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汽車零件磨損機理及耐磨修復(fù)措施

2018-02-18 08:45
現(xiàn)代鹽化工 2018年1期
關(guān)鍵詞:汽車零件磨粒機理

吳 梟

在汽車的行駛使用過程當中,零件發(fā)生磨損是不可避免的,這可以算是一種“自然現(xiàn)象”。但是在汽車零件磨損到一定的程度之后,其性能便會明顯下降,并影響到整車的性能和安全性,或是增加汽車的能源消耗。對于發(fā)生了磨損的零件,我們可以對其進行更換,但這樣做成本過高,而且不夠綠色環(huán)保。為了確保汽車的良好性能與安全性,同時降低零件更換的過高成本,提高汽車使用的綠色環(huán)保性,我們可以對汽車零件進行耐磨處理及修復(fù),延長其壽命。

1 汽車零件的磨損機理

將汽車拆開來看,其是由若干的零件所組成的,這些零件所處的位置各不相同,作用、功能、運作也各不相同,所以很多時候它們發(fā)生磨損的機理各異,從整體上來看,汽車零件發(fā)生磨損的機理可以分為4類:粘著磨損、磨粒磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損,下面逐一對其進行分析。

1.1 粘著磨損

從外觀上來看,汽車零件的粘著磨損表面主要呈鱗尾或麻點,汽車有很多零件相互之間是存在摩擦的,摩擦面相互接觸,在分子引力粘附或局部高溫熔入的作用下,接觸點的表面金屬便會發(fā)生轉(zhuǎn)移,從而出現(xiàn)磨損。在汽車零件發(fā)生摩擦?xí)r,原本存在的潤滑油膜可能會因為多種原因的影響而發(fā)生破裂,而從微觀上來講,零件的表面又是較為粗糙的,這就會在摩擦中形成接觸點,造成分子吸附、原子吸附產(chǎn)生,甚至還有可能會產(chǎn)生化學(xué)吸附,最終致使接觸點強粘著的形成。在零件相互摩擦的過程當中,會產(chǎn)生大量的熱,這會使得原子發(fā)生擴散,進一步強化粘著作用[1]。最終,接觸粘著點會在摩擦運動當中發(fā)生塑性變形,甚至被剪切撕脫,這樣一來,零件表面的物質(zhì)就會被轉(zhuǎn)移,而且這個轉(zhuǎn)移過程可以反復(fù)多次地循環(huán),于是便造成粘著磨損。

1.2 磨粒磨損

在汽車零件當中,磨粒磨損這種情況是較為常見的,磨損外觀多呈擦傷、溝紋或條紋狀,其具體所指的是,零件相互摩擦的表面之間存在其他的硬質(zhì)固體顆粒,這些硬質(zhì)固體顆粒便會使得零件在相互摩擦中發(fā)生磨粒磨損,這里到的硬質(zhì)固體顆粒體積往往是非常小的,甚至肉眼難以看見,但是卻實實在在存在,如碳粒、磨粒、塵粒等,均可造成汽車零件的磨粒磨損[2]。這其實是零件磨損的一種簡單形式和機理,零件之間的相互摩擦速度越快、荷載越強,磨損也就越嚴重,磨粒硬度越大,磨損也越嚴重。

1.3 疲勞磨損

汽車零件的疲勞磨損從外觀上來講,其主要呈裂紋或點蝕狀,情況嚴重的話,還可能會出現(xiàn)疲勞脫層。這種磨損具體指的是,汽車零件在滑動與滾動的運動狀態(tài)下,或是單純在滾動運動的情況下,其表層發(fā)生疲勞破壞現(xiàn)象。在零件的摩擦過程當中,其表面微觀存在的凸峰,會處于一個周期性載荷狀態(tài),這會使得零件與零件之間的接觸點發(fā)生塑性變形,造成殘余應(yīng)力,在應(yīng)力的作用下,零件表面便會出現(xiàn)微觀裂紋,并隨疲勞磨損的加劇而擴大,甚至剝落。

1.4 腐蝕磨損

汽車零件的腐蝕磨損,主要指的是由于化學(xué)變化作用,或是電化學(xué)相互作用而引起的磨損,這個磨損的過程,需要有零件本身和其他的介質(zhì)參加。從實際的情況來看,腐蝕磨損可以分為3類:氧化磨損、特殊介質(zhì)腐蝕磨損、穴蝕。

