Как правильно производится замена, прирезка и обработка седел клапанов

Седло клапана — небольшое кольцо, имеющее скос по внутренней поверхности.

Устанавливается в отверстия головки блока цилиндров, предназначенные для установки клапанов и перегонки через них топливовоздушной смеси и отработавших газов. Деталь запрессовывается в ГБЦ на заводе.

Выполняет следующие функции:

• герметичность отверстия;
• передает излишки тепла к ГБЦ;
• обеспечивает необходимый приток воздуха, когда механизм открыт.

Замена седла клапана требуется в том случае, когда восстановить его герметичность способом механической обработки не удается (многочисленные обработки в прошлом, прогар, сильный износ). Сделать это можно своими руками.

Ремонт детали выполняют при:

• прогаре тарелки;
• после замены направляющих втулок;
• при умеренной степени естественного износа;
• при нарушении герметичности соединения кольца с тарелкой.

Правка изношенных и поврежденных седел в домашних условиях выполняется с использованием шарошек. Помимо этого, может потребоваться сварочный аппарат или мощная газовая горелка, стандартный набор гаечных ключей, необходимых для демонтажа и разборки ГБЦ, притирочная паста, дрель.

КАК ПОМЕНЯТЬ СЕДЛО КЛАПАНА:

Клапаны вместе с сёдлами подвержены большим термическим нагрузкам, вследствие чего на них появляются дефекты, такие как трещины, пригары, раковины вследствие перегрева, либо в двигатель попадают посторонние предметы, которые повредят седло.

Если головка перегревалась, то может возникнуть несоосность седла и направляющей клапана, что приводит к негерметичности. Износ седла также идёт неравномерно, а по оси кулачка, из-за чего седло приобретает овальность. Все эти изъяны необходимо править с использованием фрез, шарошек или зенкеров, а потом притирать клапана; на специализированном оборудовании поправить седло можно в один заход без последующей притирки.

Если старое седло невозможно поправить, то его нужно заменить на новое, а потом уже обработать и нарезать на нём фаску под новый клапан. Процесс замены можно условно разделить на несколько частей: извлечение седла клапана, подготовка заготовки для нового седла, установка новой детали и завершающая обработка с подгонкой фаски под новый клапан. Разберём всё по порядку.

Ремонт седел

Ремонт седел клапанов выполняется при их естественном износе и неплотном прилегании тарелки к своему посадочному месту.

С целью восстановления геометрии колец применяются шарошки для седел клапанов — набор фрезерующих головок, позволяющих делать необходимые углы.

Шарошки могут использоваться в сочетании со специальным оборудованием. Однако оно является дорогостоящим. Поэтому в домашних условиях применяют ключ-трещотку с удлинителем. Правильно обработанные места имеют углы 30˚, 60˚ и 45˚. Обработка седел клапанов для создания каждого из них производится соответствующей фрезой.

Шлифовка седел клапанов не требует их нагрева или другой обработки. Проточку производят «насухую». В дальнейшем, в момент притирки, необходимо использовать специальную притирочную пасту. Для достижения лучшего результата притирку на новые седла рекомендуется производить вручную, а не с помощью дрели.

Еще одной разновидностью ремонта является проточка посадочных мест под ремонтные вставки. Для этого по вышеописанному алгоритму удаляют седла, после чего, специальным режущим инструментом протачивают места под них. Размер ремонтного места должен быть на 0.01-0.02 см меньше вставки. Монтаж производят после нагрева ГБЦ и охлаждение монтируемых элементов.

Правильно произвести расточку самостоятельно можно попытаться на свой страх и риск. Однако, с учетом сложности процедуры и необходимой высокой точности работ, подобные манипуляции лучше производить в условиях квалифицированной автомастерской или авторемонтного завода.

Извлечение седла

Сначала рассмотрим, как не надо делать, хотя некоторые гаражные гуру автомобилестроения рекомендуют делать именно так.

-сварка клапана + выбивание

Сначала старый ненужный клапан подгоняют под размеры седла, вставляют на посадочное сесто и приваривают клапан к седлу. Пока ещё не остыло, выбивают клапан, и он выходит вместе с седлом. За счёт разного расширения металлов- стали и алюминия- натяг уменьшается, когда остынет, будет не так легко выходить.

