей (например, пары алюминий-алюминий), способны пластично удлиняться на несколько миллиметров по сравнению со своим первоначальным состоянием.

Наряду с изменением прочностных свойств и растяжимости материала болтов, с удлинением болта связано также уменьшение его поперечника. При повторном использовании этого болта возникает опасность того, что уменьшенное сечение не сможет справиться с усилием, прилагаемым к болту. В результате болт может разорваться. Исследования показали: у болта типа М10 средней прочности 10.9 нагружаемость может снизиться на 10-15%, если сужение диаметра составит всего только 0,3 мм. Это означает, что прокладка будет прижиматься с недостаточной силой. Через непродолжительный период она потеряет герметичность. Помня об этом, для технически правильного ремонта сочленения «ГВЦ - прокладка - блок» следует всегда руководствоваться указаниями изготовителей двигателей и прокладок:

• Использовать всегда только новые болты головки блока цилиндров и новые прокладки.

• Соблюдать крутящие моменты затяжки и углы поворота.

• Соблюдать очерёдность затяжки.

• Использовать недеформированные, очищенные узлы и детали двигателя.

• Монтаж должен производить только обученный персонал.

• Использовать только качественный инструмент.

Только при соблюдении этих указаний можно обеспечить оптимальную затяжку и функционирующее герметичное соединение. Болты, которые уже были в употреблении и пластично удлинились, ни в коем случае нельзя использовать повторно. Этим предотвращаются возможные поломки на долгую перспективу, такие как разгерметизация и связанные с этим расходы на ремонт.