خرابی های سوپاپ

عملكرد سوپاپ به چند دلیل از مهم ترین بخش های بازسازی موتور است اول اینكه نیاز به دقت زیادی دارد اگر تلرانس ها و شكل هندسی سوپاپ صحیح نباشد, یقیناً با مشكل مواجه خواهید شد دوم اینكه در عملكرد سوپاپ باید به جزئیات توجه شود

هیچ‌كس دوست ندارد مشكلات موتوری مانند: روغن‌سوزی، نشتی حاصل از فشار، سر و صدای اجزای وابسته به سوپاپ یا خرابی آشكار سوپاپ داشته باشد. بنابراین تلاش زیادی انجام می‌شود تا قطعات فرسوده و یا آسیب دیده، هنگام تعویض یا بازسازی سرسیلندر به حالت ابتدایی خود برگردند و درست كار كنند، اما گاهی مشكلاتی از سوپاپ به‌وجود می‌آیند و هزینه‌های سنگینی به بار می‌آورند.

چگونه می‌توان مانع این خسارات شد؟ با تشخیص علل خرابی سوپاپ و حصول اطمینان از اینكه هنگام تعویض و یا تعمیر سوپاپ‌ها، سیت‌ها، گایدها و دیگر اجزای وابسته به سوپاپ، هیچ چیز از قلم نیفتاده است.

عملكرد سوپاپ به چند دلیل از مهم‌ترین بخش‌های بازسازی موتور است: اول اینكه نیاز به دقت زیادی دارد. اگر تلرانس‌ها و شكل هندسی سوپاپ صحیح نباشد، یقیناً با مشكل مواجه خواهید شد. دوم اینكه در عملكرد سوپاپ باید به جزئیات توجه شود. منظور از جزئیات، قطعات فرسوده‌ای است كه به نظر سالم می‌رسند، اما در حقیقت سالم نیستند و نیاز به بازسازی یا تعویض دارند. بهترین توصیه این است كه اگر به سالم بودن قطعه شك دارید، آن را دور بیندازید. اگر به شرایط ساق سوپاپ‌ها، گایدها، نگهدارند‌ه‌ها، خارها، فنرها، انگشتی‌ها (اسبك‌ها) و میل تایپیت‌ها دقت نكنید، با مشكل مواجه می‌شوید. عدم توجه به جزئیاتی مانند ارتفاع سوپاپ، ارتفاع فنر سوپاپ، فاصله مجاز بین ساق سوپاپ و گاید، تنظیم انگشتی، پهنای سیت و موقعیت تماس آن شما را به دردسر می‌اندازد. همچنین عملكرد سوپاپ نیاز به مقدار زیادی تجربه كارگاهی دارد. برای حل مشكل برای مثال، سوپاپ، ابتدا باید علت پدید آمدن آن مشكل را پیدا كنید.

اگر علت شكستن سوپاپ، عدم تنظیم فاصله بین گاید سوپاپ و سیت آن باشد، تعویض سوپاپ مشكلی را حل نمی‌كند. سوپاپ جدید صرفاً زمانی به درستی كار می‌كند كه این فاصله تنظیم شده باشد در غیر این صورت، عدم تنظیم باعث خستگی و شكست مجدد سوپاپ می‌شود. اگر علت سوختن سوپاپ، داغ كردن سرسیلندر باشد، تعویض سوپاپ سوخته مشكل تراكم را حل نمی‌كند زیرا اگر نقص قسمتی كه داغ می‌شود برطرف نشود، سوپاپ جدید نیز داغ شده و مجدداً می‌سوزد.

اگر سایش گاید به علت عدم تنظیم انگشتی با ارتفاع ساق سوپاپ باشد، تعویض گاید فرسوده با گایدی جدید و تعویض بوش سیلندر یا یك سوپاپ با سوپاپی اورسایز۱ مشكل روغن‌سوزی را حل نمی‌كند. اگر ارتفاع ساق سوپاپ به درستی تنظیم نشود، تعمیر گاید نیز فایده‌ای ندارد.

