Z1/2 のシリンダーヘッドの定番中の定番修理 エキパイスタッドボルト穴を無茶苦茶にしてあるシリーズ
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Z1/2 系のシリンダーヘッドが今回の教材です。依頼内容は「どうしようもなくなってるエキパイスタッドボルト穴を何とかして。」という
“超”が付くほどの定番修理ですが、何といっても相手は40年以上前に作られたアルミの鋳物.......溶接難度はかなーり高いです。
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毎度おなじみの Z1/2 のシリンダーヘッドです。ここまでの経緯は不明ですが、どこかのオートバイ屋さんがエキパイスタッドボルト
を抜こうとしたけど折れてしまって、ボルト穴の中に残ったボルトの残骸を何とかしようとして、どうにもならなくなったというパターン
でしょう。ホントによくあります。
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細いボルト穴の中を撮影するのは難しいのでわかりにくいですが、ネジ山がほぼないほどボロボロです。一応穴の形は保っている
ので、ここはヘリサート入れるぐらいで直せるかな？
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左下の方は、ネジ山がほぼないほどボロボロな上に、穴の形が完全に崩れているので、ヘリサートぐらいでは直せません。これは
作り替えるしかありません。右上の方は、たっぷりとコーキング剤が塗り込めてあるので中は見えませんが、なぜここにコーキング
剤が塗り込めてあるのか？は後で出てきます。これもよく見ますが、コーキング剤がある時点で作り替えは決定です。
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ここの中には、明らかにボルトの残骸が残っています。残骸が残ったまま、穴を開けてネジを切ったようですが、鉄のボルトの残骸
とアルミの鋳物では、ドリルの刃は軟らかいアルミの鋳物の方に逃げていくので、穴は思い切り斜めになっています。
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まず、ここを作り替える方法です。
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ガーリガーリ削ります。この辺は速く削れる電動グラインダーが使えますが、周りをガリッとやっちまう可能性は高いので、慎重に、
慎重に。 何かうっすらと見えてきます。
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さらに削っていくと、もう何かわかりますね。
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さらに削っていくと、外れます。
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おっきなボルトの残骸が出てきました。だいぶ削っているので、元の大きさはもっとずっと大きいです。ドリルの刃がアルミの鋳物
の方に大きく逃げているのがよくわかります。
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さらに削っていきますが、もうこの辺から電動グラインダーなどは使えません。ベルトサンダーやリューターやドリルなどを使って、
ちょっとずつ削っていきます。ボルト穴がきれいに２本並んでいます。これでどうしようと思ったんでしょう？ 折れたボルトの残骸の
真ん中にまっすぐの穴を開ければ、薄くなった残骸をバラバラに取り出して、ボルト穴を再生、もしくはヘリサート入れるという方法
で直せますが、６mmのボルトの残骸の真ん中にまーっすぐな穴を開けるのは至難の業です。
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母材をできるだけ残しつつ、溶接できる形状に削って、周辺の塗装も削り落とします。
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裏側の塗装も削り落とします。ここに塗装があっても溶接そのものはできますが、溶接熱で燃えた塗装からは毒ガスが発生して、
吸い込むと半分死にます。
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徹底的に脱脂して、溶接で肉盛りします。巣を入れてはいけないのは当たり前ですが、母材の中にかならずある不純物は、液体に
なったアルミの中で浮いてきます。上に上にと浮いてくるので、表面にプツプツと黒く点になったりします。これがあまりに大きく多い
場合には削ってやり直しも考えないといけませんが、この画像ぐらいのものなら、この後の成形切削でなくなるだけのお話なので、
まったく問題ありません。
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削って形を作っていきます。この画像で上の方はまだ一瞬電動グラインダーが使えるので、まあまあ速く削れますが、横から下の
方で使えるのはベルトサンダーかリューターぐらいなので、切削速度は一気に落ちます。時間かかる作業です。この段階で、プツ
プツ浮いていた不純物はなくなりました。
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この段階で、無事なところから寸法取って、穴位置を決めて、同じ角度で穴を開けます。と、言うのはかんたんなんですけどねえ。
本来は、縦と横の2方向から、助手2人に角度を常に見ておいてもらいながらやる、3人がかりの作業ですが、うちには助手は1人も
いないので、自分1人でやらねばなりません。これがさらに難しい。
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ちょっと足りないところに、ちゅちゅっと追加溶接。
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ドリリング同様、角度を合わせてタッピングします。これも本来は3人がかりの作業ですが、1人でやらねばならぬ上に、ネジを均等
なピッチできれいに切るために押し付ける力の入れ具合にも気を使わないといけないので、ドリリングよりさらに難しいです。ここで
失敗する確率が高いので、形を作って仕上げる前に、大体の形ができた段階で先にこれをやります。失敗したら全部削って溶接
からやり直しなので、ダメージをちょっとでも抑えるために。ただ40年もこの仕事やってると、もう失敗することはないですけどね。
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中に巣の1コもなく、きれいに切れました。
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奥までスムーズにボルトが通るかなど確認して、角度も確認します。この微妙にナナメってるのが曲者で、作り替えるときだけでなく
