Клапан ДВС
Большое разнообразие материалов из которых изготавливают клапаны двс может поставить перед сложным выбором. В этой статье пойдет речь о технологиях производства клапана в каких случаях использовать те или иные клапаны, их достоинства и недостатки, облегчение и проточка «тюльпана», а также поговорим о защищающих покрытиях и методах их нанесения. Эта информация предоставлена, чтобы помочь Вам сделать обоснованное решение при модернизации клапанного механизма.
1.Технологии производства клапанов.
При изготовлении выпускных клапанов особое внимание уделяется методам изготовления и материалам способным длительно выдерживать высокую температуру и при этом сохранять прочность. К впускным требования не столь жесткие так как они имеют дополнительное охлаждение свежей топливовоздушной смесью. Необходимым свойствам соответствуют многие сплавы при соблюдении определенных технологиях, но всегда приходится чем-то жертвовать к тому же вес детали получается большим. Проводится много исследований и выявление новых материалов не стоит на месте. Множество запатентованных технологий еще не нашли своего применения на практике.
Все то множество технологий и их недостатки я описывать подробно не буду, поверхностно пройдемся по основным. Как делается тарелка клапана:
Торцевая раскатка- раскалённый стержень клапана выступает из матрицы и вращающийся под углом к оси матрицы пауссон раскатывает по кругу стержень, который постепенно подается в матрицу до придания необходимой формы. Создается направленная микроструктура метала, параллельная профилю тарелки клапана, что увеличивает прочность.
1-торец заготовки. 2-матрица. 3-паусон. 4-готовая тарелка клапана. 5-стержень.
В следующем методе заготовку подают в матрицу и похожим образом раскатывают тарелку клапана, при этом еще выдавливается ножка в отверстие что тоже дает направленную микроструктуру, подобную волокнам древесины. Существует еще несколько методов имеющих сходство с описанным.
Клапан изготавливают из стали марок: 40Х9С2, 40XH, 40Х10С2М, 20ХН4ФА, 55Х20Г9АН4, 45Х14Н-14В2М, титановых сплавов ПТ-3В, ВТ3, ВТ-14, ВТ6, с намного низкой температурной стойкостью (только впускные клапаны) ВТ18У и ВТ25У и других сплавов. Клапаны из сплавов на основе интерметаллида TiAl имеют сравнимо низкую плотность металла, соответственно и меньший вес с большей твердостью и жаропрочностью даже в сравнении с привычными сплавами на основе титана. Но возникают трудности при изготовлении по привычным технологиям, позволяющим добавить прочность, из-за низкой пластичности. В таком случае изготавливают методом литья, но в этом случае, в структуре металла образуется пористость, которая удаляется только высокотемпературным газоизостатированием, очень дорогая процедура, составляющая себестоимость клапана.
Широко применяется комбинированная система, когда стержень выполняется из низколегированных сплавов с большей твердостью, а тарелка из жаропрочных. Готовые детали в последствии свариваются различными методами или напрессовываются, конструкция считается не очень надежной.
Другой вариант изготовления, стержень и торец клапана изготавливаются из одного сплава, в последствии деформационной и термо обработки создаются разные микроструктуры метала, в головке обеспечиваются высокая твердость и сопротивление ползучести в тарелке высокая термостойкость. Опять же технологии изготовления очень дорогостоящие. Не стану описывать остальные методы, имеющие по 3-4 переходных зоны по микроструктуре и технологию отжига, все они принципиально схожи с выше описанным.
Горячая штамповка в торец- раскалённый стержень просто вдавливается в матрицу в которой метал распределяется как попало с нарушением микроструктуры, самый простой и бюджетный способ, не имеющий необходимой прочности.
2. Виды клапанов
Широко распространены всего два вида тарельчатых клапанов «Тюльпан» и «Т-образный».
Стоит разобраться в недостатках и преимуществах чтобы сделать свой выбор. И так самый распространенный это тюльпан, имеет большой запас прочности обтекаемую форму, часто большой вес.