بنابراین آنالیز علل خرابی پیش از تعمیر، حائز اهیمت است. سوپاپ‌های شكسته یا سوخته همانند گایدهای فرسوده، سیت‌های ترك خورده و دیگر قطعات مشابه آسیب‌دیده، نتیجه واكنش‌های زنجیره‌ای هستند. به این ترتیب، یك مشكل، مشكل دیگری را به‌وجود می‌آورد و در نهایت منجر به خرابی سوپاپ می‌شود. بنابراین، تعویض قطعات بدون تشخیص علل خرابی، كاری بیهوده است. تعمیركاران برای پیشگیری از خسارات باید ۴ مرحله ذیل را انجام دهند:

۱) آنالیز مقدار سایش در كلگی سوپاپ با توجه به الگوهای موجود و اجزای وابسته به سوپاپ‌ها، هنگامی كه كلگی سوپاپ به درستی مونتاژ نشده باشد. بازرسی دقیق، هر نوع شرایط غیرعادی كه مشكلات اضافی را به وجود می‌آورند، آشكار می‌كند.

۲) بازرسی تمامی اجزای وابسته به سوپاپ و كلگی آن به‌گونه‌ای كه تمامی قطعات فرسوده یا آسیب دیده تشخیص داده شده و آنها را تعویض یا تعمیر كنند.

۳) دقت زیاد به كیفیت محصول به‌گونه‌ای كه قسمت‌های تعمیر شده به درستی تعمیر شده باشند.

۴) توجه به جزئیات، ابعاد بحرانی و شكل هندسی اسبك‌ها به طوری كه از مونتاژ قطعات مطمئن شوند.

● اجتناب از عیوب

عوامل متعددی می‌توانند باعث خرابی سوپاپ شوند. سوپاپ‌های معیوب، مهم‌ترین چیزی هستند كه هیچ‌كس در مورد خود آنها صحبت نمی‌كند. در حالی كه دلیل دوم خرابی عملكرد سوپاپ‌ها همین است. تنش‌های حرارتی و مكانیكی زیاد، اولین دلیل است.

براساس تحقیق یكی از تولیدكنندگان سوپاپ، یك پنجم (۷/۲۰درصد) خرابی‌های سوپاپ به علت وجود عیوبی در درون خود سوپاپ‌هاست. بیش از ۱۰ سال از تحقیق در این زمینه می‌گذرد. امروزه همان آلیاژهای پایه و روش‌های ساخت كه در آن زمان وجود داشت با كنترل‌های كیفی به روش‌های مختلف، استفاده شوند. ماشین‌های CNC و كنترل آماری فرایند۲ وارد فرایندهای ساخت شده‌اند تا خطاهای انسانی كاهش یابد، اما مانند بسیاری از تولیدات انبوه دیگر، عیوبی به واسطه اشتباهات سهوی به‌وجود می‌آیند. بنابراین، اگر سوپاپ‌های نامناسب را جدی نگیرید، ممكن است دچار شكست نابهنگام شوند.

▪ عیوب عبارتند از:

وجود ناخالصی‌های متالورژیكی و آخال‌ها در ماده اولیه كه باعث ضعیف شدن سوپاپ می‌شوند، اشكالات فورجینگ كه ترك‌های میكروسكوپی، خلل و فرج یا جدایش در فلز به‌وجود آورده و منتهی به شكست می‌شوند، جوشكاری ناقص بین ساق و كلگی سوپاپ‌ها در سوپاپ‌های دو تكه كه باعث جدا شدن كلگی سوپاپ می‌شود، جوشكاری ناقص در ساق سوپاپ‌های توخالی كه باعث شكستگی سوپاپ می‌شود، عملیات حرارتی نامناسب كه مانع از سخت شدن یا آنیل كامل سوپاپ می‌شود و به سایش سرعت می‌دهند، خطاهای ماشینی كه اشكالات ابعادی یا صافی سطح نامناسب را به‌وجود آورده و این مسائل می‌توانند باعث پدید آمدن انواع مشكلات دیگر شوند. اگر پیش از نصب متوجه این عیوب نشویم، مشكلات دیگر پیش می‌آیند و در نهایت، چسبندگی ضعیف كروم سخت، باعث می‌شود آبكاری ساق سوپاپ پوسته پوسته شود.

