Les blocs moteurs en fonte et en aluminium endommagés et usés sont depuis longtemps réparés à l'aide de manchons secs. L'installation d'un manchon de réparation peut souvent sauver le bloc si un cylindre présente une usure conique excessive, ou est fissuré, rayé ou autrement endommagé, et percer le cylindre endommagé. De même, pour redonner aux cylindres des dimensions comme neuves, tous les cylindres du bloc peuvent être rechemisés si tous les cylindres sont fortement usés.
Le coût économie de ne pas avoir à remplacer les pistons et les segments. De plus, de nombreux blocs sont trop minces pour s'adapter de manière fiable au suralésage sans manchons. Et si nous parlons d'un bloc en aluminium avec des manchons en fer intégrés, l'usinage des manchons d'origine et l'installation de nouveaux (humides ou secs) peuvent être le seul moyen de sauver (ou de modifier) le bloc.
Modifications des performances
Pour les applications hautes performances, les manchons offrent également un certain nombre d'avantages. Le déplacement d'un bloc moteur est limité par la distance entre les centres d'alésage et l'épaisseur de la pièce moulée. Si le bloc est un moulage à paroi épaisse, vous pouvez augmenter la cylindrée du moteur en alésant les cylindres surdimensionnés et / ou en utilisant une manivelle de course. Les manivelles Stroker sont populaires car elles nécessitent moins de modifications. Les manivelles à course longue sont bonnes pour un couple à bas régime, mais une configuration surcarrée à course courte et à grand alésage est meilleure pour une puissance de régime élevée. Par conséquent, si vous construisez un moteur à haut régime, vous voudrez peut-être augmenter la taille de l'alésage plutôt que de compter autant sur l'augmentation de la course pour créer plus de puissance.
Si vous installez des manchons secs dans un bloc pour augmenter le déplacement, vous ne pouvez retirer qu'une quantité de métal suffisante avant de manquer de bloc pour supporter les manchons de cylindre plus grands. Une façon de surmonter cette limite consiste à effectuer une conversion de manchon humide. Les cylindres existants sont usinés et des manchons humides sont installés à leur place. L'installation implique des modifications importantes du bloc et nécessite un usinage CNC précis afin qu'il puisse accepter des manchons humides, mais les résultats en valent la peine. Étant donné que le liquide de refroidissement est en contact direct avec l'extérieur du manchon, les manchons humides peuvent généralement supporter des charges de puissance et de chaleur beaucoup plus élevées. Par conséquent, vous gagnez en résistance et en fiabilité ainsi qu'en déplacement. Des kits de conversion de manchons humides sont disponibles pour certains moteurs d'importation de modèles récents ainsi que pour les V8 domestiques.
Conseils d'installation de manchons secs
L'une des décisions les plus critiques que vous devrez prendre lors de l'installation de manchons secs est le degré d'ajustement serré qui convient à l'application. Les blocs en aluminium ont plus de dilatation thermique que les blocs en fonte, ils nécessitent donc généralement plus d'ajustement serré pour empêcher les manchons de bouger. De combien d'interférences avez-vous besoin ?
Les réponses varieront en fonction de la personne à qui vous demandez. Différents fournisseurs de manchons nous ont donné différentes recommandations. L'un d'eux a dit que la plupart des blocs en aluminium ont généralement besoin d'environ 0,003˝ à 0,004˝ d'ajustement serré entre les manchons sans rebord et le bloc pour maintenir les manchons en place. Si le bloc peut accepter un manchon à bride, vous n'aurez peut-être pas besoin d'interférence du tout.
Un autre a déclaré que 0,0015˝ à 0,003˝ d'ajustement serré est tout ce dont vous avez besoin avec la plupart des blocs en aluminium, et si vous allez bien au-delà de 0,004˝, vous déformerez probablement le bloc. La distorsion de l'alésage est mauvaise car elle empêche le trou d'être rond lorsque vous l'affûtez. Cela empêche une bonne étanchéité de l'anneau et permet des pertes de soufflage et de compression ; ni l'un ni l'autre ne sont bons pour les émissions ou les performances.
