Ремонт головки блока цилиндров — заварка трещин и водяных окон

Некоторые модели «ГБЦ» головок блока цилиндров обречены на растрескивание изначально из-за их определенной конструкции.


Алюминиевые головки верхних распредвалов (OHC) часто деформируются, а также трескаются. 

Распределительный вал — вал двигателя внутреннего сгорания, управляющий открытием и закрытием клапанов двигателя. Основная деталь газораспределительного механизма, служащего для синхронизации тактов работы двигателя и впуска-выпуска топливной смеси/воздуха и отработанных газов.

Часто то же самое происходит с чугунными «ГБЦ» на головках с толкателями.

How To Find And Fix Cracks – UnderhoodService

Трещины часто называют причиной поломки головки. 

Во многих случаях трещины на ГБЦ являются симптомом таких проблем, как перегрев, детонация или неправильная установка головки, (неправильный момент затяжки болтов головки блока цилиндров, грязная резьба на болтах и т. д.).


Причины образования трещин на ГБЦ

Трещины обычно образуются, когда головка блока цилиндров подвергается слишком большому тепловому напряжению. Потеря охлаждающей жидкости, сильный перегрев, а также внезапные перепады рабочей температуры с горячей на холодную могут создать условия, вызывающие образование трещин.

При нагревании металл расширяется. Алюминий расширяется почти в два раза быстрее, чем чугун, что создает несоответствие скорости расширения биметаллических двигателей с алюминиевыми головками и чугунными блоками. Тем не менее, головки рассчитаны на определенное нормальное расширение. Но повышенные рабочие температуры могут вытолкнуть головку за пределы расчетных пределов, что приведет к деформации металла. Это, в свою очередь, может привести к образованию трещин при охлаждении и сжатии металла.

Would JB weld be able to fix this crack in my aluminum cylinder head? :  r/mechanics

Когда головки верхних кулачков нагреваются, они часто набухают и изгибаются посередине. Это может привести к заклиниванию или поломке распределительного вала OHC, а также к образованию трещин на нижней стороне головки. 

Головки толкателей не такие толстые, как головки OHC, поэтому они менее уязвимы для такого рода нагрузок и деформации. Но даже головки толкателей имеют свой предел, и при слишком сильном нажатии они также деформируются и трескаются.

Все головки должны быть тщательно проверены на наличие трещин с использованием различных методов, прежде чем выполнять какие-либо механические работы. 

Лучше узнать, что головка треснула, прежде чем переделывать направляющие и седла клапанов, чем потом. Думайте об обнаружении трещин как о своей первой линии защиты от камбэков.

aluminum cylinder head welding

Наличие трещин не обязательно означает необходимость замены головки блока цилиндров. На самом деле, многие треснувшие головки, которые когда-то считались «неремонтопригодными», сейчас чинят. 

Ремонт треснутой головки блока цилиндров всегда сопряжен с определенным риском, но при правильном выполнении обычно намного дешевле, чем замена треснутой головки на новую или бывшую в употреблении отливку.

Большинство мелких трещин в чугунных, а также алюминиевых головках можно устранить с помощью штифтов. Более крупные трещины в алюминиевых головках обычно требуют сварки TIG (вольфрам в среде инертного газа). Более крупные трещины в чугунных головках часто можно устранить с помощью сварки в печи или сварки пламенем.

Metal Stitching - QuantiServ

Сварка в печи большой чугунной головки дизельного двигателя часто стоит затраченных усилий из-за высокой стоимости отливки, но она также имеет экономический смысл для многих чугунных головок легковых автомобилей последних моделей, если головку можно отремонтировать дешевле, чем стоимость новое или бывшее в употреблении литье. 

Многие головки последних моделей довольно дороги и их трудно найти, поэтому некоторые головки, которые были бы утилизированы из-за трещин, теперь ремонтируются и возвращаются в эксплуатацию.

Все зависит от рыночной стоимости головки и стоимости ее замены на новую или бывшую в употреблении отливку. Чем выше стоимость головки и чем выше стоимость ее замены, тем больше смысла ремонтировать головку, а не заменять ее.

КАК ремонтируют треснутые головки блока цилиндров.

На алюминиевых головках трещины завариваются в 77% случаев.

Для дизельных головок сварка выполняется в 41% случаев.

