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

Роберт Бош родился в 1861 году. Фирма, которую он основал (прародительница Bosch), называлась «Мастерская точной механики и электротехники» и располагалась в Штутгарте. В городе Бош был известен тем, что ездил к клиентам на велосипеде и приучал к тому же своих сотрудников.

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.

Керамическое производство Керамическое производство Этап 1. Огромная мельница превращает глинозем с присадками и воду в керамический порошок.

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.

2. Высушенный порошок попадает в формы, где под давлением превращается в заготовки изоляторов. Заготовки укладываются в капсели.

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.

3. Вагонетки с капселями поступают в печь, где проходят несколько стадий нагрева и плавного остывания.

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.

Металлическое производство. Этап 1. Проволока толщиной в мизинец будет распилена на цилиндры, из которых пресс сформирует корпуса свечей.

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).

2. Каждую секунду пресс выдает два корпуса для свечей.

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.

3. Станки с ЧПУ обрабатывают поверхность корпусов, нарезают резьбу, приваривают боковой электрод и ставят клеймо.

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.

4. Готовые корпуса покрывают никелем.

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.

Сборочное производство Сборочное производство 1. На начальном этапе сборки изоляторы покрывают розовой глазурью. После обжига она станет прозрачной.

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.

2. В изоляторы вставляются контактные стержни и электроды.

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.

3. На завершающем этапе сборки стыкуются сердечник и корпус.

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.

4. Готовые свечи поступают на автоматическую упаковочную линию.

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.

Статья «Пока искрит свеча» опубликована в журнале «Популярная механика» (№3, Март 2015).
Понравилась статья?
Подпишись на новости и будь в курсе самых интересных и полезных новостей.
Спасибо.
Мы отправили на ваш email письмо с подтверждением.