ヘリサート加工のドリリングでもタッピングでも、このナナメが全ての作業を難しくしています。まあ、文句言っても仕方ないんですが
これがまっすぐだったらずっとやりやすいだろうなあ、といつも思います。
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後は形を作ったら完成ですが、そこは後でまとめてバランス見ながら整形切削します。先っちょの平面は、本来の位置よりだいぶ
前に突き出ていますが、これは、難し目のタッピングの対応策です。タッピングは、どうしても切り始めのネジ山が乱れやすいので
最後にこの平面を奥に削ることによって、乱れたネジ山を無くして、きれいなネジ山のみ残します。タッピングも慣れれば切り始め
が乱れるということもほぼなくなりますが、まあこの対策をしておけば、気が楽です。もちろん、最初の溶接でだいぶ長目に盛って
おくことが必要です。
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次は、奥までたっぷりコーキング剤が詰め込んであるここです。なぜこんなところにコーキング剤が詰められているのか？....それは
もちろんオイル漏れを止めようとしたからなんですが、ではなぜエキパイスタッドボルト穴からオイルが漏れるのか？
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それは、できるだけコーキング剤をほじくり出して、細いドライバーを突っ込んでみればわかります。とんでもなく奥まで入ります。
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そしてその奥にあるのが、左右端から端まで貫通しているトンネル。このトンネルの横っ腹に穴を貫通させています。なんでこんな
ところまで？というぐらい深い穴を開けています。ボルトの残骸を何とかするのにドリルで掘ったんだろうと思いますが、なぜか深さ
を全く気にせず、とんでもなく深いところまで穴を開けたようです。これもよく見ます。
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画像では見えにくいですが、このトンネルはタペットが下がるための圧抜き穴なので、当然中はオイルでべちょべちょ。ここに穴を
貫通させたら、そりゃスタッドボルト穴からオイルは漏れます。因みにですが、高熱と激しい振動がかかるところなので、コーキング
剤でオイル漏れが止まることはまずありません。ネジロック剤を大量に塗ってあるのも見たことありますが、まず何を塗っても無理
でしょうね。
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拡大すると、トンネルの構造がわかるかと思います。そして、トンネルの中にチラッと何かが見えています。
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そーっと取り出したのがこれ。ボルトの先っちょのような形をしたコーキング剤の固まりでしょう。この大きさならトンネルが詰まると
いうことはないでしょうが、トンネルから出て、どこかのオイルラインにでも詰まったりしたらとんでもないことになるかもしれません。
なかなか恐ろしいことです。
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これも作り替えるしかないので、まず削っていきますが、これがたいへん。
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画像ではまず伝わらないですが、周りにいろんなものがあって、とにかく狭苦しい。巣もいっぱい出てきました。
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隣のボルト穴も作り替えないといけない状態なので、特に作業困難なこの２ヵ所を並行してやります。この画像の右のがコーキング
剤たっぷりだった方です。
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隣のは幸いトンネルまで貫通はさせていないようですが、ボルトの残骸は残ったままのようです。
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えぐるように削り込んで、やっとボルトの残骸が外せました。元のボルト穴の奥には削り屑が詰まっていますが、これは新車のとき
からのもので、よく見ます。普通は切削加工した後に掃除するもんだと思いますが、横着したのかなあ？ ホントによく見ます。
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さらに削り込んでいきます。元のボルト穴のドン突きが残っているので、ここはここから溶接で肉盛りしていけば大丈夫です。
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溶接できる状態にまで削り込んで、周辺の塗装も落として、徹底的に脱脂します。
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溶かし込みを大き目に取って、溶接で肉盛り開始。狭いところなので、溶接トーチを自在に取り回すことができません。とってもやり
にくい溶接です。
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歪みを抑えるため、ちょっとずつ、ちょっとずつ肉盛りしていきます。こういった肉盛りの場合、溶接で表面を平らにしておくと、後で
削るときに楽じゃない？ということもあります。もちろん技術的には可能ですが、表面の形を整えるための溶接したりしてると、巣が
入る確率が上がります。溶接は時間をかければかけるほど巣が入りやすくなるものです。強度が必要な溶接の場合、巣は命取り
になるので、まず巣を入れないということを最優先に溶接しないといけません。デコボコは気にしないで、できるだけ時間をかけず、
さっさと肉盛りしていきます。
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先っちょも長めに肉盛り。
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できるだけ長く時間を置いて、ある程度溶接が締まったら、削っていきます。もっときちんと硬くなるまで待ってから削るのが理想は
理想ですが、それを待ってたら最低でも数か月以上はかかるので、さすがに効率が悪いですからねえ。切削には、ごく一部ベルト
サンダーが使えますが、ほぼリューターしか入らないので、時間かかります。
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大体の形ができた、これぐらいで一旦停止。肝心なネジを切る前に、さらに強度回復のための時間を置きます。
