Хонингование цилиндров: что это такое?

Хонингование цилиндров двигателя. Что это и зачем его делают?

В чём суть хонингования цилиндров

Выполняют его для того, чтобы снизить шероховатости на стенках цилиндров, при этом улучшается приработка колец и самих поршней. Это заметно продлевает срок эксплуатации отремонтированного мотора.

Во время работы силовой агрегат подвержен достаточно сильному износу и потере своей изначальной формы. Особенно это влияет на цилиндры. Их первоначальная круглая форма становится овальной, на стенках появляются задиры и царапины. В результате капитального ремонта не избежать.

Во время ремонта цилиндры подвергаются растачиванию, а хонингование позволяет сохранить их форму правильной и получить наиболее низкую шероховатость стенок. Само хонингование — это заключительная фаза при обработке цилиндров. Если сравнивать все обычные заключительные действия, например, полировку или притирку какой-либо поверхности, то у процесса хонингования повышенная точность и эффективность проведенных работ.

Для нормальной работы бензиновых и дизельных моторов необходимо обеспечить высокую точность размеров их компонентов. Одним из важнейших факторов является соблюдение допусков на размеры и показателей шероховатости поверхности зеркала цилиндров. Необходимость в этом возникает по следующим причинам:

Точное соблюдение размеров это ключ к увеличению компрессии и уменьшению количества прорывающихся в картер газов, содержащих продукты сгорания.
Правильная обработка поверхности снижает износ поршневых колец, гарантируя длительный срок их работы.

На новом, перегильзованном или расточенном под следующий ремонтный размер блоке должно обязательно выполняться хонингование цилиндров.

Важные требования

При контроле размеров цилиндров, следят за соблюдением следующих параметров:

Бочкообразности, корсетности и конусности. Под этими терминами подразумевается разница диаметров в разных частях цилиндра или гильзы.
Элипсности, под которой подразумевают разницу в диаметрах окружности в разных её точках.

Подобные дефекты появляются в результате небрежного выполнения работ на расточном станке или в процессе эксплуатации силового агрегата.

Отдельную проблему представляет достижение необходимых параметров шероховатости. Поверхность не должна быть зеркальной. На ней должны остаться небольшие насечки, получающиеся при прохождении хоном. Эти насечки необходимы для того, чтобы на них задерживалось моторное масло. Это способствует улучшению смазывания деталей поршневой группы. В дальнейшем, при обкатке, содержащаяся в лубриканте сера создаст на поверхности цилиндра сульфидную плёнку, уменьшающую износ деталей, поскольку по своим параметрам она значительно твёрже металла.

Смазочно-охлаждающие средства при хонинговании и механическом раскрытии

В качестве смазочно-охлаждающего средства при KS-хонинговании, а также механическом раскрытии алюминия может применяться обычное, имеющееся в продаже хонинговальное масло. Его вязкость должна быть в пределах от низкой до средней

. Высоковязкие (вязкотекучие) хонинговальные масла, а также водо-масляные эмульсии, не должны применяться в сочетании с предлагаемыми здесь обрабатывающими брусками.

Качество и состояние смазочно-охлаждающего средства существенно влияет на качество хонингования. Поэтому следует постоянно следить за тем, чтобы масло и масляные фильтры сменялись через регулярные промежутки времени.

Используемое оборудование

С учётом перечисленных требований промышленность выпускает специальные хоны, применяемые для обработки деталей двигателей внутреннего сгорания. Подобные инструменты имеют изменяемый диаметр, используются в хонинговальных станках и обладают ограниченным ресурсом. Соответствие техническим требованиям должно подтверждаться сертификатом, который получен в органах стандартизации. Недопустимо производить хонинговку с помощью оборудования, не соответствующего утверждённым стандартам. Это может привести к нежелательным последствиям.

При выборе хона следует обращать внимание на следующие параметры:

Диапазон (по диаметру).
Количество и длину камней.
Твёрдость и зернистость материала.

Различают инструменты и по способам обработки, которая может быть сухой или с применением смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ). При хонинговке деталей, изготовленных из чугуна или стали, в качестве СОЖ применяют керосин или смесь керосина с льняным маслом. Если хон имеет камни с алмазным напылением, используют воду с синтетическими добавками.

Для соблюдения технологического процесса обязательно требуется исправный хонинговальный станок, обеспечивающий точное перемещение обрабатывающего инструмента. Именно на его рабочий стол попадает уже побывавший на расточном станке новый или ремонтируемый блок. А ещё вам потребуется достоверная информация о размерах, которые должны быть обеспечены в итоге. Дальнейшая последовательность операций, в зависимости от конструкции ДВС, может быть различна.

Какими должны быть хонинговальные бруски?

