金屬磨損自修復(fù)技術(shù)在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)維修中的應(yīng)用

莊曉偉

摘要：當(dāng)前人們對(duì)購(gòu)車(chē)的需求處于不斷上升趨勢(shì)，這也使得駕駛員及汽車(chē)維修行業(yè)得以飛速發(fā)展。然而，在實(shí)際使用汽車(chē)的過(guò)程中總會(huì)存在許多或大或小的問(wèn)題，而發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車(chē)的心臟，因此筆者認(rèn)為在處理汽車(chē)維修之前應(yīng)該首先對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造及其常見(jiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了解。本文主要討論在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)維修中采取金屬磨損自修復(fù)技術(shù)進(jìn)行維修，希望對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的維修工作能夠有所借鑒。

關(guān)鍵詞：金屬磨損;自修復(fù);發(fā)動(dòng)機(jī)維修;應(yīng)用研究

0 ?引言

磨損、腐蝕、疲勞是金屬機(jī)械材料失效的三種主要表現(xiàn)，其中磨損造成的經(jīng)濟(jì)損失十分巨大?；诖?，相應(yīng)的金屬磨損自修復(fù)技術(shù)得以研究發(fā)展。金屬磨損自修復(fù)技術(shù)的誕生，打破了金屬、機(jī)械裝置耐磨壽命短的“瓶頸”，推動(dòng)了我國(guó)在減摩學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域和耐磨產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研究工作中的前進(jìn)步伐，與此同時(shí)，其節(jié)能降耗的優(yōu)勢(shì)對(duì)實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境具有重要意義。

1 ?金屬磨損自修復(fù)技術(shù)的概念

金屬磨損自修復(fù)技術(shù)是當(dāng)前工程領(lǐng)域中的一項(xiàng)尖端技術(shù)，此技術(shù)中應(yīng)用到的修復(fù)材料可以稱(chēng)作是當(dāng)前最具創(chuàng)新性且綠色環(huán)保的機(jī)械裝備和機(jī)械零件減磨的材料，該材料是一種由羥基硅酸鎂等多種礦物成分、催化劑和各類(lèi)添加劑等構(gòu)成的微米級(jí)粒徑礦石粉體[1]。由于該材料的粒度為0.1～10rm，其不溶于潤(rùn)滑油，也不與其反應(yīng)，因此其通常是用于與各類(lèi)潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂混合使用。混合后的新型修復(fù)材料可在機(jī)械裝備運(yùn)行過(guò)程中與金屬表面形成很強(qiáng)的結(jié)合力，經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)置換生成具有減磨性能的金屬陶瓷保護(hù)層，此保護(hù)層可以有效降低金屬表面的摩擦系數(shù)，提高金屬摩擦表面的硬度和光潔。

2 ?金屬磨損的分類(lèi)

金屬磨損并不一定都是由于兩金屬物質(zhì)之間的相互接觸摩擦造成的，也有可能是一金屬物體與另一固體的、液體的或氣體的配件在接觸或相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中造成表面材料損耗。因此，根據(jù)研究不同摩擦系統(tǒng)中基礎(chǔ)配件、中間介質(zhì)以及環(huán)境介質(zhì)等因素，金屬磨損按照其作用機(jī)理其實(shí)可分為五種：①粘著磨損，是指由于固相焊合，當(dāng)摩擦物之間沒(méi)有足夠的潤(rùn)滑油時(shí)，一物體的表面材料從一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)表面的材料損耗現(xiàn)象。②磨料磨損，是一種由硬質(zhì)物體或顆粒刮擦引起的磨損，機(jī)械零件大約有50% 是由于磨料磨損而損耗的。③表面疲勞磨損，是指兩接觸面由于滾動(dòng)或滾動(dòng)而造成的材料表面疲勞而產(chǎn)生物質(zhì)損失的現(xiàn)象。④腐蝕磨損，是指在摩擦過(guò)程中，金屬與周?chē)橘|(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生物質(zhì)損失的現(xiàn)象。⑤微動(dòng)磨損，是指兩個(gè)金屬接觸物體之間存在著振動(dòng)或周期性變形的現(xiàn)象。

