Як дотягнути головку
Зібрав мотор все як належить по книжці. І тут виникло питання? дати охолонути і дотягнути? А то говорять на гарячій, можна і зіпсувати щось прикро буде знову знімати голівку. Заздалегідь Дякую!
Коментарі 2
Чи досить часто у непрофесіоналів виникає питання — наскільки велике значення елементів кріплення у двигуні? Щоб відповісти на це питання, досить просто задуматися про навантаження, які доводиться витримувати кожному гвинту, болту або гайці, температурі та вібраціях. Якщо звернути увагу саме на тему, що нас цікавить — болти головки блоку — то кожен такий болт у двигуні з діаметром циліндра близько 10 см і піковим тиском у камері згоряння 7500 кПа відчуває на повному газу навантаження на розрив у межах 5000 кг, а іноді й вище.
Для надійного ущільнення головка блоку повинна притискати прокладку до роз'єму блоку з силою, яка втричі перевищує силу тиску в камері згоряння. В результаті на болти, що забезпечують фіксацію ділянки головки блоку близько одного циліндра, випадає навантаження понад 18 тонн. Чотири болти на один циліндр означає 4,5 тонни на кожен з них, 5 болтів - 3,6 тонни, 6 болтів -3 тонни. Погодьтеся, зовсім не мала цифра. Форсовані та дизельні двигуни мають ще велике пікове навантаження. І, відповідно, болтам доводиться витримувати ще більший тиск.
Болти головки блоку насправді один із найважливіших компонентів кріплення в двигуні. Тому вкрай важливо, щоб усі болти були вабсолютно бездоганному стані.
Розтягуються болти і сила стяжки
Незважаючи на простоту, болт головки блоку далеко не примітивний шматок металу з різьбленням. Болти, що розтягуються, вже давно стали стандартом в автомобілебудуванні. Метал такого болта розтягується, як гума і забезпечує необхідну для ущільнення еластичність.
При затягуванні болта головки блоку опір виникає відразу за кількома векторами: тертя різьблення болта та блоку, пружність прокладки та головки, тертя капелюшка болта об поверхню головки. Усього 90% моменту затягування. 10%, що залишилися, — розтягнення самого болта.
Одна з найпоширеніших похибок, що виникає при роботі з динамометричним ключем, полягає в тому, що на динамометр ключа відображається момент закручування болта, а не сила, з якою болт притискає головку до блоку. Безумовно, обидві ці величини знаходяться у прямопропорційній залежності одна від одної, але вже описані вище фактори (сила тертя різьблення та капелюшки болта об головку) можуть суттєво спотворити реальну картину.
Проте різьблення болта діє за принципом домкрата, багаторазово збільшуючи момент затяжки (до 100 разів).
Довжина болта, що розтягується, збільшується в результаті затяжки на 0,15-0,25 мм в залежності від довжини самого болта. При розігріві двигуна до його робочої температури довжина болтів ще більше збільшується як мінімум на 0,125 мм. Не слід забувати, що коефіцієнт теплового розширення алюмінію майже вдвічі вищий за аналогічний коефіцієнт чавуну.
Максимум сили стиснення досягається при затягуванні болта до точки плинності. Після цієї точки болт не може розтягуватися без деформації.
Подібно до гумової стрічки, болт, що розтягується, розтягується при накладенні навантаженнята повертається до своїх колишніх розмірів при знятті навантаження. Однак, якщо розтягування занадто велике, болт не повернеться до своїх колишніх розмірів або в гіршому випадку "порветься". Постійна деформація болта може виникнути як у районі різьблення болта, так і на ділянці між різьбленням та капелюшком. При огляді болта після демонтажу двигуна необхідно вимірювати діаметр на всіх ділянках. Якщо у верхній частині різьблення або на ділянці між різьбленням і капелюшком спостерігається утворення "шийки", болт підлягає обов'язковій заміні. Повторне використання деформованого болта загрожує його урвищем або в кращому разі недостатнім моментом сили стиснення, наслідком чого будуть протікання течії головки блоку і т.д. При розробці нового двигуна конструктори велику частку уваги приділяють болтам головки блоку, їх діаметру та правильному моменту затягування для досягнення оптимальної сили стиснення головки та блоку. При цьому використовується як напрацьований досвід, так і випробування.