Т- образный предназначен в большей степени для тюнингованного мотора работящего преимущественно на высоких оборотах. Имеет минимальный радиус перехода от ножки к тарелке, небольшой вес в следствии чего уменьшается нагрузка на газораспределительный механизм продлевая срок службы, сдвигает порог зависания клапана что позволяет использовать стандартные клапанные пружины, не прибегая к усиленным, отбирающих свою долю мощности, меньший износ направляющих втулок, лучшая продувка. О надежности поговорим чуть ниже.
3. Облегчение клапана типа «Тюльпан»
Из экономических соображений многие стремятся самостоятельно облегчить клапаны, покупка новых Т- образных выливается в кругленькую сумму, обычно это клапаны на основе титана, имеющие небольшой вес минимальную металлоёмкость и лучшие характеристики прочности и жаростойкости, однако в виду трудоемкого производства таких деталей себестоимость очень высока.
Выше я уже говорил, что Тюльпан изначально имеет большой запас прочности и есть возможность его облегчить ценой надежности, неоправданного риска попасть на очередную капиталку. Мало кого этот факт останавливает и начинаются поиски тех кто уже опробовал и сделать именно также, соблюдая размеры оппонента. В сети по этой теме можно найти много положительного опыта, реже попадаются печальный исход доработки.
А теперь давайте разберемся почему это происходит. В начале я описывал технологии производства клапанов и материалов. Если вы читали внимательно, то уже поняли, что большое значение имеет технология производства и созданная микроструктура в металле пусть хоть в результате термообработки или метода штамповки. Во время облегчения клапана механически удалятся часть металла в поверхностных слоях которого была заключена основная прочность всей детали. Термонагруженность тарелки возрастает вследствие чего материал клапана не способен выдерживать нагрузку и поддается деформации. Некоторые производители наносят специальные покрытия расширяющие свойства, в конце темы опишу подробнее. Из этого можно сделать вывод, вероятность обрыва тарелки 50/50, ведь вам не известна технология и материалы и действовать вы будете по опыту других или на глазок. Добавим вероятность заводского брака и возможную детонацию, и получите такой результат.
Однако не всегда так случается и судя по опыту немногих, облегченные клапаны ходят по 100тыс и продолжают исправно работать. Если вы все же решились на облегчение, задумайтесь об охлаждении тарелки, в этом поможет замена седел клапанов на бронзовые. Именно через седла отводится большая часть температуры. Об этом я уже писал в теме Седло клапана. Не допускайте острых краев и тонких кромок на тарелке, эти места будут чрезвычайно перегреты повысится вероятность детонации и приведет к прогару и разрушению клапана. Совершенно нет необходимости в фасках, сделайте плавный переход и скруглите кромку тарелки. Не забудьте притереть клапан к седлу, желательно не алмазными пастами. Рассмотрите варианты облегчения остальных подвижных частей- пружинные тарелки, коромысла или толкатели.
Предпочтение стоит отдавать конечно заводским Т- образным клапанам, не оставляя без внимания бренд, их надежность не заставит вас сомневаться. Не думайте опробовать производство из Китая даже если это титан.
4. Защищающие покрытия, методы нанесения.
Распространение получили три метода нанесения покрытия на металлы плазменно-порошковая наплавка, лазерное легирование, наплавка токами высокой частоты. Нанесенное покрытие совершенно другого металла на выпускной клапан расширяет защитные свойства детали, возможность противостоять агрессивной среде. Это позволяет выполнять клапан из более подходящих материалов по термостойкости и прочности, не прибегая к поиску золотой середины. Таким получаем прочный и легкий клапан, не способный противостоять окислению и износу, но применение тонкого слоя специального покрытия решит эту проблему.
Выхлопные газы высокой температуры наносят большой вред клапану, возникает газовая коррозия парами воды, окисление кислородом, оксидом углерода, оксидом серы, которые образуются в результате горения. Механическое воздействие расклепывает рабочую фаску увеличивается ее размер, нарушается герметичность, что приводит к прорыву раскалённых газов в щель и большему прогару.
Далее расскажу о методах нанесения покрытия, ознакомимся с каждым из них подробнее.