При расточке блока цилиндров применяются специальные бруски с алмазными зернами. Крепление зерен обеспечивается с помощью пластмассовой связки

. Данный материал применим для обработки блока цилиндров, изготовленного из алюминия.
Конструкция брусков позволяет добиться самозатачивания алмазов
. Это означает, что связывающая пластмасса очень прочна, что немало важно при удержании алмазов в процессе обработки, и достаточно мягкая, чтобы удержать алмазы, концы которых уже затупились.

Отличия выполнения хонингования на разных двигателях

Двигатели внутреннего сгорания имеют разное устройство. Используемые конструктивные схемы влияют на технологический процесс.

Негильзованные двигатели

Выполненный в виде единой детали негильзованный блок подвергают обработке сразу после расточки, закрепив на рабочем столе и убедившись, что ось обрабатываемого цилиндра расположена вертикально и совпадает с осью шпинделя хонинговального станка. Это позволит исключить её неперпендикулярность к коленчатому валу. Шпиндель включённого станка вращается, одновременно выполняя возвратно-поступательные движения. Для получения нужного результата может потребоваться выполнить от одного до нескольких проходов. Контроль размеров осуществляют с помощью нутромера. Одновременно следует производить замеры шероховатости поверхности. Для этого существуют различные способы:

Контактный (щуповой), для которого разработаны специальные приборы – профилометры и профилографы. Последние не только замеряют, но и регистрируют параметры.
Бесконтактные (оптические), среди которых различают теневой, светового свечения, растровый и микроинтерференционный.

Тщательно выполненная обработка повышает мощность ДВС, качество его работы и эксплуатационный ресурс.

Гильзованные двигатели

Отдельную проблему представляет хонингование двигателей с сухими или мокрыми гильзами. Производители запасных частей поставляют, как принято считать, уже готовые к работе комплекты гильз, уже прошедшие все этапы обработки. Однако, под воздействием различных факторов, устанавливаемые на рабочие места детали деформируются и перестают соответствовать заданным размерам. Вследствие этого:

Ухудшается компрессия. Мотор не развивает необходимую мощность и расходует много топлива.
Снижается ресурс силового агрегата.

Существует способ избежать этих неприятностей. Для этого изготавливают специальную толстую пластину, имитирующую ГБЦ. Она должна прижимать гильзы, одновременно имея сквозные отверстия, обеспечивающие беспрепятственный доступ инструмента внутрь цилиндров. Пластину закрепляют на блоке после установки гильз, заворачивая резьбовые соединения в последовательности и с моментом затяжки, рекомендованном для установки ГБЦ. Только после этого выполняют хонингование в той же последовательности, что и для негильзованных моторов. Это позволяет свести к минимуму искажение размеров, возникающее в процессе установки гильз.

При полном соблюдении технологического цикла процедура выполняется в четыре этапа:

Грубая обработка, в процессе которой снимается значительный слой материала. Ею можно заменить расточку. Она ведётся при избытке СОЖ. Лучше всего для этой цели подходят хоны с алмазными брусками на медной основе.
Хонингование инструментом с размером зерна абразивного материала 1/150 мм. При этом происходит формирование микропрофиля поверхности.
Окончательная обработка материалом с зерном 1/300 – 1/500 мм.
Крацевание. Это заключительная операция, в ходе которой размер цилиндра не изменяется, а происходит очищение поверхности от остатков абразива. Для крацевания используют нейлоновые щётки, в состав волокна которых добавлены кристаллы кремния.

Соблюдение перечисленных правил позволяет достичь оптимального результата.

Технология работы

Суть этой работы сводится к совершению движений вверх-вниз. Понять, не совершили ли вы ошибок, можно, ориентируясь на образующуюся на поверхности металла сетку. Возникающий узор должен быть равномерным, при этом линии должны создавать относительно друг друга угол в 60 градусов.

Имейте в виду, что хон должен находиться внутри до полной остановки дрели. После окончания работы потребуется убрать фаску при помощи надфиля. Это поможет вам избежать зацепов колец. Делать это нужно очень аккуратно, поскольку есть риск повредить поверхность обработанного отверстия.

Далее деталь нужно очистить от загрязнений при помощи мыльной воды, которая поможет убрать следы абразива.

В завершение необходимо дать изделию высохнуть, после чего его обрабатывают специальным маслом, обладающим антикоррозионной защитой.

Опасные заблуждения

Интернет пестрит статьями, рассказывающими о том, как сделать хонингование цилиндров самостоятельно с помощью дрели и иного подобного оборудования. Это вызывает удивление. Говоря по совести, реальной пользы от такого рода информации нет. Используемые на производстве хонинговальные станки относятся к разряду наиболее точных обрабатывающих станков. Только с их помощью удаётся обеспечить требуемые допуски в десятые доли микрон. По этой причине справится с задачей дома или в условиях мастерской, не имеющей специального оснащения, не получится. Мотор, отхонингованный «на коленке», не проработает долго.