汽車零件的氧化磨損,具體指的是零件在摩擦運動的過程當中,氧氣會吸附在零件的摩擦面上,并逐漸向內(nèi)層擴散,零件的摩擦面一方面會出現(xiàn)塑性變形,另一方面還會產(chǎn)生金屬氧化物、氧的固溶體膜、化學(xué)吸附膜,這些物質(zhì)在切向力和正壓力的作用下,會與零件的表面發(fā)生分離,進而造成磨損。從人們騎車行駛使用的實際情況來看,氧化磨損是相當常見和普遍的,但是磨損程度也往往是最小的,一般來說不會造成零件性能的明顯下降,這主要是由于如今的汽車零件生產(chǎn)制造工藝可以為零件提供一定的氧化磨損防護,不過仍需我們加以重視和注意[3]。

汽車零件的特殊介質(zhì)腐蝕磨損,具體是指汽車零件在鹽、堿、酸等特殊介質(zhì)下,發(fā)生的腐蝕磨損,這種磨損的速度非常快,影響也非常大,尤其是在零件的摩擦運動過程當中,這些特殊介質(zhì)的作用會進一步增加,給零件帶來相當嚴重的磨損。

汽車零件的穴蝕,也可以被稱之為氣蝕,這指的是一種汽車零件在摩擦過程當中,與液體接觸而發(fā)生的表面破壞,從磨損外觀上來看,其主要呈泡沫海綿狀穴坑或麻點狀。在柴油機濕式缸套外壁中,我們便可以經(jīng)常見到穴蝕,其原因是因為柴油機在運轉(zhuǎn)的過程當中,活塞會因為側(cè)向力對缸套造成撞擊,并引起振動,這種振動會使得冷卻水壓發(fā)生波動,如果冷卻水壓波動比冷卻水靜壓更高,便會產(chǎn)生氣泡,如果水壓波動比飽和蒸氣壓更高,氣泡會爆裂,這會使水壓發(fā)生更加劇烈的波動,可超過10 kHz,產(chǎn)生沖擊破和微小的射流,最終使得缸套外壁浸蝕層逐漸脫落,出現(xiàn)穴蝕。

上面介紹了多種汽車零件磨損機理,不過在實際的汽車行駛使用過程當中,零件磨損的發(fā)生,往往不是某一種單一的機理造成的,而可能是多種機理共同造成的,這會使得汽車零件的模式發(fā)生疊加,磨損速度會更快,情況也更嚴重。

2 汽車零件的耐磨處理

汽車在行駛使用過程當中,其零件發(fā)生磨損是必然的,不過雖然磨損不可避免,但是我們卻可以通過一些其他的措施,來增強零件的耐磨性,或是盡量減少其可能受到的磨損,這樣一來便可以使其有效使用時間變得更長,不會在短時間內(nèi)降低性能。

2.1 優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)

在汽車設(shè)計與生產(chǎn)制造的過程當中,我們一方面要提高汽車結(jié)構(gòu)整體的合理性,另一方面還要對其零件的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,改善零件的工作、摩擦環(huán)境條件。例如,對于零件的材料、尺寸、形狀、表面粗糙度、潤滑狀況等都要做出最佳的選擇。在發(fā)動機方面,為了使其可以保持最佳的工況,可以應(yīng)用自動調(diào)節(jié)和控制技術(shù),并采用液力變速器,減小配合的動負荷[4]。

2.2 提高技術(shù)工藝

從零件生產(chǎn)、制造的角度出發(fā),對各個環(huán)節(jié)進行控制與改進,提高其技術(shù)工藝,例如零件的尺寸精度、幾何形狀精度、微觀幾何特性、裝配質(zhì)量、零件動平衡等,都要有所提高,使其在具有最佳物理機械性能的同時,減少其可能受到的磨損。比如,在汽車零件的工作過程當中,由于其工作環(huán)境、功能作用的不同,其都有一個最佳的表面粗糙度,在一段時間的工作、運轉(zhuǎn)、磨合之后,其表面會形成一個良好的工作微觀幾何形狀,具有較高的穩(wěn)定性、耐磨性,其生產(chǎn)、制造的技術(shù)工藝越好,最終的穩(wěn)定性、耐磨性也就會更高。再者是氣缸的網(wǎng)紋磨削,對初始粘著磨損具有非常好的預(yù)防作用,對零件表面進行噴鉬、激光淬火、擠壓、碳氮共滲等技術(shù)工藝加工,也可以有效提高其耐磨性。

