Skadade och slitna motorblock i gjutjärn och aluminium har länge reparerats med torrhylsor. Att installera en reparationshylsa kan ofta rädda blocket om en cylinder har överdrivet koniskt slitage, eller är sprucken, skårad eller skadad på annat sätt, och borrar ut den skadade cylindern. På samma sätt, för att återställa cylindrarna till nya dimensioner, kan alla cylindrar i blocket återföras om alla cylindrar är hårt slitna.
Den största fördelen med att hylsa över att borra ut cylindrarna och installera överdimensionerade kolvar och ringar är kostnaden besparingar genom att inte behöva byta ut kolvar och ringar. Dessutom är många block för tunna för att på ett tillförlitligt sätt kunna ta emot överborrning utan ärmar. Och om vi pratar om ett aluminiumblock med integrerade järnhylsor, kan det enda sättet att rädda (eller modifiera) blocket att bearbeta originalhylsorna och installera nya (våta eller torra).
Prestandaändringar
För högpresterande applikationer erbjuder hylsor också ett antal fördelar. Förskjutningen av ett motorblock begränsas av avståndet mellan hålets centra och tjockleken på gjutgodset. Om blocket är en tung vägggjutning kan du öka motorns slagvolym genom att borra cylindrarna för att överdimensionera och/eller använda en strokervev. Strokervevar är populära eftersom de kräver färre modifieringar. Långslagsvevar är bra för låga varvtals vridmoment, men en kort slaglängd, stor borrning över kvadratisk konfiguration är bättre för hög varvtalskraft. Följaktligen, om du bygger en motor med hög varvtalsprestanda, kanske du vill öka hålstorleken istället för att lita så mycket på ökat slaglängd för att skapa mer kraft.
Om du installerar torra hylsor i ett block för att öka förskjutningen, kan du bara ta bort så mycket metall innan du får slut på blocket för att stödja de större cylinderhylsorna. Ett sätt att övervinna denna gräns är att göra en omvandling av våthylsor. De befintliga cylindrarna bearbetas bort och våta hylsor installeras i deras ställe. Installationen innebär omfattande modifieringar av blocket och kräver exakt CNC-bearbetning så att den kan acceptera våta hylsor, men resultatet är värt det. Eftersom kylvätskan är i direkt kontakt med utsidan av hylsan, kan våta hylsor vanligtvis hantera mycket högre hästkrafter och värmebelastningar. Följaktligen får du ökad styrka och tillförlitlighet samt mer förskjutning. Konverteringssatser för våthylsor finns tillgängliga för vissa importerade motorer av sena modeller såväl som inhemska V8:or.
Installationstips för torrhylsa
Ett av de mest kritiska besluten du måste göra när du installerar torrhylsor är hur mycket interferenspassning som är rätt för applikationen. Aluminiumblock har mer termisk expansion än gjutjärnsblock, så de kräver i allmänhet mer interferenspassning för att hålla ärmarna från att röra sig. Så hur mycket störning behöver du?
Svaren kommer att variera beroende på vem du frågar. Olika hylsleverantörer gav oss olika rekommendationer. En sa att de flesta aluminiumblock vanligtvis behöver cirka 0,003˝ till 0,004˝ av interferenspassning mellan flänslösa hylsor och blocket för att hålla hylsan på plats. Om blocket kan acceptera en flänsad hylsa, behöver du kanske inte någon störning alls.
En annan sa 0,0015˝ till 0,003˝ av interferenspassning är allt du behöver med de flesta aluminiumblock, och om du går mycket längre än 0,004˝ kommer du förmodligen att förvränga blocket. Borrförvrängning är dålig eftersom den förhindrar att hålet blir runt när du slipar det. Detta förhindrar god ringtätning och tillåter blåsning och kompressionsförluster; varken är bra för utsläpp eller prestanda.