Почему так делать не надо? При сварке нагревается вся головка и её непременно поведёт, она станет кривая и в дополнение к этому откроются скрытые трещины, там, где были внутренние напряжения металла (а они есть в любом случае). Потом будете удивляться, почему моя головка вдруг оказалась пробитой.

Оптимальный способ: растачивание седла клапана на станке, пока он не станет размером с фольгу и сам не выпрыгнет из посадочного отверстия. Но… это нельзя реализовать в гараже из-за дороговизны оборудования, да и не в каждом селе будет такой станочек. Поэтому рассмотрим ещё один способ, лёгкий и безопасный, и реализуемый в любом гараже.

Устройство и вероятные неисправности клапанного механизма

Данный элемент работает в агрессивной среде ДВС, всегда подвержен значительным нагрузочным воздействиям динамического характера, существенному скоростному режиму и нагреванию. Для понижения преждевременного изнашивания ходовых элементов этой детали, в изготовлении ее используются чаще всего материалы, легированные никелем и хромом. В состав входит два основных элемента:

• головка;
• стержневая часть.

Эти автомобильные узлы могут иметь головки различных форм:

• в виде тюльпана;
• лоские;
• выпуклые.

На кончике стержня есть проточки конусного, фасонного или цилиндрического вида, помогающие фиксировать пружинки. Наиболее вероятный признак отказа клапанов – понижение мощности мотора, его нестабильность в работе. Связано это с залипаниями и образованиями зазорных участков. Еще одна причина – появление нагара, который скапливается у клапана и не позволяет ему закрываться. Видимым признаком также можно считать чрезмерное выделение выхлопных дымов. Если в ДВС появились посторонние шумы – износились стержневые части и направляющие. Поэтому рассмотрим, как выполняется замена седел клапанов своими руками.

Выбор гаражных мастеров: простой и безопасный способ

Стачиваем фрезой седло насквозь с одного края. Седло ослабнет, потеряет натяг и само выпрыгнет из посадочного отверстия, даже не придётся его насквозь точить, доходя до посадочной плоскости, когда останется чуть меньше, чем 0,5 мм натяга уже не хватает, чтобы удержаться. Разомкнув кольцо, седло больше не сможет сопротивляться.

Фреза для дрели продаётся в любом строительном магазине, стоит не дороже, чем сверло, поэтому данный метод такой доступный.

Теперь, когда седло извлечено, надо подумать, что мы будем туда вставлять.

Заготовка седла клапана

Для всех популярных моторов предлагаются заготовки сёдел клапанов, как стандартных размеров, так и ремонтных, с увеличенным внешним диаметром. Для редких двигателей заготовки надо заказывать или изготавливать на заказ.

Такие заготовки достаточно дешёвые, если не нашлось для какого-то мотора, можно подобрать по размеру из имеющихся наименований. Но и не забывайте, что фирмы, производящие детали двигателя (Kolbenschmidt), в частности клапана, производят ещё и сёдла тех же размеров, так что спрашивайте в магазинах вашего города. После установки седло надо будет обработать- нарезать фаску под клапан.

Чем пользоваться?

Такие работы подразумевают использование грубоватых инструментов и отличающихся практически ювелирной точностью – зенкеров и шарошек. Такие инструменты с узкой спецификой применяются исключительно при ремонте мотора.

Подборку шарошек для клапанных седел используют под выточку необходимых размеров диаметров. Подобные действия дают возможность придать тарелочке максимальную плотность закрывания.

Зенковки при ремонтных работах по клапанным седлам используются так же. Но есть одно различие – зенкер применяется не только на механических, но и электроинструментах.

Установка нового седла

Седло клапана правильно устанавливать с азотом, все другие методы не такие надёжные. В нормальном состоянии при комнатной температуре дивметр седла больше диаметра отверстия в головке, поэтому после установки получается некоторый натяг. Чтобы засунуть седло, его надо уменьшить в размере, для этого и нужен азот.