Как обрабатывают отверстия не круглой формы

Характерной особенностью хонинговальных станков является их способность обрабатывать любые поверхности. Это могут быть глубокие или несквозные отверстия, шпоночные пазы, канавки. Также обработке поддаются конические элементы и некруглые отверстия.

Происходит это за счет того, что в хонинговальных станках бруски находятся в специальном корпусе, конструкция которого состоит из следующих элементов:

пневматической камеры;
двух муфт: подвижной и неподвижной;
колодок.

В корпусе изготовлены канавки, по которым подается воздух. В процессе работы давление воздушного потока из пневмокамеры прижимает инструмент к обрабатываемой поверхности изделия. Колодки обладают способностью поворачиваться на необходимый угол. Благодаря этому происходит хонингование любой поверхности вне зависимости от ее конфигурации. Изменением силы воздушного потока контролируется величина прижима хонинговального инструмента к изделию.

Другой способ – это использование гибких щеток, которые крепятся к эластичным нитям. В итоге возможна обработка поверхности любого контура.

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!»

Читать еще: Замена топливного фильтра форд фокус 2 видео

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.

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.

Суть хонингования, применяемые станки и инструменты

Описание процесса хонингования и его разновидностей. Используемые станки и инструменты на этапах хонингования. Применяемые для работы бруски. Экструзионное и плосковершинное хонингование.

Хонингование – это процесс обработки поверхности металла с использованием алмазной крошки. Основное применение оно нашло для шлифовки конусных и цилиндрических деталей. Данная операция удобна при изготовлении отверстий. Получаемая величина шероховатости поверхности соответствует уровню чистовой токарной зачистки или шлифовке крупнозернистым абразивным кругом. Только методом хонингования можно добиться нужного результата при работе с блоком цилиндров. В местах сопряжения деталей должна находиться смазка, которая удерживается специально нанесенной хонинговальной сеткой.

Используемый хонинговальный инструмент называется хоном. Это бруски или камни, которые размещаются по периметру основания. В процессе работы они стираются, поэтому конструкция обоймы предусматривает возможность их замены.

Для процесса хонингования используются специальные станки. Это приспособления с горизонтальным или вертикальным расположением в пространстве шпинделя. Каждый из них имеет свое назначение в зависимости от проводимой работы. Хонинговальное оборудование специализировано под узкий профиль. Изготовление универсальных станков отошло в прошлое.

Описание процесса хонингования и его виды

В процессе хонингования происходит абразивное воздействие на поверхность обрабатываемой детали. Целью является получение нужной шероховатости поверхности и достижение необходимой точности размеров с помощью хонинговального инструмента. В этом качестве выступает алмазный брусок. Часто алмазная крошка располагается на керамической связке. Керамическое хонингование находит применение наряду с бакелитовым. У полученных деталей минимизируются потери на трение при работе в сопряжении с другими элементами конструкции.

Различается несколько видов хонингования:

Сухое. При таком процессе не участвует смазочная жидкость.
Вибрационное. Это метод, в котором дополнительную помощь оказывает вибрация.
Электрохимическое. В процессе не только участвуют механические силы, но и воздействует электрохимический фактор.
Экструзионное хонингование. На видео представлен весь процесс, который буквально завораживает в процессе просмотра.
Плосковершинное, или платохонингование.

Видеозапись экструзивного хонингования:

Между цилиндрами и кольцами существует зазор, который заполняется маслом. Формируется он автоматически в первое время работы двигателя. Для этого с помощью платохонингования поверхностный слой сопрягаемых деталей делается рыхлым. В процессе работы он стирается, и детали надежно прилегают друг к другу. Минимальный оставшийся зазор заполняется маслом.

Главные плюсы

После проведения хонингования поверхностный слой деталей приобретает повышенную прочность, что сказывается на длительности их эксплуатации.
Значительно меньший процент получения бракованных деталей. Связано это с тем, что хонинговальный инструмент не создает большого давления на поверхность изделия.
Широкий выбор зернистости хонинговального инструмента. Это позволяет легче выходить на нужный уровень требований к обрабатываемой детали.
С помощью хона есть возможность устранения брака при сверлении отверстий на станке.
Одновременно на оборудовании совершается хонингование нескольких отверстий, что повышает скорость выполнения работы.

