金屬磨損自修復技術在汽車發動機維修中的應用

李雙標

（91172部隊，海口 570100）

隨著國力的增強，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，汽車故障種類與數量也隨之增多。發動機作為汽車的核心部件，一旦發生故障，車主通常不得不將其送到維修店維修，而汽車發動機的維修費用不菲，給車主造成了較大經濟壓力。為此，有必要尋找一種更經濟實惠的維修技術。在此背景下金屬磨損自修復技術在汽車維修領域中得到了越來越廣泛的應用。本文就該技術在汽車發動機維修中的應用進行簡要介紹，以供參考。

1 金屬磨損自修復技術的概念

金屬磨損自修復技術是表面工程領域的一項革命性技術，所用的修復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%。修復材料經擠壓作用后到達金屬摩擦表面，從而形成較強的結合力，生成金屬陶瓷保護層[1]。由于該材料與油品無化學反應，不會影響到油品的黏度與性質。同時，該材料綠色環保，對環境與人體均無害。運用該技術能讓發動機正常工作，并能延長發動機的使用壽命，改善其精度，減小摩擦系數，從而減少停工損失。該技術可以在不解體裝備的條件下完成機械設備的自我修復。通過在摩擦表面生成一個保護膜，改善摩擦表面的光潔度與硬度。同時，能夠使機械振動產生的噪音減小，達到節約能源、延長設備使用壽命的目的。

2 金屬磨損自修復技術的工作原理

金屬磨損自修復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雜組分構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性質非常穩定，無毒害作用，不溶于潤滑油，也不與潤滑油產生化學反應。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械的摩擦界面，在研磨作用下微粒與金屬摩擦表面會出現相關的物理變化與化學變化。這能使摩擦系數降低，并達到超精研磨的目的。金屬表面的微凸體在超精研磨的作用下發生斷裂，且金屬表面出現化學置換反應，鎂原子與鐵原子發生反應，從而在鐵基金屬表面形成一個成分為鐵基硅酸鹽的保護層。在機械工作時，零部件之間存在磨損現象，當磨損嚴重時會引起凹凸現象，甚至溫度過高。磨損產生的熱能為置換化學反應提供了繼續的能量，從而使磨損部位得到修復，并提高表面光潔度。同時，還能有效降低摩擦系數。如果摩擦熱能減少，無法滿足修復層化學反應所需的能量，置換反應也會終止，修復也就停止[2]。

3 該技術在汽車發動機維修中的應用

3.1 氣缸磨損不嚴重

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

3.2 氣缸與活塞環損壞嚴重

當出現氣缸與活塞環嚴重磨損時，運用該技術進行維修的操作流程如下。

第一，拆卸已經損壞的活塞環、研磨氣門，并更換發動機氣門油封部件。同時，徹底清除活塞環內的積碳，增設氣缸套。第二，根據相關設計標準將新的活塞與活塞環裝配到氣缸內。第三，在氣缸壁表面均勻涂抹一層自修復材料。第四，氣缸蓋裝配完成，運用金屬自修復技術進行修復。

3.3 拉缸故障

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

4 運用該技術對汽車發動機維修后的試驗結果

4.1 性能試驗

本次運用桑塔納2000時代超人（發動機型號為AJR）進行汽車發動機金屬自修復試驗。通過研究發現發動機性能發生了下列改變：與常規修復技術的發動機相比，運用自修復技術維修后的汽車發動機氣缸壓縮比提高了約10～15%，發動機動力提高了約5～25%，發動機油耗減少了5～12%。此外，有害氣體CO與碳氫化合物排放量減少了10～50%[5]。

4.2 氣缸理化試驗

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

圖1 電子顯微鏡下發動機氣缸金屬陶瓷保護層

5 結語

總之，金屬磨損自修復技術可以說是汽車維修領域的一項革新技術。運用該技術維修汽車，不僅能節省時間，而且更加經濟實惠。通過實踐證實，該技術可以在不拆卸發動機的條件下迅速修復發動機內的磨損部位，進而延長發動機使用壽命。此外，實現了對傳統摩擦學潤滑理論與材料科學、表面工程科學等領域的重大突破。為此，今后我們還應繼續深入研究此技術，加快該技術的更新換代，促進汽車維修行業的進一步發展。