что такое седло в двигателе
Седло клапана
Седла клапанов отвечают за три основных функции: обеспечивают герметичность в закрытом положении, обеспечение оптимального воздушного потока, когда клапан открывается, и для передачи тепла от клапана к головке, когда клапан закрыт. Седла клапанов должны быть достаточно твердыми, чтобы выполнять основные функции достаточно длительный период, достаточно мягкими, чтобы предотвратить повреждение клапана, и иметь достаточную теплопроводность для отвода тепла от клапана.
Расположение и высота седла клапанов в головке блока цилиндров является определяющим фактором для достижения правильной согласованной работы всех цилиндров.
Давайте разберемся на бумаге в чем минусы разной высоты посадки клапанов в их седлах. Допустим вы считаете, что степень сжатия вашего двигателя составляет 11.25:1, но на самом деле из-за разности посадки клапанов изменился объем камеры сгорания и теперь степень сжатия может быть в пределах от 11.15:1-11.37:1. На практики такая разность в камере сгорания плохо сказывается на производительности двигателя, разное наполнение горючей смесью, сильно проточенные в результате ремонта седла просаживают клапан очень глубоко и это приводит к ухудшению продувки. Если седла уже на раз протачивались и клапан глубоко располагается относительно камеры сгорания, об этом я немного писал в предыдущей статье Дефектовка клапанов, лучше заменить седло, но есть вариант переточить его под больший диаметр клапана, это позволит вернуть исходное положение, но соответственно появляется необходимость в подходящем клапане. Тут уже можно использовать специальные тюнинг клапаны, в продаже можно найти высоко производительные и имеющие специальные напыления, о таких клапанах я напишу в следящей статье. Обдумывая замену седла можно присмотреться к разным материалам, в зависимости от ваших целей. Седла изготавливаются из бериллия, меди, чугуна, стеллита, хрома, сплавов никеля, кобальта, и порошковый металл.
Как извлечь седло клапана
Много разговоров в сети как это делать и способов не меньше. Приведу пример как быстро и качественно, без повреждения головки вынуть седло клапана и для этого понадобится старый клапан и сварочный аппарат.
Глядя на картинку все становится понятным.
Берем старый клапан и протачиваем его тарелку до внутреннего диаметра седла, вставляем его в направляющую и утапливаем почти до самого края седла, не доходя примерно 2-3 мм. Заклеиваем каналы охлаждения с боков головки если таковые имеются, устанавливаем головку горизонтально камерами сгорания вверх и наливаем холодную воду в рубашку охлаждения. Это следует сделать обязательно потому что мы будем пользоваться сваркой и это неизбежно будет нагревать камеру сгорания что может привести к ее деформации. Прихватываем в нескольких местах вставленный клапан. Нет необходимости капитально сваривать детали, это только увеличит вероятность деформации и потом сложнее будет отделить наш проточенный клапан, который пригодится для следующего седла. И так клапан приварен и остается только выбить его молотком с обратной стороны после того как все остынет, кто боится слова «молоток», могут плавно выпрессовать нехитрыми приспособлениями. Если седла изготовлены из сплава, например бериллий-медь, то сварка становится мало вероятна. В таком случае чтобы не утруждаться вытачиванием седла на станке, что не всегда доступно, можно нарезать резьбу на седле большим метчиком и также нарезать резьбу на подходящей толстостенной трубе заблаговременно приварив к ней клапан в районе резьбы и таким же образом выбить.
Установка седла клапана
Натяг седел клапанов. Для установки в алюминиевые головки блока цилиндров, натяг (разница в диаметрах) должен быть в следующем диапазоне:
Чугунные/порошковые 0.08-0.12 мм
Бериллий медь 0.10-0.11 мм
Установка седла намного проще чем его демонтаж, изготавливается подходящая оправка по диаметру седла, направляющей для центровки, послужит так же старый клапан, головка блока предварительно очищается и нагревается до 80-90 градусов, в несколько движений молотком быстро запрессовывается седло.
Разберемся какие седла с какими клапанами используются и для чего это нужно.
Бериллий-медь, рекомендуется к использованию с титановыми клапанами. Этот сплав седла около 98% меди обеспечивает достойный уровень теплообмена, обладает высоким сопротивлением усталости и износу при высоких температурах. Бериллий медь обеспечивает лучшую тепло передачу, чем, скажем, бронзы или железа. Недавно был разработан медно-никелевый сплав, возможно даже лучше, чем бериллий-медь. Это было сделано во многом из-за токсичности бериллия во время его обработки.