Этапы хонингования

После закрепления детали в оборудовании проводятся 2 этапа хонингования:

Черновой. Ведется с помощью крупнозернистого абразива. На этом этапе изделию придается нужная форма без выдерживания точности размеров.
Чистовой. С помощью алмазных или керамических брусков идет дополнительная обработка поверхности. В результате изделие получается гладкое, с нужным классом шероховатости, а размеры соблюдаются в пределах допуска.

Мелкозернистый абразив обеспечивает нанесение хонинговальной сетки на поверхности блока, впадины которой заполняются маслом. Это позволяет ему удерживаться на микрорельефе поверхности изделия. Оно не стекает и выполняет смазывающие функции.

После процесса хонингования детали требуют очистки. Чтобы удалить металлическую стружку, сначала применяется абразивная щетка. Потом готовится мыльный раствор, куда окунаются изделия.

Чтобы добиться нужной гладкости, используется абразивная паста. При ее нанесении заполняются все мелкие поры. Эта финишная обработка окончательно устраняет микрочастицы грязи, оставшиеся на деталях.

Используемое оборудование и материалы

Количество вставляемых брусков колеблется в пределах 5–8 штук. Чем их больше, тем выше получается класс шероховатости обрабатываемой поверхности.

Хонинговальные станки

Применяемый хонинговальный станок бывает 2 типов:

Хонинговальный горизонтального типа. На нем выполняются наружные операции с длинными деталями.
Хонинговальный вертикального типа.

На вертикальных хонинговальных станках работы ведутся только с внутренними поверхностями, а обрабатываемые изделия имеют небольшую длину.

В классическом исполнении существуют следующие узлы станка:

Корпус. Представляет собой сварную конструкцию из труб. Сверху расположен защитный кожух.
Линейные направляющие с установленными концевыми выключателями. Они необходимы для контроля передвижения каретки в заданных пределах.
Передвигающаяся каретка.
Хонинговальный инструмент.
Насос для охлаждения жидкости.
Зажимное устройство.
Электрическая часть.
Панель управления.

Хонинговальные бруски

белый электрокорунд;
зеленый карбид кремния;
эльбор;
алмаз.

Читать еще: Лямбда — зонд: что такое лямбда зонд, признаки неисправности лямбда зонда, диагностика и ремонт

Хонинговальные алмазные бруски получили наибольшее распространение. Если в качестве связки используется керамика, то материал инструмента получается пористым и хрупким. В процессе работы из-за его мягкости происходит самозатачивание бруска и отколы от него мелких частиц. Эти микроэлементы попадают на поверхность обрабатываемой детали и наносят царапины.

Хонинговальные бруски на бакелитовой связке таких недостатков не имеют. Они более прочные и эластичные. В процессе хонингования сколы у инструмента отсутствуют, а объем снимаемого металла выше на 20–60%.

Во время выбора твердости хонинговального бруска руководствуются следующими правилами:

Твердый хонинговальный инструмент ставится для обработки грубой поверхности.
На обработку короткой заготовки следует ставить более твердый брусок.
Уменьшение ширины бруска должно сопровождаться увеличением его твердости.
При увеличении твердости материала обрабатываемой детали должна возрастать мягкость бруска.

Увеличение твердости бруска сопровождается уменьшением его пористости. Это создает затруднение для расположения стружки. Возникает риск налипания металла на хонинговальный инструмент.

Как обрабатывают отверстия не круглой формы

пневматической камеры;
двух муфт: подвижной и неподвижной;
колодок.

Хонингование в домашних условиях

электрическая дрель;
очки для защиты глаз;
ветошь;
масло или керосин.

Порядок работы следующий:

Рабочий инструмент фиксируется в патроне дрели.
Обрабатываемое отверстие увлажняется.
Включается дрель, камни сжимаются, и инструмент опускается в отверстие.
В процессе работы совершаются поступательные движения вверх и вниз.
Вынимать инструмент из отверстия можно только после его остановки.
Постоянно ведется наблюдение за формируемым узором поверхности. Получаемые линии должны ложиться равномерно, создавая между собой угол в 60 градусов.

После окончания работы деталь промывается в мыльном растворе, просушивается и покрывается маслом. Оно необходимо в качестве антикоррозийной защиты.

Возможно, у читателей этой статьи имеются автомобили, которые требовали капитального ремонта. При его выполнении хонингование является обязательной операцией. Может, вы знаете какие-то нюансы в проведении такого процесса? Поделитесь ими в комментариях к этой статье.

О технологическом процессе хонингования цилиндров

Среди способов обработки деталей резанием есть операция, о которой стоит рассказать отдельно. Хонингование блока цилиндров выполняют на заводах, выпускающих двигатели внутреннего сгорания. На основании многочисленных исследований эксплуатационных особенностей ДВС установлено, что повышение ресурса моторов возможно созданием условий сохранения смазки на внутренней поверхности гильз цилиндров нужно создавать мелкую насечку в виде сетки. Во впадинах собирается смазка, способствующая снижению сил трения при работе силовой установки.