Штифтование остается наиболее часто используемым методом ремонта чугунных головок цилиндров — в 2010 году респонденты опроса заявили, что сварка выполнялась всего в 14% случаев, а штифтование — 86% работы.

aluminum cylinder head welding

Закрепление трещин на ГБЦ — Штифтование 

Штифтование является наиболее часто используемым методом ремонта трещин в чугунных головках, потому что это быстро, надежно и дешево. Его также можно использовать для ремонта алюминиевых отливок. 

Штифтование — это относительно простой метод для изучения и использования, он не требует каких-либо специальных инструментов, кроме сверла, направляющего приспособления и метчика, и не использует тепло.

конические штифты или прямые штифты

Метод штифтования ГБЦ включает в себя просверливание отверстий в обоих концах трещины, чтобы предотвратить ее распространение, затем просверливание отверстий с различными интервалами по длине трещины, установку штифтов внахлест для заполнения трещины, а затем проковку штифтов с помощью пневматического молота для герметизации и растушуйте поверхность. Можно использовать конические штифты или прямые штифты.

Конические штифты втягиваются в щель при затягивании, чтобы обеспечить герметичность по всей длине штифта. Это происходит из-за того, что резьба как на коническом штифте, так и на отверстии имеет посадку с натягом. Герметик действительно не обязателен, но может быть использован для дополнительной страховки. Отверстия для конических штифтов должны быть тщательно нарезаны вручную коническим метчиком, а штифты затянуты вручную.

Сравнение — конические штифты или прямые штифты

Для сравнения, прямые штифты можно установить с помощью обычного прямого метчика и электродрели. Прямые штифты, однако, должны быть герметизированы коническим выступом на одном конце штифта и/или герметиком.

Если трещина находится вдоль внешнего края или угла, которые требуют поддержки, чтобы скрепить стороны трещины, или если трещина находится в области, которая может открыться или разорваться, когда отливка находится под нагрузкой или нагревается, обычные штифты победили. не работает.
 

использование «замков» для скрепления двух сторон трещины на ГБЦ

Одним из решений является  и/или использование специальных штифтов с рисунком резьбы «спиральный крючок» или «обратный шаг». Эти штифты могут на самом деле скрепить трещину, а не просто заполнить ее.

Трещины в тонких участках отливки (тоньше 1/8?) трудно ремонтировать, потому что металл недостаточно толстый, чтобы поддерживать резьбу на стандартном штифте. В этих случаях для заполнения трещины необходимо использовать очень маленькие штифты.

В некоторых случаях трещину между седлами клапанов часто можно устранить с помощью одного штифта из мягкой стали с потайным заплечиком.
 
Стальной штифт лучше всего подходит для этого применения, потому что он лучше выдерживает нагрев, чем чугунный штифт. После того, как трещина будет устранена, сиденья можно подвергнуть повторной обработке. Не должно быть необходимости резать головку для установки вставок седла клапана.

Методы сварки трещин на головке цилиндра (ГБЦ)

Сварку чугуна в печи часто называют «черным искусством» ремонта трещин, поскольку она требует большого количества тепла и навыков оператора. 

Научиться сваривать чугун в печи — это не то, что неопытный сварщик может быстро освоить. Те, кто освоил этот процесс, говорят, что для его освоения требуется от шести месяцев до года постоянной практики. Если бы это было так просто, все бы этим занимались. Это не так, и поэтому некоторые мастерские создали для себя успешную нишу, специализируясь на печной сварке чугунных головок.

Чтобы сварить чугунную головку в печи, ее сначала предварительно нагревают до 1300 градусов по Фаренгейту (вишнево-красный цвет) в печи.
Этот шаг абсолютно необходим, чтобы свести к минимуму тепловой удар и расслабить металл, чтобы он не деформировался при воздействии горелки на отливку.

Из-за высоких температур, связанных с сваркой в ​​печи, индукционная закалка цельных седел клапанов обычно разрушается. Это может потребовать замены седла выхлопа, чтобы седла не вылетали, когда головка возвращается в эксплуатацию. По этой причине некоторые мастерские предпочитают пропаивать трещины в сварных швах, а не печной шов. При сварке пайкой работа может выполняться при температуре от 800 до 900 градусов, поэтому головка не нагревается так сильно.