Затягування до точки плинності
Термін Torque-To-Yield (TTY) часто використовується для опису особливого типу болтів, який використовується в деяких двигунах. Цей тип болтів також має деформуватися – але конторольовано! - У процесі затяжки. Так само як і звичайні болти, що розтягуються, цей тип при додатку незначних навантажень здатний скорочуватися і приймати колишні розміри, але при досягненні межі плинності деформація стає незворотною. Саме тому повторне використання болтів TTY не передбачається.
Постає питання, навіщо потрібно розтягувати болти? Як показали дослідження, максимальне ущільнення досягається при рівномірному тиску болтів головки. Затяжка болтів, що не розтягуються, з одним моментом сили не забезпечить такої рівномірності через різну силу тертя різьблення.Оскільки межа плинності всіх болтів однакова, використання їх гарантує рівномірне стиснення прокладки і, відповідно, абсолютне ущільнення, довговічність прокладки, відсутність втрат потужності внаслідок прориву газів тощо.
Зазвичай болти TTY використовуються в двигунах з алюмінієвими головками блоків, що мають великий коефіцієнт теплового розширення, а також двигунах з багатошаровими металевими прокладками.
Багатошарові металеві прокладки практично не стискаються на відміну від стандартних прокладок і не вимагають такої значної сили стиснення. Однак вони вимагають дуже низької шорсткості поверхні роз'єму, а також рівномірності затягування всіх болтів. Саме тому у двигунах з багатошаровими металевими прокладками практично завжди використовуються TTY-болти. Як можна відрізнити болти TTY від простих болтів головки блоку циліндрів? Зазвичай болти, що затягуються до межі плинності, мають менший діаметр і більшу довжину. Крім цього виробники додають до коробки болтів інструкцію щодо їх затягування і за послідовністю дій можна визначити, звичайні болти перед Вами або розтягуються. Болти TTY затягуються не до певного значення моменту, а до чітко вказаного градуса.
Процедура затягування болта TTY включає затягування до певного моменту сили, а потім додатковий підворот на вказану виробником кількість градусів (зазвичай від 45 до 90). Підворіт необхідний саме для досягнення межі плинності.
Як було зазначено вище, величина моменту затяжки варіюється залежно від опору сили тертя при закручуванні болта. Таким чином, при зниженні сили тертя автоматично повинен знижуватися момент затягування. При рівному моменті затягування болт опір сили тертя при закручуванні в блокякого менше, стискатиме прокладку сильніше. Перед встановленням головки блоку різьблення отворів під болти, а також різьблення самих болтів необхідно змастити нев'язкою машинною олією (10W-30, наприклад).
Інші мастильні матеріали: графітове мастило, солідол і навіть звичайний бджолиний віск - також знижують силу тертя, але не так добре, як моторне масло. Деякі експерти оцінюють різницю в силі затягування при використанні моторного масла та альтернативних варіантів у 20%. Часто болти, що пропонуються на вторинному автомобільному ринку, поставляються в комплекті зі спеціальним лубрикантом, спеціально розробленим для цієї мети.
Ті ж рекомендації стосуються болтів головок блоку в двигунах з відкритою сорочкою охолодження. Різьблення таких болтів повинна бути покрита шаром герметика, що запобігає текти системи охолодження і виконує в даному випадку функцію змащення. При затягуванні таких болтів обов'язково необхідно орієнтуватися на рекомендації виробника щодо моменту затягування. Установка болтів "всуху" призведе лише до збільшення сили тертя різьблення та зниження стиснення прокладки на 25% при тому ж моменті затягування.
Засмічене, деформоване різьблення також може спровокувати проблеми при затягуванні. У таких умовах сила стиснення прокладки при тому ж моменті затягування може бути нижчою за необхідні на 50%.
На опір закручування болта впливає і те, використовувався болт або він зовсім новий. Різьблення нового болта грубіше і опір її вище. Чотири-п'ять циклів закручування та розкручування може суттєво знизити силу тертя та збільшити силу стиснення прокладки.
Найнеприємніше, що сказати, чи ремонтувався двигун і скільки разів головка блоку знімалася і одягалася, не зможе ніхто. Якщо пробіг у автомобіля щодоневеликий, а сам автомобіль не найдавнішого року випуску, можна припустити, що головка блоку або не знімалася взагалі, або знімалася не більше одного разу. Таким чином можна ризикнути і при монтажі головки скористатися оригінальними болтами, припустивши, що вони не розтягуються. Автомобілі ж радянського виробництва болтами, що розтягуються, головки блоку не оснащувалися.