Титановые клапаны, хотя и легче по весу, но имеют тенденцию к сильному нагреванию, поэтому возникает необходимость в седле способного быстро отводить тепло.
Твердые сплавы как стеллит, хром подходят для большинства случаев, но это не лучший вариант для высоко форсированного мотора. Хоть эти сплавы как- то и адаптируются производителями по теплопроводности всё же возникает сложность в их обработке.
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:
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:
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. 
Замена седел
Процедура замены состоит из двух ответственных процедур: удаления старых деталей и монтажа новых.
Удаление старых посадочных элементов
Замена седел клапанов выполняется на демонтированной ГБЦ с разобранным газораспределительным механизмом. Удалить старое кольцо можно с использованием сварочного аппарата, если материал, из которого оно изготовлено, позволяет это сделать.
Для выполнения процедуры изготавливается съемник седел клапанов — берется старый ненужный клапан, тарелку которого необходимо проточить до размеров внутреннего диаметра седла.
После этого полученный инструмент утапливают в посадочное место, не доходя до края 2-3 мм и «прихватывают» сваркой в 2-3 местах. После клапан вместе с металлическим кольцом выбивают с обратной стороны молотком.
Важно! Процедура с использованием сварки может привести к некоторой деформации посадочного места. При этом стандартные седла будут иметь слабое закрепление, что может привести к их самопроизвольному демонтажу в процессе работы мотора. Требуются кольца увеличенного диаметра, которые не продаются в магазинах, а изготавливаются на заказ.
» alt=»»>
Седло клапана, изготовленное из металлов, не подлежащих сварке, можно удалить путем вкручивания в него отрезка трубы, используемого как съемник седел клапанов. Для этого на внутренней поверхности кольца нарезается резьба. Аналогичную резьбу наносят на внешнюю поверхность подходящей по диаметру металлической трубы.
Берется старый клапан, который предварительно приваривают к торцу трубы в обратной положении. При этом ножка клапана проводится в предназначенное для нее отверстие, труба вкручивается в резьбу, после чего элемент удаляют постукиваниями по ножке.
Монтаж новых седел
Перед началом процедуры монтажа новых седел, посадочные места под них очищают от загрязнений. После ГБЦ следует равномерно нагреть до температуры, превышающей 100˚С. При этом металл расширяется, позволяя запрессовать кольцо.
После запрессовки и остывания ГБЦ следует проверить, не болтается ли элемент на посадочном месте. Если зазор отсутствует, а замененный элемент плотно держится на своем месте, процедуру его замены можно считать оконченной. Далее требуется прирезка седел клапанов с использованием шарошек.
Важно! При стандартной процедуре замены тарелки всех клапанов оказываются посажены достаточно высоко. Однако некоторые специалисты рекомендуют обрабатывать фаски таким образом, чтобы выпускные клапаны сидели несколько глубже нормального положения. Седло впускного клапана при этом оставляют в штатном положении.
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.
» alt=»»>
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.
Седло клапана и с чем его едят (1)
Перекос седла клапана
В случае нарушения соосности клапана головка клапана седла неизбежно искривляется при каждом опускании в седло. При чрезмерном искривлении или изгибе происходит усталостное разрушение стержня клапана и головка отламывается от него. Линия разлома расходится от точки возникновения усталостной трещины дугообразно в обе стороны по окружности стержня. Отломившаяся головка, попав в пространство между головкой блока цилиндров и поршнем, обычно разрушает поршень.
Ударное закрывание клапана приводит к ускоренному износу рабочей фаски клапана и седла клапана и их усталостному разрушению. Причиной ударного закрывания клапана может быть чрезмерный тепловой зазор в клапанном механизме с механическим толкателем клапана или выход из строя гидравлического толкателя. При избыточном зазоре профиль кулачка уже не может смягчить посадку клапана в седло и клапан получает возможность ударяться об него. Избыточный зазор может быть вызван также износом деталей, например, кулачка распределительного вала, подошвы толкателя клапана, концов штанги толкателя, шарнирной стойки клапанного коромысла и верхушки стержня клапана. При слабой или сломанной пружине нарушается контакт клапана с кулачком и он получает возможность бесконтрольно ударяться об седло. Гидравлические толкатели в случае бесконтрольного болтания клапанов реагируют на это, выдвигаясь вверх, тем самым уменьшая повреждения клапанов от ударов.