3 ?金屬磨損自修復(fù)技術(shù)的特點(diǎn)

金屬磨損自修復(fù)技術(shù)具有以下特點(diǎn)：①金屬磨損自修復(fù)技術(shù)可通過(guò)化學(xué)反應(yīng)置換在被修復(fù)的金屬摩擦表面生成一種耐磨的金屬陶瓷保護(hù)層。②金屬磨損自修復(fù)技術(shù)能夠在保持發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)對(duì)存在的機(jī)械磨損部位進(jìn)行修復(fù)。③金屬磨損自修復(fù)技術(shù)的修復(fù)作用具有選擇性，與此同時(shí)，在金屬摩擦表面生成的金屬陶瓷保護(hù)層的厚度是可調(diào)節(jié)的[2]。④耐磨金屬陶瓷保護(hù)層能夠提高金屬機(jī)械摩擦表面的硬度，能有效降低金屬機(jī)械表面的摩擦系數(shù)。⑤耐磨陶瓷保護(hù)層具有良好的抗腐蝕性和抗磨損性，降低了腐蝕磨損、原料磨損發(fā)生的可能性。⑥耐磨陶瓷保護(hù)層可以修復(fù)零件之間出現(xiàn)的間隙，讓零件恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)。⑦耐磨陶瓷保護(hù)層在調(diào)節(jié)零件之間間隙同時(shí)，可以有效降低由于機(jī)械振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲。⑧金屬磨損自修復(fù)的修復(fù)材料具有很好的穩(wěn)定性，其一般不與藥品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、同時(shí)也不會(huì)改變有機(jī)油、潤(rùn)滑油等的性質(zhì)，因而使用起來(lái)并沒(méi)有副作用，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染、也不會(huì)對(duì)人體造成危害。

4 ?汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的主要故障成因及其分析

發(fā)動(dòng)機(jī)故障是汽車(chē)故障類(lèi)型中較為常見(jiàn)的且比較重要的一種故障類(lèi)型，而造成發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障的原因也是多方面的，例如，高壓線(xiàn)路接觸電阻過(guò)高、斷電器觸點(diǎn)出現(xiàn)的污損引發(fā)線(xiàn)路接觸不良、電容器發(fā)生斷路又或是應(yīng)用的潤(rùn)滑油質(zhì)量不過(guò)關(guān)等。

4.1 機(jī)油質(zhì)量因素造成的發(fā)動(dòng)機(jī)故障

不少人認(rèn)為，機(jī)油粘度過(guò)低，即較稀，會(huì)容易出現(xiàn)潤(rùn)滑不良的現(xiàn)象，為避免此不良現(xiàn)象的出現(xiàn)，不少人在購(gòu)買(mǎi)機(jī)油時(shí)會(huì)更傾向于選擇粘度稠些機(jī)油。然而其實(shí)他們不知道，對(duì)于存在一定氣缸磨損的汽車(chē)使用濃度過(guò)高的機(jī)油會(huì)更容易造成氣缸壁潤(rùn)滑油失效，進(jìn)而出現(xiàn)拉缸的故障。其次，如果選用級(jí)別不當(dāng)?shù)臋C(jī)油也容易造成因?yàn)榭鼓バ圆蛔愣霈F(xiàn)拉缸的故障;還有當(dāng)機(jī)油雜質(zhì)過(guò)多時(shí)，也會(huì)造成機(jī)油輸送系統(tǒng)的濾網(wǎng)出現(xiàn)問(wèn)題甚至失效，并且如果讓混有雜質(zhì)的機(jī)油進(jìn)入氣缸外也會(huì)造成拉缸故障。