Азот в жидком состоянии сохраняет очень низкую температуру. Охлаждаясь в азоте, клапан сжимается в диаметре, и охладившись может свободно залезть в посадочное отверстие головки. В то же время, чтобы увеличить посадочное отверстие в головке, головку можно нагреть, тогда отверстие расширится и зазор увеличится. Если нагреть головку, то тогда не надо так сильно охлаждать седло, достаточно будет просто положить в морозилку и разницы температур будет достаточно.

Устанавливать седло без предварительной термической обработки нельзя, не будет достигнут необходимый натяг и седло выпадет в процессе эксплуатации.

При установке нужно забить седло, чтобы оно стало на место, сильно бить не надо, достаточно лёгких ударов.

Причины поломки деталей и их последствия

Характерная особенность направляющих элементов заключается в том, что они не выходят из строя в один момент, а изнашиваются постепенно. Срок «жизни» деталей на авто бюджетной категории составляет от 180 до 300 тыс. км, а на более дорогих иномарках может достигать 1 млн км. На процесс износа влияет несколько факторов, могущих его ускорить:

• качество применяемого моторного масла и своевременность его замены;
• температурный режим работы силового агрегата, чем чаще мотор перегревается, тем быстрее изнашиваются трущиеся поверхности;
• качество топлива и горючей смеси, чьи пары проникают в любые неплотности и вносят свою лепту в процесс медленного разрушения деталей.

Нагар на штоке разрушает втулку довольно быстро

Изношенная деталь характеризуется «разбитым» внутренним отверстием, в результате чего шток клапана начинает в нём слишком свободно ходить, а потом появляется люфт. Стержень перекашивается в процессе работы, а тарелка плохо совмещается с седлом, герметичность сопряжения постепенно теряется. Из камеры сгорания в механизм прорываются газы, а сверху попадает масло, в результате чего образуется нагар. Он тоже способствует ускорению износа, быстро приводя деталь в полную негодность.

Механическая обработка нового седла

На новом установленном седле надо нарезать фаску. Лучше всего это сделать на специализированном станке, так получится обработать наиболее точно. Это реализуется благодаря жёсткой центровке резца, чего невозможно добиться используя ручные шарошки.

Но если в вашей местности нет подобного оборудования, шарошки- это всё, на что вы можете рассчитывать. Если есть поблизости металлообрабатывающий цех, можно попробовать обработать клапана на фрезерном станке, результат вполне сойдёт.

На седле надо нарезать три кромки- внешнюю, внутреннюю и сверху них центральную, самую узкую, по которой седло будет соприкасаться с клапаном.

Не нашли интересующую Вас информацию? на нашем форуме.

Технология выполнения

Работа отличается сложностью, но при наличии необходимых навыков ее можно выполнить в гаражных условиях.

Чтобы извлечь седло, имеется несколько способов. Быстрым, но не слишком правильным, является наваривание клапана на седло с последующей выбивкой. Клапан обтачивается под размеры седла, вставляется в него и обваривается. Пока металл не успел остыть. Седло необходимо выбить молотком. Вся конструкция должна выйти без особых проблем. Но при этом помните, что от сварки металл нагревается, что может стать причиной деформирования головки. Выбивая, можно нанести повреждения посадочному месту под седло, что повлечет за собой дополнительные работы по обработке ГБЦ. Лучше всего воспользоваться токарным станком. Так можно сточить седло то такого размера, что оно станет, как фольга, и легко достанется. Если нет станка, можно воспользоваться дрелью и насадкой в виде фрезы. Стачивание проводится с одной стороны, пока не ослабеет натяжение. Теперь седло можно достать рукой.

Идеальный вариант установки нового седла – азотный, в котором следует предварительно охладить седла. Дело в том, что их размеры немного больше отверстий, а за счет охлаждения уменьшается внешний диаметр. Естественно, азот в гараже – большая редкость. Тогда вспомним свойства металла расширяться и сжиматься. Седло просто помещается в морозильную камеру на пару часов, а отверстие подогревается горелкой. Если при установке необходимо будет приложить усилие, то рекомендуется взять подходящий под диаметр седла брусок и с его помощью провести запрессовку.