En leverantör sa att de har ändrat sin uppfattning om interferenspassning helt och hållet på vissa aluminiummotorapplikationer. Hylsorna kan installeras med minimal interferens (0,0005˝ till 0,001˝) och låsas på plats med anaerob förseglare. En tätningsmedel som Loctite 518 appliceras på den nedre tredjedelen av cylindern för att hålla den på plats och för att förhindra olja från att migrera upp mellan hylsan och blocket. Allt som kommer mellan hylsan och blocket (vare sig det är olja, kolavlagringar eller till och med luft) kan störa god värmeöverföring.
Med vattenkylda gjutjärnsblock är den allmänna rekommendationen för att installera torra flänslösa hylsor att använda cirka 0,0015˝ till 0,002˝ av interferenspassning. Ett tips för att underlätta monteringen av hylsan samtidigt som värmeöverföringen förbättras är att lätt finslipa cylindern med #280 grit stenar efter att den har borrats ut för att acceptera hylsan. En jämnare finish inuti hålet förbättrar metall-till-metall-kontakten mellan hylsan och blocket när hylsan skjuts på plats.
På vissa luftkylda motorer med små slagvolymer (t.ex. motorcyklar och små motorer) kan mer interferenspassning vara krävs eftersom cylindrarna går vid högre temperaturer. Vi har hört talas om motorbyggare som använder så mycket som 0,006˝ till 0,008˝ av interferenspassning för att säkerställa att hylsorna stannar på plats.
Något annat att tänka på är att om du bara hyser en skadad cylinder i ett block för att reparera den, kan hylsan förvränga de intilliggande cylindrarna något – speciellt om du använder mycket interferenspassning. Resultatet kan bli ringtätningsproblem, kompressionsförluster och blåsning i de intilliggande cylindrarna.
Att använda vridmomentplattor vid borrning och finslipning av blocket är ett sätt att minimera eller korrigera cylinderhålets distorsion. Faktum är att momentplattor kan krävas på många tunna väggblock (hylsa eller ej) för att uppnå en riktigt bra hålfinish som är rund och rak. Installera momentplattan och huvudpackningen på blocket och dra sedan åt huvudbultarna enligt specifikationerna innan honing.
Mäta störningar
För att exakt bestämma mängden interferens behöver du två dimensioner:den genomsnittliga ytterdiametern (OD) på hylsorna och den genomsnittliga innerdiametern (ID) för hålen i blocket. För att mäta dessa dimensioner behöver du en exakt OD-mikrometer och ID-mikrometer eller hålmätare.
Mät ärmen upptill, mitten och nedtill. Skriv ner siffrorna. Vrid sedan hylsan 90 grader och mät igen. Sätt ett genomsnitt av alla dessa siffror för att beräkna den genomsnittliga OD för hylsan.
Gör sedan samma sak för borrningen. Mät toppen, mitten och botten, rotera sedan hålmätaren eller ID-mikrofonen 90 grader och upprepa. Återigen, genomsnitt siffrorna tillsammans. Dimensionerna för hålets ID bör vara mindre än hylsens OD-dimensioner för att skapa en interferenspassning.
Subtrahera det genomsnittliga hålets ID från hylsan OD för att bestämma interferenspassningen.
Enklare installation
Det gamla skolans sätt att installera en torr hylsa var att placera den i hålet, lägga ett träblock ovanpå hylsan och sedan slå ner det i blocket med en hammare. Det kan ha fungerat för flera år sedan när dimensioner och spelrum inte är lika kritiska som de är idag, men den typen av installationsprocedur har ingen plats i dagens maskinverkstäder.
Det rekommenderade sättet att installera hylsor är att kyla eller frysa hylsan och att förvärma blocket. Att placera ärmarna i ett hushållsdjupfryst kommer vanligtvis att krympa deras ytterdiameter cirka 0,002˝. Att packa dem med torris eller spraya dem med lite flytande kväve kommer att krympa dem ännu mer, vanligtvis 0,003˝ eller så. Detta låter ofta ärmarna falla direkt in med liten eller ingen ansträngning, vilket minskar risken för att skada eller förvränga ärmarna. Att förvärma blocket något till ca 120 grader kommer också att öppna upp hålen lite, vilket gör installationen enklare. Om du behöver använda kraft för att trycka hylsan på plats, slå inte på den med en hammare, använd en dorn för att trycka in den.
