Uszczelki głowicy cylindrów MLS i analiza

Uszczelki głowicy cylindrów MLS i analiza uszkodzeń
Wskazówki i informacje praktyczne nr 5
Kilka warstw stali –
dla najlepszych uszczelek głowicy cylindrów
Pod najwyższym ciśnieniem
Warstwa wierzchnia
z obustronną powłoką
całopowierzchniową
Wielowarstwowe stalowe uszczelki głowicy cylindrów VICTOR
REINZ tworzą nowe standardy
w nowoczesnych konstrukcjach
silników. Dzięki technologii
uszczelniania na najwyższym
poziomie jakościowym i wydajnościowym gwarantują one
doskonałe wyniki nawet w najtrudniejszych warunkach eksploatacyjnych. Stwarza to najlepsze
uwarunkowania do zapewnienia
oszczędnej mobilności bez szkodliwości dla środowiska.
Innowacyjne uszczelki głowicy
cylindrów muszą zapewniać
najwyższy potencjał uszczelnienia przy zredukowanej sile
docisku śrubami oraz cechować
się niewielkimi stratami na skutek
zgniatania i luzowania śrub przy
dużych odstępach pomiędzy śrubami, a także wysoką elastycznością przy niezawodnej trwałości. Spełniając dokładnie takie
wymagania, uszczelki głowicy
cylindrów VICTOR REINZ MLS są
optymalnym rozwiązaniem także
dla przyszłych generacji silników: z niewielką masą całkowitą
i zredukowaną sztywnością,
ciaśniejszymi komorami silnika
Nity połączeniowe
Wkładka stoperów
ze stoperami falistymi
Warstwa spodnia
z obustronną powłoką
całopowierzchniową
oraz węższymi mostkami przy
równoczesnym wzroście momentu obrotowego i mocy oraz coraz
wyższych ciśnieniach spalania.
Indywidualna konstrukcja
Uszczelki głowicy cylindrów
VICTOR REINZ MLS składają się
z dwóch do pięciu blach ze stali
sprężynowej i węglowej, które
tworzą wielowarstwową stalową
uszczelkę głowicy cylindrów.
Dzięki sprężystości i elastyczności stali zagłębienia i stopery
W połączeniu z jakością uszczelki głowicy cylindrów
decydujące znaczenie dla wyniku uszczelnienia ma
jakość powierzchni głowicy cylindrów i kadłuba
silnika oraz śruby głowicy cylindra wraz z montażem.
Nierówności i zwichrzenia elementów, wcześniej już
używane śruby lub smary i oleje albo płynne masy
uszczelniające stosowane przy montażu pogarszają
skuteczność uszczelniania przez najlepsze uszczelki
głowicy cylindrów MLS.
Należy bezwzględnie przestrzegać instrukcji
montażowych producenta.
zwiększają lokalny docisk liniowy w obszarze komór
spalania oraz w tylnej części (uszczelnienie makro).
Nanoszone na całej powierzchni oraz częściowe
powłoki elastomerowe dodatkowo polepszają
skuteczność uszczelnienia (uszczelnienie mikro).
W ekstremalnych warunkach nawulkanizowane i natryskiwane elementy gumowe dodatkowo zabezpieczają uszczelkę w jej tylnej części.

