Сварка выпускного чугунного коллектора своими руками в гараже

В процессе эксплуатации некоторые компоненты двигателя изнашиваются. Подобная ситуация характерна для автомобилей любого года выпуска. Однако при повреждении детали не стоит спешить покупать новую. Сварка выпускного коллектора помогает отложить процедуру замены на более благоприятное время.

Выпускной коллектор – часть навесного оборудования двигателя внутреннего сгорания.

Причины и признаки поломки деталей

Самыми распространенными неисправностями бывают нарушение целостности патрубка или появление сквозного отверстия в коллекторе. Главный признак поломки – запах отработанных газов в салоне автомобиля. Неисправности возникают из-за негативного влияния химических веществ, которые содержатся в смесях, используемых во время гололедицы. Другой причиной является естественный износ детали под постоянным воздействием высоких температур. Прогорание компонентов выпускной системы не считается редкой поломкой.

Признаком неисправности коллектора является неустойчивая работа на малых оборотах.

Холодная сварка при ремонте выпускного коллектора

Небольшие дефекты заделывают с использованием специальных клеевых составов, называемых «холодной сваркой». До нанесения смеси ремонтируемую зону необходимо обезжирить. Пользоваться клеями следует строго по инструкции. Тогда получается заплата, по физическим свойствам схожа с металлом. Такой метод удобен для устранения трещин и прогаров в труднодоступных местах. Клей – лишь временная мера устранения поломки. Под большой нагрузкой горячих отходящих из цилиндров газов латанная комплектующая долго не простоит. Клеевой состав не рассчитан на динамические нагрузки, зато отлично выносит статические. Перед приобретением клея важно изучить его характеристики.

Монтаж и демонтаж детали

Для снятия и установки выпускного коллектора потребуются следующие инструменты:

• ручной или гидравлический домкрат;
• емкость для сбора охлаждающей жидкости;
• набор торцовых, накидных и рожковых ключей;
• ключ-трещотка;
• отвертки с плоской и крестовой насадками.

Установка выпускного коллектора не является сложной задачей.
Демонтаж и установку детали выполняют так:

1. Изучают технику безопасности при ремонте двигателей. Сбрасывают клеммы аккумулятора.
2. Сливают охлаждающую жидкость. Для этого потребуются гаечный ключ, тазик и резиновые перчатки.
3. Демонтируют ресивер инжектора, снимают воздушный фильтр. С помощью ключа подходящего размера удаляют болты в местах прикрепления коллектора к блоку цилиндров.
4. При ремонте 8-клапанного мотора демонтируют впускной коллектор. В таких системах крепежные элементы являются общими.
5. Очищают головки цилиндров от остатков прогоревшей прокладки напильником или наждачной бумагой. В некоторых случаях требуется восстановление резьбы или монтаж новых шпилек, удерживающих коллектор.
6. Устанавливают новые уплотнители. Монтируют коллектор. При ремонте автомобиля с 8-клапанным двигателем одновременно устанавливают впускную деталь.
7. Завинчивают болты с гайками. Подключают коллектор к патрубкам отводящей системы.
8. Проверяют правильность выполнения монтажных работ. Плотно затягивают гайки. Очищают радиатор, заполняют его новой охлаждающей жидкостью. Подключают аккумуляторную батарею.

Рекомендуем к прочтению Особенности сварочных смесей и их использования

Устройство коллектора

При работе двигателей внутреннего сгорания образуются побочные продукты в виде выхлопных газов. Их необходимо вывести из автомобиля. Эту роль выполняет выпускная система. Первым узлом выпускной системы является выпускной коллектор.

Функция коллектора заключается в освобождении двигателя от выхлопных газов. Назначение выпускного коллектора — сбор выхлопных газов из нескольких цилиндрических деталей в одну большую трубу. Он жестко закрепляется на двигателе автомобиля.

Такой узел может иметь разную форму для различных моделей автомобиля, но является обязательным элементом в их устройстве. Конструктивно выпускной коллектор представляет собой деталь в форме нескольких труб — по одной трубе на каждый имеющийся в конструкции машины цилиндр.

Различают цельные коллекторы, изготовленные методом литья, и трубчатые, представляющие собой неразъемное соединение стальных трубок и дополнительных деталей. Цельный вариант, не имеющий сварных швов, является более прочным. Между блоком цилиндров и выпускным коллектором устанавливается прокладка для того, чтобы предотвратить утечку в пространство под капотом отработанных газов.

Наличие коллектора повышает эффективность вентиляции цилиндров. Наиболее популярный материал для изготовления коллектора — чугун, относящийся к жаропрочным материалам.

Сварка различных материалов в домашних условиях

Способ восстановления выбирают с учетом металла, из которого сделан коллектор.