В качестве инструмента используются бруски, фиксируемые на специальных головках, совершающих вращательное движение, совмещенное с возвратно-поступательными перемещениями. Большинство полагает, что подобные устройства используются только для обработки только внутренних поверхностей. На самом деле существуют станки, где шлифуются цилиндры снаружи.

Особенности технологического процесса

Хонингование – это термин, появившийся в технологии обработки металлов резанием, из Англии XVII века. При создании крупнокалиберного оружия возникла необходимость обрабатывать внутреннюю поверхность пушек. Короткий ствол (5-7 калибров) давал возможность разогнать ядро до скорости 340-360 м/с. Используя ствол, имеющий длину более 10-12 калибров, можно увеличить скорость до 450-480 м/с. Соответственно, дальность поражения цели увеличивается почти в два раза. Для морских сражений – это большое преимущество. Можно уничтожать корабли противника, не попадая под обстрел его пушек. Проблема обработать цилиндр внутри решалась с помощью hone (хонов – точильных брусков, honing англ. – точить).

Первые установки были горизонтального типа. В них бруски устанавливались неподвижно, а вращение передавалось стволу. Чугунное изделие весило около 500 кг, за пару часов работы получали поверхность, близкую к идеальной. Попутно подгоняли и ядро. Старались получать литейные шары с минимальным зазором.

Наибольшее распространение подобная операция получила с развитием паровых теплосиловых установок. Длинный рабочий цилиндр (9-14 калибров). В нем перемещается поршень. Движение происходит за счет подачи пара из парового котла.

Наружное хонингование нужно для деталей большой длины. Такие встречаются в ткацком производстве, где применяют кулисные механизмы. У них сложное возвратно-поступательное движение, преобразованное из вращательного. Камень, так называется деталь, движущаяся по цилиндрической поверхности, поступательно перемещается по кулисе. Полученное движение используется для движения челнока между нитями будущей ткани.

сухое хонингование, производимое без подвода смазывающих охлаждающих жидкостей (СОЖ);
мокрое, выполняемое при подаче СОЖ в зону обработки.

Результат хонингования поверхности: микронеровности до обработки (а); сглаженные микронеровности после точения (б)

Полностью выравнивание не происходит. Стачиваются только острые вершины. Снимаются доли миллиметра, но этого уже достаточно, чтобы детали при взаимном перемещении оказывали минимальное сопротивление.

В ДВС система смазки осуществляет принудительную подачу смазочных материалов. Они оседают в промежутках между вершинами. Например, в двигателе МеМЗ-968 (использовался в ЗАЗ-988М) зазор между поршнем и стенкой цилиндра составлял всего 0,062±0,004 мм. У современных автомобильных ДВС эта величина находится на уровне 0,032±0,0027 мм. Лучшее уплотнение позволяет более эффективно использовать давление газов в рабочем цилиндре.

Особенности инструмента для хонингования

Инструментом для хонингования служит головка. В ней располагается регулировочный стержень 1. Изменяя его длину (закручивая или раскручивая гайки), добиваются изменения положения абразивных брусков.

Внутри головки смонтирован двусторонний конический регулируемый стержень 1, посредством которого радиальные стержни вместе с абразивными брусками раздвигаются, регулируя диаметральный размер и компенсируя износ абразивных брусков 4. Перемещение возможно до 0,5…2,8 мм. По мере износа нужно восстанавливать размер обтачивания, поэтому у оператора станка есть возможность получать нужный размер без замены брусков.

Специальные цилиндрические фиксаторы 5 не позволяют изменять выставленный размер. Точность обработки соответствует 1-2 классу. Можно добиться зеркального блеска получаемой поверхности.

Хонинговальная головка используется со специальным станком 3Г833. В нем имеется вертикальный жесткий вал. Он позволяет получать жесткое вращение инструмента без признаков биения.

Конструкция хонинговальной головки: 1 – стержень для изменения наружного диаметра раздвижения хонов; 2 – обрабатываемая деталь; 3 – шпиндель; 4 – бруски абразивные; 5 – цилиндрический фиксатор

Наружное хонингование выполняется на приспособление, которое может быть установлено на токарные станки. Для крупных станков типа ДИП-300 или ДИП-400 применяют головку наружного хонингования ХНП-150. Она позволяет производить наружное полирование деталей диаметром до 150 мм.

Головка наружного хонингования ХНП-150: 1, 2, 7 и 8 – бруски абразивные; 3, 6 – колодки фиксирующие разжимные; 4, 5 – скобы для фиксации

В шпиндель станка устанавливают деталь. На суппорте располагают приспособление для хонингования. Вращающаяся деталь находится в зоне действия брусков, которые обтачивают поверхность. Выполняется продольная подача инструмента в разные стороны.

