金屬磨損自修復(fù)技術(shù)在汽車發(fā)動機(jī)維修中的應(yīng)用

田 萌 楊慧榮

（河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州450000）

1 汽車發(fā)動機(jī)磨損機(jī)理

在汽車發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)下，氣缸內(nèi)的活塞處于高速往復(fù)式運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，氣缸產(chǎn)生磨損，且磨損量因活塞在氣缸內(nèi)所處位置的不同而有一定的差異。一般來說，當(dāng)氣缸磨損最為嚴(yán)重時，氣缸內(nèi)活塞處于上止點(diǎn)8.0°～12.0°曲軸轉(zhuǎn)角位置。在這種磨損作用下，氣缸成為“錐形”。除此以外，由于氣缸側(cè)面冷卻效率在運(yùn)行下處于較高狀態(tài)，氣缸內(nèi)活塞所對應(yīng)的側(cè)向壓力也相對較高［1］。因此，氣缸壁內(nèi)的橫向磨損程度明顯高于縱向磨損程度，造成發(fā)動機(jī)氣缸出現(xiàn)“失圓”的問題。

2 金屬磨損自修復(fù)技術(shù)原理

在超精研磨過程中，微凸體斷裂時產(chǎn)生較高的瞬間閃溫，使微粒晶體中鎂原子與摩擦表面的鐵原子發(fā)生置換反應(yīng)，促使抗磨修復(fù)材料在催化劑、活化劑作用下發(fā)生微燒結(jié)、微冶金過程，從而在鐵基金屬摩擦表面生成鐵基硅酸鹽保護(hù)層。所形成的鐵基硅酸鹽保護(hù)層具有一定的選擇性，僅在存在相互摩擦的機(jī)械零件金屬摩擦表面生成。同時，在機(jī)械零件不斷發(fā)生磨損的情況下，產(chǎn)生閃溫的可能性越來越大，磨損過程當(dāng)中所釋放的熱能恰好能夠支持自修復(fù)材料的化學(xué)置換反應(yīng)。在這一過程當(dāng)中，修復(fù)部位除解決了磨損問題，還有效提高了表面光潔度。由于光潔度提高，摩擦因素降低，摩擦反應(yīng)中所產(chǎn)生的熱能下降，無法達(dá)到修復(fù)材料反應(yīng)所需要的高溫，化學(xué)置換反應(yīng)也就自動停止，并不會持續(xù)反應(yīng)導(dǎo)致修復(fù)層厚度不斷增加［2］。

3 應(yīng)用金屬磨損自修復(fù)技術(shù)維修發(fā)動機(jī)

3.1第一種情況：汽車發(fā)動機(jī)氣缸處于極限磨損范圍以內(nèi)，活塞環(huán)有磨損但并非特別嚴(yán)重，即處理后可繼續(xù)使用。符合以上情況時，不需要解體發(fā)動機(jī)，利用金屬磨損自修復(fù)技術(shù)進(jìn)行維修的操作步驟如下。

①自汽車發(fā)動機(jī)氣缸頂部火花塞孔以及噴油器（或柴油發(fā)動機(jī)）孔，將修復(fù)材料注入氣缸內(nèi)，本環(huán)節(jié)中需要注意避免將修復(fù)材料注入活塞頂部。材料成功注入氣缸內(nèi)后，操作供油系統(tǒng)使之處于關(guān)閉狀態(tài)，啟動馬達(dá)，每次啟動時間在5.0s左右，間隔10.0s重復(fù)啟動，視情況共反復(fù)啟動3～4次。啟動馬達(dá)的目的是：使所注入的修復(fù)材料粒子在氣缸內(nèi)機(jī)油飛濺或強(qiáng)制潤滑的影響下傳輸至摩擦表面，然后利用活塞工作受力不均勻的特點(diǎn)，完成對氣缸套磨損問題的修復(fù)工作。

②將修復(fù)材料加入機(jī)油當(dāng)中也是進(jìn)行發(fā)動機(jī)維修的重要環(huán)節(jié)之一。在維修中，當(dāng)?shù)谝淮蜗驓飧變?nèi)加入自修復(fù)材料時，所加入自修復(fù)材料的量必須根據(jù)發(fā)動機(jī)潤滑油定量以及壓縮比進(jìn)行合理設(shè)置。自修復(fù)材料濃縮液需要在與潤滑油結(jié)合時發(fā)生稀釋反應(yīng)，稀釋比例為1（自修復(fù)材料濃縮液）：4（潤滑油），經(jīng)過稀釋處理后的混合液可直接通過機(jī)油添加口注入發(fā)動機(jī)油底殼內(nèi)。根據(jù)實(shí)際情況的不同，混合液的加注量也有一定的控制標(biāo)準(zhǔn)：若實(shí)際壓縮比為90%×標(biāo)準(zhǔn)值，則混合液加入量可控制在40.0～50.0ml范圍內(nèi)（每升潤滑油加入量）；若實(shí)際壓縮比為80%×標(biāo)準(zhǔn)值，則混合液加入量可控制在40.0～50.0ml這一取值標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)之上提高1.2～1.4倍（每升潤滑油加入量）；若實(shí)際壓縮比為70%×標(biāo)準(zhǔn)值，則混合液加入量可控制在40.0～50.0ml這一取值標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)之上提高1.6～1.8倍（每升潤滑油加入量）。第一次自修復(fù)材料加入后，車輛可正常投入運(yùn)行，當(dāng)行駛公里數(shù)達(dá)到400.0～600.0km時，需要進(jìn)行第二次自修復(fù)材料的注入工作。注入混合液的配置方法以及加入劑量均與第一次操作完全一致。但需要注意的是：若經(jīng)過第一次自修復(fù)材料注入，汽車發(fā)動機(jī)壓縮比已經(jīng)恢復(fù)至標(biāo)準(zhǔn)值狀態(tài)，則在第二次自修復(fù)材料的加注中，加注量需要在第一次加注量基礎(chǔ)之上下降1/3～1/2比例。本環(huán)節(jié)中，還需要對機(jī)油濾清器進(jìn)行更換?；旌弦鹤⑷胪瓿珊?，對車輛發(fā)動機(jī)壓縮比以及尾氣排放情況進(jìn)行動態(tài)觀察。

