UAZ Hengerfej Nyomaték Adatok: A Hengerfejcsavarok Kritikus Szerepe és Precíziós Meghúzási Technikái
"Van valakinek infója arról hogy mekkora nyomatékkal kell meghúzni a gyári paraméterek szerint a hengerfej csavarokat stb.?" Ezt a kérdést sok UAZ tulajdonos felteszi, hiszen a hengerfej csavarjainak megfelelő meghúzási nyomatéka kulcsfontosságú a motor élettartama és megbízhatósága szempontjából. A motor szerelésekor sok csavart kell meghúzni - de a hengerfej csavarjai egészen más kategóriába tartoznak. Ha a csavarokat nem a gyári előírás szerint húzzuk meg, az azonnal problémát okozhat.
Miért kritikus a hengerfej csavarok pontos meghúzása?
A hengerfej meghúzási nyomatékának betartása tehát nem formaiság, hanem létfontosságú művelet. A motorhiba egyik legköltségesebb oka gyakran nem a technológia, hanem a figyelmetlenség.
- Ha túl lazák, akkor a tömítés nem tud megfelelően zárni, és szivárogni kezd az olaj vagy a hűtőfolyadék. Ha túl laza a csavar, a tömítés nem zár megfelelően, így a hűtőfolyadék vagy az égéstérből származó gázok kiszivárognak. Ez kezdetben csak enyhe melegedésként vagy apró olajfoltként jelentkezik, de később komoly hengerfej-tömítés hibát okozhat.
- Ha túl szorosak, az anyag feszültsége megrepesztheti magát a fejet, vagy tönkreteheti a csavarmenetet. A másik véglet, a túlhúzás, legalább ekkora baj. A hengerfej feszültsége ilyenkor nő, és megrepedhet az öntvény. Nem ritka az sem, hogy egy túlhúzott csavar kitépi a menetet a blokkban, így még az is előfordulhat, hogy az egész motort szét kell szedni és újrafúratni.
A hengerfejcsavarok fejlődéstörténete és modern követelményei
A motortechnikában a kritikus csavarkötések sorában, messze az első helyen a hengerfejcsavarok állnak, de a hajtórúd- és a fekvőcsapágyfedél-csavarok sem átlagos esetek.
A meghúzás alapelvei
Megtanultuk (már régen), hogy:
- beszerelés előtt megolajozandó a menet és az alátét, a csavarfej környezete,
- a hengerfejtömítést nem szabad semmiféle kenőanyaggal kezelni,
- szigorúan betartandó a meghúzási sorrend,
- nyomatékra kell húzni és
- célszerű ezt több fokozatban megtenni.
Azután azt is meg kellett tanulnunk, hogy:
Szakértői útmutató az ARP csavarokhoz
- adott motortípus az ő saját hengerfejcsavarját igényli,
- a nyomatékkulcsnál nem az a lényeg, hogy van, hanem, hogy kalibrált-e,
- ismerni kell, és be kell tartani a meghúzási technológiát.
Suzuki Hengerfej csavar meghúzása
Kombinált meghúzási technika és csavarok ellenőrzése
Végezetül ma már azt is tudjuk, hogy:
- kombinált meghúzási technikát kell alkalmazni - nyomatékra, majd „szögre” húzunk, mindezt több lépcsőben, és lassan (kb. 2 fok/másodperc),
- a csavarok hosszát kell megmérnünk, hogy megállapítsuk, visszaszerelhető-e, vagy a gyár egyáltalában nem engedi a másodszori felhasználást. (Egy 10.9-es M10-es csavar átmérője, ha a nyúlás következtében valahol 0,3 mm-rel kisebb lesz, terhelhetősége 10-15%-kal csökken. ElringKlinger adat.)
A „bármilyen csavar jó, csak a menete, hossza és esetleg a szilárdsági osztálya stimmeljen, mert én nyomatékkulccsal húzom” - hozzáállás ma már motorgyilkos lehet.