بهترین راه حصول اطمینان از سوپاپ سالم و عاری از عیوب این است كه:

۱) سوپاپ را بازرسی می‌كنیم تا مطمئن شویم تلرانس‌ها در حد مجاز هستند (قطر ساق، شیار ساق، طول كلی و غیره) عیوب آشكاری وجود نداشته باشد (مثل شكاف، حفره و ترك‌های نازك و غیره)

۲) منبع تأمین سوپاپ‌های شما تولیدكننده‌ای معتبر و قابل اطمینان باشد.

سوپاپی كه از نظر ظاهری از دیگری زیباتر به نظر می‌رسد، نمی‌تواند از كیفیت لازم برخوردار باشد. قیمت مناسب اگرچه مطلوب است، اما سوپاپ ارزان قیمت، غیرقابل استفاده است. بنابراین از تولیدكنندگان نامطمئن سوپاپ از نظر كیفیت خرید نكنید. سوپاپ را از تولیدكننده‌ای معتبر كه از محصول خود دفاع و آن را ضمانت می‌كند خرید كنید.

● چرا سوپاپ‌ها خراب می‌شوند؟

هر سوپاپی در اثر رانندگی در مسافت‌های طولانی فرسوده می‌شود، اما بعضی سوپاپ‌ها بسیار زودتر از موعد فرسود می‌شوند و علت آن سوختگی یا شكست است.

اجازه بدهید ابتدا در مورد سوختگی صحبت كنیم. سوپاپ‌های دود بیشتر در معرض سوختگی هستند چرا كه بیش از سوپاپ‌های هوا داغ می‌شوند. سوپاپ‌های هوا به‌وسیله هوای ورودی و سوخت خنك می‌شوند. بنابراین در دمای ۸۰۰ درجه فارنهایت كار می‌كنند. از دیگر سو سوپاپ‌های دود از خنك شدن محروم بوده و احتراق گازهای داغ از دریچه خروجی خارج می‌شود. سوپاپ‌های دود به‌طور متوسط در دمای ۱۲۰۰ تا ۱۳۵۰ درجه فارنهایت كار می‌كنند و همین عامل باعث آسیب‌پذیری بیشتر آنها از نظر سایش و سوختگی نسبت به سوپاپ‌های هوا می‌شود.

درجه حرارت كاری بالاتر نیاز به آلیاژ مستحكم‌تر دارد، بنابراین سوپاپ‌های دود را معمولاً از فولاد ضدزنگ می‌سازند یا اینكه كلگی آنها را از فولاد ضدزنگ می‌سازند (معمولاً از نوع آلیاژ۲Nا-۲۱ یا ۴Nا-۲۱ با درصد بالای كروم و نیكل). برای مصارف سنگین بنزین و دیزل جایی كه حرارت معضل بسیار بزرگی است، از پوشش مستحكم Stelliteا۳ برای ساخت سوپاپ دود جهت كنترل سایش استفاده می‌شود. خنك شدن سوپاپ‌های هوا و دود به تماس فیزیكی آنها با سیت و گاید سوپاپ بستگی دارد. حدو ۷۵ درصد از گرمای احتراق كه از سوپاپ خارج می‌شود از سیت سوپاپ عبور می‌كند. بنابراین تماس مناسب سیت برای پیشگیری از سوختن سوپاپ‌ها ضروری است. بقیه ۲۵ درصد گرمای ساق سوپاپ از طریق گایدها خارج می‌شود. گاهی در مصارف سنگین، ساق توخالی سوپاپ‌ها با فلز سدیم پر می‌شود تا گرمای بیشتری از طریق ساق برای خنك شدن سوپاپ انتقال یابد.