Плазменно-порошковая наплавка-
наиболее универсальный метод, подается гранулированный металлический порошок вместе с газом в плазмотрон. Такой метод позволяет наносить качественное покрытие толщеной 0.5-5.0мм, растворимость металла детали в наплавленном слое всего 5%, возможное отклонение от номинала толщены- 0.5мм, минимальная окисляемость наплавляемого слоя за счет подаваемого в плазмотрон газа, минимальная зона термического влияния.
Лазерное легирование-
на деталь воздействует луч лазера разогревая поверхность чуть больше температуры плавления основы. Температура регулируется мощностью лазера и диаметром луча. В результате происходит активное перемешивание легирующего металла размещенного на поверхности основы с металлом детали на глубину примерно 1-2 мм. Такой метод позволяет наносить покрытия стеллита, вольфрамохромокобальтового сплава. Растворимость основного металла в покрытии 5-10%.
Наплавка токами высокой частоты-
На тарелку клапана устанавливается кольцо из наплавляемого металла, между клапаном и кольцом находится порошковый флюс или газовая среда (аргон, азот) под действие тока высокой частоты разогревается кольцо и подогревается тарелка клапана до температуры диффузии металлов, место нанесения покрытия охлаждается водой с другой стороны клапана, таким образом происходит намораживание наплавляемого слоя, при этом клапан вращается для обеспечения равномерности нагрева. Таким образом наносят самофлюсующиеся сплавы ЭП616, ЭП616А, ЭП616Б, ЭП616В значительно дешевле кобальтовых стеллитов и имеют достаточную твердость и стойкость к коррозии. Растворимость основного металла в слое покрытия 20-30%.
Тарелка титанового клапана с покрытием нитрид хрома (CrN)
Пример с покрытием из нитрида титана, обеспечивает высокую твердость.
Противостоит отложению нагара и окислению.
Ремонт двигателя мотоцикла
Симптомами ремонта двигателя мотоцикла являются:
Этапы работ по ремонту двигателя мотоцикла:
Все работы по ремонту двигателя мотоцикла проводит высококвалифицированный моторист с большим опытом работы. Дается гарантия 1 год на все производимые работы.
Регулировка клапанов мотоцикла
Проверяют тепловые зазоры согласно сервисному руководству на Ваш мотоцикл, а также после разборки головки или замены цепи привода ГРМ или при появлении характерного «цокота» из головки цилиндров.
Увеличенные зазоры приводят к появлению повышенного шума при работе двигателя, а при слишком малых зазорах клапана не будут закрываться, и двигатель не будет развивать номинальную мощность, а порой и трудно заводиться.
Наш мотосервис осуществляет:
Обращаем ваше внимание, что после регулировки клапанов в ряде случаев необходима синхронизация карбюраторов мотоцикла.
Ремонт и замена сцепления мотоцикла
В качестве одного из важнейших механизмов мотоциклов является сцепление. Это хоть и достаточно простой конструктивный элемент, однако на него возложена важная задача. В основе работы сцепления мотоцикла лежит сила трения между его дисками. Осуществляется передача крутящего момента мотора ведомым деталям, которые в свою очередь передают крутящий момент КПП.
Необходимость в ремонте сцепления в Москве продиктована различными факторами, среди которых можно выделить интенсивный режим эксплуатации мотоцикла в городе. Кроме того, ремонт сцепления мотоцикла востребован в случае планового износа отдельных его элементов.
Распространенные неисправности сцепления мотоцикла
Ремонт или техническое обслуживание сцепления мотоцикла предполагает следующие работы:
Диагностика и замена цепи ГРМ, ремонт натяжителей цепи ГРМ мотоциклов
Довольно часто неисправность цепи газораспределительного механизма (ГРМ) мотоцикла обусловлена увеличением шага между звеньями. Как результат, двигатель мотоцикла начинает неправильно работать на холостом ходу. Поэтому вовсе неудивительно, что цепь начинает перескакивать одновременно на несколько зубьев. Чем это чревато? Во-первых, двигатель будет глохнуть. Во-вторых, могут быть замяты клапаны. А это в свою очередь может потребовать дорогостоящего ремонта двигателя мотоцикла в Москве. Поэтому при обнаружении первых признаков неисправности рекомендуется заменить цепь ГРМ мотоцикла.