A csavarerő pontosságának jelentősége
Addig, ameddig a csavart anyagának rugalmassági tartományában használtuk, addig hellyel-közzel igaz is volt a fenti „hozzáállás”. Ennél a technikánál nehézséget az előírt csavarerő tényleges beállítása jelent. A nyomatékra (megadott nyomatékértékre) történő meghúzás csak akkor eredményezi maradéktalanul a megkívánt csavarerőt (összehúzó erőt), ha nincsenek rendellenesen nagy parazita nyomatékok az alátétnél és a menetnél.
Tehát, ha a csavarfejre kifejtett meghúzási nyomaték egy, a normálisnál nagyobb hányadát nem kell a jelölt helyeken kialakuló ellennyomaték leküzdésére fordítani. Ezen, mint említettük, a parazita nyomaték csökkentését a gyártók anyagpárosítással, felületkezeléssel és kenési előírással (olajozd meg!) érik el.
Ha be is tartjuk az előírásokat, és a nyomatékkulcsunknak hihetünk, akkor is lehet még egy kritikus pont, és ez a csavar mechanikai tulajdonságainak anyagából, gyártásából eredő szórása. A fentebb említett ábra szerint mindezekből a csavarerőnek igen jelentős, mintegy ±27% a szórása.
AM6 Hengerfej Csavarok: Mire figyelj?
Nem is volt baj ezzel hajdanán. Az akkori motorokban fellépő gázerőknek, valamint az alkalmazott (lágy)tömítéstechnika követelményeinek biztonsággal megfelelt. Némi kellemetlenséget csak az jelentett az ügyfélnek (a szerviznek munkát és pénzt), hogy a hengerfejcsavarokat időközönként után kellett húzni.
A modern motortechnika kihívásai és a "szögre húzás" jelentősége
„Nagyot változott a motortechnika” - közhely a csavarkötésekre is igaz. Egymásnak szinte a végletekig ellentmondó követelmények, műszaki „együttállások” jelentek meg. Kezdjük az égéstéri gáz csúcsnyomással. A Zsiguli-korszakban még átlagosan 80 bar volt az égési csúcsnyomás. Nagy haszongépjármű-dízelmotoroknál pedig, az akkor határesetnek számító 130 bar. Ma a legkisebb dízelmotorokban is 150-170 bar a hétköznapi érték, és a szakirodalom szerint az eljövendő motorok a 220 bart ostromolják. (Jaj annak a motornak, ahol a tuning csúcsnyomásnöveléssel jár együtt, és más intézkedés nem történik.)
Mindehhez könnyűfém hengerfej vagy teljesen könnyűfém motor társul, mely két járulékos nehézséget is magával hoz. Az egyik, ezen anyagok nagy hőtágulása, mely üzemmeleg esetben rendkívül nagy csavarerő-növekményt eredményez (a hengerfej jobban tágul, mint a hengerfejcsavar). A másik probléma az, hogy a könnyűfém blokkban a menet teherbíró képessége nagyon is véges, tehát ez is behatárolja az erőt. A mai könnyűfém motorok - alig vannak falvastagságok - hengerhüvely-deformációra nagyon érzékenyek, tehát nem lehet a tervezett értéknél nagyobb erővel meghúzni a csavarokat, mert ezzel például olajfogyasztást viszünk be a motorba.
A konstruktőrök ma még megoldják a problémákat, de rendkívül „penge módon”, határhelyzetre kiszámítottan. Ez azt jelenti, hogy a tervezett, és kísérletekkel meghatározott csavarerőt nagy pontossággal kell tudni beállítani a meghúzásnál, és a hőterhelés növekedésével (könnyűfém motor) sem nőhet jelentősen a csavarerő.
A megoldás a csavarban van! - Nagy nyúlóképességű csavarok
A nagy nyúlóképességű csavar szakítódiagramja két, jellegzetesen különböző szakaszra osztható:
Autójavítási tippek Peugeot 807-hez
- a rugalmas tartományra és
- maradó képlékeny alakváltozás tartományára.
A rugalmas tartományban az erővel arányos a csavar nyúlása, a csavar itt lineáris karakterisztikájú rugóként viselkedik. Ha az erő megszűnik, a csavar visszanyeri eredeti hosszát. Klasszikusan ebben a tartományban terheljük a csavarokat.
