敬謙

（隴東學(xué)院，甘肅 慶陽 745000）

磨損是造成材料失效的原因之一，磨損和摩擦是降低機(jī)械設(shè)備可靠性、壽命、安全性的主要原因。美國、日本等國家研究指出，由于磨損失效造成的機(jī)器零件故障直接導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的比例大約在2%，由此可知，采取相應(yīng)的技術(shù)措施降低磨損失效發(fā)生率尤為重要?，F(xiàn)階段應(yīng)用的降低構(gòu)建磨損失效發(fā)生率的技術(shù)主要有3種，一是，修復(fù)技術(shù)；二是，減摩技術(shù)；三是，抗磨技術(shù)。ART即金屬磨損自修復(fù)技術(shù)是一種新的表面工程技術(shù)，這種技術(shù)結(jié)合了動態(tài)自修復(fù)功能、減摩功能、抗磨功能，ART材料主要成分為添加劑、催化劑及礦物成份粉粒，包括Mg6Si4O10（OH）8、Al2O3、SiO2、Fe2O3、CaO、MgO等。ART技術(shù)的核心是特殊成分的微納米粉體材料在金屬表面形成類金屬陶瓷改性層，在產(chǎn)生摩擦?xí)r，類金屬陶瓷改性層將摩擦轉(zhuǎn)變成為耐磨保護(hù)層，如果構(gòu)件發(fā)生磨損則在金屬表面進(jìn)行選擇性的動態(tài)修復(fù)。

改革開放以來，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平快速提升，汽車的數(shù)量逐年增加，當(dāng)前汽車已經(jīng)成為了生活的剛需品，同時汽車維修的市場也也越來越大。發(fā)動機(jī)是汽車的核心部件，一旦發(fā)動機(jī)出現(xiàn)故障，只能在4S店進(jìn)行維修。但是，汽車發(fā)動機(jī)的維修成本較高，花費(fèi)金額大，因此，十分有必要加強(qiáng)汽車發(fā)動機(jī)維修技術(shù)的研究。而金屬磨損自修復(fù)技術(shù)成本低，并且應(yīng)用效果好。

1 金屬磨損自修復(fù)技術(shù)的機(jī)理

當(dāng)前國內(nèi)外的專家都十分重視該技術(shù)的研究，我國的研究者如徐濱士等人第一次提出金屬磨損摩擦自修復(fù)原理。楊鶴等人通過試驗的方法，驗證了主要組分為Mg6Si4O10（OH）8的金屬磨損自修復(fù)劑的應(yīng)用效果，研究結(jié)果表明，該修復(fù)劑的應(yīng)用提高了金屬表面硬度。王磊等人以羥基硅酸鎂為自修復(fù)劑，試樣盤表面形成了保護(hù)層。近年來，金屬磨損自修復(fù)技術(shù)應(yīng)用在了汽車發(fā)動機(jī)和軸承的維系中。李華偉將金屬磨損自修復(fù)技術(shù)應(yīng)用在6310滾動軸承上，該技術(shù)的應(yīng)用可以顯著提高軸承的壽命。金屬磨損自修復(fù)技術(shù)在汽車發(fā)動機(jī)表面應(yīng)用時，可以延長整個發(fā)動機(jī)及相關(guān)零部件的使用壽命。

金屬磨損自修復(fù)技術(shù)（ART）屬于原位摩擦化學(xué)自修復(fù)的一種，在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，設(shè)備摩擦副表面添加了帶有ART粉體的潤滑脂或潤滑油，在設(shè)備的磨損區(qū)域，由于微粒研磨剪切力、摩擦切削力的共同作用使磨損區(qū)域局部出現(xiàn)微高溫，此時，摩擦副表面的ART粉體發(fā)生熱化學(xué)置換反應(yīng)、力化學(xué)反應(yīng)生成類金屬陶瓷層，類金屬陶瓷層在熱能的作用下持續(xù)生長填補(bǔ)摩擦副的缺陷，直至恢復(fù)到最佳的配合間隙，最終實現(xiàn)磨損自修復(fù)，這種修復(fù)過程是不可逆的。從理論角度來講，金屬磨損自修復(fù)技術(shù)可以應(yīng)用在任何機(jī)械設(shè)備的摩擦副及磨損零部件。

