Технологию производства свечей зажигания мы изучали на единственном в России заводе данного профиля, ныне принадлежащем компании Robert Bosch и недавно переоборудованном на современный лад.
Как делают свечи зажигания

На левом берегу Волги прямо напротив Саратова стоит небольшой, но интересный промышленный город Энгельс. Здесь находится единственный в России аэродром, на котором базируются тяжелые бомбардировщики Ту-160. Троллейбусы, на которых каждый из нас ездил, тоже делаются здесь, на заводе «ТролЗа». Кроме них в Энгельсе делают железнодорожные вагоны, газовое оборудование, трубы, спецавтомобили и многое другое. Вот и «свечной заводик» Bosch прописался здесь, забор в забор с производителем троллейбусов.

На проходной на нас укоризненно глядит бюст старика с окладистой бородой. Он смахивает на Фридриха Энгельса, и кажется, что мы оказались в прошлом веке, когда это головное предприятие СССР по свечам зажигания называлось «Заводом автотракторных запальных свечей» (ЗАЗС). Но все оказывается с точностью до наоборот. В скульптуре увековечен не столп мирового коммунизма, а Роберт Бош, основатель компании, образцовый капиталист. Что касается завода, теперь он называется Bosch-Eng.

Критический взгляд легендарного немецкого инженера легко объясняется, достаточно прочитать его изречение рядом на стене: «Для меня невыносима мысль, что при проверке моей продукции будет доказано, что я произвел что-то с отклонением от стандарта. Поэтому я всегда старался производить только такие товары, которые выдержат любую проверку, то есть лучшее из лучшего». Роберт Бош был в первую очередь изобретателем и лишь затем менеджером, но качество он ставил во главу угла. В любой стране мира, в том числе и в России, этот принцип должен соблюдаться.

Выпечка по‑крупному

Технологический процесс изготовления свечей разбит на три блока: керамическое и металлическое производство плюс сборка. Необходимое условие — пространственное разделение участков металла и керамики. Если хотя бы малая толика металла попадет в компаунд, из которого делаются изоляторы, свечи не пройдут испытания на электрический пробой. Поэтому сборочный участок расположен в середине здания, а металлический и керамический — по разные стороны от него. Это позволяет сократить перемещения заготовок до минимума и обеспечить изоляцию металлического участка от керамического.

Производство изолятора свечи начинается с огромных, во всю высоту цеха, мельниц. Здесь гранулы глинозема с присадками и водой перемалываются в тончайшую эмульсию с размером частиц 2,5−3 мкм. Процесс долгий, вместе с сушкой занимает более суток. Берегут этот порошок как зеницу ока: не дай бог в него попадут посторонние вещества, и уж тем паче частицы металла — тогда десятки тысяч изоляторов отправятся в отходы.

На практике таких эксцессов на заводе не помнят, но считают, что предотвращать надо даже теоретические риски. Сейчас на Bosch-Eng вводят дополнительные меры предосторожности: переходят на хранение порошка в герметичных контейнерах. Это, кстати, местная инициатива, исходящая от русских сотрудников, обученных работать по немецкой системе. Высушенный порошок попадает в пресс с резиновой матрицей, где из него под давлением 400−500 бар формируется заготовка изолятора, держащая форму, но хрупкая, как мел. Твердой она станет после обжига в печи при температуре 1600 °C.

Сама печь — это длинный тоннель, разбитый на участки с разной температурой. По тоннелю движется поезд из вагонеток, загруженных керамическими контейнерами (капселями). В них уложены хрупкие заготовки, по 10?000 в каждой вагонетке. В печи они проведут около 30 часов, пройдя несколько ступеней нагрева и затем плавного остывания. Вагонетки идут непрерывным потоком: с одного конца въезжают, с другого выезжают. За год обжиг проходят около 50 млн изоляторов.

Под пресс!

Самые важные металлические детали свечи — это стальные корпус и контактный стержень, медные центральный и боковой электроды. Все они изготавливаются из проволоки, и на металлическом участке можно увидеть, сколь разнообразны ее профили и размеры (завод производит несколько типов свечей зажигания, отличающихся формой и материалом электродов).

Мастер многозначительно кивает на рулоны стальной проволоки толщиной в мизинец взрослого человека. Ее режут на короткие цилиндры, а затем робот-пресс за шесть ударов превращает их в корпуса свечей. Сила ударов достигает 250 тс, и под таким воздействием металл становится текучим, как пластилин. За минуту робот-пресс делает 120 деталей. Энергия и частота ударов таковы, что сравнить их можно с быстрым движением поезда, вагоны которого нагружены в пять-десять раз больше обычного. Но вибрация и шум в цехе невелики, поскольку станок хорошо сбалансирован.