Un fournisseur a déclaré qu'il avait complètement changé sa vision de l'ajustement serré sur certaines applications de moteurs en aluminium. Les manchons peuvent être installés avec une interférence minimale (.0005˝ à .001˝) et verrouillés en place avec un scellant anaérobie. Un scellant tel que Loctite 518 est appliqué sur le tiers inférieur du cylindre pour le maintenir en place et pour empêcher l'huile de migrer entre l'extrémité inférieure du manchon et le bloc. Tout ce qui se trouve entre le manchon et le bloc (que ce soit de l'huile, des dépôts de carbone ou même de l'air) peut interférer avec un bon transfert de chaleur.
Avec les blocs en fonte refroidis à l'eau, la recommandation générale pour l'installation de manchons secs sans rebord est d'utiliser un ajustement serré d'environ 0,0015˝ à 0,002˝. Une astuce pour faciliter l'installation du manchon tout en améliorant le transfert de chaleur consiste à affûter légèrement le cylindre avec des pierres de grain # 280 après qu'il a été percé pour accepter le manchon. Une finition plus lisse à l'intérieur de l'alésage améliorera le contact métal sur métal entre le manchon et le bloc lorsque le manchon est glissé en place.
Sur certains moteurs de petite cylindrée refroidis par air (moto et petits moteurs, par exemple), un ajustement plus serré peut être nécessaire car les cylindres fonctionnent à des températures plus élevées. Nous avons entendu parler de constructeurs de moteurs utilisant jusqu'à 0,006 ˝ à 0,008 ˝ d'ajustement serré pour garantir que les manchons restent en place.
Une autre chose à garder à l'esprit est que si vous ne manchonnez qu'un seul cylindre endommagé dans un bloc pour le réparer, le manchon peut déformer quelque peu les cylindres adjacents - surtout si vous utilisez beaucoup d'ajustement serré. Il peut en résulter des problèmes d'étanchéité des segments, des pertes de compression et des fuites dans les cylindres adjacents.
L'utilisation de plaques de couple lors de l'alésage et du rodage du bloc est un moyen de minimiser ou de corriger la distorsion de l'alésage du cylindre. En fait, des plaques de couple peuvent être nécessaires sur de nombreux blocs à paroi mince (manchonnés ou non) pour obtenir une très bonne finition d'alésage ronde et droite. Installez la plaque de couple et le joint de culasse sur le bloc, puis serrez les boulons de culasse selon les spécifications avant le rodage.
Mesure des interférences
Pour déterminer avec précision la quantité d'interférence, vous avez besoin de deux dimensions :le diamètre extérieur moyen (OD) des manchons et le diamètre intérieur moyen (ID) des alésages dans le bloc. Pour mesurer ces dimensions, vous avez besoin d'un micromètre OD précis et d'un micromètre ID ou d'une jauge d'alésage.
Mesurez la manche en haut, au milieu et en bas. Notez les chiffres. Faites ensuite pivoter le manchon de 90 degrés et mesurez à nouveau. Faites la moyenne de tous ces nombres pour calculer le diamètre extérieur moyen du manchon.
Ensuite, faites la même chose pour l'alésage. Mesurez le haut, le milieu et le bas, puis faites pivoter votre jauge d'alésage ou votre micro d'identification de 90 degrés et répétez. Encore une fois, faites la moyenne des nombres ensemble. Les dimensions du diamètre intérieur de l'alésage doivent être inférieures aux dimensions du diamètre extérieur du manchon pour créer un ajustement serré.
Soustrayez le diamètre intérieur moyen de l'alésage du diamètre extérieur du manchon pour déterminer l'ajustement serré.
Installation simplifiée
L'ancienne méthode d'installation d'un manchon sec consistait à le placer dans l'alésage, à placer un bloc de bois sur le dessus du manchon, puis à le marteler dans le bloc avec un marteau. Cela a peut-être fonctionné il y a des années, lorsque les dimensions et les dégagements ne sont pas aussi critiques qu'aujourd'hui, mais ce type de procédure d'installation n'a pas sa place dans les ateliers d'usinage d'aujourd'hui.
La méthode recommandée pour installer les manchons est de refroidir ou de congeler les manchons et de préchauffer le bloc. Placer les manchons dans un congélateur domestique réduira généralement leur diamètre extérieur d'environ 0,002˝. Les emballer avec de la neige carbonique ou les pulvériser avec de l'azote liquide les rétrécira encore plus, généralement de 0,003˝ environ. Cela permet souvent aux manches de tomber directement avec peu ou pas d'effort, ce qui réduit le risque d'endommager ou de déformer les manches. Préchauffer légèrement le bloc à environ 120 degrés ouvrira également un peu les alésages, ce qui facilitera l'installation. Si vous avez besoin d'appliquer une force pour pousser le manchon en place, ne frappez pas dessus avec un marteau, utilisez un mandrin pour l'enfoncer.