هر چیزی كه در خنك كردن سوپاپ و یا ایجاد گرمای بیش از حد در سوپاپ یا كلگی آن دخالت داشته باشد باعث از كار افتادن نابهنگام سوپاپ می‌شود. لایه رسوب روی سطح سوپاپ و سیت می‌تواند اثر عایق را به منظور كاهش خنك كردن سوپاپ داشته باشد و آن را داغ كند. بنابراین اگر سیت سوپاپ، باریك یا غیر هم مركز باشد، آب‌بندی بین سوپاپ و سیت سوپاپ ضعیف می‌شود. اگر رسوبات روی نقطه‌ای بنشینند یا در جایی دیگر پوسته پوسته شوند، باعث نشتی شده و مركز حرارتی بر روی سوپاپ به‌وجود می‌آورند كه باعث كانال‌زنی۴ می‌شود.

فنرهای سوپاپ ضعیف از تماس مناسب كلگی سوپاپ با سیت سوپاپ پیشگیری كرده و گرمای بیش از اندازه در سوپاپ‌ها ایجاد می‌كنند. سیت ضعیف یا گایدی كه درست در جای خود نصب نشده باشد، می‌تواند باعث هدایت گرما به كلگی سوپاپ شده و در نتیجه آن را بسوزاند.

عدم توجه به ارتفاع سوپاپ هنگام نصب آن به سوختگی سوپاپ می‌انجامد. وقتی سوپاپ‌ها و سیت‌ها سنگ‌زنی شده یا ماشینكاری می‌شوند، بیشتر از قبل در سرسیلندر فرو می‌روند. این امر باعث می‌شود كه ساق آنها بالاتر قرار گرفته و موقعیت هندسی انگشتی‌ها را به هم بزند. در نتیجه عملكرد سوپاپ‌ها ضعیف می‌شود وقتی كه موتور داغ می‌شود، اگر شكل هندسی مناسب به وسیله سنگ‌زنی سر ساق سوپاپ‌ها با حالت اول برگردانده نشود اینچ تجاوز می‌كند. در غیر این صورت باید منتظر سنگ‌زنی لایه سختكاری سطحی سر سوپاپ باشید. سیت سوپاپ‌ها باید از نظر ارتفاع به‌درستی نصب شوند. راه دیگر نصب سوپاپ‌هایی با كلگی نسبتاً اورسایز است كه بالاتر از سیت سوار شده و ماشینكاری سیت را جبران كنند.

نویسنده : حسن كمانی

پانوشت‌ها:

۱. سوپاپ اورسایز، سوپاپی است كه قطر ساق آن از سوپاپ فرسوده بیشتر باشد.

۲. Statistical Process Control

۳. استلایت، نوعی پودر فلزی است كه با فرایند Hard Facing در قمست نشیمنگاه سوپاپ برای افزایش مقاومت سایشی آن نشانده می‌شود.

۴. منظور از كانال‌زنی (رگه‌خیزی)، ایجاد شیارهایی در سوپاپ است كه فرسوده یا سوخته‌اند.

۵. Positive seal

۶. Over Head Camshaft

۷. وایتون، نام تجاری دسته‌ای از فلوئور و كربن‌های گران‌قیمت با مقاومت برجسته در برابر انواع روغن‌ها و سیال‌ها در دماهای بالاست كه صرفاً در كاربردهایی كه به پایداری عالی با شرایط عملكرد سخت نیاز دارند، استفاده می‌شود.

منبع:

L. Carley, "valve Failures", Copyright ۲۰۰۰ Carley Software.

---