Ударный разлом сидла может возникнуть под головкой клапана или в канавках стержня, в которых стоят сухарики, удерживающие опорную тарелку пружины. Линия разлома расходится от точки его возникновения в обе стороны по окружности разлома. Ударное разрушение клапана может привести к тому, что головка клапана упадет в камеру сгорания. В большинстве случаев при этом происходит разрушение поршня до того.
Большой пробег двигателя
Результатом большого пробега двигателя является чрезмерный износ стержня клапана, направляющей втулки, головки клапана и седла. Выработанные клапаны обычно покрыты плотным слоем нагара. Но при этом клапаны могут нормально сидеть в седлах и не иметь трещин или обгораний.
При недостаточной смазке стержни заедают. Заедающий стержень клапана на короткое время прикипает к направляющей втулке, когда клапан закрыт. Когда клапан открывается под действием внешней силы, этот контакт разрывается. При этом от направляющей втулки отрываются частицы металла, впечатываясь в поверхность стержня клапана. Пример такого клапана, стержень которого сильно ободран. В процессе работы двигателя металлические наросты на поверхности стержня клапана царапают поверхность направляющей втулки, создавая на ней задиры. Скоро клапан заклинивается в направляющей втулке, теряет подвижность, и цилиндр становится неработоспособным. В этом случае как клапан, так и направляющая втулка, подлежат замене.
Часто возникают повреждения верхушек стержней клапанов. Такие повреждения можно увидеть, не вынимая клапаны из головки блока. Повреждения в ряде случаев возникают из-за быстрого поворота клапана при его открывании. Из-за этого на верхушке стержня клапана со временем появляются кольцеобразные следы износа. Хотя в некоторых конструкциях клапаны вообще не вращаются. У таких клапанов верхушки стержней изнашиваются в направлении движения клапанного коромысла или толкателя клапана.
Пружины клапанов
Пружины клапанов, фотоЗакрытые клапаны удерживаются в седлах пружинами. Один конец пружины, надетой на стержень, упирается в головку блока цилиндров. Другой конец сжатой пружины удерживается на стержне с помощью опорной тарелки и замка (сухариков).
Обычно в клапанных узлах используются одиночные недорогие пружины. Пружины изготавливаются, как правило, из хромисто-ванадиевой стали. Когда одной пружины для управления клапаном недостаточно, к ней добавляются другие элементы. Пружины с переменной жесткостью обладают повышенным сопротивлением сжатию, когда клапан находится в открытом положении. Это достигается тем, что на конце пружины, обращенном к головке блока цилиндров, витки навиваются с уменьшенным шагом. Витки с уменьшенным шагом также лучше гасят резонансные колебания, которым подвержена пружина с равномерным шагом витков. Снижению износа седла клапана способствует амортизатор. В некоторых конструкциях внутри пружины установлен ленточный спиральный демпфер. Он ослабляет резонансные колебания пружины и увеличивает в определенной степени ее жесткость. Обычная пружина клапана при сжатии скручивается. При посадке клапана в седло пружина вызывает небольшой, но имеющий важное значение, поворот клапана вокруг его оси. Поворот клапана позволяет обеспечить равномерность износа по периметру рабочей фаски.
В случае, когда требуется большая высота подъема клапана и одиночная пружина оказывается уже недостаточно мощной для управления клапаном, используются составные пружины. В составных пружинах спирали намотаны навстречу друг другу. Это делается для подавления резонансных колебаний пружины и предотвращения избыточного поворота клапана.
Проверка качества
Пружина закрывает клапан седла, открытый кулачком распределительного вала. Она должна тянуть клапан строго вдоль оси, чтобы обеспечить плотную его посадку в седло и предотвратить износ стержня и направляющей втулки клапана. Следовательно, необходимо чтобы пружина была прямой и обеспечивала определенную силу прижима. Для проверки соосности витков пружину клапана устанавливают на плоской поверхности и, приставив к ее боковой стороне угольник, вращают вокруг оси. Вершина пружины не должна отклоняться от кромки угольника более чем на 1/16 дюйма или 1,6 мм. Только прошедшие эту проверку пружины проверяются на силу сжатия. Кривые пружины подлежат замене. При проверке пружины на силу сжатия анти резонансный демпфер пружины должен быть удален из нее. Для измерения используется измеритель упругости пружин клапанов. Один из распространенных вариантов такого устройства, дающий прямой отсчет силы сжатия. В другом варианте такого устройства для измерения используется рычажная конструкция с динамометрическим ключом. Пружины клапанов проверяются по следующим параметрам:
Высота пружины в свободном состоянии (не сжатой) [не должна отличаться от значения, установленного в технических требованиях более чем на 1/16 (0,060) дюйма].