Ремонт головки блока цилиндров (ГБЦ) двигателя мотоцикла
Мотосервис «PRORACING» оказывает следующий комплекс работ по ремонту ГБЦ мотоцикла:
Десмодромный привод клапанов Ducati
Недавно узнал, что на мотоциклах фирмы Ducati используется особый привод клапанов ГРМ…Решил подробнее узнать об этом, и вот что нашел:
Десмодромный привод клапанов — схема газораспределения, при которой как открытие, так и закрытие клапанов осуществляется с помощью распределительного вала. Широко используется в силовых агрегатах мотоциклов компании Ducati.
Десмодромный механизм имеет общепринятое международное название Desmodromic.
В 50-е годы прошлого века десмодромная схема газораспределения применялась на гоночных автомобилях Mercedes-Benz. В настоящее время десмодромный механизм используется в двигателях внутреннего сгорания, устанавливаемых на гоночных мотоциклах Ducati, и является визитной карточкой фирмы.
Управляемое движение клапана в десмодромном механизме осуществляется с помощью специального привода, который включает:
1)распределительный вал с кулачками специальной формы (по другой схеме – два распределительных вала, один на закрытие, другой на открытие клапанов);
2)два коромысла, обеспечивающих открытие и закрытие каждого клапана;
3)элементов соединения (шайб) коромысла с клапаном.
1)шайба открытия
2)зажим
3)втулка (цанга)
4)шайба закрытия
5)коромысло закрытия
6)уплотнение клапана
7)направляющая клапана
8)пружина
9)клапан
10)коромысло открытия
11)кулачок распределительного вала
Применение десмодромного механизма позволяет предотвратить, т.н. «зависание клапанов» (неполное закрытие клапана до достижения поршнем верхней мертвой точки), возникающее вследствие высокой частоты вращения коленчатого вала двигателя, инерции клапана и резонанса пружины. Зависание клапанов может привести к серьезным проблемам:
1)столкновение поршня с клапаном, и как следствие их разрушение;
2)перегрев клапанов, и как следствие их коробление и разрушение;
3)преждевременное воспламенение топливно-воздушной смеси, и как следствие уменьшение давления газов, снижение мощности двигателя, увеличение вредных выбросов.
Десмодромная схема газораспределения имеет ряд существенных недостатков, сдерживающих ее широкое применение:
1)высокая стоимость конструкции, обусловленная точностью сопряженных деталей;
2)сложность технического обслуживания, обусловленная наличием большого количества движущихся частей, склонных к износу;
3)высокий уровень шума;
4)громоздкость системы и как следствие применение на мотоциклетных двигателях.
Наряду с системой Desmodromic проблема зависания клапанов на современных двигателях решается и другими способами:
1)применением нескольких (двух-трех) пружин, расположенных одна в другой и предотвращающих резонансные колебания;
2)применением новых материалов и сплавов для изготовления клапанов и пружин, снижающих их вес;
3)использованием пневматического привода клапанов (на спортивных автомобилях Формулы-1).
Детали мотоцикла
Мотоциклы часто выходят из строя, им постоянно требуются запчасти для ремонта и детали для тюнинга. В «Инновакс» выполнят детали и запчасти на мотоцикл под заказ, будь то серийная модель или эксклюзивный экземпляр.
Кроме серийных мы изготавливаем эксклюзивные детали для мотоцикла. Кастомные аксессуары можно заказать по эскизу. На основании рисунка мы спроектируем трехмерную модель, придадим обычной запчасти для мотоцикла любую форму.
Уже отработана технология для выпуска мелкой серии изделий:
Процесс изготовления запчасти для мотоцикла на заказ
Процесс создания детали для мотоцикла на заказ состоит из шести этапов.
