Понятие плосковершинного (или плато-) хонингования основано на идее, согласно которой в новом двигателе желателен быстрый износ в течение очень короткого промежутка времени, благодаря чему изнашивание уменьшается фактически до нуля всего за несколько сотен километров, после чего двигатель способен работать в течение длительного периода времени с очень небольшим изнашиванием.
Такое первоначальное изнашивание необходимо, чтобы сформировать хорошую поверхность сопряжения между поршневыми кольцами и стенкой цилиндра. Изнашивание или рыхлый материал, необходимый для этого начального процесса, должны образоваться на поверхности стенки цилиндра и рабочей поверхности поршневых колец. Эти частицы рыхлого материала должны быть достаточно маленькими, чтобы задерживаться в слое масла, разделяющем сопряженные детали. При этом шероховатость на рабочей поверхности колец и цилиндра должна позволить маслу распространяться и собирать частицы износа.
Толщина пленки масла является очень маленькой, и поскольку цилиндры и поршневые кольца изготавливаются по современным технологиям, производители двигателей стараются добиться всё меньшего расхода масла, поэтому толщина пленки становится все меньше и меньше. В этой ситуации особое значение имеет качество обработки поверхности цилиндра и создания при изготовлении и ремонте такой микроструктуры, которая наиболее близка к цилиндру, уже приработавшемуся к поршневым кольцам.
Имеет ли поверхность цилиндра заводскую обработку, или цех ремонтировал эту поверхность, это может быть сделано только хонингованием. Этот процесс должен быть двухстадийным, на первой стадии на поверхности образуются впадины и выступы, и на второй удаляются некоторые из выступов, чтобы образовать ряд плоских плато, отделенных регулярными раздельными впадинами. Такая обработка называется плосковершинной и применяется сейчас практически всеми производителями двигателей и большинством ремонтных цехов.
Хорошая плосковершинная обработка предполагает, что угол штриховки составляет приблизительно 60°, с одинаковыми рисками, нарезанными в обоих направлениях. Образец впадины должен быть чистым после резания, но без острых кромок, и должен быть свободным от рваного или деформированного материала. Глубина и ширина впадин должны быть однородными и регулярно раздельными, а плоская область плато должна составлять примерно половину от двух третей полной поверхностной области, свободной от внедренных частиц. Изготовители всегда определяют точные требования к обработке плато, и это может быть проверено точно только путем измерения профиля поверхности специальным поверхностным измерительным прибором – профилометром.
Отклонения к этой идеальной поверхности цилиндра вызовут чрезмерное изнашивание и потребление масла, что приведет к следующим изменениям в двигателе:
Деформированный и порванный металл вместе с глубокими и широкими раздельными впадинами штриховки вызывает чрезмерное потребление масла, потому что впадины несут чрезмерную большую порцию масла, которая никак не используется для смазывания и впоследствии будет просто сожжена при сгорании топлива. Чрезмерное изнашивание в двигателе, очевидно, будет вызвано увеличенным количеством рыхлого материала вокруг впадин штриховки, которые будут удалены при приработке поверхности цилиндра с поршневыми кольцами с образованием большого количества частиц и попаданием их в масло и к другим трущимся деталям. Такой дефект поверхности возникает вследствие применения очень грубых брусков с крупным зерном или неправильным выбором режимов хонингования.
Чрезмерное плато приводит к очень медленной приработке колец и чрезмерному потреблению масла, потому что поверхность цилиндра не содержит или содержит очень мало рыхлого материала как источника мелких частиц, необходимых для формирования хорошо приработанной поверхности скольжения с поршневыми кольцами. Данный дефект возникает при слишком «гладком» хонинговании очень мелкими брусками, а также при установке новых колец в старые изношенные цилиндры без обработки их поверхности хонингованием.
Недостаточное плато вызывает чрезмерное изнашивание стенок цилиндра, а также перегрев поршневых колец. Изнашивание происходит из-за чрезмерного количества рыхлого материала в процессе приработки. Высокая температура колец – результат разрушения пленки смазочного масла, вызванного высоким удельным давлением кольца на поверхность цилиндра, имеющую очень много рыхлого материала, большое количество частиц и малые опорные площадки для колец. В результате нарушается теплоотдача от кольца в стенку цилиндра, а перегретое кольцо начинает изнашиваться быстрее. Поверхность цилиндра этого типа может уменьшить жизнь поршневых колец на целых 80%. Часто возникает вследствие неправильного подбора брусков, нарушения режимов обработки и при хонинговании в одну операцию без финишной плосковершинной обработки.
Разница в глубине, форме и угле наклона впадин в разных направлениях при хонинговании вызывает чрезмерно быстрое вращение поршневых колец на поршне, что приводит к неправильной приработке колец к цилиндрам, чрезмерному износу самих колец как по рабочей, так и по торцевой поверхностям, а также к износу канавок колец на поршнях. Это явление чаще всего вызвано плохой работой хонинговального оборудования, когда, например, скорость хода инструмента вниз и вверх различна.
Кто работал с моторами, знает о проблемах с качеством хонингования не понаслышке. Достаточно расточнику чуть припуска "на хон" поменьше оставить, а хонинговщику немного изменить режимы и глубину обработки на той или иной операции – и проблема двигателю обеспечена. Потому что через 10-20-30 тысяч километров расход масла уже выходит за мыслимые пределы, кольца изношены в "ноль", а двигатель на грани нового ремонта…
Между тем, исполнитель никогда не признается в ошибке. И не только потому, что ему это не выгодно. Обычно в таких случаях нутромером точно измеряют размер цилиндра, а дальше начинают оперировать некими мифическими понятиями, призывая посмотреть в цилиндрах на "сетку хона", которая (посмотрите!) нисколько не изменилась за долгое или короткое время. И все. А какая должна быть эта сетка, ни слова не говориться, поскольку кроме глаза, никакого другого измерительного инструмента в подобных случаях не проглядывается. И не прикладывается.
А в чем хитрость? Она – в микропрофиле поверхности. В высоте пиков и глубине впадин, площадях опорных поверхностей между впадинами, количестве впадин на мерной длине, наличии на поверхности вскрытых зерен графита и еще массе других параметров, которые ни на глаз, ни на ноготь, ни на зуб не определить даже приблизительно. Двигатель брак на поверхности хорошо заметил, и работать с ней вместе отказался. А глаз хонинговщика – нет, не справился.
Обидно получается – все другие детали в двигателе измеряются, и весьма точно, а с хонингованием какая-то котовасия выходит. Нечем померить – значит, невозможно оценить качество этой работы. А раз невозможно оценить качество, то согласно известному закону Мерфи, оно, скорее всего, намного хуже, чем хотелось бы.
Нам могут возразить – известные фирмы выпускают оборудование и инструмент для хонингования, и давно уже разработали рекомендации, какой и где инструмент использовать, чтобы получить ту самую "риску" необходимого качества. Так-то оно так, но многие эти рекомендации разработаны давно, а многие моторы имеют сейчас несколько другие материалы цилиндров и требования к их поверхности, чтобы можно было безо всякой оглядки довериться старому "доброму" чужому опыту. Да и работа вслепую, без контроля… это как-то… сами понимаете…
Вверху - обложечка книжечки от фирмы КолбенШмидт, одного из главных специалистов по обработке ЦПГ ДВС.
http://www.ms-motor-service.com/index.asp?cls=01