Соответствие техническим требованиям усилия сжатия пружины до размера, соответствующего положению закрытого клапана.
Соответствие техническим требованиям усилия сжатия пружины до размера, соответствующего положению максимально открытого клапана.
В большинстве технических требований допустимые отклонения от установленных значений составляют плюс/минус 10%.
Замок клапана
Замок (сухарики) клапана устанавливается на верхнем конце стержня клапана для того, чтобы удерживать пружину. Внутренняя поверхность разрезного замка покрыта канавками и выступами — имеется множество вариантов конструкций, в зависимости от требований, предъявляемых к надежности фиксации замка. Внешняя форма разрезного замка соответствует коническому гнезду в центре опорной тарелки пружины клапана.
В конструкции некоторых типов опорной тарелки пружины клапана предусмотрены встроенные механизмы поворота клапана.
Механизмы принудительного поворота — заставляют клапан совершать поворот. В одной из конструкций такого механизма используются стальные шарики в гнездах с наклонными стенками. При открывании клапана шарики сдвигаются вдоль наклонных стенок гнезд, заставляя клапан поворачиваться.
В другой конструкции используется витая пружина. При открывании клапана виток сплющивается, вызывая поворот опорной тарелки пружины в обойме. Тарелки пружины с механизмом поворота клапана стоят дороже простых, поэтому используются только в том случае, если желательно увеличить эксплуатационный ресурс двигателя.
Шлифовка рабочей фаски клапана
Шлифовка рабочей фаски клапана, шлифовальные станки, предназначенные для шлифовки клапанов, имеют свои определенные особенности. Смазку, настройку и эксплуатацию станка необходимо осуществлять в строгом соответствии с правилами, указанными в руководстве по эксплуатации на конкретный станок. Ниже приведены общие правила эксплуатации шлифовального оборудования.
Стандартная шлифовка клапана заключается в шлифовании рабочей фаски клапана для ее выравнивания и шлифовании стержня клапана для восстановления надлежащей его высоты. Но с помощью двух хитрых шлифовок можно немного увеличить пропускную способность клапана.
Установите шлифовальный камень под углом 30° (в случае 45-градусной рабочей фаски) и прошлифуйте переходный участок между рабочей фаской и стержнем клапана. Хотя эта операция может привести к некоторому (нежелательному) снижению степени турбулизации топливно-воздушной смеси на пониженных оборотах двигателя, в то же время она улучшит заполнение цилиндра смесью, особенно в те моменты, когда клапан не полностью открыт.
Снимите фаску или скруглите ребро пояска на лицевой стороне головки клапана — это обеспечит увеличение притока смеси в цилиндр.
Рабочая фаска клапана шлифуется на специальном шлифовальном станке. Перед выполнением этой операции необходимо прошлифовать верхушку стержня клапана и снять с нее фаску. Во многих типах шлифовальных станков торец стержня клапана используется для центровки клапана при шлифовании. Если торец стержня скошен по отношению к ею оси, рабочая фаска клапана может быть испорчена при шлифовке. После шлифовки верхушки стержня клапана шлифовальная головка выставляется в соответствии с углом рабочей фаски, указанным производителем автомобиля. Шлифовальный камень правится — с помощью специального алмазного карандаша с рабочей поверхности камня удаляются малейшие неровности. Стержень клапана зажимается в патроне станка как можно ближе к галтели (к месту плавного перехода стержня в головку) клапана — во избежание его вибрирования. Включается привод патрона, приводящий во вращение клапан. Включается привод шлифовальной головки. Напор потока смазочно-охлаждающей жидкости регулируется таким образом, чтобы он смывал сошлифованный металл, но при этом не создавал брызг. Вращающаяся шлифовальная головка плавно подводится к рабочей фаске вращающегося клапана. Клапан движется вперед-назад вдоль рабочей поверхности шлифовального камня и выполняется тонкая шлифовка поверхности рабочей фаски. Клапан не выходит за край рабочей поверхности шлифовального камня. Он шлифуется ровно настолько, чтобы восстановить качество поверхности рабочей фаски. Ширина пояска выпускного клапана после завершения шлифовки рабочей фаски должна остаться не меньшей 0,030 дюйма (0,8 мм).
