Paskelbimo data: 2017-06-19
Cilindrų blokų galvutės sandariklis aliumininiame variklyje
Paskutiniais metais variklių technologijos srityje buvo daug nuveikta. Šiuolaikiški varikliai tapo galingesni, mažesni ir lengvesni. Šiam tikslui buvo atlikta daug struktūrinių pakeitimų tiek cilindrų bloko galvutei, tiek blokui. „Be to, naudojamos naujos medžiagos. Seniai išmėgintos iš pilkojo ketaus pagamintos konstrukcinės dalys yra pakeičiamos šiuolaikiškomis iš aliuminio ar aliuminio lydinių pagamintomis konstrukcinėmis dalimis“, - paaiškina Mario Rauchas, „Elring“ įmonės techninės rinkodaros skyriaus vadovas.
Cilindrų bloko galvutė ir blokas kaip ir anksčiau sandarinami cilindrų bloko galvutės sandarikliu. Bet ir čia yra su išdėstymu ir medžiaga susijusių techninių naujovių. Saugiai užsandarinti skystas terpes, pvz., aušinimo skystį ir variklinę alyvą bei šviežią degųjį mišinį ir išmetamąsias dujas, iš pradžių atrodo labai paprasta. „Tačiau vidaus degimo variklyje esančiomis sąlygomis tai nėra taip paprasta, kaip atrodo. Prisideda tokie faktoriai kaip temperatūra, slėgis ir dinamika“, - pastebi M. Rauchas ir papildo: „Esant aukštai temperatūrai ir dideliam slėgiui, kurie žinomi kiekvienam montuotojui, dinaminių sandarinimo plyšio virpesių poveikiui reikia paaiškinimo.“ Varžtų su cilindrine galvute įveržimo jėgos fiksuoja cilindrų bloko galvutę prie bloko. Iš pirmo žvilgsnio atrodo, kad tai yra statinis sujungimas, bet čia kalbama apie sunkias, masyvias bei standžias konstrukcines dalis. Todėl taip nėra, nes dėl degimo proceso pabaigos slėgio, kuris susidaro iš karto po labai suslėgto degiojo mišinio uždegimo, plėtimosi takto metu spaudžiamas ne tik stūmoklis, bet pakeliama ir cilindrų bloko galvutė. Šis konstrukcinių dalių judesys yra labai minimalus (2–10µm), tačiau to užtenka, kad būtų padaromas didelis poveikis sandarinimo funkcijai. Tai galioja visiems vidaus degimo varikliams: tiek seniems, tiek naujiems.
Norint geriau suprasti, labai svarbu žinoti, kad šiandieniniai varikliai yra ne tik labai lengvi, bet ir termiškai subalansuoti. Taip yra todėl, kad inžinieriai norėtų išlaikyti labai trumpą tuščiąja eiga dirbančio variklio pašildymo fazę. Geriausiu atveju šioje tuščiąja eiga dirbančio variklio pašildymo fazėje po variklio paleidimo stūmoklis ir cilindrai turėtų išsiplėsti kiek įmanoma tolygiau. Jei tai pavyksta, galima išlaikyti labai mažą nuokrypio vertę tarp šių konstrukcinių dalių. Visa tai turi reikšmingą įtaką agregato išmetamųjų dujų rodikliams ir ekonomiškumui. Dėl šio siekio, kaip jau minėta anksčiau, šiuo metu nauji varikliai daugiausia gaminami iš aliuminio lydinių. Taikant specialias liejimo technologijas, sunaudojama mažiau medžiagų ir pagaminamos lengvesnės konstrukcinės dalys. Kai kuriose konstrukcinėse dalyse, pvz., šiuolaikinėse cilindrų bloko galvutėse, tai ne iš karto pastebima. „Cilindrų bloko galvutę reikėtų perpjauti, kad viduje pamatytumėte filigranines struktūras,“ - sako Mario Rauchas.
Apie cilindrų judėjimo kanalus ir „Open-Deck“
Kitose konstrukcinėse dalyse, pvz., šiuolaikiniuose blokuose, galima iš pirmo žvilgsnio atpažinti šią technologiją. Kur anksčiau aušinimo skystis kanalais buvo nukreipiamas aplink cilindrų angas, šiandien aiškiai atpažįstami aušinimo ertmėje esantys „cilindrų judėjimo kanalai“. Tačiau jų nereikėtų sumaišyti su šlapiosiomis išimamosiomis cilindrų įvorėmis. Cilindrų judėjimo kanalai ir blokas yra išlietas kaip vienas ištisinis monolitas. Kalbant apie taip pagamintus variklius, minima vadinamoji „Open-Deck“ konstrukcija. Šiuo metu tai – naujausia šiuolaikinių degimo variklių technologija. Savaime suprantama, kad paprastai yra išimčių.