Этот участок производства самый грязный: под ногами солидный слой машинного масла, смешанного с грязью. Температура в момент удара очень высокая, объясняет мастер, поэтому без масла не обойтись, и технологи пока не знают, как предотвратить его потери. Периодически масляно-грязевую массу собирают с пола и утилизируют, превращая в топливо.

После пресса корпус свечи требует небольшой доработки на автоматизированном токарном станке с ЧПУ. Затем, опять же на роботизированных станках, к нему за доли секунды приваривается боковой электрод, наносится клеймо и накатывается резьба. В заключение он покрывается никелем. Примерно так же, с помощью нескольких штамповочных, сварочных и гальванических операций, изготавливаются контактный стержень и центральный электрод.

Место встречи

Сборочные операции разбиты на два этапа: сборка сердечника и окончательная сборка. Здесь тоже трудятся станки-автоматы весьма причудливого вида. Первый станок совершает сразу несколько операций: наносит на изолятор надписи и герметик, окунает в глазурь, вставляет контактный стержень и центральный электрод, а в конце вторично обжигает, чтобы глазурь затвердела. Получившаяся деталь называется сердечником свечи.

На линии окончательной сборки такое же чудо инженерной мысли собирает корпус и сердечник с уплотнительными кольцами и контактной гайкой, обрезает и загибает боковой электрод, регулирует зазор между центральным и боковым электродами. Вуаля! Свеча готова и поступает на линию упаковки.

На заводе Bosch-Eng изготавливается несколько десятков типов свечей, сильно варьирующихся по характеристикам электрической прочности и долговечности. Резонно возникает вопрос: чем на уровне технологии отличаются свечи разных моделей? Оказывается, что только материалами: технологический процесс одинаков для всех.

Вкалывают роботы… и человек

Справочник Б. Басса «Свечи зажигания» сообщает, что в СССР было четыре завода, выпускавших свечи зажигания, хотя только ЗАЗС был узкоспециализированным, производившим до 40% готовых изделий. Уже тогда он занимал исключительное положение: тут свечи разрабатывались и впервые внедрялись в производство. Здесь же монопольно изготавливались изоляторы для всех заводов Союза. В музее Bosch-Eng можно увидеть первые свечи для ВАЗ, ЗиЛ и УАЗ, свечи для уникальных вазовских роторных движков.

Сейчас Bosch-Eng остался один на все страны бывшего постсоветского пространства. Две из трех свечей, сделанных в Энгельсе, уходят на экспорт — примерно 35 млн штук в год. Внешне завод практически не изменился со времен СССР: немцы говорят, что здания построены хорошо и перестраивать ничего не нужно. Внутри же его не узнать. Производство свечей стало гораздо компактнее: изначально оно занимало три корпуса, но инженеры Bosch заново спроектировали линию, уместив ее в один цех; освободившуюся площадь использовали под производство других деталей, например электронной педали газа для Lada Granta и топливной рампы.

Технология также изменилась кардинально. Революция на участке металлообработки связана в первую очередь с масштабной заменой токарной обработки на штамповку — отходы металла, расход энергии и времени сократились на порядок. Кругом роботы, роботы… это вторая часть технологического переворота. Без роботов был бы невозможен значительный рост качества и производительности. Примечательно, что это не привело к сокращению численности персонала: сейчас на заводе в Энгельсе даже немного больше работников, чем было до модернизации. Просто на той же территории изготавливается в разы больше продукции.

«Когда мы сможем отказаться от свечей, перейдя, например, на лазерное зажигание?» — задал я вопрос перед отъездом с завода. Руководитель керамического производства Bosch-Eng Антон Носов ответил, что работа над лазерным зажиганием интенсивно ведется, но эта технология пока далека от практики и никто в компании не осмеливается назвать сроки начала производства. Известно лишь, что завод еще как минимум десять лет сохранит свою историческую специализацию.

У свечей зажигания впереди долгие годы службы. А раз так, то и работа по улучшению технологии их производства не закончена.

Керамическое производство

Металлическое производство

Сборочное производство

Статья «Пока искрит свеча» опубликована в журнале «Популярная механика» (№3, Март 2015).