Чтобы вам было легче представить себе, как выглядит поясок шириной 0,030 дюйма — это соответствует примерно 1/32 дюйма или ширине пояска монеты в десять центов.
Впускные клапаны, как правило, работают удовлетворительно при ширине пояска меньше 0,030 дюйма. Некоторые производители автомобилей допускают использование впускных клапанов с пояском шириной не менее 0,005 дюйма. Приступая к техническому обслуживанию клапанного механизма обязательно ознакомьтесь с технической документацией производителя на данный двигатель. Алитированные клапаны теряют коррозионную стойкость при перешлифовывании. Для обеспечения нормального ресурса клапанного механизма алитированные клапаны, требующие восстановления путем механической обработки, подлежат замене.
Восстановление седла клапана
Седла клапанов ремонтируются после восстановления поверхности нижней плоскости головки блока цилиндров и ремонта направляющих втулок клапанов. Ширина и местоположение седла проверяются с помощью клапана, который будет стоять в седле после того, как оно будет отремонтировано.
Седла обычно имеют посадочный угол, равный 45° или 30°. Тонкие 45-градусные седла клапанов хороши тем, что на них коксообразный нагар разрушается легче, и тем самым предотвращается нарастание отложений. Следовательно, клапан плотно садится в седло. При плотной посадке обеспечивается хорошая теплопередача от клапана к седлу и головке блока цилиндров. 30-градусные седла клапанов более, чем 45-градусные, подвержены обгоранию, поскольку сильнее страдают от отложений нагара, препятствующих плотной посадке клапана в седло. В то же время 30-градусные седла обеспечивают, при одинаковой высоте подъема клапана, больший просвет для потока смеси, чем 45-градусные. Эта разница особенно заметна, если высота подъема клапана меньше 1/4 дюйма (6 мм). 30-градусное седло клапана также менее подвержено износу, чем 45-градусное. Если в конструкции двигателя используются 30-градусные седла клапанов, то они, как правило предназначены не для горячих выпускных клапанов, а для менее нагреваемых впускных клапанов.
Износ седел клапанов
Износ седел клапанов, фотоЕсли двигатель с незакаленными седлами клапанов работает на неэтилированном бензине, то скорее всего, это вызовет ускоренный износ седел. Можно ли определить, что седла изношены, не разбирая головки блока цилиндров?
По мере износа седла клапан все глубже садится в него, и следовательно все выше выступает из направляющей втулки. Таким образом, по мере износа седла уменьшается тепловой зазор. Если в двигателе используются гидравлические толкатели клапанов, то это остается незамеченным до тех пор, пока снижение теплового зазора не приведет к тому, что гидравлический толкатель опустится до упора. Если доходит до этого, то клапан уже не в состоянии плотно садиться в седло, и в этом случае резко падают степень сжатия (компрессия) и мощность двигателя, а расход топлива резко возрастает. Если клапан закрывается не полностью, то теплопередача от него к головке блока цилиндров нарушается, клапан перегревается и обгорает или начинает плавиться. При обгорании клапанов двигатель будет работать с перебоями, а на холостом ходу будет работать неровно.
Если двигатель оснащен механическими толкателями клапанов, то сокращение теплового зазора сначала проявляется в неровной работе двигателя на холостом ходу только тогда, когда двигатель прогрет. У двигателей с механическими толкателями снижение мощности, неровная работа на холостом ходу и перебои в работе, а также повышение расхода топлива, нарастающие по мере того, как клапаны все глубже садятся в седла, становятся заметными раньше, чем у двигателей с гидравлическими толкателями.
В заключение ниже приведены симптомы повышенного износа седел клапанов:
Сокращается тепловой зазор (клапаны перестают стучать).
В результате уменьшения теплового зазора разогретый двигатель начинает работать неровно на холостом ходу.
По мере того, как клапаны все глубже садятся в седла, возникают перебои в работе двигателя, падает его мощность и растет расход топлива, а также возникает неустойчивость работы двигателя на холостом ходу.