2 汽車發(fā)動機(jī)出現(xiàn)的主要故障成因及分析

汽車發(fā)動機(jī)故障是汽車故障中的常見類型，并且發(fā)生率較高，造成汽車發(fā)動機(jī)故障的原因主要有氣缸磨損因素、拉缸因素等。

2.1 氣缸磨損因素造成的發(fā)動機(jī)故障

汽車發(fā)動機(jī)在工作時，氣缸內(nèi)的活塞運(yùn)動速度較快，活塞的這種往復(fù)運(yùn)動導(dǎo)致氣缸不可避免的發(fā)生磨損。發(fā)動機(jī)是否需要進(jìn)行大修的依據(jù)之一為氣缸的磨損程度。氣缸發(fā)生的磨損主要包括機(jī)械磨損、腐蝕磨損、磨料磨損三個方面。機(jī)械磨損主要是氣缸和活塞之間存在相互摩擦力，如果氣缸和活塞配合時存在較大的間隙，則活塞邊緣或者活塞環(huán)由于運(yùn)動中的刮蹭作用會增大摩擦力導(dǎo)致氣缸的磨損，如果活塞表面比較粗糙或者運(yùn)動時產(chǎn)生的爆發(fā)力較大則會加速氣缸的磨損。腐蝕磨損主要時燃燒混合氣時產(chǎn)生酸性氧化物和有機(jī)酸，從而對氣缸表面產(chǎn)生腐蝕作用。磨料磨損主要是由于機(jī)油濾清器和空氣濾清器的工作效果不佳，導(dǎo)致雜質(zhì)如空氣雜質(zhì)、潤滑油雜質(zhì)等進(jìn)入氣缸，造成氣缸內(nèi)壁磨料磨損。

2.2 拉缸因素造成的汽車發(fā)動機(jī)故障

氣缸故障總稱為拉缸，也就是在氣缸的內(nèi)壁產(chǎn)生比較深的溝紋，這種溝紋將會降低氣缸壁與活塞之間的密封性，造成動力性的損失，這是是發(fā)送機(jī)產(chǎn)生的一種重大故障，造成發(fā)動機(jī)拉缸的因素很多。一是，機(jī)油質(zhì)量因素造成汽車發(fā)動機(jī)拉缸。首先，如果機(jī)油質(zhì)量不過關(guān)，機(jī)油較稀，粘度過低，產(chǎn)生的潤滑效果不佳，因此，為了避免出現(xiàn)這個現(xiàn)象，通常購買的為粘稠度過高的機(jī)油，但是，如果機(jī)油的粘稠度過高則可能會造成汽缸壁潤滑油失效，造成拉缸故障。機(jī)油雜質(zhì)含量高、機(jī)油的潤滑性能不足也會造成汽車發(fā)動機(jī)拉缸故障。二是，修復(fù)的氣缸表面過于粗糙或者不平，沒有達(dá)到相關(guān)的要求則會顯著降低氣缸的摩擦副與活塞環(huán)之間的密封性，從而造成氣缸出現(xiàn)腰鼓形磨損（中間大兩頭?。┗蚴强v向機(jī)械劃痕。出現(xiàn)活塞配缸間隙過大或過小的情況，如果間隙過大則活塞運(yùn)動時產(chǎn)生的沖擊載荷不均勻不肯定，對潤滑油膜產(chǎn)生破壞作用；如果間隙過小則活塞受熱之后體積變大，變大的活塞對氣缸產(chǎn)生一個擠壓力，對潤滑油的作用產(chǎn)生影響，抑制潤滑油膜的形成。三是，油門超大負(fù)荷工作或者減載限速操作不當(dāng)也會造成汽車發(fā)動機(jī)的拉缸故障。

除了上述的兩方面因素，發(fā)動機(jī)的不恰當(dāng)改裝及發(fā)動機(jī)本身應(yīng)用的材料也是造成汽車發(fā)動機(jī)故障的因素。

3 基于金屬磨損自修復(fù)技術(shù)的汽車發(fā)動機(jī)維修方法

3.1 基于金屬磨損自修復(fù)技術(shù)的氣缸磨損的維修

如果汽車發(fā)動機(jī)的氣缸的磨損較小，處于早期磨損的范圍內(nèi)，則可以直接利用金屬磨損自修復(fù)技術(shù)進(jìn)行氣缸維修，維修的操作步驟如下：