A maradó képlékeny alakváltozás tartományában nagyon lapos a karakterisztika, a csavar további erőt már alig képes felvenni, az erőnövekmény a csavar nyúlását eredményezi. Erre a szakaszra erőhatárolás jellemző. Ha ezt az erőt megszüntetjük, a csavar terheletlen hossza nagyobb lesz mint kiindulásnál, tehát a csavar megnyúlik.
Miért előnyös, hogy a maradó képlékeny alakváltozás tartományába húzzuk a csavart?
Mert a tervezett erőt biztonsággal beállíthatjuk, nem lesz nagy a csavarerő szórása, nem lesz meghúzási nyomatékfüggő. A feltétel csupán annyi, hogy a csavart húzzuk be a maradó képlékeny alakváltozás (lapos erőkarakterisztikájú) tartományába. Ezt biztonsággal az előírt csavarelfordítással, tehát a „szögrehúzással” érjük el.
A felfektetés nyomatékkal, ún. illesztő nyomatékkal történik (60-70 Nm), ezt követi, általában több fokozatban, kis szünettel (a kristályszerkezetnek idő kell az alakváltozáshoz), a szögértékre húzás.
A csavarral szembeni követelményeket a mellékelt ábra szemlélteti. Az elfordítás függvényében látjuk. A folyáshatárnak (F1) 60 Nm + 180° meghúzás után meghatározott erőtartományban kell lennie (1). Továbbá 70 Nm meghúzás után, 90° elfordítást a csavarerő csökkenése nélkül kell elviselnie (2). Fmax és F1 között legalább 4000 N-nak kell lennie (3). A 4-es karakterisztika-szakasz ugrás- és hullámzásmentes kell, hogy legyen. A konkrét értékeket a gyártó (motorgyártó a tömítésgyártóval együtt) határozza meg. Ma már a motorgyártó általában ezt az alkatrészcsoportot kompletten átadja a fejlesztés során a beszállítónak (például az ElringKlingernek), oldja meg a tömítési problémát hengerfejcsavarral együtt.
Utánhúzás-mentesség és új csavartípusok
A szervizigény csökkentése és a hengerfejtömítés szempontjából általában „kihegyezett” szériamotorok megkövetelik a hengerfej utánhúzás-mentességét (a szerviz csak rontana rajta - mondják). Mivel a mai egy- vagy többrétegű fém hengerfejtömítések üzem közben már nem ülnek össze - mivel a csavarerő egyértelműen annyi, amennyit előírtak -, nincs szükség az utánhúzásra. Ez ma már általános követelmény és gyakorlat.
A gyártónak a csavar mechanikai tulajdonságait, nyúlóképességét, egyenletes feszültségeloszlását kell tudni beállítani. A nagy nyúlóképességű, ún. magra gyengített csavarokat régen ismerjük és alkalmazzuk. A csavargyártók a mechanikai tulajdonságok beállítása és a gyártási költségek minimalizálása okán számtalan új csavarfajtát fejlesztettek ki. A mellékelt ábrasorozat ezekből ad példákat. A végigmenetes csavar is a nyúlóképesség beállítását célozza, újabban pedig a csavarmenet után a szárra, hidegalakítással, egy- vagy kétbekezdésű „zsinór-menetet” tesznek. Hadd emlékeztessünk ismét, ma minden motorhoz saját csavartípust írnak elő!
Alumíniumcsavarok az autóiparban
Az alumíniumcsavarok autóipari alkalmazása sokáig kutatói berkekben, a kutatóműhelyek falai között maradt. Mára megszületett a szériaérett megoldás. A kontaktkorrózió elkerülése végett elsősorban a magnézium szerkezeti egységek kötéséhez kell alkalmazni. Ha magnéziumot alkalmaznak, akkor ott bizonyára a szerkezet kis tömege az elsődleges, így ehhez nem lenne „illő” a bevonatos acélcsavar. A felhasználás ennél szélesebb körű, hiszen a könnyűépítés mindenütt megkívánja a kötőelemek tömegének a csökkentését is.
A KAMAX cég adatai alapján az alumíniumcsavar (Al 6056) nagyobb, mint 400 N/mm2 húzófeszültségű, melegszilárdsága 150 °C-on még névleges, de 180 °C-ig sem kritikus.