Из чугуна

Для ремонта детали, сделанной из этого сплава, применяют следующие методы:

1. Газовая сварка. Считается наиболее эффективным способом восстановления чугунных элементов. Позволяет получить шов высокой прочности.
2. Полуавтоматическая сварка выпускного коллектора из чугуна. Для получения качественного шва требуется сложная подготовка элемента. В качестве присадочного материала используют специализированные виды проволоки.
3. TIG-сварка. Процесс ведется в среде защитного газа, что предотвращает появление дефектов сварного соединения.
4. Инверторный способ. В этом случае требуются тщательная зачистка поверхностей чугунного элемента, установка опорных шпилек.

При обнаружении трещины в коллекторе её заваривают.
Трещина наплавляется сразу после появления, не стоит ждать повреждения патрубка. Перед началом сварки детали прогревают. Во время работы учитывают свойства металла: он быстро остывает.

Из-за повышенной текучести материала вдоль шва просверливают отверстия или устанавливают графитовые прокладки.

Из нержавейки

Качественно заварить выпускной коллектор из этого материала можно только в среде защитного газа. При несоблюдении этого правила деталь деформируется из-за сильного нагрева. С учетом особенностей нержавеющей стали допускается применение только таких методов:

1. Использование инвертора с подачей газа. В сочетании с таким сварочным аппаратом применяют неплавящиеся вольфрамовые электроды.
2. Ручная сварка с покрытыми электродами. Требуется постоянное поддержание правильного режима работы агрегата.
3. Полуавтоматическая сварка с электродом из нержавейки.

В бытовых условиях для получения качественных швов нужно использовать ММА-электроды, стержни с титановым или рутиловым покрытием.

Холодный метод

Такой способ не имеет отношения к формированию классического сварного шва, однако для временного ремонта выпускной системы его использовать можно. Перед началом работы необходимо изучить технологию холодной сварки. Трещину устраняют так:

1. Обрабатываемый участок зачищают и обезжиривают. Наносят клеящий состав согласно рекомендациям, содержащимся в инструкции.
2. Дожидаются высыхания средства, устанавливают деталь на место. В результате работы получается заплатка, свойства которой сходны с характеристиками металла.

Рекомендуем к прочтению Что такое ГОСТ 16037-80

Под нагрузкой горячих выхлопных газов отремонтированная таким способ деталь служит недолго. Для сварки коллектора из нержавейки этот способ использовать можно, для ремонта чугунного элемента он не подойдет.

Выпускной коллектор: причины выхода из строя и обслуживание

В зависимости от марки машины и типа двигателя, на двигатель устанавливаются модели различных модификаций. Их можно разделить на две группы:

• цельнометаллические, они обычно делаются методом литья из чугуна;
• трубчатые, для их производства используются нержавеющие трубы различного диаметра.

К блоку ДВС коллекторы крепятся на фланцы. При каждом такте в камеру поступают под давлением отработанные газы. Их температура достигает 900 градусов. Понятно, что деталь, работая в таком режиме, способна сломаться.

Нарушение герметичности выпускного коллектора – самый сложный дефект. Возможные ситуации:

• прогорает одна из труб;
• от динамической нагрузки появляются трещины на коллекторе;
• полностью отламывается патрубок.

Трещина на выпускном коллекторе
Все эти повреждения – проблема. Для многих автомобилей процедура замены детали затягивается на месяцы – «родные» запчасти иногда приходится заказывать.

На многих СТО их восстанавливают. Сварка коллекторов в зависимости от их модификации производится методами горячей, холодной или аргоновой сварки. Работы производят разным типом оборудования, с использованием электродов или присадочной проволоки. Реставрацией можно заняться во дворе дома или гараже. Как заварить выпускной коллектор самостоятельно? Рассмотрим подробно каждый из методов.

Почему коллектор повреждается и возможные последствия?

Это проблема может коснуться автомобилей с любым пробегом. Со временем неизбежно происходит динамическое разрушение, но нередко трещины образуются и из-за заводского брака или некорректной сборки. Из-за повреждения коллектора выпускная система теряет герметичность, происходит автоматический подсос воздуха в выхлопную трубу. Как следствие, мотор работает тактами.

Во всех современных авто установлен датчик кислорода, который контролирует количество свободного кислорода в выхлопных газах. Именно он дает сигнал в блок управления: обогащать или обеднять смесь. Когда же кислород поступает из вне, датчик считает смесь обедненной всегда и дает сигнал на ее обогащение. В результате смесь становится настолько перенасыщенной, что попросту не успевает сгореть и заливает свечи. В этот момент водитель может заметить возросший расход топлива. Другая проблема – автомобиль не сразу начинает движение после остановки в пробке или на светофоре.

Запущенная проблема может привести к выходу из строя катализатора, лямбда-зонда. Сам выпускной коллектор тоже продолжит разрушаться от перегрева.