③在自修復(fù)材料處理期間，汽車正常運(yùn)行狀態(tài)下應(yīng)當(dāng)確保發(fā)動機(jī)機(jī)油無泄漏問題。若觀察到存在泄漏問題，需要按照原比例重新加入自修復(fù)材料。

3.2第二種情況：汽車發(fā)動機(jī)氣缸以及活塞環(huán)均嚴(yán)重?fù)p壞，確定已經(jīng)無法繼續(xù)投入使用。符合以上情況時，利用金屬磨損自修復(fù)技術(shù)進(jìn)行維修的操作步驟如下。

①對發(fā)生損壞的活塞環(huán)、研磨氣門進(jìn)行拆卸，同時更換發(fā)動機(jī)氣門油封部件，增設(shè)氣缸套，并對當(dāng)前活塞環(huán)內(nèi)存在的積碳進(jìn)行徹底清除。

②將新活塞以及活塞環(huán)按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝配至氣缸內(nèi)。

③使活塞至下止點(diǎn)，將自修復(fù)材料均勻涂抹在發(fā)動機(jī)汽缸壁表面。

④裝配氣缸蓋總成。

⑤按照第一種情況中的①～②操作步驟進(jìn)行維修。

3.3第三種情況：汽車發(fā)動機(jī)運(yùn)行過程當(dāng)中水箱處于持續(xù)缺水狀態(tài)，發(fā)動機(jī)散熱效果下降，最終表現(xiàn)為拉缸故障。針對符合此情況的發(fā)動機(jī)故障，利用金屬磨損修復(fù)技術(shù)進(jìn)行維修的操作步驟如下。

①對發(fā)生損壞的活塞環(huán)、研磨氣門進(jìn)行拆卸，同時更換發(fā)動機(jī)氣門油封部件，增設(shè)氣缸套，并對當(dāng)前活塞環(huán)內(nèi)存在的積碳進(jìn)行徹底清除。

②使用細(xì)砂紙將發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)壁上所附著的雜物清理掉，同時對內(nèi)氣缸壁表面進(jìn)行清潔處理。

③使活塞至下止點(diǎn)，將自修復(fù)材料均勻涂抹在發(fā)動機(jī)汽缸壁表面。

④裝配氣缸蓋總成。

⑤按照第一種情況中的①～②操作步驟進(jìn)行維修。

4 結(jié)語

金屬磨損自修復(fù)技術(shù)在當(dāng)前汽車發(fā)動機(jī)維修工作中得到了非常廣泛的應(yīng)用。相較于一般意義上的維修技術(shù)，金屬磨損自修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢是：在對汽車發(fā)動機(jī)磨損問題進(jìn)行處理時，不需要拆卸發(fā)動機(jī)，可利用天然晶體顆粒在摩擦熱因素影響下發(fā)生的化學(xué)置換反應(yīng)，在發(fā)生摩擦磨損的發(fā)動機(jī)金屬表面生成具有硅酸鐵鹽金屬屬性的陶瓷層，提高磨損區(qū)域的耐磨性以及光潔度，達(dá)到滿意的修復(fù)效果［3］。實(shí)踐證實(shí)：通過應(yīng)用金屬磨損自修復(fù)技術(shù)，能夠在短時間內(nèi)使汽車發(fā)動機(jī)磨損部位的機(jī)械零件恢復(fù)正常尺寸狀態(tài)，對延長相關(guān)零部件乃至整個發(fā)動機(jī)使用壽命，提高其可靠性水平意義重大，因此值得展開進(jìn)一步的研究探討。

［1］史佩京，許一，劉謙，等.納米復(fù)合自修復(fù)添加劑的制備及其在發(fā)動機(jī)上的應(yīng)用［J］.中國表面工程，2004，17（2）：37-40.

［2］任彥.我國磨損自修復(fù)材料的研究進(jìn)展［J］.新材料產(chǎn)業(yè)，2013（12）：55-58.

［3］劉家浚，郭鳳煒.一種摩擦表面自修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用效果及分析［J］.中國表面工程，2004，17（3）：42-45，47.