Электрохимическое хонингование

При производстве техники для освоения космического пространства механической обработки бывает недостаточно, чтобы получать нужную чистоту и точность. Поэтому используют электрохимические методы.

Установка для электрохимического хонингования: 1 – вал приводной; ртутный токосъемник; 3 – труба подачи электролита; 4 – головка хонинговальная; 5 – источник постоянного тока; 6 – обрабатываемый цилиндр; 7 – катод; 8 – абразивы (бруски); 9 – жидкостный насос

В этой установке используют графитовые бруски с напыленным абразивом. Вращающаяся головка заставляет перемещаться электролит по обрабатываемой поверхности. С графита заряд передается на цилиндр. Основная обработка выполняется жидкостью, а абразивные частицы дополняют процесс, увеличивая производительность труда.

На подобных установках можно обрабатывать даже довольно прочные закаленные стали, имеющие твердость HRC 55-65 единиц.

Хонингование цилиндров двигателя автомобиля

Схема процесса хонингования цилиндра: 1 – приводной вал; 2 – шарнир; 3 – головка хонинговальная; 4 – цилиндр съемный (гильза); 5 – абразивный брусок

На представленной схеме следует отметить наличие угла α. Он определяет получение перекрещиваемых линий, образующих сетку, при поступательном движении хон вверх и вниз. 2α – угол скрещивания двух взаимнопересеченных линий при прямом и обратном движениях.

I, II, III – это ряд последовательных положений абразива за два хода вверх и вниз.

Реальная головка в работе на блоке

Реальная поверхность внутреннего пространства цилиндра после обработки

Режимы обработки

Чтобы моторное масло надежно удерживалось на внутренней поверхности цилиндра, создается шероховатость (сетка). На идеально ровной стенке любая жидкость будет стекать, а при наличии макроскопических неровностей она будет удерживаться. Больше площадь контакта, меняется и направление действующих сил.

В рабочем цилиндре двигателя создаются условия для взаимодействия через масляную пленку между деталями цилиндропоршневой группы. Для ряда ковких чугунов установлено, что эта величина должна составлять 12…25 мкм. Глубина впадин находится на уровне 8…18 мкм. Оптимальный угол для сетки составляет α = 30-35 ⁰.

Риски наносят при первом хонинговании с использованием брусков, имеющих зерно 150 единиц (150 зерен на 1 см). Глубина образуемых рисок может достигать до 120-160 мкм.
Однако, использовать сразу после подобной обработки детали нельзя. Износ поршневых колец при высокой температуре газов будет довольно интенсивным (но некоторые производители выпускают двухтактные двигатели с подобной обработкой, у них невысокий моторесурс).
Вторая обработка ведется обязательно в среде СОЖ. Используют бруски с зерном 400…500 единиц. Здесь стачиваются острые кромки на рисках. Глубина впадин уменьшается до 45-60 мкм.
Финишная обработка позволяет получать требуемые параметры на стенках цилиндров.
При необходимости производят карцевание. Здесь выполняется не обтачивание, а прикатывание поверхностных выступов. Размер практически не меняется. Происходит уплотнение самой поверхности. Обычно такую операцию выполняют для цилиндров гоночных автомобилей, работающих на предельных режимах эксплуатации.

Читать еще: Сколько литров масла в поло 1.6

Карцевание выполняют специальными щетками

Карцевание применяют и при наружной обработке некоторых деталей ДВС. Так поступают для поршневых пальцев и шеек коленчатого вала.

Хонингование в домашних условиях

Можно услышать вопрос: «Можно ли выполнить хонингование цилиндров своими руками в домашних условиях?»

Профессионалы отвечают, что нельзя. Однако, если очень хочется, то можно. Но приобрести специальные станки для горизонтального или вертикального выполнения подобной операции затратно. Однако тут используют иной инструмент. Его называют дрынохон.

Дрынохоны выпускаются разными наружными диаметрами

С помощью электродрели или шуруповерта можно в мастерской после разборки двигателя произвести поверхностную обработку, применяя дрынохон. Они бывают спирального типа. Встречаются и радиального.

Видео: хонингование цилиндров (теория).

На валу установлены ветви, на их концах размещены резиновые головки с напыленным абразивом. Обычно размер зерна составляет 500-600 единиц. Глубокую обработку провести сложно, а финишную сумеет любой домашний мастер.

При выполнении подобной работы нужно предусмотреть использование СОЖ. Многие сходятся на том, что керосин является идеальной смазкой для самодеятельного мастера.

