Prasknutá hlava, jeto až taký problém?

Prasknutá hlava, je to až taký problém?

Cracked cylinder head, is it such an issue?

Ariel 500 Ohv Super Sport rok 1928. Krásne to znelo. S veľkou radosťou som sa púšťal do renovácie tohoto športovca. Pripravovali sme ho s Patrikom na závody do vrchu. Mal to byť náš špeciál na krátke kopcovité trate. Všetko šlo ako po masle. Motocykel nám rástol pod rukami. Jeho premiéra mala byť na závode Brno - Soběšice 2016. No v priebehu zábehu sa z oblasti motora začali ozývať zvláštne zvuky. Neboli sme si istí o čo ide, a tak sme motor preventívne opäť rozobrali. Je lepšie sa k oprave dva krát vrátiť ako potom ľutovať. Spočiatku sa zdalo, že je všetko v poriadku. Keď sme však hlavu úplne odstrojili , našla sa prasklina na vodítku ventilu aj na samotnej hlave.

1928 Ariel OHV Super Sport. It sounded just beatiful. I was so excited getting to a restoration of this sport bike. We were preparing it for uphill racing with Patrik. It was supposed to be a special for short hilly race tracks. Everything was running smooth. The motorcycle was just growing under our hands. Its first run was planned on 2016 Brno-Soběšice race. But during the engine running-in process strange sounds began to be heard. We weren´t sure what is going on so we dismantled the engine once again just in case. It is always to stop and start all over twice than to be sorry later. At first it all seemed to be ok. But when we disassembled the cylinder head, we found a crack on a valve guide in the head.

Bol to pre nás šok! Hlavu sme kontrolovali už predtým a žiadna chyba nebola zaznamenaná. Netuším ako sa to stalo, no prasklina bola tu a keby len jedna. Zrazu sa začali objavovať aj ďalšie , na iných miestach. Vedel som , že motory tohoto typu mali problém s kompresiou, nečakal som však že je na tom rovnako aj môj motor. Zohnať novú hlavu tohoto tipu je skoro nemožné a tak zostávalo jediné, pokúsiť sa ju len nejako opraviť.

It was a complete shock for both of us. We checked the head before and noticed no defect at all. Hard to say how it happened, but the crack was there and not just one. Suddenly another cracks began to appear on other places. I knew that this type of engines had issues with compression, but I did not expect my engine would have this problem. It is almost impossible to get hold of anywhere and the only thing left was to try to repair it.

Rozhodil som siete po kamarátoch, či niekto nepozná zvárača zo skúsenosťami. Niekoho, kto sa do toho nielen pustí, ale už to aj niekedy robil. Po zopár telefonátoch som sa dopátral na pána Štepána Berného z Prahy. Dostal som celkom dobré recenzie a tak som to riskol. Praskliny boli na pracovne namáhaných miestach a hlavu som považoval za stratenú. Ak sa to podarí, bude to len bonus. Novú hlavu budem zháňať roky. Nemal som teda čo stratiť. Po telefonáte s pánom Berným som hlavu zabalil a odoslal s nádejou , že sa vráti opravená. V ďalšej časti prikladám sprievodný list opravy.

I checked with my friends whether someone knows a welder with lot of experience. Someone who will have the balls to do it and already done such thing before. After few phone calls I made it to Mr. Štepán Berný from Prague. I got a really good references on him and so I took a risk. The cracks were on very stressed places and I considered the cylinder head as lost. If the repair works out it will be just a bonus. Searching for a new head could take years. I didn´t have anything to lose. After a phone call with Mr. Berný I packed the head and sent it with a great hope that it will come back repaired. In the following section I enclose the repair cover letter.

Oprava hlavy Ariel

 Zaslaná hlava motoru Ariel byla po technické závadě kdy došlo k utržení ventilového talířku, který spadl do spalovacího prostoru a vážně poškodil celou hlavu došlo k jejímu prasknutí na 2 místech. Zákazníkův dotaz je dokážete to opravit ? Snažíme se vyhovět a pomoci každému zákazníkovi, ale vždy není odpověď jednoznačná. Je potřeba udělat zkoušky a testy materiálu a mnoho dalších úkonů, které stojí náklady a někdy se na konec zjistí, že to opravdu není opravitelné. Před započetím prací bylo nutné udělat tyto úkony:

- RTG prohlídka stavu prasklin

- Inkar magnetizační zkouška rozsahu trhlin

- Zjištění materiálu pro případné svařování aby se správně stanovila teplota chladnutí a návarový materiál

Vlastní svařovaní je specielní technologie kdy opravovaný předmět je natemperovan na teplotu podle druhu materiálu. Následně probíhá vlastní svařovaní trhlin které se předem připraví vybroušením tak aby navařovaný materiál správně zatekl do trhliny a spojil se. Po vlastním svařovaní je předmět uložen zpět do pece, kde chladne podle předem naprogramované sestupné křivky materiálu, aby nedošlo k změně materiálu . Tato operace trvá několik dnů je enegergeticky náročná.

Ariel cylinder head repair

The Ariel cylinder head we received suffered a technical damage, when the valve head broke of the stem and fell into the combustion chamber. It heavily damaged the whole cylinder head and caused it to crack in two places. The customers question is: can you fix it? We always try to satisfy and help every customer, but sometimes the answer is not always single-valued. Examination and material tests must be carried out plus many other procedures, which always bring expenses and even then we can come up to a conclusion that the part cannot be repaired by any means. Before starting the repair work these procedures had to be carried out:

• X-ray cracks examination
• Inkar magnetic test of cracks range
• Examination of the cylinder head material in order to determine the temperature of cooling and to chose the correct welding material

The welding is a very special technology when the repaired object is heated to a certain temperature according to material type.  Then the welding of the cracks  itself is carried out. The cracks were prepared by grinding so the welding material would be able to flow in and connect to the base material. After the welding the cylinder head is placed into an owen where it cools down by a programmed decreasing curve in order to keep the materials specific properties. This procedure lasts several days and is very demanding in means of energy consuption.