4.2 氣缸磨損因素造成的發(fā)動(dòng)機(jī)故障

在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的過(guò)程中，活塞會(huì)在氣缸內(nèi)進(jìn)行高速的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此難免會(huì)造成氣缸出現(xiàn)磨損現(xiàn)象。氣缸的磨損程度可以作為衡量發(fā)動(dòng)機(jī)是否需要大修的重要依據(jù)。造成氣缸磨損的原因主要有以下幾點(diǎn)：①機(jī)械磨損，即活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，高溫燃?xì)猱a(chǎn)生的爆發(fā)力加劇了活塞環(huán)對(duì)氣缸的壓力與相互之間的摩擦力[3]。②腐蝕磨損，此磨損是由混合氣在燃燒時(shí)生成的有機(jī)酸和酸性氧化物對(duì)氣缸表面產(chǎn)生腐蝕作用造成的。③磨料磨損，導(dǎo)致此磨損的主要原因是：空氣中的塵埃、潤(rùn)滑油中的機(jī)械雜質(zhì)又或是發(fā)動(dòng)機(jī)中的磨屑等進(jìn)入氣缸內(nèi)部，對(duì)氣缸內(nèi)壁產(chǎn)生了磨損作用。

4.3 拉缸因素造成的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)故障

拉缸（氣缸故障的總稱(chēng)）是發(fā)動(dòng)機(jī)的一種重大故障，所謂“拉缸”是指氣缸壁、活塞和活塞環(huán)三個(gè)零件的不正常粘熔痕跡。發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸的成因很多，如氣缸在修后表面的幾何形狀沒(méi)有達(dá)到規(guī)定的要求，進(jìn)而造成的活塞環(huán)與氣缸摩擦副的密封性大大降低，造成氣缸出現(xiàn)的縱向機(jī)械劃痕或是中間大兩頭小的腰鼓形磨損。如活塞配缸間隙不當(dāng)，在間隙過(guò)大的情況下，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生不肯定不均勻的沖擊載荷，容易破壞潤(rùn)滑油膜。反之，當(dāng)活塞配缸間隙過(guò)小時(shí)，活塞容易受熱膨脹擠缸、并抑制潤(rùn)滑油膜的形成。除此之外，超負(fù)荷大油門(mén)工作、未執(zhí)行減載限速等不當(dāng)操作的使用也是造成汽車(chē)出現(xiàn)拉缸故障的可能因素。

除了上述內(nèi)容之外，發(fā)動(dòng)機(jī)本身的材料、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行不恰當(dāng)?shù)母难b等也是造成發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)需要思考的因素之一。

5 ?金屬磨損自修復(fù)技術(shù)在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)維修中的應(yīng)用方法

由于汽車(chē)的各類(lèi)零部件基本都是由金屬制成的，因此在汽車(chē)的各類(lèi)故障，最為常見(jiàn)且損耗最快的一項(xiàng)故障就是金屬磨損造成的故障。隨著汽車(chē)使用年限的不斷增加，汽車(chē)面臨的金屬磨損故障也就日益嚴(yán)重，長(zhǎng)此以往，也會(huì)一定程度上對(duì)汽車(chē)的性能產(chǎn)生不利影響。尋找一個(gè)合適的解決方法解決這一故障迫在眉睫，而當(dāng)前盛行的金屬磨損自修復(fù)技術(shù)，就是解決汽車(chē)金屬磨損故障的一個(gè)有效方法。發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車(chē)的主要核心，而發(fā)動(dòng)機(jī)的主要核心包括了氣缸、活塞、曲軸等，其中氣缸與活塞的磨損是造成發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障的兩個(gè)重要因素。

5.1 使用質(zhì)量良好的潤(rùn)滑油進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)維修

在實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)故障的發(fā)生原因中，潤(rùn)滑油因素造成的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)故障是比較突出的。潤(rùn)滑油是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中所需要的，且應(yīng)用的潤(rùn)滑油的黏度以及黏溫性能將直接關(guān)系著發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)件的磨損程度、汽車(chē)燃油、潤(rùn)滑油的消耗量等[4]。因此，要想科學(xué)化采取質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)的潤(rùn)滑油需要注意以下兩點(diǎn)：對(duì)于負(fù)荷小、溫度低、轉(zhuǎn)速高的發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)選用黏度小的潤(rùn)滑油;反之，對(duì)于負(fù)荷大、溫度高、轉(zhuǎn)速低的發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)選用黏度大的潤(rùn)滑油。