При затягуванні нових болтів деякі фахівці рекомендують кілька разів затягнути їх на 50% кінцевого моменту затягування та відпустити. Це забезпечить більшу рівномірність сили стиснення.
Точність моменту затягування
Багато механіки абсолютно необгрунтовано нехтують перевіркою точності своїх динамометричних ключів. Найпростіші та недорогі динамометричні ключі – дещо застарілі модифікації з кутоміром на рукояті.
Вони досить надійні, але незручні у використанні - зчитування результату дуже складне. Набагато простіші та зручніші динамометричні ключі з циферблатним індикатором. Недолік їх полягає насамперед у чутливості до падінь та ударів. Ключі, що настроюються, мають храповий механізм, що починає проскакувати при досягненні заданого моменту. Ці ключі можна назвати найбільш зручними, але разом з тим вони є найдорожчими і вимагають калібрування після кожних 100 машин або 6 місяців використання.
Рекомендації до встановлення
1) Переконайтеся, що стан болтів та їх різьблення бездоганно. Пошкоджене або забруднене різьблення легко спотворить співвідношення моменту сили затяжки та сили стиснення прокладки. Обробіть різьблення болта дротяною щіткою та замініть болт, якщо різьблення має пошкодження. В ідеалі болт повинен закручуватись у блок руками.
Не дозволяється перерізати різьблення представлених на вторинному ринку болтів. Частішевсього вони мають накатане різьблення, що має набагато більш високу міцність і нарізка знизить цю міцність.
2) Забур'яне та пошкоджене різьблення отвору під болт у блоці настільки ж негативне явище, як і засмічене та пошкоджене різьблення самого болта. Рекомендується почистити різьблення мітчиком. Після цієї процедури необхідно прочистити отвори щіткою. Для полегшення установки болтів можна трохи розточити на конус верхню частину отвору.
3) Якщо отвір під болт головки блоку сліпий, будьте обережні і не перелийте олії в цей отвір. А в іншому випадку болт не закрутиться до кінця.
Якщо отвір виходить в систему охолодження, різьблення необхідно змастити пластичним герметиком для запобігання просоченню охолоджувача по різьбленню.
4) Оскільки болти TTY деформуються після затягування, повторне їх використання не допускається — можливі обриви. Крім цього, розтягнутий болт не забезпечить необхідної сили стиснення прокладки, а це означає неминучі течі.
5) Перевірте довжину болта. Переконайтеся, що довжина болта відповідає зазначеним у специфікації. Іноді один блок можуть закручуватися болти різної довжини. Спробувавши затягнути занадто короткий болт із необхідним моментом сили, можна зірвати різьблення та отримати масу проблем.
Крім цього, необхідно порівняти довжину всіх болтів на предмет можливого розтягування. Усі розтягнуті болти необхідно замінити з вищевказаних причин.
6) Під капелюшки болтів при закручуванні їх у алюмінієві головки необхідно підставляти шайби, що дозволяють більш рівномірно розподіляти тиск.
7) Шліфування поверхні роз'єму зменшує висоту головки. Переконайтеся, що глибина сліпих отворів (якщо є) відповідає довжині болтів.
8) Перед встановленням прокладкиОБОВ'ЯЗКОВО повіртеся зі специфікацією виробника щодо величини моменту затягування. Не намагайтеся орієнтуватися на попередній досвід, двигун може мати свою специфіку.
9) Для затягування болтів використовуйте лише справний та налаштований інструмент. Затягуйте болти послідовно у 3-5 підходів. Болти, що розтягуються до межі плинності металу, затягуються спеціальним інструментом з індикатором кута. Не визначайте кут на око!
10) У деяких випадках болти необхідно дотягнути після прогріву двигуна, хоча це досить рідкісний випадок. Увімкніть двигун і дайте йому прогрітися протягом 10-15 хвилин. Затягніть болти з тим же моментом, поки двигун ще гарячий. Це правило справедливе для двигунів з чавунними головками. Якщо головка блоку алюмінієва — перед дозатяжкою необхідно дочекатися охолодження двигуна до кімнатної температури. І вже в окремих випадках необхідно затягувати болти тричі - другий раз після прогріву і третій після певного пробігу.