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貫通穴が開いていたところも同じように削っていきますが、ここの穴にはドン突きがないので、キリがないのはキリがない。
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じゃあどこまで削るか？が問題ですが、これはもう溶接ができる限界の深さまでいくしかないです。この後作る、スタッドボルト穴の
ドン突きの奥の壁でオイル漏れを止めないといけないので、この壁は厚ければ厚いほどいいから。 この位置にもネジ山が切って
ありますが、もっとずっと奥の方もネジ山が切ってあります。とんでもない深さの穴を開けて、とんでもない深さまでネジを切ってあり
ますが、何を考えてこんなことをしたのか？理解しようとしても無理でしょうね。
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その横のも作り替えないといけないので、ついでに削っていきます。
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ボルトの残骸があるのはわかるんですが、これがなかなか外れない。
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さらに削り込んで、ボルトの残骸はやっと外れましたが、奥から何か別の異物が出てきました。
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パッと見、折れたドリルの先っちょかなと思いましたが、先端が丸いので、ドリルじゃない。エクストラクターかな？ ボルトの残骸を
見ると、ドリルで開けた穴はセンターから大きく外れているので、これではエクストラクターも役に立たないでしょう。まあ無理すれば
当然折れます、このように。
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さらに削り込んでいくと、ドン突きは無事だったので、ここから肉盛りしていけば大丈夫です。
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だいぶ横道に逸れましたが、今回最も難しい、貫通穴を塞ぐ溶接にかかります。母材を深ーく溶かして、少しだけ溶接棒を入れて、
フタをします。ここの溶接が最も肝心な溶接で、これを失敗すると、オイル漏れは止まりません。この画像のように、アルミ鋳物を
溶かしていながら、ほぼプツプツもきていない、これぐらいの溶かし込みができていれば合格です。もしここで失敗したらどうなるか
ですが、溶接を削り込んでやり直し、というのはまず無理です。だって、そもそも溶接できる限界まで削っているので、これ以上奥
まで削ると、ホントに溶接できなくなります。まさに一発勝負です。これを失敗しないために、貫通穴は開いていないけど、ほぼ同じ
条件の隣のところの溶接で練習して、アルゴンガス流量や電流調整などのセッティングを詰めてから、ここをやります。
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一発目が成功したら、同じように盛っていきます。と、言うは易く行うは難し。この狭苦しさが、画像では伝わらないのが残念です。
奥の方はホントにトーチが入らないので、普通の溶接とはまた違うテクニックが必要です。
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ある程度溶接が締まったら、削っていきます。削るのも狭苦しい。
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隣も、周辺の塗装を落として溶接準備しますが、その相方も作り替えないとだめなようです。
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ついでに削ります。ボルトの残骸らしきものが見えてきました。
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ただ、ここのボルトの残骸はくちゃくちゃになってるだけで、開け直そうとした穴も手前の浅いところで止まっています。これはもう、
ここで修理そのものをあきらめちゃったのかな？ただ、この後どうする気だったのか？
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さらに削り込んでボルトの残骸をどけると、元々のボルト穴が出てきました。これもドン突きがあるので、ここから肉盛りしていけば
大丈夫です。
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同様に肉盛りしていきます。
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同様に削って大体の形ができたところで、タッピングのための下穴を開けていきますが、この穴位置を決めるのも難しい。自作の
治具を使って穴位置を決めていくんですが、片方が生きていればまあまあかんたん。問題は両方とも作り替えた場合。
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決めた穴位置からずれないように、慎重に、同じ角度の穴を開けます。と、言うは易く行うは難し。このビミョーにナナメの角度が
とんでもない曲者で、これがホントに難しい。
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タッピングでネジを切ります。下穴がきちんと開いていれば、自然とネジはきれいに切れるはず、と思ったら大きな間違い。これも
ビミョーにナナメに意識して入れないと、きれいなネジ山は絶対に切れません。何もかも難しいっ！
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ということを繰り返して、ボルト穴を作っていきます。
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ボルト穴が全部できたら、一度きれいに掃除して、ネジ山や深さなど再確認します。
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最後に、実際に使うスタッドボルトを全部入れてみて、不具合ないか確認します。
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丸いレンズで撮る以上避けられない歪みがあるので、端の方のスタッドボルトは斜めに見えますが、実際は全部ピシッとまっすぐ
平行に並んでいます。
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横から見ても全部ピシッとまっすぐ整列。
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おかえりはこちら