Voici une autre astuce pour les constructeurs de moteurs performants :soulagez le bloc après le gainage en montant le bloc sur une table vibrante et en le laissant secouer à haute fréquence pendant 15 à 30 minutes. Le traitement cryogénique du bloc (le geler jusqu'à moins 300 degrés F en dessous de zéro dans un long cycle lent de congélation et de décongélation) est une autre méthode qui peut soulager le stress des blocs et réduire la distorsion des blocs.
Finition des cylindres
Une fois les manchons installés, l'intérieur du cylindre peut être fini selon les spécifications. Pour que les anneaux s'installent et scellent correctement, il faut une finition qui offre un bon support pour les anneaux, retient l'huile et ne nécessite pas une longue période de rodage. Pour la plupart des moteurs de modèles récents et de performance, cela signifie une finition plateau.
Une finition d'alésage de plateau est ce que tous les types d'anneaux produisent finalement lorsqu'ils sont complètement installés, de sorte que plus l'alésage peut être préfini à un état semblable à un plateau, moins les anneaux et les cylindres s'useront lorsque le moteur se brise, meilleurs sont les anneaux. scellera dès le début, et plus les anneaux dureront longtemps.
Pour les bagues en molybdène, un processus de rodage en deux étapes peut être utilisé pour obtenir une finition en plateau. Tout d'abord, polissez avec un abrasif vitrifié au carbure de silicium de grain n° 280 conventionnel. Terminez ensuite en touchant brièvement les alésages avec une pierre de grain #400 ou en leur donnant plusieurs coups avec un outil de rodage en nylon abrasif ou une brosse.
Si les cylindres sont affûtés avec des pierres diamantées, vous pouvez poursuivre avec un diamant à grain plus fin, un abrasif vitrifié à grain fin ou une brosse pour finir les alésages.
Si vous n'appliquez pas une finition de plateau aux cylindres, l'affûtage avec des pierres de carbure de silicium de grain # 220 fonctionne bien avec des anneaux en fonte ou en chrome. Utilisez des pierres de grain #280 pour les anneaux à face molybdène, ou des pierres de grain #320 à #400 pour les anneaux molybdène si le moteur est construit pour la course ou la performance.
Une fois les cylindres affûtés, n'oubliez pas de les frotter avec de l'eau tiède savonneuse et une brosse pour enlever tous les débris métalliques et d'affûtage. Il s'agit d'une étape souvent négligée qui peut ruiner rapidement un nouvel ensemble d'anneaux.
Doublures humides diesel
Si vous reconstruisez un moteur diesel ou industriel qui a des chemises humides, l'ajustement serré n'est pas un problème. La plupart de ces revêtements sont une simple installation à ajustement glissant, et beaucoup sont préfinis selon les spécifications. Même dans ce cas, vous devez porter une attention particulière à l'état des contre-alésages dans le bloc afin que les chemises soient correctement soutenues, en particulier si le moteur a déjà été reconstruit. Si le contre-alésage qui supporte la bride de la chemise est endommagé ou corrodé, il devra être réusiné pour supporter correctement la chemise.
Utilisez le type de lubrifiant pour joints spécifié par le fabricant. L'utilisation d'un mauvais type de lubrifiant peut faire gonfler le joint, empêchant la garniture de s'ajuster correctement.
Si les anciennes chemises ont une épaisse couche de chaux ou de tartre à l'extérieur, les chemises de refroidissement du bloc ainsi que le reste du système de refroidissement doivent être nettoyés. Tout ce qui adhère à l'extérieur des doublures peut inhiber le transfert de chaleur.
De nombreux moteurs diesel de modèles récents nécessitent des chemises de cylindre trempées par induction, en fonte ductile ou en un autre type d'alliage de fer de haute qualité résistant à l'usure. Les matériaux moins chers ne résisteront pas et entraîneront probablement une usure rapide et une défaillance prématurée. Une doublure de bonne qualité devrait facilement durer 500 000 milles ou plus dans un camion routier de classe 8.
La saillie de la chemise doit également être correcte pour que le joint de culasse assure une bonne étanchéité. Si une chemise de cylindre est plus haute que celles des cylindres adjacents, cela peut affecter l'étanchéité.