Как правильно делается хонингование цилиндров двигателя

Хонингование цилиндров (нанесение хона, хонинговка цилиндров) — абразивная обработка поверхностей при помощи хонов (хонинговальных головок). Под такими головками следует понимать головку специнструмента, на которой закреплены абразивные бруски. Хонинговка зачастую применяется для того, чтобы произвести обработку внутренних цилиндрических отверстий. Процесс хонингования предполагает сочетание вращательных и возвратно-поступательных движений хона с закрепленными раздвижными абразивными брусками. Также хонингование сопровождается постоянным нанесением на обрабатываемую поверхность специальной жидкости для смазки и охлаждения.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как правильно подбирать поршневые кольца. Из этой статьи вы узнаете об особенностях подбора ремонтных поршневых колец по размеру и другим параметрам.

Финальный хон на стенках цилиндров представляет собой своеобразную шершавую сетку, которая способствует удержанию необходимого количества моторного масла на стенках цилиндров и позволяет улучшить приработку и смазку трущихся деталей. Данная процедура направлена на обеспечение качественной приработки деталей ЦПГ (в частности, поршневых колец и стенок цилиндров). Также хонинговка способна увеличить ресурс двигателя после сборки, повысить эффективность работы системы смазки двигателя. В последнем случае хон на стенках цилиндров позволяет стабильно удерживать смазку, в результате чего образуется достаточная по толщине масляная пленка, улучшается смазывание и охлаждение нагруженных деталей, минимизируются потери на трение.

Что лучше, хонингование или шлифовка цилиндров мотора

Любой мотор в процессе эксплуатации подвержен износу. Цилиндры двигателя постепенно меняют свою первоначальную форму, становясь эллипсовидными, овальными, приобретают форму конуса и т.д. На стенках цилиндров появляются задиры, царапины, в отдельных случаях трещины и другие дефекты. Для нормальной эксплуатации таким моторам необходим капитальный ремонт.

Так называемая «капиталка» (капремонт) двигателя зачастую предполагает замену поршней и поршневых колец на ремонтные, восстановительные работы или замену коленвала, а также расточку цилиндров двигателя в ремонтный размер. Для нормальной приработки деталей и более эффективной работы ДВС после ремонта стенки цилиндров должны иметь определенные шероховатости перед окончательной сборкой. Для этого применяется хонингование.

Также во время ремонта хонинговать можно другие внутренние цилиндрические поверхности. Речь идет о втулках верхней головки шатуна, отверстиях нижней головки шатуна, втулках коромысел клапанного механизма, постели коленвала и других отверстиях. Хонингование цилиндра выгодно отличается от других способов притирки, таких как полировка или притирка стенок цилиндров. Начнем с того, что часто встречающимся понятием применительно к ремонту ДВС является так называемое зеркало цилиндра.

Указанное «зеркало» понимается как абсолютно гладкая поверхность стенок цилиндра двигателя. Такая гладкая поверхность создается в результате шлифования (шлифовки) стенок цилиндра перед сборкой мотора после проведения ремонта. Также зеркало цилиндра набивается (натирается) в процессе дальнейшей эксплуатации двигателя.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что делать, если треснул блок цилиндров или обнаружена трещина в головке блока цилиндров. Из этой статьи вы узнаете о признаках неисправности и доступных способах ремонта трещин блока или головки блока двигателя.

Другими словами, зеркало на стенках цилиндра создается в результате контакта стенок с поршневыми кольцами. По этой причине многие представители «гаражного» ремонта игнорируют процедуру нанесения хона. Основанием для этого является мнение о том, что хон все равно сотрется через несколько тысяч километров пробега, а на стенках цилиндров набьется зеркало. Стоит отметить, что в ряде случаев после нанесения хонинговочной (хонинговальной) сетки на стенки цилиндров рекомендована скорая замена поршневых колец. Данный факт является еще одной причиной, по которой «гаражные» мастера не стремятся выполнять процедуру хонингования и склоняются к шлифовке цилиндра для немедленного получения зеркала.

Теперь о хоне. Хонингование представляет собой тщательную обработку поверхности цилиндра при помощи специнструмента. Результатом профессиональной хонинговки мотора становится быстрая и качественная приработка поршневых колец, более высокая компрессия, уменьшение износа деталей, увеличение моторесурса и т.д. Параллельно с этим после нанесения хона снижается расход моторного масла на угар, камера сгорания становится более герметичной, что минимизирует прорыв картерных газов и их попадание в картер двигателя. Давайте рассмотрим данный процесс и ответим на вопрос, что такое хонингование цилиндра и зачем необходимо наносить хон.