（1）在汽車發(fā)動機(jī)的氣缸中注入金屬磨損自修復(fù)材料，在發(fā)動機(jī)不供油的情況下，反復(fù)啟動發(fā)動機(jī)，將修復(fù)材料傳輸?shù)桨l(fā)動機(jī)內(nèi)部的氣缸摩擦表面，活塞運(yùn)動時產(chǎn)生熱能從而實現(xiàn)氣缸磨損表面的金屬磨損自修復(fù)。

（2）在機(jī)油中直接放入金屬磨損自修復(fù)材料，第一次添加金屬磨損自修復(fù)材料時應(yīng)該以潤滑油的定量與壓縮比值作為依據(jù)，制作潤滑油與修復(fù)材料的混合液放在發(fā)動機(jī)的油殼底。如果實際壓縮比為90%×標(biāo)準(zhǔn)值，則混合液的加注量為40～50mL/L；如果實際壓縮比為80%×標(biāo)準(zhǔn)值，則混合液的加注量為48～70mL/L；如果實際壓縮比為70%×標(biāo)準(zhǔn)值，則混合液的加注量為64～90mL/L。第二次加注修復(fù)材料時，當(dāng)汽車發(fā)動機(jī)氣缸第一次添加金屬磨損自修復(fù)材料后運(yùn)行距離處于400～600km時，則進(jìn)行第二次添加金屬磨損自修復(fù)材料。添加金屬磨損自修復(fù)材料之后需要注意2個問題，一是，定期對油濾清器進(jìn)行更換，防止油中的雜質(zhì)進(jìn)入氣缸降低氣缸修復(fù)效果；二是，確保添加的機(jī)油量足夠，一旦機(jī)油泄露及時根據(jù)原比例完成補(bǔ)充。

如果汽車發(fā)動機(jī)的氣缸或活塞環(huán)的磨損嚴(yán)重，則進(jìn)行金屬磨損自修復(fù)時，需要更換相應(yīng)的部件如油封、研磨氣門，同時徹底的清潔活塞及活塞環(huán)，在氣缸的內(nèi)壁表面直接涂抹金屬磨損自修復(fù)材料，在發(fā)動機(jī)工作過程中，材料填補(bǔ)摩擦副的缺陷，完成修復(fù)。

3.2 基于金屬磨損自修復(fù)技術(shù)的拉缸故障的維修

汽車?yán)坠收系闹饕憩F(xiàn)為發(fā)動機(jī)不能正常工作熄火、發(fā)動機(jī)噪聲異常、排氣管冒煙嚴(yán)重、潤滑油上竄到氣缸內(nèi)引起燒機(jī)油。汽車發(fā)動機(jī)出現(xiàn)拉缸故障時，主要因素時由于發(fā)動機(jī)在長時間行駛過程中，由于水量不足造成發(fā)動機(jī)過熱，修復(fù)時，第一步，先更換活塞環(huán)；第二步，采用細(xì)砂紙徹底清理氣缸表面，保持氣缸表面干凈；第三步，活塞調(diào)至下止點之后，在氣缸表面涂抹金屬自修復(fù)材料，之后根據(jù)實際的需求氣缸中多次添加修復(fù)材料，重復(fù)啟動發(fā)動機(jī)。如果汽車發(fā)動機(jī)屬于新機(jī)或者經(jīng)過大修之后的機(jī)器，則一定要使用質(zhì)量滿足規(guī)范要求的潤滑油，根按照規(guī)程進(jìn)行磨合操作，磨合操作完成之后才能正式投入負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 結(jié)語

金屬磨損自修復(fù)技術(shù)在汽車發(fā)動機(jī)中的維修中的應(yīng)用無需拆卸發(fā)動機(jī)設(shè)備，可以利用金屬磨損自修復(fù)材料中的天然晶體顆粒在摩擦熱能的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而在零件表面形成保護(hù)膜，提高發(fā)動機(jī)零件的耐磨性，修復(fù)已經(jīng)磨損的零件。金屬磨損自修復(fù)技術(shù)是一種新型的裝備維修保養(yǎng)技術(shù)，值得推廣應(yīng)用。