2.3 科學(xué)行駛使用汽車

在汽車的行駛使用過程當中,駕駛員的駕駛操作、對汽車的維護保養(yǎng)以及對汽車情況的監(jiān)控,也會在一定程度上影響到汽車零件的磨損情況。例如,汽車在行駛過程當中,如果工況不穩(wěn)定,其零件發(fā)生磨損的速度就會更快,情況也會更嚴重,所以作為駕駛員必須要提高自己的駕駛技術(shù)技巧,盡量使汽車的工況保持穩(wěn)定,減少其非穩(wěn)定工況運行比例,從而減少零件磨損。其次,在汽車的日常行駛使用過程當中,要注意做好保養(yǎng)維護工作,根據(jù)時間或是里程數(shù)定期進行保養(yǎng)維護,最好是能適當?shù)靥崆氨pB(yǎng)維護時間或是縮短保養(yǎng)維護里程數(shù),不需要非等到逼近“臨界點”再做保養(yǎng)維護。在保養(yǎng)維護過程當中,作為專業(yè)人員,必須要對所有的易損零件進行全面的檢查,改善其工作環(huán)境條件,盡量消除可能加重磨損的因素,延長零件的安全使用壽命。除此之外,還可以將現(xiàn)代信息化技術(shù)整合到汽車的生產(chǎn)與制造過程當中,實現(xiàn)對汽車零件的全方位監(jiān)控,動態(tài)反映零件的運行狀態(tài)和磨損情況,以便及時地保養(yǎng)維護或更換,防止事故發(fā)生[5]。

3 汽車零件的磨損修復(fù)

對于已經(jīng)發(fā)生了明顯磨損的零件,我們可以對其進行更換,但是這么做成本是較高的,而且不夠綠色環(huán)保。有相關(guān)的研究已經(jīng)指出,對部分磨損的汽車零件進行科學(xué)的修復(fù),其完全能夠達到正常的性能狀態(tài),所以我們可以對汽車零件進行磨損修復(fù),這樣可以降低成本,另一方面還可以提高汽車使用的綠色環(huán)保性。

汽車零件的磨損修復(fù)具體分為以下幾種方法:(1)局部修理法,即對發(fā)生了磨損的零件進行局部性修理、調(diào)整,具體來說局部修理法又包括換位法、尺寸法等,簡單來說也就是對零件進行換位和尺寸調(diào)整等操作,使其可以再次投入正常的使用。(2)焊修法,即對發(fā)生了磨損的零件進行焊接微信,如破裂、裂紋等,便可以通過此方法實現(xiàn)有效的修復(fù),不過這對操作的技術(shù)要求較高。(3)粘結(jié)法,這種方法主要用于修復(fù)車身零件,修復(fù)粘結(jié)強度不是非常高,主要依靠物理吸附,用于簡單的連接。(4)電鍍法,該方法的基本作用原理是直流電解,金屬與基體金屬之間,能夠?qū)崿F(xiàn)相互之間的結(jié)合,較為牢固,而且耐磨性較好,不過這種方法對于體積過小的汽車零件來說,不是非常的適用。(5)熱噴涂法,該方法是高溫霧化材料后沉積在零件表面,實現(xiàn)對零件的磨損修復(fù),主要在軸或?qū)к壍攘慵哪p修復(fù)上較為適用。

4 結(jié)語

汽車是當前最為普遍、最為重要的一種交通運輸工具,我們在行駛使用汽車的過程當中,必須要注意汽車零件的磨損情況,對其加強日常的檢查、維修、保養(yǎng),并積極采取科學(xué)的耐磨處理與磨損修復(fù)措施,確保其性能,保證汽車的行駛安全。

[參考文獻]

[1] 王華宇.車輛機械零件的磨損及預(yù)防研究[J].汽車與駕駛維修(維修版),2017(7):85-86.

[2] 王小娟.汽車發(fā)動機維修中金屬磨損自修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用[J].時代汽車,2017(6):58-59.

[3] 郝源隆.基于汽車零件的修復(fù)技術(shù)研究[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化,2014(Z2):69-71.

[4] 黃堪豐,張明容.面向磨損表面修復(fù)的汽車零部件再制造技術(shù)研究[J].機電工程技術(shù),2011(8):128-129,

[5] 蘇建成.汽車零部件的磨損失效及其預(yù)防[J].科技視界,2015(19):178-179.

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