Po vlastním svaření se hlava musí opět zkontrolovat na trhliny postačuje Inkar. Pokud vyhovuje přistoupí se k vlastnímu obrábění navařeného materiálu. Jelikož se nejedná o navařování elektrodou a pod je navařený materiál stejný jako původní díl je tedy možno vše normálně obrábět.Po základním obrobení navařeného materiálu specielně vnitřní část kanálu kolem vodítek byla provedena magnetizační zkouška na trhliny. Tato zkouška odhalí i ty nejtenčí trhlinky v materiálu. Pokud všechny zkoušky prokazují, že oprava byla provedena správně je to polovina úspěchu.

After the welding the head must be examined by Inkar again for the cracks. If the welds are safisfactory then the procedure of machining the welded material is carried out. Since no electrode welding was used the weld material is the same as of the original part, all can be machined normaly. After a basic machining of the welding material especially the inner part of the channel around the valve guides the magnetizing cracks check was carried out. This examination detects even the slightest cracks in the material. If all tests show that the repair was done right, then it is only the half of the success.

Bohužel každý, materiál podléhá stárnutí a hlavy motorů jsou o to více náročnější, že podléhají ne jen přirozenému stárnutí ale obrovskému tepelnému namáhání. Bohužel, někdy se stane, že s odstupem času se objeví nová trhlina v blízkosti svarů nebo jejich přechodech do původního materiálu.

Při takto náročné opravě je vždy nutné opravit všechny funkční části hlavy. Dosedací a těsnící plocha od, které se odvíjejí všechny důležité rozměry jako je poloha a úhel ventilových vodítek. Výměna ventilových sedel s ohledem na nová paliva doporučuji upravit tak aby nepodléhali korosi a motor mohl být používán na bezolovnatý benzín.

Unfortunatelly every material is aging and the cylinder heads are even more sensitive not only because of natural aging but also of great temperature stress.  It is even possible that new cracks may appear after some time, especially close to the welds or where the new material merges to the original one.

During such difficult repair it is important to fix all functional parts of the cylinder head. The seating and sealing surfaces from which another important dimensions like the position and angle of the valve guides are dependant. When changing the valve seats I recommend modifying them in a way that they would not suffer from corrosion and the engine could be ran on unleaded fuel.

Ventilová vodítka je samozřejmě nutné vyměnit. V našem případě se vyrobily i nové ventily z vhodného polotovaru.

Ventilové pružiny nabízíme samozřejmě taky nechávají se vyrobit v kooperaci po předchozím testování nebo původních a nebo se vychází z originální dokumentace.

Nabízíme opravy a úpravy všech ventilových hlav jak Al tak Litina pro litinové hlavy nabízíme úpravu pro provoz na bezolovnatý benzín

vice na www.skodamotor.cz kontakt skodamotor@skodamotor.cz telefon +420 602 390 380

Of course the valve guides must be replaced. In our case also new valves were manufactured from an appropriate semifinished product.

We also offer the valve springs which may be produced in cooperation after adequate testing or upon the original documentation.

We provide the repairs of all valve heads, either made of aluminium or cast iron. Also we offer modification of cast iron heads in order to be ran on unleaded fuel.

More information available here: www.skodamotor.cz, e-mail: skodamotor@skodamotor.cz, tel. +420 602 390 380

Pre mňa bol priložený list dostatočným návodom ako postupovali a obdržal som aj množstvo fotografií z priebehu opravy. Diagnóza určenia závady je vysoko pravdepodobná. V snahe získať čo najvyšší kompresný pomer, sme zachovali obrovské ventilové tanieriky a použili čo najviac vypuklý piest. Neuvedomili sme si však , že aj keď nám šiel motor krásne pretáčať a ku kolízii piestu a ventilu nedochádzalo, pri vypínaní motoru sa pomocou dekompresora podrží výfukový ventil otvorený počas celého chodu piestnej skupiny, čo môže spôsobiť kolíziu. Hoci len malú, no na takto namáhaný motor dostatočnú k jeho likvidácii.  Vyvarujte sa preto  podobným chybám v honbe za zlepšením výkonu svojho stroja. U niektorých ,,starčekov" to môže byť posledný klinec do rakvy. Náš motocykel sa na šťastie podarilo zachrániť a za to Vám ďakujem pán Štepán Berný. Našim čitateľom prajem , aby aby sa poučili z našich chýb a nemuseli zháňať podobnú pomoc ako my.

 The enclosed letter was a sufficient manual how they proceded and I also received a lot of photographs from the repair process. The diagnosis what caused the damage is highly probable. In order to gain as much compression ratio as possible we kept the huge valve heads and used convex piston. We did not realize that even when the engine could be turned nicely and there was no collision between the piston and valve, when turning the engine off by using the decompressor the exhaust valve is kept open while the whole cycle what can cause the collision. Although just a small impact but enough to damage such stressed engine. Try to avoid such mistakes while the rush for increasing the engine performance. It may be a last nail to a coffin of some motorcycle old timers. Fortunately we managed to save our motorcycle and so I would like to thank Mr. Štěpán Berný. I wish our readers so that they will learn from our mistakes and they won´t have to look for help like we did.

Za Slovenský Arielklub  Burger Karol a Štěpán Berný

For Slovak Ariel club Karol Burger and Štěpán Berný

Translated by Rastislav Chmelár