Хон в цилиндре что это

Хонингова́ние [1] — вид абразивной обработки конических и цилиндрических поверхностей, который позволяет устранять шероховатости на поверхности заготовок, корректировать их геометрическую форму и повышать точность их габаритных размеров [2] . Проводится с применением хонинговальных головок (хонов). В основном применяется для обработки внутренних цилиндрических поверхностей путём совмещения вращательного и возвратно-поступательного движения хона с закреплёнными на нём раздвижными абразивными брусками с обильным орошением обрабатываемой поверхности смазочно-охлаждающей жидкостью. Один из видов чистовых и отделочных обработок резанием. Позволяет получить отверстие с отклонением от цилиндричности до 5 мкм и шероховатостью поверхности Ra=0,63÷0,04.

Хонингование наружных поверхностей осуществляется на специализированных станках (горизонтально-хонинговальных) или модернизированных (шлифовальных, горизонтально-расточных), производительность при этом по сравнению с суперфинишированием в 2—4 раза выше вследствие бо́льшего количества брусков и бо́льших давлений.

Содержание

Области применения хонингования [ править | править код ]

Обработка отверстий в различных деталях, в том числе в деталях двигателя (отверстий блоков цилиндров, гильз цилиндров, отверстий кривошипной и поршневой головок шатунов, отверстий шестерен) и т. д. Хонинговочная сетка является побочным эффектом этого высокоточного метода шлифования. По её характеру можно судить о правильности обработки, точности соблюдения технологии. Особенно это актуально при работе ручным инструментом. При обработке хонингованием обеспечивается стабильное получение точных отверстий и требуемых параметров шероховатости обработанной поверхности.

Особенности хонингования [ править | править код ]

Возвратно-поступательное движение хона с постоянным давлением бруска или постоянной скоростью радиальной подачи.

Инструменты и станки для хонингования [ править | править код ]

Хон в цилиндре что это

От специализированных хонинговальных станков до ручного инструмента.

Смазочно-охлаждающие жидкости для хонингования [ править | править код ]

При обработке деталей из стали и чугуна применяют керосин или смесь керосина с веретённым маслом (10 %—20 %). При использовании алмазных хонинговальных брусков часто применяют в качестве СОЖ обычную воду, в которую добавляют различные (как правило синтетические) вещества, предотвращающие коррозию обрабатываемой детали и самого станка. Использование водных растворов обусловлено более высокой теплоемкостью воды (по сравнению с маслами и керосином), а, следовательно, и более интенсивным отводом тепла, что является одним из важнейших требований, предъявляемых к СОЖ. При этом водные растворы более экологичны и менее вредны для оператора станка.

Значение хонингования [ править | править код ]

Высокопроизводительный процесс, позволяющий получить качественные поверхности с 6—5 квалитетом точности и шероховатостью поверхности Ra 1,6—0,1

Ответим на частые вопросы и сомнения:

  • Не навредит ли металлокерамика хону?
  • Что лучше растачивать двигатель или обработать RVS составом?

Под износом двигателя надо понимать в первую очередь — его цилиндры. Много говорится о факторах, влияющих на ее степень. Однако в первую очередь зависит от материала, из которого изготовлен блок цилиндров.

Именно материал играет значительную роль. Насколько он будет устойчив при контакте металлических поверхностей. Стенки гильзы также должны выдерживать воздействия температур от 1500 до 2000 C., и обладать повышенной механичной прочностью, призванной защищать гильзу от абразива, коррозии и трения. Создание высокопрочных материалов для гильз повлечет за собой существенное удорожание продукции, так как потребуются дополнительные стадии обработки, шлифовки и полировки, что могут позволить себе лишь единичные производители.

Для уменьшения силы трения, которая является самым большим врагом износостойкости, на стенках гильзы наносят хон, удерживающий масляную пленку.

Хон в цилиндре что это

Хонингование цилиндров делается в два этапа абразивным материалом. В результате на стенках образуются риски — так называемый хоновый рисунок, при этом мелкие риски имеют размер в доли микрон и визуально их не увидишь,

Читать также:  Уфо для домашнего применения

Хон в цилиндре что это

и крупные риски по размеру, достигающие десятки микрон, которые мы визуально и наблюдаем в цилиндре.

Хон в цилиндре что это

Шероховатость, созданная хоном, задерживает масло на стенках цилиндра, что способствует снижению трения. Однако не все так просто.

При холодном запуске происходит сухое трение. В этот короткий промежуток времени ее сила достаточно велика, и сравнимы с пробегом в 500 км.

По мере поступления масла в каналы на деталях образуется масляная пленка. При этом ее толщина зависит от высоты шероховатости, и скорости вращения коленчатого вала. Чем меньше скорость, тем меньше толщина. В такие моменты она закрывает только маленькие неровности. В то время как большие риски продолжают сталкиваться друг с другом и изнашиваться. При увеличении скорости растет подъемная сила, и масло поднимается и закрывает верхние риски. В такие моменты трение снижается. Для сравнения: чем быстрее движется катер, тем больше выталкивающая сила воды и меньше сила сопротивления.