Поршневая группа

Седло клапана

Седло клапана предназначено для повышения долговечности зоны контакта клапана с головкой цилиндра. Для изготовления седла применяют специальные легированные чугуны или жаростойкие сплавы. На рабочую поверхность седла выпускного клапана иногда наносят слой тугоплавкого материала. Колпачок или манжета, выполненные из масло-бензостойкой резины, предотвращают попадание масла в камеру сгорания. Для получения хорошего уплотнения поясок седла шириной около 2 мм изготовляют с переменным углом. Наружная поверхность седла может иметь цилиндрическую пли коническую форму. Седла крепят запрессовкой с натягом и расчеканкой головки, а стальные седла дополнительно развальцовывают в верхней части. На наружной поверхности цилиндрического и конического седел вытачивают кольцевые канавки, в которые при запрессовке затекает металл головки. Коническое седло запрессовывают в гнездо с небольшим торцевым зазором, а цилиндрические — до упора. Тепловой поток от рабочего тела в камере сгорания воспринимается головкой клапана (особенно выпускного) и передается через фаску седлу, а через стержень клапана — направляющей втулке, что обусловливает необходимость интенсивного охлаждения указанных деталей. Для этого могут применяться конструктивные решения: подвод охлаждающей жидкости к наиболее нагретым зонам; увеличение диаметра стержня клапана и длины его направляющей втулки; перенос теплоты от головки к стержню за счет взбалтывания жидкого натрия в стержне клапана при его движении (полость в клапане заполняют на 50…60% солями натрия, температура плавления которого 97 °С). Для предотвращения заклинивания клапана во втулке при высокой температуре и возможном перекосе (в приводе клапана непосредственно кулачком вала) нижнюю внутреннюю поверхность втулки выполняют конусной или уменьшают диаметр стержня клапана у головки. Характерные дефекты клапанного узла: деформация и поломка клапанов в результате ударов поршня о незакрывшийся клапан из-за обрыва ремня или цепи привода распределительного вала, заклинивания подшипника вала при недостаточном смазывании или превышении частоты вращения; деформация торцовой поверхности клапанов (вогнутая форма) при перегреве двигателя; неравномерный износ головки клапана и седла при образовании нагара на поверхности фаски клапана и седла; трещины и глубокие раковины на седле и фаске клапана из-за недостаточного охлаждения, плохого контакта с седлом (нагара, большого клапанного зазора), удара в момент посадки, попадания посторонних предметов, веществ через систему впуска, работы двигателя на позднем зажигании и бедной смеси; прогар клапана из-за перегрева при образовании нагара на рабочих фасках седла и клапана (резко уменьшается теплоотвод от головки клапана), а также при малом зазоре в приводе («зависании» клапана); износ стержня клапана и втулки из-за неравномерного расширения стержня при неровном распределении температуры клапана; скопление нагара на направляющих втулках из-за низкого качества масла (наличия загрязняющих веществ, малой вязкости и плохих смазочных свойств). Возврат к списку

Технические требования

Быстро и легко удалить вставное седло клапана можно с помощью паяльника для пайки микропровода в среде инертного газа — MIG (microware inert gas) welder. Вынув клапан, нанесите шов припоя по краю вставного седла, прилегающему к стенке посадочного гнезда. Когда шов остынет, он сожмется и вставку можно будет легко вынуть из головки блока цилиндров.

В случае треснувших и сильно обгоревших встроенных седел головку цилиндра часто удается отремонтировать, заменив их вставными. Все трещины в головке должны быть отремонтированы до того, как встроенное седло будет растачиваться. Сначала необходимо выбрать ремонтное вставное седло, имеющее требуемый внутренний и внешний диаметр, а также требуемую толщину. Производители ремонтных комплектов седел предоставляют таблицы, по которым выбирается подходящая ремонтная вставка седла. При замене вставного седла новое седло должно быть из материала того же, или более высокого сорта, чем старое. Рабочие температуры вставных седел выпускных клапанов выше на 100°-150°Ф (56°-183°С) чем рабочие температуры встроенных седел, которые доходят до 900°Ф (480°С). Для того чтобы срок службы ремонтных седел и клапанов был не меньше, чем у заменяемых деталей, одни должны быть изготовлены из более качественных материалов.