5.2 針對(duì)氣缸與活塞環(huán)磨損故障的維修方法

對(duì)于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，比較嚴(yán)重的金屬磨損故障就是氣缸與活塞環(huán)的磨損，當(dāng)此磨損程度還處于極限磨損的范圍內(nèi)的話(huà)，可以采取金屬磨損自修復(fù)技術(shù)進(jìn)行維修。采用此技術(shù)時(shí)首先需要將金屬磨損自修復(fù)材料從發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頂部的活塞部位或是噴油器孔注入氣缸之內(nèi)，此處需要注意不能將修復(fù)材料注入活塞的頂部[5]。隨后，切斷供油系統(tǒng)，重啟馬達(dá)，并重復(fù)上述的注入修復(fù)材料、重啟馬達(dá)等操作，直至汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)正常性能。當(dāng)氣缸與活塞環(huán)之間的磨損程度較為嚴(yán)重時(shí)，就需要采取更換活塞環(huán)的維修操作了，即將更換后的新活塞裝配到氣缸內(nèi)，并將其擠壓到最低點(diǎn)，后在氣缸表面涂抹修復(fù)材料，并重新組裝氣缸。在完成這些操作后，重復(fù)在氣缸內(nèi)部注入修復(fù)材料、啟動(dòng)馬達(dá)、等待發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)性能的操作。

5.3 針對(duì)拉缸故障的維修方法

要想解決發(fā)動(dòng)機(jī)的拉缸問(wèn)題，首先要認(rèn)識(shí)出現(xiàn)拉缸故障的主要現(xiàn)象。潤(rùn)滑油上竄到氣缸內(nèi)引起燒機(jī)油、排氣管冒煙嚴(yán)重、發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲異常以及發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常工作甚至熄火等現(xiàn)象都是拉缸故障的主要表現(xiàn)。應(yīng)用金屬磨損自修復(fù)技術(shù)進(jìn)行拉缸故障維修的具體方法如下：①酌情更換已經(jīng)損壞的研磨氣門(mén)及其油封部件或活塞環(huán)。②采用細(xì)砂紙清除氣缸壁表層的雜質(zhì)。③將活塞調(diào)至下止點(diǎn)，在氣缸表層涂抹修復(fù)材料。在此需要注意一點(diǎn)，就是對(duì)于新機(jī)和經(jīng)過(guò)大修后的發(fā)動(dòng)機(jī)，一定要認(rèn)真按磨合規(guī)程操作（即使用質(zhì)量良好潤(rùn)滑油，按照轉(zhuǎn)速由低到高，負(fù)荷從小到大的原則），最后才能投入正式的負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

6 ?結(jié)束語(yǔ)

金屬磨損自修復(fù)技術(shù)在當(dāng)前汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的維修工作中得到了廣泛的應(yīng)用，此技術(shù)的應(yīng)用核心是：不通過(guò)拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備來(lái)維修，而是利用天然晶體顆粒在摩擦熱因素下發(fā)生的化學(xué)置換反應(yīng)、生成相應(yīng)保護(hù)膜，來(lái)達(dá)到提高金屬器械磨損區(qū)域的耐磨性和光潔度、完成維修工作的目的。與此同時(shí)，此技術(shù)不僅能預(yù)防機(jī)械裝備的磨損還能修復(fù)機(jī)械裝備的磨損，因此，可以評(píng)價(jià)其是一項(xiàng)具有革命性的裝備維修保養(yǎng)技術(shù)。筆者希望通過(guò)此次研究分析，對(duì)此技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的充分發(fā)揮起到促進(jìn)作用。

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