Как правильно наносить хон на стенки цилиндров

Начнем с того, что процесс правильного хонингования в заводских условиях является достаточно сложным. Об этом мы поговорим немного позже. Что касается ремонта ДВС в автосервисах или специализированных мастерских, хонинговка цилиндров происходит в два основных этапа:

начальная обработка при помощи закрепленных на хонголовке брусков с крупным абразивом;
финальное хонингование, которое предполагает финишную обработку цилиндра мелкозернистым абразивом. Такой абразив позволяет добиться высокоточной обработки поверхностей;

Завершением процесса хонинговки цилиндров можно считать финишную чистку поверхностей при помощи специальной абразивной пасты. Данная процедура позволяет удалить острые углы, переходы, впадины и другие микродефекты. Результатом становится ровная и равномерно нанесенная хонинговальная сетка на стенках цилиндров двигателя. Отметим, что в ряде случаев применение абразивных паст для тонкой обработки опускают, выполняя только два основных этапа по нанесению хона.

Полным окончанием процесса хонингования цилиндров является мойка блока цилиндров (БЦ) для удаления металлической стружки, а также остатков полировочных паст. Далее в процессе сборки двигателя можно рассчитывать на правильную посадку поршневых колец, быструю притирку и качественную герметизацию камеры сгорания. Добавим, что абразив для хонингования цилиндров представляет собой как керамические, так и алмазные бруски. Керамический брусок имеет определенные преимущества перед алмазными абразивами, так как так4ой хонбрусок более долговечен, что в итоге определяет меньшую стоимость керамического хонингования по сравнению с алмазными решениями.

Теперь поговорим о профессиональном хонинговании, которое предполагает наличие дорогостоящего сложного оборудования. Такое хонингование применяется во время изготовления новых ДВС, а также для восстановления двигателей в условиях, максимально приближенных к заводским. Хонингование следует понимать как создание на стенке цилиндра не просто хаотичной сетки, а определенного микропрофиля на поверхности. Другими словами, хон в цилиндре является совокупностью рисок, которые пересекаются между собой. Также большую роль играет глубина указанных рисок, их расположение по отношению друг к другу. От данных факторов напрямую зависит компрессия в цилиндрах, мощность двигателя, расход топлива и моторного масла на угар, а также ресурс всей ЦПГ и самого двигателя.

Специнструмент для хонинговки обеспечивает точное, а не хаотичное нанесение указанных рисок при помощи хонинговальной головки, на которую монтируются хонбруски. Как уже было сказано, инструмент совершает не только вращение, но и возвратно-поступательные движения. Благодаря этому в процессе нанесения хона удается выдержать заданный угол, под которым происходит пересечение рисок на поверхности стенок цилиндра.

Такой угол называется углом хонингования. Также имеется зависимость от типа абразива и его зернистости, что влияет на финальное качество и структуру хона. От вида хонбруска зависит степень шероховатости поверхности, глубина и сами размеры наносимых рисок. Весь процесс нанесения хонинговки разделяется на начальный и финишный. На каждом этапе используются разные бруски. Точный контроль шероховатости поверхности становится возможным благодаря последующей визуализации диаграмм микропрофиля хона. Угол хонингования задается посредством использования специальных шаблонов-пленок.

Для формирования поверхности на начальном этапе хонингования, которая достаточно грубая, имеет глубокие риски и повышенную шероховатость, потребуется использование абразива с крупным зерном. Для этого применяются алмазные хонбруски, которые выполнены на медной основе. Весь процесс чернового хонингования сопровождается обильной подачей смазочно-охлаждающей жидкости. Это необходимо для эффективного удаления из области нанесения хона механических частиц, остатков абразива и т.д.
После алмазного хонингования грубая поверхность не позволяет сразу начать монтаж остальных элементов ДВС, так как кольца и поршень в таком цилиндре работать не смогут. Иногда алмазное хонингование является альтернативным силовым способом расточки цилиндров двигателя. Затем грубая поверхность снова проходит обработку абразивом с меньшим зерном. Такая обработка позволяет добиться формирования нового микропрофиля на стенках цилиндров. Завершающим этапом процесса хонингования является повторная обработка мелкозернистым абразивом, что позволяет добиться планового ремонтного размера цилиндра.
По окончании завершения формирования «чистовой» поверхности дополнительно проводится так называемое дополнительное хонинговое крацевание. Данная процедура не направлена на дальнейшую расточку цилиндра, главной задачей является очистка полученного ранее микропрофиля от остатков хонинговальных абразивов. Также крацевание чугунного цилиндра позволяет открыть графитовые зерна. Применительно к чугуну это позволяет дополнительно снизить трение и уменьшить механические потери, а также замедлить износ. Для крацевания применяются щётки, в основе которых лежат нейлоновые нити, а также присутствуют кремниевые кристаллы.