金屬磨損自修復技術在汽車發動機維修中的應用

田 萌 楊慧榮

（河南工業貿易職業學院，河南 鄭州450000）

1 汽車發動機磨損機理

在汽車發動機工作狀態下，氣缸內的活塞處于高速往復式運轉狀態，氣缸產生磨損，且磨損量因活塞在氣缸內所處位置的不同而有一定的差異。一般來說，當氣缸磨損最為嚴重時，氣缸內活塞處于上止點8.0°～12.0°曲軸轉角位置。在這種磨損作用下，氣缸成為“錐形”。除此以外，由于氣缸側面冷卻效率在運行下處于較高狀態，氣缸內活塞所對應的側向壓力也相對較高［1］。因此，氣缸壁內的橫向磨損程度明顯高于縱向磨損程度，造成發動機氣缸出現“失圓”的問題。

2 金屬磨損自修復技術原理

在超精研磨過程中，微凸體斷裂時產生較高的瞬間閃溫，使微粒晶體中鎂原子與摩擦表面的鐵原子發生置換反應，促使抗磨修復材料在催化劑、活化劑作用下發生微燒結、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層。所形成的鐵基硅酸鹽保護層具有一定的選擇性，僅在存在相互摩擦的機械零件金屬摩擦表面生成。同時，在機械零件不斷發生磨損的情況下，產生閃溫的可能性越來越大，磨損過程當中所釋放的熱能恰好能夠支持自修復材料的化學置換反應。在這一過程當中，修復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，摩擦反應中所產生的熱能下降，無法達到修復材料反應所需要的高溫，化學置換反應也就自動停止，并不會持續反應導致修復層厚度不斷增加［2］。

3 應用金屬磨損自修復技術維修發動機

3.1第一種情況：汽車發動機氣缸處于極限磨損范圍以內，活塞環有磨損但并非特別嚴重，即處理后可繼續使用。符合以上情況時，不需要解體發動機，利用金屬磨損自修復技術進行維修的操作步驟如下。

①自汽車發動機氣缸頂部火花塞孔以及噴油器（或柴油發動機）孔，將修復材料注入氣缸內，本環節中需要注意避免將修復材料注入活塞頂部。材料成功注入氣缸內后，操作供油系統使之處于關閉狀態，啟動馬達，每次啟動時間在5.0s左右，間隔10.0s重復啟動，視情況共反復啟動3～4次。啟動馬達的目的是：使所注入的修復材料粒子在氣缸內機油飛濺或強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，完成對氣缸套磨損問題的修復工作。

②將修復材料加入機油當中也是進行發動機維修的重要環節之一。在維修中，當第一次向氣缸內加入自修復材料時，所加入自修復材料的量必須根據發動機潤滑油定量以及壓縮比進行合理設置。自修復材料濃縮液需要在與潤滑油結合時發生稀釋反應，稀釋比例為1（自修復材料濃縮液）：4（潤滑油），經過稀釋處理后的混合液可直接通過機油添加口注入發動機油底殼內。根據實際情況的不同，混合液的加注量也有一定的控制標準：若實際壓縮比為90%×標準值，則混合液加入量可控制在40.0～50.0ml范圍內（每升潤滑油加入量）；若實際壓縮比為80%×標準值，則混合液加入量可控制在40.0～50.0ml這一取值標準基礎之上提高1.2～1.4倍（每升潤滑油加入量）；若實際壓縮比為70%×標準值，則混合液加入量可控制在40.0～50.0ml這一取值標準基礎之上提高1.6～1.8倍（每升潤滑油加入量）。第一次自修復材料加入后，車輛可正常投入運行，當行駛公里數達到400.0～600.0km時，需要進行第二次自修復材料的注入工作。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：若經過第一次自修復材料注入，汽車發動機壓縮比已經恢復至標準值狀態，則在第二次自修復材料的加注中，加注量需要在第一次加注量基礎之上下降1/3～1/2比例。本環節中，還需要對機油濾清器進行更換。混合液注入完成后，對車輛發動機壓縮比以及尾氣排放情況進行動態觀察。

③在自修復材料處理期間，汽車正常運行狀態下應當確保發動機機油無泄漏問題。若觀察到存在泄漏問題，需要按照原比例重新加入自修復材料。

3.2第二種情況：汽車發動機氣缸以及活塞環均嚴重損壞，確定已經無法繼續投入使用。符合以上情況時，利用金屬磨損自修復技術進行維修的操作步驟如下。

①對發生損壞的活塞環、研磨氣門進行拆卸，同時更換發動機氣門油封部件，增設氣缸套，并對當前活塞環內存在的積碳進行徹底清除。

②將新活塞以及活塞環按照設計標準裝配至氣缸內。

③使活塞至下止點，將自修復材料均勻涂抹在發動機汽缸壁表面。

④裝配氣缸蓋總成。

⑤按照第一種情況中的①～②操作步驟進行維修。

3.3第三種情況：汽車發動機運行過程當中水箱處于持續缺水狀態，發動機散熱效果下降，最終表現為拉缸故障。針對符合此情況的發動機故障，利用金屬磨損修復技術進行維修的操作步驟如下。

①對發生損壞的活塞環、研磨氣門進行拆卸，同時更換發動機氣門油封部件，增設氣缸套，并對當前活塞環內存在的積碳進行徹底清除。

②使用細砂紙將發動機氣缸內壁上所附著的雜物清理掉，同時對內氣缸壁表面進行清潔處理。

③使活塞至下止點，將自修復材料均勻涂抹在發動機汽缸壁表面。

④裝配氣缸蓋總成。

⑤按照第一種情況中的①～②操作步驟進行維修。

4 結語

金屬磨損自修復技術在當前汽車發動機維修工作中得到了非常廣泛的應用。相較于一般意義上的維修技術，金屬磨損自修復技術的優勢是：在對汽車發動機磨損問題進行處理時，不需要拆卸發動機，可利用天然晶體顆粒在摩擦熱因素影響下發生的化學置換反應，在發生摩擦磨損的發動機金屬表面生成具有硅酸鐵鹽金屬屬性的陶瓷層，提高磨損區域的耐磨性以及光潔度，達到滿意的修復效果［3］。實踐證實：通過應用金屬磨損自修復技術，能夠在短時間內使汽車發動機磨損部位的機械零件恢復正常尺寸狀態，對延長相關零部件乃至整個發動機使用壽命，提高其可靠性水平意義重大，因此值得展開進一步的研究探討。

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

［2］任彥.我國磨損自修復材料的研究進展［J］.新材料產業，2013（12）：55-58.

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