金屬磨損自修復技術在汽車發(fā)動機維修中的運用

宣峰

摘 要：金屬磨損自修復技術，應用金屬摩擦表面產生的熱能發(fā)生置換反應，在金屬磨損表面形成耐磨保護層，從而實現磨損部位的自動修復。該技術在汽車發(fā)動機維修中應用比較廣泛。通過分析金屬磨損自修復技術的原理，探究金屬磨損自修復技術在汽車發(fā)動機維修中的具體應用，從而為汽車維修行業(yè)的發(fā)展提供參考與借鑒。

關鍵詞：發(fā)動機；金屬磨損自修復；置換反應

中圖分類號：U472.43文獻標識碼：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.09.048

摩擦磨損在自然界中比較普遍，是機械零件失效的主要原因。發(fā)動機磨損故障容易發(fā)生，潤滑不良、裝備質量差、灰塵、溫度影響等都容易使磨損加劇。發(fā)動機氣缸、活塞等屬于發(fā)動機的心臟部位，當工作條件惡劣時，甚至會影響到發(fā)動機的使用壽命[1]。發(fā)動機氣缸與活塞等磨損率對發(fā)動機的修復時間具有很大的影響，其自身的工作環(huán)境多為高溫高壓，容易產生沖擊、磨損現象，對氣缸體的密封性造成影響，威脅到發(fā)動機的性能。氣缸磨損量必須要小于內徑的0.4%～0.8%。氣缸的磨損直接影響因素主要有燃油、潤滑油質量、冷卻水溫度等，間接因素有發(fā)動機的振動、轉速。

1 金屬磨損自修復技術概念與特點分析

金屬磨損自修復技術具有一定的革命性，屬于表面工程領域。使用的修復材料為一種粒度在10 μm以下的礦石粉體，與潤滑脂或者油品混合使用。其主要成分為蛇紋石（3MgO·2SiO2·2H2O），其中軟玉含量10%～40%，次石墨含量為1%～10%。在具體的技術應用過程中，修復材料經過擠壓，達到金屬摩擦表面，并產生較強的結合力，形成金屬陶瓷保護層[2]。修復材料與油品無法發(fā)生化學反應，不會對油的黏度以及性質造成負面影響，同時無副作用，保持對環(huán)境以及人體的無害。發(fā)動機活塞環(huán)組需要應用通過發(fā)動機的解體來實現修復工藝，利用合適的工藝加工，保證發(fā)動機的技術性能，屬于一種經濟方式，可以延長維修間隔。金屬磨損自修復技術能夠使發(fā)動機處于正常的工作狀態(tài)，從而改善發(fā)動機的壽命以及精度，同時可以有效降低摩擦系數，可以能夠有效減少停工損失。此項技術應用全新的維修理念。

金屬磨損自修復技術能夠在不解體裝備的前提下，實現機械裝備的自修復。該技術在摩擦表面形成密集的保護膜，可以有效補償間隙，從而改善摩擦表面的硬度以及光潔度，同時有效減少機械振動等產生的噪聲，可以有效節(jié)約能源，增加機械設備的使用壽命。

2 金屬磨損自修復技術的工作機理

金屬磨損自修復技術，應用金屬摩擦表面產生的熱能發(fā)生置換反應，在金屬磨損表面形成耐磨保護層，從而實現磨損部位的自動修復。該技術在汽車發(fā)動機維修中應用比較廣泛。汽車發(fā)動機維修的金屬自修復技術的修復機理是：高彈物變形或氫鍵這樣的弱鍵斷裂吸收外來能量，變形產生的劃痕會隨著高彈物彈回去或者氫鍵重新鍵接消失；另外就是在應力作用下產生裂紋，微膠囊等填充物中包覆的“膠水”出來，填充到裂紋處，把裂紋粘住。金屬磨損自修復技術中，所使用的修復材料能夠利用潤滑脂作為載體，最終達到摩擦表面。納米級的威力材料能夠在發(fā)動機零件的摩擦過程中，獲得超精研磨效果，從而產生一定的化學效應，改變摩擦表面的金屬結構。主要涉及到的物理變化，是納米級磨損材料在摩擦力的作用下，被進一步磨碎，超研磨作用下的微粒，可以使得金屬表現微凸粒斷裂，最終提高摩擦表面的光潔度。

所涉及到的化學變化，主要是在超細研磨中，斷裂的微凸體在物理變化過程中，釋放了大量溫度，為微粒中的鎂原子與鐵原子提供了反應條件，兩者發(fā)生置換反應。鐵原子被置換出來，金屬摩擦表面在催化劑、活化劑的作用下，產生鐵基硅酸鹽保護層，從而起到耐磨保護的作用。在金屬保護層形成后，磨損部位會有較高的光潔度以及較低的摩擦系數，從而影響到物理變化的發(fā)生，使得摩擦產生的熱能降低，進而無法提供置換反應所需的溫度，修復層也會停止增厚。而當修復層受到破壞時，金屬摩擦產生熱量，又會產生置換反應，從而直接修復保護層，達到自動修復的效果。

3 金屬磨損自修復技術在汽車發(fā)動機維修中的具體應用

活塞環(huán)與氣缸產生相對運動，兩者之間具有直接摩擦，因此，長期磨損下，氣缸中可能會產生腰鼓形磨損。其具體磨損原因為：活塞環(huán)能夠對潤滑油的移動產生阻礙作用，部分進入到氣缸上部的潤滑油，會在氣缸壓縮、做功沖程的過程中，受到高溫高壓的作用，最終燃燒[3]?；钊軌驅d荷進行沖擊，多會影響到氣缸與活塞環(huán)之間的潤滑情況，有散熱產生，最終氣缸徑向多會有不同程度的磨損，尤其是上止點附近，導致腰鼓形磨損產生。

金屬磨損自修復技術的具體運行過程為：首先，將修復材料注入到氣缸內，避免到達活塞的頂部；然后切斷供油系統(tǒng)，并持續(xù)啟動馬達三次，啟動間隔10 s，每次啟動時間為5 s，通過強制式潤滑使修復材料到達摩擦表面，通過活塞作用，進行修復。其中可以將修復材料有效加入到機油中，最終恢復發(fā)動機的性能。

參考文獻：

[1] 田萌，楊慧榮. 金屬磨損自修復技術在汽車發(fā)動機維修中的應用[J]. 河南科技，2015，07（04）：40-41.

[2] 鄧淑梅. 金屬磨損自修復技術在汽車發(fā)動機維修中的應用[J]. 福建質量管理，2015，08（08）：113.

[3] 石磊. 蛇紋石添加劑對45鋼/鍍鉻摩擦副磨損自修復實驗研究[D].秦皇島：燕山大學，2011.