Här är ett annat tips för prestandamotorbyggare:stressavlasta blocket efter hylsan genom att montera blocket på ett vibrerande bord och låta det skaka med hög frekvens i 15 till 30 minuter. Kryogenbehandling av blocket (frysa det ner till minus 300 grader F under noll i en lång långsam frys- och upptiningscykel) är en annan metod som kan avlasta blocken och minska blockets distorsion.
Färdigbehandling av cylindrarna
När hylsorna har installerats kan cylinderns insida färdigbehandlas enligt specifikationer. För att få ringarna att sitta och täta ordentligt krävs en finish som ger bra stöd åt ringarna, håller kvar olja och inte kräver en lång inkörningsperiod. För de flesta motorer av sena modell och prestanda betyder det en platåfinish.
En platåborrningsfinish är vad alla typer av ringar så småningom producerar när de sitter helt fast, så ju närmare borrningen kan förbehandlas till ett platåliknande skick desto mindre slits ringarna och cylindrarna när motorn bryter in, desto bättre blir ringarna kommer att täta redan från början, och ju längre ringarna håller.
För molyringar kan en tvåstegs honingprocess användas för att uppnå en platåfinish. Finslipa först med ett konventionellt #280 grit kiselkarbid förglasat slipmedel. Avsluta sedan med att kort röra hålen med en #400 grit-sten eller ge dem flera drag med ett slipande nylonslipverktyg eller borste.
Om cylindrarna är slipade med diamantstenar, kan du följa upp med en finare diamant, ett finkornigt förglasat slipmedel eller en borste för att avsluta hålen.
Om du inte applicerar en platåfinish på cylindrarna fungerar finslipning med #220 kiselkarbidstenar bra med vanligt gjutjärn eller kromringar. Använd #280 grit stenar för moly-faced ringar, eller #320 till #400 grit stenar för moly ringar om motorn byggs för racing eller prestanda.
Efter att cylindrarna har finslipats, glöm inte att skrubba ur dem med varmt tvålvatten och en borste för att ta bort allt honing och metallskräp. Detta är ett ofta förbisett steg som kan förstöra en ny uppsättning ringar i en hast.
Diesel Wet Liners
Om du bygger om en diesel- eller industrimotor som har våta foder, är interferenspassning inget problem. De flesta sådana liners är en enkel montering med glidpassning, och många är förbehandlade enligt specifikationerna. Ändå bör du vara noggrann uppmärksam på tillståndet för försänkningarna i blocket så att linersen får ordentligt stöd – speciellt om motorn har byggts om tidigare. Om försänkningen som stöder foderflänsen är skadad eller korroderad, måste den bearbetas om för att stödja fodret ordentligt.
Använd den typ av tätningssmörjmedel som anges av tillverkaren. Om du använder fel typ av smörjmedel kan tätningen svälla, vilket förhindrar att fodret passar ordentligt.
Om de gamla fodren har en kraftig beläggning av kalk eller avlagringar på utsidan bör kylmanteln i blocket samt resten av kylsystemet rengöras. Allt som fastnar på utsidan av linersen kan hämma värmeöverföringen.
Många dieselmotorer av sena modell kräver cylinderfoder som är induktionshärdade, segjärn eller någon annan typ av slitstark järnlegering av hög kvalitet. Billigare material håller inte och kommer sannolikt att resultera i snabbt slitage och för tidigt fel. En liner av god kvalitet bör lätt hålla 500 000 miles eller mer i en klass 8 terränglastbil.
Fodrets utsprång måste också vara korrekt för att topppackningen ska täta ordentligt. Om en cylinderfoder sitter högre än de i de intilliggande cylindrarna kan det påverka tätningen.