Именно по этой причине в пробках, на малых оборотах, и в момент резкого старта с места происходит наибольшее изнашивание мотора.

Итак, как влияет образование металлокерамики на хон.

Если риски имеют правильную форму, то в узких местах его масло, благодаря силе поверхностного натяжения поднимается над ними. Там, где они широкие масло втягивается внутрь. В этом случае эффекта снижения трения не будет.

Металлокерамический слой образуется только в местах мелких неровностей, в то время, как крупные выступы остаются выше этого слоя и не изменяются.
Хон в цилиндре что это

Как видно на рисунке

Хон в цилиндре что это

При прохождении через верхнюю и нижнюю мертвые точки, происходит так называемое «ёрзание» поршня, за счет смены направления его движения и при этом складывается картина, при котором высота масляной пленки мала и не покрывает вершины рисок. Именно здесь и происходит наибольший слом вершин. Пленка в этих местах рвется. По сути, происходит разрушение поверхностей деталей, которые находятся без смазки. Верхние слои сопряженных деталей пластически деформируются, возникает местное схватывание с разрушением и отделением частиц металла и налипание их на поверхности сопрягаемых деталей. Такой износ называют изнашивание схватыванием. Температура здесь достигает 900C и выше, при таких температурах масло теряет свои свойства, присадки, содержащиеся в базовом масле, разлагаются. Абразивные частицы и продукты разложения попадают в масло и продолжают изнашивать стенки цилиндров — это называется абразивным износом.

В этих местах и создается слой металлокерамики. Минералы, входящие в состав RVS размалываются выступами микрорельефа, выделяется достаточное количество энергии для прохождения процессов микросваривания и микросхватывания. Начинается реакция замещения с образованием новых кристаллов и небольшого слоя металлокерамики. В ходе дальнейшей приработки частицы РВС размалываются до размера элементарных частиц, имеющих определенную структуру и форму (микрочешуйки). Эта особая форма позволяет очистить микрорельеф поверхности от продуктов разложения, что не может сделать ни одна из промывок масляной системы. После очистки происходит плотная нагартовка частиц РВС в углубления контактируемых поверхностей. В каждой точке соприкосновения поверхностей электромагнитные микрополя выстраивают микрочастицы РВС в определенном порядке. В результате начинается реакция замещения атомов Mg в кристаллических решетках микрочастиц РВС на атомы Fe поверхностного и подповерхностного слоев металла контактируемой поверхности. Так образуется металлокерамический защитный слой, толщина которого пропорциональна количеству частиц, нагартованных в микроуглублениях рельефа и энергии, выделяемой при контакте. Данный слой саморегулирующийся. Если есть энергия при трении и контакте, то слой растет. В результате компенсируются зазоры, снижается выделение энергии — прекращается реакция замещения — прекращается дальнейший рост. Именно по этой причине производители масла не добавляют RVS в свои масла — РВС составы не требуют постоянного присутствия в масле.

Читать также:  Из чего сделать трубогиб для профильной трубы

В средней части, где масляная пленка поднимается над вершинами рисок, слома не происходит и создание слоя маловероятно.

В случае же, если микрорельефа на цилиндрах совсем не осталось, или как говорят, образовалось зеркало, то создаваемый защитный слой уплотнит сопряжение цилиндр-кольцо.

Новый слой обладает пластичностью до 50 кгс/см2, что позволяет противостоять изнашиванию, при котором сила трения в двигателе минимальны и коэффициент ее составляет 0,003-0,007

Такие результаты обработки РВС составом позволяют проехать без масла до 300 км. без нанесения урона схватыванием!

Кроме того, в результате воздействия значительных удельных давлений и больших скоростей трущихся деталей происходит тепловое изнашивание деталей. Выделяющееся тепло размягчает металл и разрушает поверхности в результате оплавления и переноса металла с поверхностей сопряженных деталей.

Твердость поверхностей с металлокерамикой может достигать 63-70 HRC, а температура его разрушения 1575-1600C. Новый слой является диэлектриком и огнеупором, стоек к коррозии, что позволяет ему противостоять как тепловому изнашиванию двигателя, так и окислительному изнашиванию, которое возникает вследствие воздействия кислорода, который, так или иначе, попадает вместе с атмосферным воздухом.

На плоских вершинах

Не сильно на это потратившись, владелец поначалу только радовался: улучшился разгон машины, снизился расход масла и топлива, но уже через 20 тысяч километров праздник закончился. И вот герой у нас. Сняли головку блока цилиндров, показали хозяину их рабочие поверхности — ну как, мол? А человек, увидев гладкое зеркало и пощупав пальцами, недоуменно воскликнул: «Тут же все отлично!»

Как бы не так… В том-то и штука, что от былой «сеточки» плосковершинного хонингования мало что осталось, а на зеркальной поверхности масло не удерживается и кольца трутся без смазки. Ускоренный износ неизбежен.