Fontos nyomaték adatok kritikus motoralkatrészekhez
Bár az UAZ modellek specifikus hengerfej nyomatékadatai a konkrét motorváltozattól függően eltérhetnek, az alábbi táblázatban általános, példaértékű meghúzási nyomatékokat és eljárásokat talál a motor egyéb kritikus csavarkötéseihez. Mindig konzultáljon a járműve gyártójának hivatalos szervizkönyvével a pontos adatokért!
| Alkatrész | Meghúzási fázis / Meghúzási nyomaték / Szög |
|---|---|
| Hengerfej csavarok | 1. fázis: 20 Nm |
| 2. fázis: 30 Nm | |
| 3. fázis: 90° | |
| 4. fázis: 90° | |
| Főtengely csapágy csavarok | 1. fázis: 20 Nm |
| 2. fázis: 90° | |
| Hajtókar csapágy csavarok | 1. fázis: 20 Nm |
| 2. fázis: 40° | |
| Automata váltó olajleeresztő csavar | 25 Nm |
| Kerékcsavarok (acélfelni) | 86 Nm |
| Kerékcsavarok (alufelni) | 98 Nm |
| Gyújtógyertyák | 25 Nm |
| Olajleeresztő csavar | 20 Nm |
| Olajszivattyú rögzítő csavarjai | 10 Nm |
| Olajteknő csavarjai | 10 Nm |
| Motor-váltó összekötő csavarok | 80 Nm |
| Motor-váltó tartóbakok: Bal oldali tartóbak rögzítése a kasztnihoz | 25 Nm |
| Motor-váltó tartóbakok: Bal oldali tartóbak rögzítése a váltóhoz | 50 Nm |
| Motor-váltó tartóbakok: Bal oldali tartóbak középső csavar | 90 Nm |
| Motor-váltó tartóbakok: Hátsó (alsó) tartóbak rögzítése a segédvázhoz (bölcsőhöz) | 120 Nm |
| Motor-váltó tartóbakok: Hátsó (alsó) tartóbak rögzítése a váltóhoz | 80 Nm |
| Motor-váltó tartóbakok: Jobb oldali tartóbak alsó tartó rögzítése a hengerfejhez | 22 Nm |
| Motor-váltó tartóbakok: Jobb oldali tartóbak felső tartó rögzítése az alsó tartóhoz | 50 Nm |
| Motor-váltó tartóbakok: Jobb oldali tartóbak rögzítése a kasztnihoz | 45 Nm |
| Sebességváltó kar ház felső csavarok | 25 Nm |
| Sebességváltó kar ház alsó csavarok | 30 Nm |
| Váltóolaj leeresztő és szintellenőrző csavarok | 25 Nm |
| Lendkerék | 44 Nm |
| Kuplung szerkezet | 16 Nm |
| Főtengely hosszbordás szíj tárcsa | 22 Nm |
| Főtengely vezérműszíj tárcsa középső csavar, 1999-2001 | 22 Nm |
| Főtengely vezérműszíj tárcsa középső csavar, 2001-től | 1. fázis: 20 Nm |
| 2. fázis: 90° | |
| Főtengely szimering ház csavarjai | 10 Nm |
| Forgattyúsház rögzítése a motorblokkhoz (1.2 16V) | 1. fázis: 20 Nm |
A szakember megközelítése
Hogyan dolgozik a szakember? A hengerfej meghúzása nem csupán egy mozdulat - hanem egy precíziós művelet, amit szigorú sorrendben és pontos értékekkel kell elvégezni. A szakember első dolga, hogy ellenőrizze a gyártó által megadott nyomatékértékeket és meghúzási sorrendet. A folyamat során nyomatékkulcsot használnak, ami garantálja, hogy minden egyes csavar pontosan a meghatározott erővel legyen meghúzva. A csavarokat több lépésben, fokozatosan húzzák meg - először enyhébb értékre, majd végső nyomatékra. Gyakran alkalmaznak szögmérőt is, amellyel nemcsak az erőt, hanem a csavar elfordulásának mértékét is ellenőrzik. Ez különösen modern motoroknál fontos, ahol a csavarok rugalmasan nyúló (yield) kialakításúak. Ez a fajta precizitás az, ami megkülönbözteti a hozzáértő szervizt a barkácsolástól.