Šiuolaikiniai lengvos konstrukcijos varikliai, juvelyriškai sukonstruoti iš aliumininių konstrukcinių dalių, yra labai dinamiški sandariame sujungime. „Tai reiškia, kad sandarinimo plyšio vibracija yra gerokai didesnė, nei buvo senos kartos varikliuose“, - pastebi M. Rauchas, kuris tai reguliariai nagrinėja savo techniniuose mokymuose.
Čia dar prisideda ir tai, kad jėga, kuri kaip įveržimo jėga per varžtus su cilindrine galvute perduodama į sandarų sujungimą, pagal fizikos dėsnius norėtų pasklisti tolygiai, tačiau tai nėra galima dėl atviro šių variklių paviršiaus. Todėl jėga kartais veikia cilindrą netolygiai, jis dėl to deformuojasi tūkstantosiomis milimetro dalimis. Kitu naujos kartos cilindrų bloko galvutės sandarikliui keliamu reikalavimu turėtų būti patikimesnis veikimas su mažesniais jėgos perdavimais. „Tai padėtų išlaikyti nedideles vadinamąsias cilindro deformacijas“, - sako M. Rauchas.
Grioveliai, stabdikliai, laikantysis sluoksnis
„Tokio sandariklio negalima prispausti visu paviršiumi“, - paaiškina „Elring“ įmonės techninės rinkodaros skyriaus vadovas. Sandarinimo efektas pasiekiamas prispaudžiant linijiniu būdu, kai atitinkamame sluoksnyje tiksliai nustatyta mažesne jėga iš anksto įtempiamas vadinamasis „griovelis“. Dėl šio išankstinio įtempimo griovelis išlieka lankstus ir gali judėti kartu su variklio komponentu, dažniausiai – cilindrų bloko galvute. Vaizdžiai pasakius, griovelis pasižymi spyruoklės savybėmis ir gali tiek susitraukti, tiek išsitempti.
Kad šie grioveliai išliktų nepažeisti per šiuo metu reikalaujamą 250 000 km variklio ciklą, naudojamos įvairios stabdiklių technologijos. Stabdikliai gali būti reljefiniai arba privirinti prie laikančiojo sluoksnio. Šiandien netgi galima integruoti segmentinį stabdiklį su užlenktais krašteliais į darbinį sluoksnį. Stabdiklis neleidžia „pramušti“ jautrių lanksčių griovelių ir taip užtikrina jų ilgaamžiškumą.
Šie grioveliai, kurie degiosioms dujoms naudojami kaip viso profilio grioveliai, vandeniui ir alyvai - kaip pusės profilio grioveliai, ne tik prisideda prie sandarinimo funkcijos dėl linijinio prispaudimo, bet taip padeda prisitaikyti prie konstrukcinių dalių deformacijų. Palyginti su senesnės kartos sandarikliais, čia nurodyti duomenys nepasikeitė. Vis dar leistini nuokrypiai 5/100 mm išilgine kryptimi ir 3/100 mm skersine kryptimi (matuojant tarp varžtų).
Tačiau esminių sandarinimo pokyčių įvyko dėl paviršiaus šiurkštumo. FW® cilindrų bloko galvutės sandarikliai dėl savo gebančios prisitaikyti medžiagos ir prispaudimo visu paviršiumi dar galėjo patikimai sandarinti, kai didžiausias mikronelygumų aukštis buvo 25 µm. Šiandieniniams MLS cilindrų bloko galvutės sandarikliams dėl labai plonos elastomerinės dangos leidžiamas tik 11-15 µm. Šis didelis paviršiaus kokybės reikalavimas kai kurioms dirbtuvėms kelia didelių iššūkių. Galima drąsiai teigti, kad šios paviršiaus kokybės negalima pasiekti paprastomis priemonėmis, pvz., švitriniu popieriumi.
Remontuojant šiuolaikiškus variklius su MLS cilindrų bloko galvutės sandarikliu neišvengiamai teks kreiptis į variklių remonto dirbtuves. Šiuo metu yra privaloma lygiai apdirbti konstrukcines dalis, bent jau cilindrų bloko galvutę.