Typowa 3-warstwowa uszczelka głowicy cylindrów MLS
z warstwą wierzchnią z blachy, warstwą aktywną ze stoperami
falistymi i warstwą spodnią. Zagłębienia oraz nanoszone na
całej powierzchni powłoki elastomerowe polepszają skuteczność uszczelnienia nowoczesnych systemów uszczelnień.
Uszczelnienie makro przez zagłębienia i uszczelnienie mikro
przez powłoki elastomerowe.
¬ 29
Rozwiązania VICTOR REINZ do nieszczelnych,
uszkodzonych lub zniszczonych powłok
Uszkodzenia uszczelek
głowicy cylindrów
mi spalania, do obiegu oleju
lub płynu chłodzącego albo na
zewnątrz. Nieszczelności gazów
spalinowych mogą w bardzo
krótkim czasie doprowadzić do
całkowitego uszkodzenia silnika,
a wydostający się olej stanowi
poważne zagrożenie dla środowiska.
Uszczelki głowicy cylindrów firmy
Dana są poddawane wyczerpującym testom jakościowym już
podczas produkcji. Nieszczel­
ności, uszkodzenia lub całkowita
awaria systemu uszczelnienia
typowo wskazują na usterki
w zespole silnika. Dlatego sama
wymiana uszczelki głowicy cylindrów nie musi automatycznie
spowodować poprawy.
Osady brudu lub obcych cząstek
oraz chropowate powierzchnie
powodują także uszkodzenie
uszczelki głowicy cylindrów.
Nierówne powierzchnie elementów powodują przebicia gazów
spalinowych pomiędzy komorami
spalania, co w konsekwencji prowadzi do uszkodzenia uszczelki.
Typowe nieszczelności zespołu
głowicy cylindrów i kadłuba silnika to wydostawanie się gazów
spalinowych, oleju lub płynu
chłodzącego. Te wycieki mediów
występują pomiędzy komora-
Specjaliści często określają nieszczelności pomiędzy głowicą cylindrów, uszczelką głowicy cylindrów
i kadłubem silnika mianem przebicia. Następuje
przy tym niekontrolowany przepływ mediów (gazów
spalinowych, oleju, płynu chłodzącego) pomiędzy
głowicą cylindrów, kadłubem silnika i uszczelką głowicy cylindrów.
3
6
2
¬ 30
Przegrzanie silnika w połączeniu ze zwichrzeniem elementów
lub nieprawidłowe dociśnięcie
uszczelki głowicy cylindrów to
najczęstsze przyczyny nieszczelności.
Przeciążenia termiczne powstają
na skutek usterek podzespołów
obiegu chłodzenia lub nieprawidłowe wykonanie przeglądów.
Innymi przyczynami jest nierównomierne spalanie na skutek
osadów sadzy i za wysokie
ciśnienie spalin, spowodowane
przez awarię katalizatora. Ponadto dodatki chemiczne w płynie
chłodzącym i niskiej jakości
środki przeciw zamarzaniu mogą
niszczyć powłoki.
Ze względu na nierówne powierzchnie elementów, ich
zwichrzenia, falistość lub rowki
i zagłębienia podczas obróbki
powierzchniowej głowicy cylindrów lub kadłuba silnika występują zanieczyszczenia i obce
cząstki, które mogą powodować
uszkodzenie uszczelki głowicy
cylindrów. Dlatego bezwzględne
konieczne jest staranne oczyszczenie powierzchni przed montażem uszczelki.
1
7
1 Nieszczelność gazów spalinowych pomiędzy komorami spalania
2 Nieszczelność gazów spalinowych pomiędzy
komorą spalania a obiegiem cieczy chłodzącej
3 Nieszczelność gazów spalinowych na zewnątrz
4 Wyciek oleju do obiegu chłodzenia
5 Wyciek oleju na zewnątrz
6 Wyciek wody do obiegu oleju
7 Wyciek wody na zewnątrz
Badanie przyczyn
5
4

Typowe przebicia mediów w przypadku
uszczelek głowicy cylindrów MLS.
Pęknięcia żłobków i uszkodzone elastomery

Zniszczony mostek na skutek zbyt dużych ruchów względnych
elementów
Analiza uszkodzeń uszczelek
głowicy cylindrów MLS
Uszkodzenia wielowarstwowych
stalowych uszczelek głowicy
cylindrów dotyczą przede wszystkim dwóch elementów: żłobków
i elastomerów. Żłobki mogą
się łamać na skutek różnych
czynników, a elastomery mogą
oddzielać się od nośnika lub
ulegać spaleniu. Obydwa rodzaje
uszkodzeń mają różne przyczyny.
Pękanie żłobków na skutek zbyt
dużych ruchów względnych elementów konstrukcyjnych Możliwymi przyczynami zbyt dużych