При обгорании клапанов двигатель работает плохо, кроме того, он плохо запускается (как в остывшем, так и в разогретом состоянии), происходят обратные вспышки и падает мощность двигателя.
Если тепловой зазор — регулируемый, обгорание клапанов можно предотвратить, регулярно его подстраивая. Запомните, одновременно с износом седла происходит износ и клапана, что приводит к уменьшению теплового зазора. Многие автомеханики и не подумают отрегулировать тепловой зазор до тех пор, пока клапаны не начинают сильно стучать. Если в процессе регулировки клапанов будет замечено уменьшение теплового зазора, то это может быть свидетельством износа седла клапана.
Угол между рабочей фаской клапана и седлом
Обработка седел клапанов производится лишь в тех пределах, которые обеспечивают устранение всех выступов и раковин на поверхности седла и исправление эксцентриситета. При удалении с седла металла клапан глубже опускается в корпус головки блока цилиндров. В результате верхушка стержня клапана выше выступает из направляющей втулки клапана. Клапан, вдавленный в головку, при открывании создает меньший просвет, — таким образом, уменьшается поток газовой смеси, поступающей в цилиндр. Это, в свою очередь, приводит к снижению максимальной мощности двигателя.
В идеале рабочая фаска и седло клапана должны иметь одинаковый угол. Но это невозможно, особенно для выпускных клапанов, потому что головка выпускного клапана нагревается, а соответственно и расширяется, намного сильнее его седла. Это приводит к тому, что нагретый клапан соприкасается с седлом другим участком поверхности, чем холодный.
Клапан, вследствие своей формы, расширяется при нагреве неравномерно. Неравномерное расширение вызывает также изменение посадки нагретого клапана в седло. Поэтому при восстановлении поверхности клапана и седла рабочая фаска клапана шлифуется под углом на один градус меньше, чем седло. Это делается для компенсации изменения посадки нагретого клапана в седло. В результате, когда начинается эксплуатация отремонтированного двигателя, между клапаном и краем седла на поверхности камеры сгорания обеспечивается принудительное уплотнение по периметру контакта. В процессе эксплуатации двигателя происходит приработка клапана и в скором времени восстанавливается плотный контакт между клапаном и седлом по всей рабочей фаске. Угол натяга позволяет решить еще одну проблему. Клапан и его седло обрабатываются на разных станках. Перед обработкой на каждом из них устанавливается угол обработки детали, и добиться идеального совпадения установленных углов на обоих станках практически невозможно. Угол натяга гарантирует, что при небольших расхождениях углов шлифования будет обеспечен плотный контакт восстановленного клапана с краем седла на поверхности камеры сгорания.
Ширина седла клапана
После механической обработки ширина седла клапана увеличивается. Восстановленное седло нужно сузить так, чтобы оно по ширине и расположению совпадало с рабочей фаской клапана. Стандартная ширина седел автомобильных клапанов находится в пределах от 1/16 до 3/32 дюйма (от 1,5 до 2,5 мм). Рабочая фаска восстановленного клапана должна выступать за пределы седла не менее чем на 1/32 дюйма (0,8 мм). Этот запас называется вылетом. Некоторые производители рекомендуют, чтобы контакт седла с клапаном приходился на середину рабочей фаски клапана. В любом случае ширина седла клапана и положение зоны контакта седла с рабочей фаской клапана должны соответствовать техническим требованиям производителя.
На протяжении многих лет восстановление седел клапанов осуществлялось, в большинстве случаев, путем их шлифования с помощью шлифовального камня. Постепенно все большее распространение получает восстановление седел путем их обработки с помощью специальных фрез, обеспечивающих требуемое качество поверхности при высокой скорости обработки.
Пилоты для обработки
В механическом оборудовании, используемом для восстановления седел клапанов, для выравнивания держателя шлифовального камня или фрезерной головки но оси седла используются специальные направляющие стержни (пилоты), вставляемые в направляющую втулку клапана. Используются пилоты двух типов: конические и раздвижные. Конические пилоты самоустанавливаются в наименее изношенной части направляющей втулки. Они выпускаются стандартного и увеличенного размера— с шагом 0,001 дюйма, обычно до предела в 0,004 дюйма. При обработке восстанавливаемого седла используется пилот максимального диаметра, который помещается в направляющей втулке. В случае изношенных отверстий пилот этого типа обеспечивает максимально близкий, насколько это возможно, возврат восстановленного седла к его исходному положению.