Выпускаемые ремонтные вставки седел клапанов изготавливаются из различных материалов, в том числе из:

• чугуна
• нержавеющей стали
• никелево-кобальтового сплава
• порошкового металла

Режущий инструмент для изготовления посадочного гнезда выбирается по наружному диаметру ремонтной вставки. Диаметр расточки посадочного гнезда должен быть меньше наружного диаметра вставного седла. Резцедержатель закрепляется на направляющем стержне, подобранном по размеру отверстия в направляющей втулке клапана. Привод подачи резцедержателя завинчивается так, чтобы оставалось достаточное количество витков для правильной подачи резца в обрабатываемую головку Собранный узел устанавливается в направляющей втулке клапана так, чтобы режущий инструмент опирался на растачиваемое седло.

Между опорным кондуктором и стопорным кольцом вставляется ремонтная вставка седла. Стопорное кольцо регулируется по ремонтной вставке седла таким образом,чтобы подача резца прекратилась, когда расточка посадочного гнезда достиг нет глубины, равной толщине новой вставки. Расточной инструмент приводится во вращение вручную или с помощью редукторного двигателя. Растачивание продолжается до тех пор, пока стопорное кольцо не дойдет до опорного кондуктора. После этого опорный кондуктор и резцедержатель убираются. Оправка соответствующего размера и направляющий стержень закрепляются на ударной головке. Лучше всего перед установкой охладить ремонтную вставку в твердой углекислоте, чтобы она уменьшилась в диаметре.

Сильным ударом тяжелого молотка ремонтная вставка вгоняется в посадочное гнездо. Вначале сильными ударами молотка ремонтная вставка всаживается в гнездо, а затем легкими ударами просаживается до тех пор, пока не войдет в него до упора. Не следует бить по ударной головке после того, как седло войдет в посадочное гнездо до конца. Установленное ремонтное седло зачеканивается по внешнему краю по периметру посадочного гнезда — при этом металл по краю вставки слегка расклепывается, усиливая ее сцепление с гнездом. Седло в ремонтной вставке обрабатывается по уже описанной технологии механической обработки, используемой для восстановления седел клапанов.

Ремонтные вставки должны оставаться в углекислоте до момента установки. Это позволит существенно снизить вероятность среза металла со стенок посадочного гнезда при установке ремонтной вставки. Срезанные частички металла могут попасть под ремонтную вставку, помешав правильно посадить ее. Охлажденное вставное седло кладется на посадочное гнездо.

Когда нужно менять направляющие?

Главный симптом, означающий, что втулки клапанов пришли в негодность, — повышенный расход моторного масла. Когда у штока появился поперечный свободный ход (люфт), то маслосъемные колпачки уже не в состоянии предотвратить проникновение смазки в цилиндры из верхнего моторного отсека, где расположен распределительный вал. Она протекает в увеличенный зазор между клапанным стержнем и внутренним диаметром втулки и беспрепятственно попадает в камеру сгорания.

Выходящий из выхлопной сизый дым — признак сгорания масла

Признаки потребления масла из-за проблем с направляющими такие:

• сизый дым из выхлопной трубы от вылетающих продуктов горения смазки, постоянно попадающей в цилиндры;
• машина практически не теряет в динамике, но дымит изрядно;
• светлый «пушистый» нагар на электродах свечей зажигания;
• на юбках и резьбовой части свечей наблюдается масло в жидком виде.

Это и есть масляный нагар на свече зажигания

Поскольку масло может проникать в камеры также по вине цилиндро — поршневой группы, необходимо провести диагностику, чтобы точно определить неисправность. В качестве примера предлагается взять популярный автомобиль ВАЗ 2106:

1. Померьте компрессию в цилиндрах. Цель — убедиться в нормальном техническом состоянии поршневых колец.
2. Снимите клапанную крышку, ослабьте цепь и открутите шестерню распредвала, предварительно совместив метки.
3. Демонтируйте распределительный вал вместе с постелью и снимите коромысла. Разблокируйте пружины клапанов того цилиндра, чья свеча сильнее покрыта нагаром.
4. Аккуратно снимите сальник и рукой попробуйте покачать шток в стороны, одновременно двигая его вверх-вниз.