У нас есть опыт создания моделей по образцу, эскизу или чертежу, в том числе декоративных
Для деталей мотоциклов мы применяем высокопрочные ударостойкие эластичные полимерные композиты, стали, цветные металлы. Алюминиевая рама, обтекатель из сверхпрочного пластика — каждая запасная часть будет выделять ваш байк, при этом обеспечивая вашу безопасность.
Самый оперативных вариант — изготовить деталь или запасную часть для мотоцикла, вырастив ее на 3D-принтере из конструкционного пластика или металла
Если нужно, наносятся декоративные или функциональные покрытия.
Для изготовления запчасти на мотоцикл применяется высококачественный, прочный пластик, поэтому деталь может быть установлена на круизер или драгстер, на эндуро или мотокроссовый байк.
Изготовление клапанов на мотоцикл
Сегодня я хочу рассказать о том как я делаю прокладки.
В интернете я находил описание из чего народ делает прокладки. Раньше я делал их из паронита. Но сам материал мне не нравится. От масла паронит становится мягким как сопля. Соединения нужно постоянно протягивать, он мокнет и выглядит крайне неаккуратно.
Бумага лучший выбор. И т.к. работаю в полиграфии — я мог выбрать бумагу для прокладок более осознанно. Сразу говорю — мне не нравится мелованная бумага (с обложек журнала как советуют в интернете), хотя именно её у меня был огромный выбор. Основным минусом её считаю то, что она практически состоит из одного мела (а сейчас идёт просто вал некачественной бумаги из Китая). Как ни крути мел — абразив. Хоть и очень слабый. Никому не хочется иметь абразив в двигателе. Более менее подходящая бумага — хром эрзац (как на журналах у врачей, медицинских картах). Но все равно — на этой бумаге также присутствует мел.
Критерий у меня был — без мела. И кажется для печати такой бумаги просто не существует! Зато она есть в другом виде. Итак — я ее нашел. Записывайте название — калиброванный картон (у меня был PAVAN) 0.5 мм, цвет — серый. Относится к поддекельным материалам (подкладывается под офсетную резину). Найти можно в фирмах, торгующих расходниками для полиграфии. А также в типографиях с офсетными машинами. Картон этот меняется печатниками и просто утилизируется через какое то время. Если есть знакомые — идём и просим.
Основной плюс этого картона — он реально жесткий. В нем нет мела. И он очень точный (разность по толщине не более 0.01мм).
Мой способ не быстрый, зато максимально аккуратный для домашнего применения.
Берем герметик и тонким слоем наносим на поверхность. Я просто беру герметик на палец и слегка пристукиваю его (примерно также наношу термопасту на процессор). Далее кладу лист на ровную поверхность и прижимаю крышку к бумаге чем то тяжелым.
В моем случае я притянул крышку через отверстие в центре с помощью шпильки.
Далее я жду примерно сутки (поэтому то метод и не быстрый). Грубо обрезаю по периметру с запасом в пару сантиметров ножницами.
Картон с помощью герметика уже качественно приклеился к поверхности.
Далее, чтобы найти внутренний контур, продавливаем пальцами контур. На фото видно не было, но после этого внутренний контур начинает четко просматриваться. Режем внутренний контур аналогично
Отверстия я аккуратно просверлил сделанным пробойником (хорошо всё таки иметь токарник в хозяйстве!)
И вот результат — вполне приличный. Далее продувка, промыв спиртом.
Нанесение герметика на ответную часть (постараться также герметика использовать самый минимум).
И еще одна «хитрость» — протяжка шуруповертом с ограничением момента. Постепенно добавляя момент протягиваем все болты. Оставляем на пару часом и дотягиваем ключом (без фанатизма).
Это не первый ремонт с помощью такой технологии. Уже несколько раз я пользовался такими прокладками и проблем с ними нет никаких. Они не мокнут, не потеют. Держат отлично. Зная эту технологию я не боюсь вскрывать двигатель даже для осмотра. Т.к. знаю что могу сам бесплатно сделать эту прокладку.
Надеюсь кому нибудь поможет эта информация и удачи всем на дорогах!