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

李雙標(biāo)

（91172部隊，海口 570100）

隨著國力的增強(qiáng)，汽車已成為我國人民出行的重要交通工具，極大方便了人們的工作與生活。與此同時，汽車故障種類與數(shù)量也隨之增多。發(fā)動機(jī)作為汽車的核心部件，一旦發(fā)生故障，車主通常不得不將其送到維修店維修，而汽車發(fā)動機(jī)的維修費用不菲，給車主造成了較大經(jīng)濟(jì)壓力。為此，有必要尋找一種更經(jīng)濟(jì)實惠的維修技術(shù)。在此背景下金屬磨損自修復(fù)技術(shù)在汽車維修領(lǐng)域中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本文就該技術(shù)在汽車發(fā)動機(jī)維修中的應(yīng)用進(jìn)行簡要介紹，以供參考。

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)是表面工程領(lǐng)域的一項革命性技術(shù)，所用的修復(fù)材料是一種礦石粉體，粒度<10μm，通常與潤滑脂或油品混合使用。其中，蛇紋石（3MgO·2SiO2·2H2O）屬于主要成分，其次為軟玉，占比為10～40%；次石墨占比在1～10%。修復(fù)材料經(jīng)擠壓作用后到達(dá)金屬摩擦表面，從而形成較強(qiáng)的結(jié)合力，生成金屬陶瓷保護(hù)層[1]。由于該材料與油品無化學(xué)反應(yīng)，不會影響到油品的黏度與性質(zhì)。同時，該材料綠色環(huán)保，對環(huán)境與人體均無害。運用該技術(shù)能讓發(fā)動機(jī)正常工作，并能延長發(fā)動機(jī)的使用壽命，改善其精度，減小摩擦系數(shù)，從而減少停工損失。該技術(shù)可以在不解體裝備的條件下完成機(jī)械設(shè)備的自我修復(fù)。通過在摩擦表面生成一個保護(hù)膜，改善摩擦表面的光潔度與硬度。同時，能夠使機(jī)械振動產(chǎn)生的噪音減小，達(dá)到節(jié)約能源、延長設(shè)備使用壽命的目的。

2 金屬磨損自修復(fù)技術(shù)的工作原理

金屬磨損自修復(fù)材料是源自一些天然礦石材料，主要成分是由羥基硅酸鹽的復(fù)雜組分構(gòu)成的微米級粒徑的組合物。這些組合物顆粒在常溫條件下化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，無毒害作用，不溶于潤滑油，也不與潤滑油產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。因此，潤滑脂或潤滑油可以作為載體把上述材料顆粒帶入機(jī)械的摩擦界面，在研磨作用下微粒與金屬摩擦表面會出現(xiàn)相關(guān)的物理變化與化學(xué)變化。這能使摩擦系數(shù)降低，并達(dá)到超精研磨的目的。金屬表面的微凸體在超精研磨的作用下發(fā)生斷裂，且金屬表面出現(xiàn)化學(xué)置換反應(yīng)，鎂原子與鐵原子發(fā)生反應(yīng)，從而在鐵基金屬表面形成一個成分為鐵基硅酸鹽的保護(hù)層。在機(jī)械工作時，零部件之間存在磨損現(xiàn)象，當(dāng)磨損嚴(yán)重時會引起凹凸現(xiàn)象，甚至溫度過高。磨損產(chǎn)生的熱能為置換化學(xué)反應(yīng)提供了繼續(xù)的能量，從而使磨損部位得到修復(fù)，并提高表面光潔度。同時，還能有效降低摩擦系數(shù)。如果摩擦熱能減少，無法滿足修復(fù)層化學(xué)反應(yīng)所需的能量，置換反應(yīng)也會終止，修復(fù)也就停止[2]。

3 該技術(shù)在汽車發(fā)動機(jī)維修中的應(yīng)用

3.1 氣缸磨損不嚴(yán)重

若氣缸磨損不嚴(yán)重，未超過限定范圍時，可在不解體發(fā)動機(jī)的條件下運用該技術(shù)進(jìn)行維修。首先，把金屬磨損自修復(fù)材料注入到氣缸內(nèi)，避免修復(fù)材料接觸到活塞頂部。隨后，將供油系統(tǒng)切斷，然后啟動幾次馬達(dá)，啟動時間控制在5s內(nèi)，啟動間隔時間應(yīng)在10s內(nèi)[3]。為了將修復(fù)材料運送至摩擦表面，可采用強(qiáng)制式潤滑方式，并利用活塞工作的變載運動達(dá)到金屬磨損的自我修復(fù)目的。其次，把修復(fù)材料放入機(jī)油內(nèi)，首次添加量必須參照潤滑油定量與壓縮比值，并用潤滑油對修復(fù)材料濃縮液進(jìn)行稀釋處理。然后，將稀釋后的油液放到發(fā)動機(jī)的油底殼內(nèi)進(jìn)行修復(fù)。混合液的加注量標(biāo)準(zhǔn)如下：壓縮機(jī)降到90%時，混合液的加注量標(biāo)準(zhǔn)為40～50ml/L；壓縮機(jī)降到80%時，加注量標(biāo)準(zhǔn)為48～70ml/L；若壓縮機(jī)降到70%時，加注量標(biāo)準(zhǔn)為64～90ml/L。第二次進(jìn)行自修復(fù)材料加注操作時，時間必須控制在首次加注結(jié)束后車輛運行距離400～600km左右。此外，必須定期更換油濾清器。

3.2 氣缸與活塞環(huán)損壞嚴(yán)重

當(dāng)出現(xiàn)氣缸與活塞環(huán)嚴(yán)重磨損時，運用該技術(shù)進(jìn)行維修的操作流程如下。

第一，拆卸已經(jīng)損壞的活塞環(huán)、研磨氣門，并更換發(fā)動機(jī)氣門油封部件。同時，徹底清除活塞環(huán)內(nèi)的積碳，增設(shè)氣缸套。第二，根據(jù)相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)將新的活塞與活塞環(huán)裝配到氣缸內(nèi)。第三，在氣缸壁表面均勻涂抹一層自修復(fù)材料。第四，氣缸蓋裝配完成，運用金屬自修復(fù)技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。

3.3 拉缸故障

汽車發(fā)動機(jī)在工作過程中水箱如果長時間處于缺水狀態(tài)，發(fā)動機(jī)散熱功能就會減弱，最終引起拉缸故障。運用金屬磨損自修復(fù)技術(shù)的維修流程為：首先，將活塞環(huán)與氣門油封更換掉，并清理掉活塞內(nèi)存在的積碳；其次，借助細(xì)砂紙清理氣缸內(nèi)層，清除附著物；再次，運用修復(fù)材料涂抹氣缸壁表面；最后，氣缸蓋裝備完成，運用金屬自修復(fù)技術(shù)進(jìn)行修復(fù)[4]。

4 運用該技術(shù)對汽車發(fā)動機(jī)維修后的試驗結(jié)果

4.1 性能試驗

本次運用桑塔納2000時代超人（發(fā)動機(jī)型號為AJR）進(jìn)行汽車發(fā)動機(jī)金屬自修復(fù)試驗。通過研究發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)性能發(fā)生了下列改變：與常規(guī)修復(fù)技術(shù)的發(fā)動機(jī)相比，運用自修復(fù)技術(shù)維修后的汽車發(fā)動機(jī)氣缸壓縮比提高了約10～15%，發(fā)動機(jī)動力提高了約5～25%，發(fā)動機(jī)油耗減少了5～12%。此外，有害氣體CO與碳?xì)浠衔锱欧帕繙p少了10～50%[5]。

4.2 氣缸理化試驗

利用電子顯微鏡掃描經(jīng)金屬磨損自修復(fù)技術(shù)處理的發(fā)動機(jī)可以發(fā)現(xiàn)，氣缸表面形成了一層金屬陶瓷保護(hù)層，并能清楚觀察到保護(hù)層分為兩部分，包括底層與表層，厚度約為8～10μm（見圖1）。

圖1 電子顯微鏡下發(fā)動機(jī)氣缸金屬陶瓷保護(hù)層

5 結(jié)語

總之，金屬磨損自修復(fù)技術(shù)可以說是汽車維修領(lǐng)域的一項革新技術(shù)。運用該技術(shù)維修汽車，不僅能節(jié)省時間，而且更加經(jīng)濟(jì)實惠。通過實踐證實，該技術(shù)可以在不拆卸發(fā)動機(jī)的條件下迅速修復(fù)發(fā)動機(jī)內(nèi)的磨損部位，進(jìn)而延長發(fā)動機(jī)使用壽命。此外，實現(xiàn)了對傳統(tǒng)摩擦學(xué)潤滑理論與材料科學(xué)、表面工程科學(xué)等領(lǐng)域的重大突破。為此，今后我們還應(yīng)繼續(xù)深入研究此技術(shù)，加快該技術(shù)的更新?lián)Q代，促進(jìn)汽車維修行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。