„Kiekvienam atidžiam skaitytojui dabar jau turėjo kilti klausimas, kaip reikia užtikrinti bloko paviršiaus kokybę“, - pastebi Mario Rauchas. Šiuolaikinių aliumininių variklių blokus yra labai sunku remontuoti dėl anksčiau išvardytų priežasčių. Remontas yra labai sudėtingas, atliekamas tik su specialia įranga ir dėl to dažniausia kainuoja labai brangiai. Dėl šių priežasčių variklių gamintojai labai dažnai draudžia remontuoti variklius. Jie rekomenduoja keisti konstrukcinę dalį, tačiau jos labai dažnai nesiūlomos rinkoje.
Apie šią informaciją kiekvienas atsakingas montuotojas turėtų pagalvoti jau vien dėl suteikiamos garantijos. Reikia tinkamai ir kvalifikuotai įvertinti bei priimti tinkamą sprendimą. Jį reikėtų suderinti ir aptarti su galutiniu klientu. Žinoma, remontuoti galima, tačiau sąnaudos yra gerokai didesnės, todėl taip pat didėja ir išlaidos. Tai taip pat reikia suderinti su galutiniu klientu, siekiant išvengti galimų nesusipratimų.
Bloką reikia apžiūrėti, nes turi būti nustatyta, ar ant sandarinimo paviršiaus yra defektų. Tai gali būti, pvz., maži terminiai įtrūkimai ant judėjimo kanalų viršutinių briaunų. Šiuolaikiški MLS cilindrų bloko galvutės sandarikliai taip pat gali lengvai pažeisti bloko sandarinimo paviršių. Tik įsivaizduokite, kaip sandariklis iš gausiai legiruoto spyruoklinio plieno spaudžiamas išilgai linijos su siauru atraminiu paviršiumi iš aliuminio ir spaudžiamas ne statiškai, o veikiamas didelio dažnio sandarinimo plyšio vibracijos ir aukštos temperatūros! Dėl to dažnai ant bloko sandarinimo paviršiaus matosi sandarinimo linija. Tokius požymius reikia atpažinti ir pašalinti.
Jei tokios rūšies pažeidimų nereikia nustatyti, jokiu būdu nereikėtų bandyti rankiniais metodais apdirbti konstrukcinės dalies paviršiaus. „Šioje vietoje bet kurios rūšies švitrinis popierius labiau pablogins, o ne pagerins paviršiaus kokybę“, - įspėja M. Rauchas. Šiuos paviršius rekomenduojama tik nuvalyti. Jei montuotojas nusprendė neremontuoti bloko, lieka maža liekamoji rizika, kurią reikia suprasti. Dėl automobilio vertę atitinkančio remonto priežasčių ir suderinus su klientu, tai gali būti priimtina, nes konstrukcinių dalių judesiai prie bloko yra labai sunkiai pastebimi. Didžiausias šiuolaikinio MLS cilindrų bloko galvutės sandariklio gedimo pavojus dažniausia slypi galvutės pusėje ir to galima lengvai išvengti, staklėmis lygiai apdirbant cilindrų bloko galvutę.
Daugiau atsargumo reikia dirbant su varikliais, kuriuose yra vadinamosios šlapiosios išimamos įvorės. Jie taip pat yra labai dinamiški, tokius variklius reikia patikrinti ir, jei būtina, perdaryti tiek galvutės pusėje, tiek prie bloko. Reikia taip pat patikrinti įvorės išsikišimą pagal gamintojo duomenis. Tiek išsikišimas bloko atžvilgiu, tiek įvorių tarpusavio atžvilgiu turėtų atitikti nurodytuosius dydžius.
Ar naujos kartos cilindrų bloko galvutės sandarikliai apsunkina montuotojams kasdienius darbus?
Rauchas mano, kad ne: „Kasdieniai darbai netgi supaprastėja“, - teigia jis. Cilindrų bloko galvutės sandariklio keitimas šiais laikais nėra toks remontas, kurį paprasta atlikti. Tai yra labai sudėtingas remontas, kuriam reikia praktinės patirties, specialaus įrankio ir supratimo apie medžiagas. Galiausia dirbtuvėms reikia atpažinti didesnį apyvartos potencialą, tačiau montuotojas turi sugebėti pateikti klientui argumentų! „Aš manau, kad net neverta diskutuoti apie daugiasluoksnių metalinių sandariklių privalumus ir trūkumus, - sako M. Rauchas. - Tik ši sandarinimo technologija gali saugiai ir patikimai sandarinti šiuolaikinius variklius visą automobilio naudojimo laiką. “