Powłoka elastomeru uszkodzona na skutek przegrzania
ruchów względnych elementów są
wadliwe, używane lub nienasmarowane śruby głowicy cylindrów,
nieprawidłowe dokręcenie śrub
na skutek zbyt wysokiego tarcia
podczas montażu oraz uszkodzenia głowicy cylindrów lub kadłuba
silnika. Zwichrzenie elementów
może być też następstwem przegrzania silnika. Na skutek zwiększonej temperatury i ciśnienia
przy spalaniu stukowym eksploatacja silnika w takich warunkach
powoduje również nadmierne
ruchy względne elementów, co
w konsekwencji doprowadza do
pękania żłobków.
RADA EKSPERTA
Jeżeli po demontażu uszkodzonej uszczelki
głowicy cylindrów można łatwo paznokciem
oderwać powłokę elastomerową od powierzchni metalu, to najbardziej prawdopodobną przyczyną uszkodzenia jest przegrzanie silnika.
Oddzielanie powłoki elastomerowej na skutek przegrzania
Klasycznymi przykładami przegrzania są uszkodzenia pompy
wody, chłodnicy, termostatu lub
węży wodnych, a także zbyt niski
poziom płynu chłodzącego albo
niewystarczające odpowietrzenie
układu chłodzenia, powodujące problemy termiczne. W razie awarii katalizatora wysokie
przeciwciśnienie spalin może
także doprowadzić do znacznego
wzrostu temperatury.
Elastomer to specjalny kauczuk,
zoptymalizowany pod kątem
specjalnych wymagań silników.
Najważniejszymi cechami są
doskonałe właściwości ślizgowe,
wysoka odporność na media oraz
pełzanie dopasowane do wymagań funkcyjnych.
¬ 31
Spalony elastomer na skutek
przebicia gazów spalinowych
W przypadku tzw. przedmuchania
gazów spalinowych spaliny przepływają ponad ścianką z jednego
cylindra do drugiego lub z komory spalania do obiegu chłodzenia.
Przebicie gazów spalinowych
powoduje „spalenie” elastomeru
lub powłoki elastomerowej w tym
obszarze. Brak mikrouszczelnienia powoduje zakłócenia procesu spalania oraz spadek mocy,
a w obiegu chłodzenia prowadzi
do wzrostu ciśnienia. Przyczynami przedmuchu mogą być zbyt
wysokie ciśnienia spalania, chropowate powierzchnie uszczelniające, zwichrzenia elementów oraz
niewystarczające dociśnięcie
uszczelki głowicy cylindrów.
Zniszczenie powłoki elastomerowej przez środek przeciw
zamarzaniu
Kontakt z niezatwierdzonym
środkiem przeciw zamarzaniu

Spalona powłoka elastomerowa
może spowodować oddzielenie powłoki elastomerowej od
powierzchni metalu. Oderwane
cząsteczki powłoki mogą następnie zatkać kanały chłodzące,
przerywając w ten sposób obieg
płynu chłodzącego. Prowadzi to
do przegrzania silnika.
Innymi typowymi uszkodzeniami
uszczelek głowicy cylindrów
MLS są zniszczone uszczelnienia komory spalania na skutek
nieprawidłowych wymiarów
naddatku albo braku nakładek na
tulejach cylindrów oraz znaczne
uszkodzenia obszaru komory
wirowej spowodowane zniszczeniem komory.
RADA EKSPERTA
Śruby głowicy cylindrów dociągane metodą kąta dokręcania
są trwale odkształcone i po demontażu wyraźnie dłuższe od
nowych śrub. Przy ich ponownym wykorzystaniu mogą ulec
zerwaniu. Dlatego przy wymianie uszczelki głowicy cylindrów
należy zawsze używać nowych śrub.

