Тема 5. Виготовлення блоків циліндрів двигунів
5.1. Конструктивно-технологічні особливості блоків циліндрів двигунів
Блок циліндрів є базовою деталлю багатоциліндрового двигуна і дуже складною конструкцією (рис. 5.1). Найбільш поширені однорядні вертикальні, рідше - горизонтальні та V-подібні двигуни. В залежності від конструкції циліндрів блоки можуть бути розділені на три види: без вставних гільз, з вставними сухими гільзами і з мокрими гільзами. Найбільш поширені блоки з вставними гільзами.
Рис.6.1. Блоки циліндрів автомобільних двигунів: а - рядного з вертикальним розміщенням циліндрів; б - V-подібного
Сучасні автомобільні двигуни великого і середнього літражу мають V-подібні шести- чи восьмициліндрові чавунні чи алюмінієві блоки з верхнім розташуванням клапанів і з мокрими чавунними гільзами. Малолітражні автомобільні двигуни найчастіше мають рядні чавунні чи алюмінієві блоки з мокрими гільзами, які мають вставки (напівгільзи).
Точність обробки основних поверхонь блоків характеризується такими вимогами:
1. Точність обробки гнізд під вкладиші корінних підшипників колінчастого вала - по 6-му квалітету, а отворів під шийки розподільного вала - по 7...8 квалітетах. Конусність і овальність гнізд під вкладиші корінних підшипників і отворів під шийки розподільного вала - в межах 50…70 відсотків від полів допуску на отвір.
2. Неспіввісність гнізд вкладишів корінних опор - не більше 0,02…0,04 мм.
3. Непаралельність опорної поверхні під бурт гільз до осі корінних опор не більш 0,03…0,06 мм на всій довжині.
4. Зсув внутрішніх опор розподільного вала відносно загальної осі корінних опор - не більше 0,03…0,05 мм.
8. Неплощинність верхньої і нижньої площин блоку - не більше 0,02…0,08 мм на довжині 100 мм; заднього і переднього торців - не більше 0,08…0,1 мм, поверхні з'єднання з кришками корінних підшипників - 0,03…0,05 мм, бічних площин і інших опорних поверхонь - 0,15 мм на всій довжині.
9. Точність обробки гнізд під гільзи - 7..8 квалітети. Шорсткість дзеркала гнізда – Rа=0,32...0,16 мкм. Овальність циліндрів у будь-якій горизонтальній площині і конусність у будь-якій вертикальній площині - не більше 0,025 мм.
Отвори циліндрів розбивають по розміру діаметрів на кілька груп.
5.2. Виготовлення заготовок блоків
Блоки автомобільних і тракторних двигунів виготовляють з сірих чавунів марок СЧ 20, СЧ 24 тощо. Часто чавуни легують (титаном, міддю, хромом, нікелем), що збільшує кількість зв'язаного вуглецю в перліті до одного відсотка. Завдяки утворенню комплексних карбідів підвищується стабільність перліту, збільшується твердість і поліпшуються механічні властивості чавуна, зокрема – стійкість до спрацьовування. Звичайно твердість чавунних блоків - НВ 180…250.
Блоки виготовляють і з алюмінієвих сплавів - силумінів. Вони, крім алюмінію, включають кремній (9…11 %), нікель (1,0…1,2 %), мідь (0,6…0,9 %), магній (0,3…0,5 %). Основними перевагами таких блоків є значно менша (в порівнянні з чавунними) маса, збільшена теплопровідність і менша трудомісткість механічної обробки завдяки вищій точності виливків.
Чавунні заготовки блоків виливають у піщано-глиняні форми, отримані машинним формуванням за металевими моделями. Форми заливають при температурі чавуна не нижче 1340 °С. Виливки чавунних блоків вибивають з опоки при температурі металу не вище 650 °С, а стержні - не вище 400 °С.
Блоки з алюмінієвих сплавів виливають у кокіль чи під тиском на спеціальних машинах (тиск 110…120 кг/см2, температура нагрівання форми 200…250 °С, температура нагрівання металу 620…650 °С).
При отриманні алюмінієвих виливок у кокілях для утворення порожнин картера і водяної сорочки встановлюють стержні, які виготовляють на напівавтоматичних чи автоматичних піскодувних машинах. Блок заливають у вертикальному положенні. Після затвердіння виливка кокільні форми розкривають, виливки виштовхують і передають для охолодження. Стержні вибивають, а ливники відрізають на спеціальних верстатах.
Виливки контролюють у ливарному цеху: вибірково перевіряється хімічний склад чавуну чи алюмінієвого сплаву, межа міцності на згин, стріла прогину і твердість заготовки. На зовнішніх необроблюваних поверхнях блоку не допускаються тріщини, недоливи, шлакові включення й інші ливарні дефекти.
Лиття піддають дробоструминному очищенню і старінню при температурі 150..200 °С протягом 5 год. Готовий виливок випробовують гідравлічним методом.
Припуск на механічну обробку чавунних блоків - 3..5 мм на сторону, алюмінієвих блоків - 2…3 мм.