Подготовка титана и его сплавов под сварку

Процесс изготовления любых полуфабрикатов и заготовок из титана и его сплавов связан с термической обработкой металла. Это значит, что на поверхности изделий содержится плотная оксидно-нитридная пленка, без разрушения которой сварочные работы будут невозможны или неэффективны. Поэтому процесс подготовки к сварке имеет такую последовательность:

1. Подгонка заготовок, кромкование в случае необходимости.
2. Механическая обработка (шлифование) подготовленных кромок, а также прилегающих к ним поверхностей.
3. Химическая обработка стыка. Для растворения остаточных пленок используется смесь дистиллированной воды, соляной кислоты и фторида натрия в пропорции 13:7:1. Время воздействия на металл составляет 5-10 минут, необходимая температура – около 60℃.
4. Окончательная обработка. Непосредственно перед сваркой стык и прилегающие к нему зоны (шириной до 25 мм) зачищают металлической щеткой до характерного блеска, после чего обезжиривают спиртосодержащими составами.

Правильно проведенные подготовительные операции сводят к минимуму вероятность появления полостей в сварочном шве, его растрескивание или разрушение под нагрузкой, позволяют сформировать однородную устойчивую сварочную ванну.

Газовая сварка

К достоинствам газового метода сварки относятся:

• простота используемого оборудования;
• небольшая стоимость;
• отсутствие постоянного источника тока;
• возможность регулировки мощностью пламени горелки;
• медленный нагрев и остывание;
• прочность получаемого шва.

Технология газовой сварки чугуна с нагревом включает в себя:

1. Предварительный нагрев.
2. Нагрев металла в месте сварки до появления светло-красного цвета.
3. Нанесение флюса на поверхность сваривания с помощью присадочного прутка.
4. Расплавление присадочного прутка и заполнение шва. На кончике присадочного прутка необходимо периодически добавлять флюс по мере его расходования.
5. Удерживать сварочную ванну в жидком состоянии до полного удаления из нее газов и включений неметаллического характера.
6. Отводя горелку плавно, уменьшить скорость охлаждения.

Технология газовой сварки без подогрева имеет свои отличия:

1. Требуется установить максимально возможную мощность пламени горелки.
2. Перед началом заполнения сварочной ванны слегка подогревают прилегающие к месту сварки участки.
3. Наносят флюс.
4. Заполняют сварочную ванну расплавленным присадочным прутком.
5. Еще раз в течение двух-трех минут подогревают прилегающие участки, постепенно отодвигая горелку.

Для более медленного остывания можно прикрыть место сварки листом асбеста или присыпать сухим песком. Неплохой результат принесет сварка блока двигателя аргоном.

Преимуществом аргонной сварки является возможность сваривания тугоплавких металлов. Это дает возможность сваривать детали, выполненные из алюминия, что важно, когда происходит сварка алюминиевого блока цилиндров.

К особенностям сварки алюминия и сплавов на его основе относится его легкая окисляемость, повышенная растворимость водорода в расплавленном алюминии, высокий коэффициент линейного теплового расширения, уменьшение прочности при сильном нагреве.

При сваривании алюминиевых сплавов существует опасность появление в металле шва пористости. Это объясняется тем, что при взаимодействии расплавленного алюминия с парами воды начинается образование атомарного водорода, который с легкостью растворяется в сварочной ванне. Образованию пор способствует высокая скорость кристаллизации, что начинает препятствовать выходу газов.

Уменьшению вероятности образования пористости способствует предварительный подогрев и снижение скорости сварки. Допустимым при газовой сварке является использование в качестве горючего газа ацетилена и водорода, а также пропан-бутановой смеси.

Особенности сварки титана и его сплавов

В то же время сварка этих материалов сильно затруднена, что объясняется рядом их свойств:

• высокая температура плавления (1470-1825℃);
• склонность к увеличению размеров кристаллов и появлению пор при температурах более 880℃;
• окисление металла атмосферным воздухом, высокая химическая активность всех зон, температура которых превышает 400℃;
• сплавы, содержащие железо, хром, марганец, молибден, вольфрам или ванадий, склонны к закалке и обладают низкой пластичностью, в ряде случаев после сварки требуется их отжиг.

Эти факторы обусловили необходимость сварки титана и его сплавов в защитных газовых средах, в первую очередь, аргоновой и гелиевой. Кроме того, одной из главных задач сварочного оборудования, задействованного в работе с данными металлами, является минимизация времени и площади термического воздействия как на шов, так и на прилежащие к нему зоны.

Вне зависимости от использованного вида сварки и технологического процесса прочность шва по отношению к прочности основного металла не превышает 80%, что нужно учитывать при проектировании титановых конструкций.

В настоящее время ведется поиск более эффективных методов соединения материала.