газопламенная (порошковая) сварка ГБЦ

Еще одним способом ремонта трещин в чугунных головках и блоках является газопламенная (порошковая) сварка. Этот процесс похож на пайку, но для высокопрочного ремонта используется никелевый порошок и специальная горелка.

Основной метод газопламенной сварки чугуна существует уже более 40 лет — его главное преимущество в том, что он проще и быстрее, чем сварка в печи.

Сварка пламенем может создать прочный и долговечный ремонт, такой же, как сварка в печи, но без такого большого количества тепла. Голову все еще нужно предварительно и догревать, но не так сильно и не так долго. Для сварки распылением требуется предварительный нагрев от 1000 до 1400 градусов по Фаренгейту. Только область сварки нагревается, поэтому риск деформации минимален.

Для сварки газопламенным распылением используются порошки на основе никеля и требуется специальная горелка. Сварочная горелка с кислородно-ацетиленовым распылением оснащена бункером с триггерным управлением, который подает никелевый порошок в пламя. Когда порошок подвергается воздействию пламени, он плавится и прилипает к краям трещины, заполняя область ремонта. Этот процесс похож на пайку, но приводит к гораздо более прочному ремонту. Порошок можно использовать для заполнения отверстий и трещин, а также для восстановления изношенных или поврежденных седел клапанов.

Процесс идет очень быстро и может заполнить трехдюймовую дыру менее чем за минуту. При печной сварке может потребоваться в три раза больше времени, чтобы заполнить отверстие того же размера, а затем деталь должна медленно охлаждаться в течение нескольких часов, чтобы она не растрескалась.

 

Сварке пламенем легче научиться, чем сварке в печи, но все же требуется обучение и время для обучения.

Трещины в алюминиевых головках чаще всего ремонтируют методом сварки TIG (хотя с небольшими доступными трещинами также работает штифт). Головка должна быть чистой, обезжиренной и сухой, прежде чем полностью расшлифовать трещину. Простая шлифовка поверхности и сварка трещины, скорее всего, будут временным решением проблемы, потому что основная трещина все еще существует и будет продолжать расти. После шлифовки поверхность металла следует очистить проволочной щеткой из нержавеющей стали.

На воздухе алюминий образует оксидное покрытие, которое загрязняет сварной шов и препятствует плавлению. Сварщик TIG предотвращает образование оксидного слоя, промывая сварной шов постоянной подачей инертного газа (обычно аргона). Переменный ток используется для поочередного нагревания металла и выжигания образующегося оксида.

 

Поскольку алюминий может треснуть при воздействии слишком большого количества тепла в концентрированной области, головку необходимо предварительно нагреть в печи до 450–550 градусов по Фаренгейту, чтобы устранить термическое напряжение. Дополнительное тепло также облегчает сварку головки, поскольку алюминий быстро отводит тепло от зоны сварки. Поддержание головки в горячем состоянии — один из способов успешной сварки алюминия, который требует работы в помещении без сквозняков и периодического повторного нагрева головки.

Методы сварки различаются, но основная идея состоит в том, чтобы расплавить окружающий металл и заполнить трещину расплавленным металлом и присадочной проволокой. Опытный сварщик может даже «переделать» сильно поврежденный участок, сохранив головку, которая в противном случае превратилась бы в хлам. Самые прочные сварные швы получаются при использовании присадочной проволоки из того же сплава, что и головка, или очень близкого к нему.

 

После сварки головке необходимо дать медленно остыть. Длительное медленное охлаждение снимает напряжение в металле, которое, если его не снять, может привести к растрескиванию.

Квадроцикл в прокат CF MOTO X6
Квадроцикл в прокат CF MOTO X6 1 000 ₽ за час проката
Прокат Багги CF-Moto Z6 - 3 000 ₽ за за час.
Прокат Багги CF-Moto Z6 - 3 000 ₽ за за час.
IRBIS TTR250R 2 300 ₽
IRBIS TTR250R в прокат - 2 300 ₽ за час проката

Сварка аргоном и сварочный ремонт изделий из алюминия, нержавейки, чугуна, титана.

Мастерская аргонодуговой сварки — Сварочный ремонт деталей из металлов и сплавов.

 

Позвонить для консультации тел. +79082718390

Сварка аргоном -- Сварка алюминия -- Сварка чугуна -- Сварка нержавейки --