В механическом оборудовании, применяемом для восстановления седел клапанов, используются два варианта раздвижных направляющих пилотов. Один вариант раздвигается по центру направляющей втулки, фиксируясь в ней аналогично коническому направляющему стержню. Другой вариант расширяется по краям направляющей втулки, где она наиболее изношена. Сам клапан будет центрироваться в направляющей втулке таким же образом, как этот пилот.
Если направляющая втулка клапана не ремонтировалась, то клапан будет совпадать с восстановленным седлом в том случае, если при обработке седла используется раздвижной пилот.
Шлифовальные камни для обработки седел
Шлифовальные камни для обработки седел, фотоИспользуются три основных типа шлифовальных камней. Все они применяются для сухой обработки седел. Для быстрого удаления толстых слоев металла используется обдирочный камень. Необходимость в нем возникает при ремонте сильно изношенных седел или при установке новых вставных седел клапанов. Обдирочный камень иногда называют профилирующим камнем. После обработки седла профилирующим камнем доводка поверхности седла до необходимо класса чистоты производится с помощью камня для окончательной обработки. Он же используется также для шлифовки незначительно изношенных чугунных седел. Для обработки тугоплавких вставных седел выпускных клапанов, изготовленных из стеллита, используются камни для обработки твердосплавных седел.
Стеллит представляет собой твердый сплав, не обладающий магнитными свойствами, который используется в качестве материала седел клапанов в двигателях большой мощности.
Шлифовальный камень должен иметь надлежащий диаметр и угол рабочей поверхности. Диаметр шлифовального камня должен превышать диаметр головки клапана, но при этом он не должен при обработке седла доставать до края камеры сгорания. Угол рабочей поверхности камня должен соответствовать углу седла.
Правка шлифовального камня
Выбранный для работы шлифовальный камень закрепляется на оправке. На шпиндель станка для правки шлифовального камня наносится капля масла и оправка с установленным на ней шлифовальным камнем устанавливается на шпинделе. Алмазный карандаш регулируется так, чтобы он выступал из держателя не более чем на 3/8 дюйма. Станок для правки шлифовального камня юстируется под заданный посадочный угол седла. Сверху к оправке шлифовального камня присоединяется привод, с помощью которого оправка с установленным на нем шлифовальным камнем приводится во вращение. Алмазный карандаш выставляется так, чтобы алмаз едва касался поверхности шлифовального камня. Карандаш медленно перемещается вдоль рабочей поверхности вращающегося камня, снимая тончайший слой материала. При такой правке получается чистая, ровная поверхность. Правку камня необходимо выполнять при каждой установке его на оправку, перед началом обработки каждого седла и в процессе работы, по мере износа камня, когда ухудшается чистота шлифованной поверхности.
Существует хорошее правило — вычищать седло клапана перед шлифовкой. Это позволяет предохранить поверхность шлифовального камня от загрязнения. После очистки в направляющую втулку клапана устанавливается пилот. На конец пилота наносится капля масла для смазки оправки шлифовального камня. Оправка с закрепленным на ней камнем, прошедшим правку, надевается на направляющий стержень. Привод оправки должен быть закреплен так, чтобы не оказывать своим весом давления на инструмент. Это необходимо для того, чтобы частицы абразива и сошлифовываемого металла выдувались из промежутка между шлифовальным камнем и седлом — в таком случае шлифование идет быстро и гладко. Шлифование выполняется короткими циклами — примерно по десять оборотов камня. После каждого цикла шлифования оправка с камнем поднимается над седлом и проверяется качество поверхности седла. Поверхность отшлифованного седла должна быть блестящей и гладкой по всей площади, и на ней не должно оставаться раковин или неровностей.
При высокочастотной закалке седла выпускного клапана часто происходит закалка части седла впускного клапана. Для того чтобы добиться концентрической формы седла иногда приходится чуть прижимать шлифовальный камень к седлу, чтобы прошлифовать его закаленный участок. Прежде чем завершить работу, прошлифованное седло проверяют с помощью микрометрического нутромера с циферблатной шкалой на соосность — отклонение от соосности не должно превышать 0,002 дюйма (0,05 мм). Проверка соосности седла с помощью микрометрического нутромера очень важна. Максимально допустимая не соосность составляет 0,002 дюйма. Микрометрический нутромер с циферблатной шкалой измеряет величину не соосности седла клапана и направляющей втулки.