Uszkodzona uszczelka w obszarze komory wirowej na skutek rozerwania komory.
Blacha dystansowa złamana w dwóch
miejscach i wypchnięta.
¬ 32
Szczegółowe informacje na temat montażu i dociskania uszczelek głowicy cylindrów zawiera broszura „Śruby głowicy cylindrów i montaż głowicy cylindrów – rady i informacje praktyczne, nr 2” firmy Dana.
Broszurę można zamówić pod adresem:
[email protected].
Porady dla perfekcyjnego uszczelniania
Jakość powierzchni
Powierzchnia głowicy cylindrów
i kadłuba silnika ma decydujący
wpływ na możliwości uszczelek
głowicy cylindrów MLS. Prosta zasada: im lepsza jakość
powierzchni, tym lepsza skuteczność uszczelnienia. Chropowatość powierzchni Rz powinna
wynosić maksymalnie 15 μm a,
Rmax – maksymalnie 20 μm.
Porada praktyczna
Przed montażem uszczelki głowicy cylindrów sprawdzić jakość
powierzchni i usunąć zanieczyszczenia i cząstki obce preparatem
do usuwania uszczelnień VICTOR
REINZ ­RE-MOVE. Nierówności
i zwichrzenia elementów można
stwierdzić za pomocą liniału
krawędziowego, a falistość (nierównoległość) i chropowatość
– używając macek mierniczych.
Ewentualne skręcenie powierzchni elementów na długości
1000 mm nie może przekraczać
0,10 mm, a na powierzchni
pomiarowej 100 x 100 mm musi
być mniejsze od 0,03 mm.
Należy przestrzegać wymaganych wartości oraz przygotować
powierzchnie odpowiednio do
informacji podanych przez producenta.
Śruby głowicy cylindrów
Dobór śrub głowicy cylindrów oraz prawidłowy sposób
dokręcania mają decydujący
wpływ na jakość docisku powierzchni, a tym samym na odpowiednie dociśnięcie uszczelki
głowicy cylindrów.
Porada praktyczna
Należy używać wyłącznie
tzw. śrub sprężystych, które
pozwalają na rozciągnięcie
powyżej zakresu sprężystości
w zakresie plastyczności. Metoda kąta obrotu pozwala na
dokręcenie śruby po osiągnięciu
momentu dokręcania (momentu
wstępnego) o określony kąt (kąt
dokręcania), co pozwala uniknąć
konieczności ponownego
dokręcania śrub.
Masy uszczelniające
Konstrukcja uszczelki głowicy
cylindrów MLS jest indywidualnie dopasowana do danego
silnika. Żłobki, stopery, powłoki
elastomerowe oraz częściowo
nawulkanizowane lub natryskiwane elementy są dopasowane
z dokładnością do mikrometra.
Stosowanie innych uszczelnień
jest konieczne tylko wtedy,
jeżeli producent wyraźnie na to
­wskazuje.
Porada praktyczna
Podczas montażu uszczelek
głowicy cylindrów nie należy
stosować dodatkowych mas
uszczelniających, smarów lub
olejów. Masy uszczelniające
twardnieją, zmieniając
wysokość powłoki i powodując
nieszczelności. Ponadto mogą
one wpłynąć do kanałów wody
i oleju, zatykając je. Masy
uszczelniające w komorze
spalania ulegają wypaleniu,
pogarszając działanie żłobków.
RADA EKSPERTA
Po zakończeniu procesu produkcji specjaliści
ds. jakości kontrolują dokładną grubość warstwy lub wysokość profilu oraz przyleganie
powłoki i elementów elastomerowych. Należy
bezwzględnie zwracać uwagę na to, aby nie
uszkodzić elastomerów podczas m
­ ontażu
uszczelki głowicy cylindrów.
¬ 33
Dana Holding Corporation Osie Wały napędowe Skrzynie biegów do zastosowań specjalnych
Dana jest jednym z wiodących na
świecie dostawców branży moto­
ryzacyjnej. Firma jest globalnym
partnerem wszystkich wielkich
­producentów samochodów osobowych, użytkowych i specjalnych.
Oferujemy produkty do zespołów
napędowych, układów chłodzenia i ogrzewania, a także systemy
uszczelnień. Przedsiębiorstwo zostało założone w 1904 roku i zatrudnia
dzisiaj kilka tysięcy pracowników na
pięciu kontynentach. Co Dana może zrobić dla Ciebie? Uszczelki Moduły pokryw zaworów Ekrany termiczno-akustyczne
Chłodnice oleju przekładniowego Chłodnice oleju silnikowego
Ta technika, oparta na pojedynczym
źródle, dla producentów pojazdów
oznacza najwyższą elastyczność na
całym świecie – zarówno w najważniejszych centrach motoryzacji, jak
i na nowych rynkach; gwarantuje ona
produkty wyprodukowane zgodnie
z najnowszymi technologiami, a jednocześnie dopasowane do wymagań
danego rynku. Centra technologiczne na całym świecie zapewniają inżynierom Dana najlepsze zasoby w zakresie rozwoju, konstrukcji i produkcji
do realizacji indywidualnych życzeń
klientów. Dzięki ścisłej współpracy
Dana ma możliwość wyprodukowania
zarówno najbardziej wymagających
indywidualnych części, jak i całkowicie zintegrowanych systemów
modułowych.
Power Technologies Group
REINZ-Dichtungs-GmbH
Reinzstrasse 3-7
89233 Neu-Ulm
Niemcy
www.victorreinz.com
Wydrukowano w Niemczech 02/16 · 39-00072-05
© 2016 Dana Limited