Ну а как сегодня ремонтируют двигатели? Подобно героям, с которых мы начали беседу, многие «мастера» не морочат себе голову тонкостями технологии. Более серьезные опираются на заводские рекомендации по ремонту. Пример: на восстановление «жигулевского» блока цилиндров по вазовской технологии положено тратить 4,5 нормочаса (расточка, хонингование, промывка и т.д.), что обойдется клиенту в 2–2,5 тыс. руб. Но уже есть фирмы, где подготовят блок под установку ремонтных поршней в несколько раз быстрее, причем с плосковершинным профилем шероховатостей. И цена работы раза в два-три меньше. Как этого достигают?

Быстро отремонтировать блок цилиндров позволяют современные высокопроизводительные станки. Например, фирмы «Саннен» (фото 2) с двухшарнирным приводом хонинговальной головки. Его важное преимущество в том, что головка центрируется по неизношенным поверхностям старого цилиндра (в верхней и нижней зонах) — рабочая поверхность увеличенного диаметра получается строго соосной старой. Это упрощает базирование блока на станке. А конструкция головки такова, что абразивные бруски по мере обработки подаются «на разжим» жестко, благодаря чему (в отличие от обычной «пружинной» головки) получаемая поверхность не зависит от погрешностей формы прежнего, изношенного цилиндра. Новая поверхность практически идеальна по овальности и конусности.

Увеличение диаметра цилиндра до следующего ремонтного размера, например на 0,4 мм, на таком оборудовании вообще не требует традиционной расточки. Все делает хонинговальная головка. Сначала увеличивает диаметр на 0,3 мм крупнозернистыми абразивными брусками. Затем еще на 0,1 мм — брусками с зерном помельче. Наконец, формирует плоские вершины мелкозернистыми брусками или специальными щетками с алмазным напылением.

Читать также:  Тв антенна своими руками из подручных средств

Увеличение диаметра цилиндра при последней операции не превышает микрона и практического значения не имеет. Зато с верхушек шероховатостей удаляется часть поврежденного, разрыхленного при предыдущей обработке, металла и на их поверхности появляются зерна содержащегося в чугуне графита. Они снижают трение колец до минимума. Заметьте: обработка на таком станке обычного четырехцилиндрового блока занимает около 30 минут.

Блок цилиндров после плосковершинного хонингования менее требователен к обкатке и гораздо дольше служит до следующего серьезного ремонта. В значительной степени этим объясняется повышенная «ходимость» моторов иномарок, а также вазовских «восьмого-десятого» семейств по сравнению с «классическими» «Жигулями».

Понятие «ремонтный размер» сегодня почти неприменимо к наиболее прогрессивным двигателям иномарок. В большинстве случаев ремонт с увеличением диаметра цилиндра не предусмотрен: блок, поршни, кольца — только номинальные, а разброс диаметров (фото 1) не превышает 0,01 мм. Для российских двигателей по-прежнему существуют ремонтные размеры, причем каждый более тонко разбит на классы. Например, для двигателей ВАЗ — А, В, С, D, Е, где каждый последующий размер на 0,01 мм больше предыдущего. После окончательной обработки цилиндра поршень должен быть к нему подобран с учетом требуемых тепловых зазоров. Например, для двигателей переднеприводных машин ВАЗа монтажный зазор (разница диаметров цилиндра и поршня) — 0,025–0,045 мм.

Плосковершинное хонингование известно давно, еще с поршневых авиамоторов. Идея нашла куда большее развитие в автомобильной промышленности. Суть дела проста. У мотора, собранного после традиционного хонингования, микропрофиль рабочей поверхности цилиндра напоминает горную цепь с острыми вершинами (рис. 1, а). В начальный период эксплуатации (при обкатке) эти выступы быстро сглаживаются, разрушаются, пока не появятся достаточно большие «опорные плоскости» — вот теперь темп износа мотора уменьшится. Разумнее, однако, заранее создать нужную шероховатость рабочей поверхности с плоскими вершинами (рис. 1, б) и учесть ее в монтажных зазорах при сборке.

Износостойкость мотора определяется множеством нюансов. Например, тем, как распределены риски на получившемся «плоскогорье», какова их глубина, выглядят ли они подобно узким каньонам или широким ущельям. Ведь все это сказывается на смазке тех площадок, по которым скользят кольца и поршень. Поверхностное натяжение пленки масла заставляет его втягиваться в слишком широкие углубления, и тогда кольца трутся о вершины почти без смазки. Если же углубления узки, масло легко выдавливается из них, и возникает другая проблема — чрезмерные его потери на угар. Немалое значение имеют глубина «ущелий» (обычно около 5 мкм), а также угол, под которым они пересекаются в результате вращательного и поступательного движения хонов. Слишком острый (относительно горизонтали) означает, что у пересечений рисок появятся чрезмерно широкие углубления — и качество смазки рядом с ними ухудшается. Оптимальный угол — градусов 30–35 (рис. 2). Если же он слишком велик, опять-таки возрастают потери на угар (представим себе предельный случай — продольные риски в цилиндре!).

В России плосковершинное хонингование было впервые внедрено на двигателях автомобилей VAZ 2108, 2109 по настоятельной рекомендации немецкой фирмы «Порше», разработавшей для этого технические требования.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *