車輛機械零件的磨損與預防措施

【摘 要】磨損是車輛機械零件的主要的失效形式，本文主要就車輛機械零件磨損的主要形式進行了探討，并論述了對應的預防對策。

【關鍵詞】車輛；機械；零件；磨損

車輛機械零件在工作時，汽車零件工作表面的物質，由于相對運動不斷損耗，使零件產生磨損，造成零件失去設計制造時所給定的功能。按磨損的機理則分為粘著磨損、磨粒磨損、疲勞磨損和腐蝕磨損等。必須對相關磨損進行探討，以便更好的發揮零件功能。

一、粘著磨損

粘著磨損，是指車輛機械零件摩擦表面相互接觸，在接觸點之間由于分子引力粘附或局部高溫熔著，使摩擦表面的金屬發生轉移而引起的磨損。（1）表現形式及危害。粘著磨損會因兩摩擦面間的強度和硬度的不同而引起不同的磨損形式，主要表現為：輕微磨損，涂抹，擦傷，膠合和咬死五種形式。摩擦時潤滑油膜破裂，摩擦副表面由于微觀粗糙而形成接觸點，產生分子吸附和原子吸附，甚至造成化學吸附，使接觸點形成強粘著。摩擦產生大量的熱，促使原子擴散，又強化著微觀接觸點的粘著作用。使摩擦表面在相對滑動時，粘著點產生塑性變形乃至被剪切撕脫，轉移表面物質。這樣通過粘著和撕脫的循環反復，形成粘著磨損。磨損表面的外觀呈現鱗尾或麻點。摩擦表面發生粘著磨損時，會使潤滑油膜破裂，摩擦產生的熱量不能散發，粘著點產生塑性變形被剪切撕脫，再粘著再撕脫；嚴重時會導致摩擦表面被破壞，運動終止，釀成機械事故。（2）預防措施。保證兩摩擦表面間具有易剪切的薄膜，主要有油膜、邊界膜和固體潤滑劑膜等。兩摩擦表面必須形成合適的“楔形”間隙，且潤滑油有必須有合適的粘度，才能形成油膜；適度調整車輛機械零件的配合副之間的間隙，各潤滑部位必須選用合適的潤滑油；在潤滑油中加油性添加劑和抗磨極添加劑，在摩擦時可在零件表面形成邊界膜。正確選擇合適的摩擦副配對材料。采用互溶性小的材料配對組成摩擦副，粘著傾向小，不易發生粘著磨損；或一組摩擦副中，選擇表層較弱的金屬，減少磨損量。

二、磨料磨損

磨料磨損是指摩擦面間由于硬質顆粒或硬質凸出物（磨料），使相對運動的零件表面材料損失，引起的磨損。（1）表現形式及危害。在磨料對摩擦面產生微觀切削、擦傷、刮傷、 沖擊下，摩擦面會產生擦痕、溝槽、凹坑、疲勞、微觀斷裂等磨料磨損破壞，這是車輛機械零件中最常見、危害最大的磨損形式，磨損表面外觀呈擦傷、溝紋或條紋狀。此磨損會大大降低燃油系的壽命，當發動機油底殼潤滑油中的雜質（磨料）增加時，會破壞潤滑油膜、拉傷零件表面，使零件表面磨損加劇，嚴重時會使零件運動卡滯。（2）預防對策。阻止磨料進入摩擦副之間。車輛使用時要按時、按質對空氣濾清器、燃油濾清器和機油濾清器清潔和更換；并保證各管路接頭和接合面處無松動。車輛的維修保養場所要環境清潔、空氣中含塵量小和地面塵土少；裝配前，清洗干凈。

三、疲勞磨損

疲勞磨損是指有相對滾動的零件摩擦面，在接觸應力周期性的作用下，摩擦面材料發生疲勞破壞和微粒脫落的現象。（1）表現形式及危害。它與疲勞斷裂破壞的區別是在摩擦表面微觀凸蜂的周期性載荷作用下，使微觀接觸點產生塑性變形，造成殘余應力、由于應力集中形成微觀裂紋，微觀裂紋隨摩擦進程的延續進一步擴大并交織在一起，最后圍成面積而剝落。疲勞磨損表面外觀呈現裂紋或點蝕狀，甚至出現疲勞脫層。（2）預防措施。提高零件表層材料的品質，減少零件表層材料內的非金屬夾雜物和其他雜質；減少零件表面的缺陷，如軟點、夾雜物、劃痕凹坑和腐蝕坑等，這些地方都可能成為裂紋的發源地。提高零件的表面品質。零件表面粗糙度愈小，則抗疲勞磨損的能力愈強。通過噴丸、激光表面沖擊、表面滲碳滲氮等表面改性工藝，使零件表面獲得殘余壓應力，從而提高零件的抗疲勞磨損能力。

四、腐蝕磨損

腐蝕磨損是指摩擦材料與周圍介質發生化學變化或電化學相互作用引起的磨損。因其介質的性質、介質作用在摩擦表面上的狀態以及摩擦材料性質的不同，腐蝕磨損狀況也不同。（1）氧化腐蝕。摩擦金屬與氧接觸，發生塑性變形時，金屬表面生成氧的固溶體及氧的化合物（FeO.Fe2O3），形成紅褐色的氧化膜。若生成的是脆性氧化膜，它與基體結合處的抗剪切性能很差，在摩擦過程中極易呈小微粒形式磨脫。若生成的是韌性氧化膜，則抗剪切性能好，氧化膜磨損與金屬直接摩擦磨損比較是較緩慢的，或者氧化速度大干磨損速度，則氧化膜便能起到保護摩擦面的作用。（2）化學腐蝕。化學腐蝕是指金屬與介質發生化學反映而引起的損壞。如燃燒產物內含有CO2，SO2，NO等碳、硫和氮的氧化物，以及水蒸氣或冷凝水。它們可直接與金屬起化學反應生成腐蝕性膜層，在切向力作用下，很容易把這種腐蝕性膜層撕脫，從而加速了摩擦面的磨損。（3）電化學腐蝕。電化學腐蝕是指金屬與介質發生電化學反映而引起的損壞。金屬與電解質溶液接觸，能形成原電池，其中電位低的金屬原子溶解成為正離子，使它表面電子過剩構成電池的負極。這種原電池電流無法利用，但是它卻能使負極金屬腐蝕，成為腐蝕電池。如果金屬表面有雜質，且雜質又是高電位構成的正極，也將使金屬產生腐蝕。（4）預防措施。車輛在使用時要避免發動機長期在低溫下工作，避免車輛頻繁啟動或在行駛中突然加減速，減少腐蝕介質的產生。對易發生腐蝕磨損的零件進行表面改性處理，通過鍍鉻、鍍錫、覆蓋油漆、塑料等非金屬層、激光熔覆等獲得防腐蝕保護層，或通過零件發藍、磷化等工藝，在零件表面生成一層致密的保護膜，減緩零件的腐蝕磨損。

五、氣蝕

（1）表現形式及危害。當零件表面與液體接觸，并有相對運動時，若液體與零件接觸處的局部壓力低于液體的飽和蒸氣壓力，溶解在液體中的氣體，會析出形成氣泡。這些氣泡隨液體流到高壓區，氣泡被壓縮、變形和破裂，在氣泡破裂的瞬間，產生很大的沖擊力和顯微射流，作用在零件上很小的面積處。如此反復多次作用，使零件表層材料變形和疲勞剝落。氣蝕在初始時出現麻點坑，隨后由于射流反射和小孔腐蝕作用，使麻點坑的深度越來越大，磨損穴坑呈麻點狀、魚鱗狀和蜂窩狀，嚴重時穿透零件，造成機械故障。（2）預防措施。一是防止和減少氣泡的形成。二是產生氣泡時，要設法使氣泡在遠離機件表面的地方破裂。增加氣缸套的剛度，減小缸套的振動，減少氣泡的產生；增加水套的寬度，減少氣泡破裂時的影響；消除管路中的渦流區和死水區，將氣泡順利帶走；在冷卻液中加入防銹乳化油，都可以減少氣蝕的發生。

六、微動磨損

微動磨損是指兩個互相接觸并壓緊的表面間，發生低幅（100μm以下）往復切向振動時，零件表面材料微粒脫落的現象。（1）表現形式及危害。微動磨損發生在相對靜止的零件表面，如發動機固定處、螺栓聯接處、搭接接頭處、鍵聯接處、以及過盈配合的軸和轂等處，特征是零件表面出現麻點或溝槽。微動磨損的絕對磨損量雖然很小，但危害很大，不但使零件的配合精度下降，緊配合的零件松動，更嚴重的是引起應力集中，使零件的疲勞強度降低，導致零件疲勞斷裂。（2）預防措施。減小零件配合表面之間的振動，對緊配合的零件，應有足夠的預緊力，如在螺栓連接中采用彈簧墊圈或非金屬墊圈預緊。在零件配合表面之問涂覆固體潤滑劑，如二硫化鋁、聚四氟乙烯等，可以減緩件的微動磨損。

參 考 文 獻

[1]張家璽.汽車發動機零件磨損機理分析[J].潤滑與密封.2002（3）：35～38

[2]籍國寶.關于零件磨損若干基本知識[J].農業機械.2000（11）：66～67