金属磨损自修复技术在汽车发动机维修中的运用

宣峰

摘 要：金属磨损自修复技术，应用金属摩擦表面产生的热能发生置换反应，在金属磨损表面形成耐磨保护层，从而实现磨损部位的自动修复。该技术在汽车发动机维修中应用比较广泛。通过分析金属磨损自修复技术的原理，探究金属磨损自修复技术在汽车发动机维修中的具体应用，从而为汽车维修行业的发展提供参考与借鉴。

关键词：发动机；金属磨损自修复；置换反应

中图分类号：U472.43文献标识码：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.09.048

摩擦磨损在自然界中比较普遍，是机械零件失效的主要原因。发动机磨损故障容易发生，润滑不良、装备质量差、灰尘、温度影响等都容易使磨损加剧。发动机气缸、活塞等属于发动机的心脏部位，当工作条件恶劣时，甚至会影响到发动机的使用寿命[1]。发动机气缸与活塞等磨损率对发动机的修复时间具有很大的影响，其自身的工作环境多为高温高压，容易产生冲击、磨损现象，对气缸体的密封性造成影响，威胁到发动机的性能。气缸磨损量必须要小于内径的0.4%～0.8%。气缸的磨损直接影响因素主要有燃油、润滑油质量、冷却水温度等，间接因素有发动机的振动、转速。

1 金属磨损自修复技术概念与特点分析

金属磨损自修复技术具有一定的革命性，属于表面工程领域。使用的修复材料为一种粒度在10 μm以下的矿石粉体，与润滑脂或者油品混合使用。其主要成分为蛇纹石（3MgO·2SiO2·2H2O），其中软玉含量10%～40%，次石墨含量为1%～10%。在具体的技术应用过程中，修复材料经过挤压，达到金属摩擦表面，并产生较强的结合力，形成金属陶瓷保护层[2]。修复材料与油品无法发生化学反应，不会对油的黏度以及性质造成负面影响，同时无副作用，保持对环境以及人体的无害。发动机活塞环组需要应用通过发动机的解体来实现修复工艺，利用合适的工艺加工，保证发动机的技术性能，属于一种经济方式，可以延长维修间隔。金属磨损自修复技术能够使发动机处于正常的工作状态，从而改善发动机的寿命以及精度，同时可以有效降低摩擦系数，可以能够有效减少停工损失。此项技术应用全新的维修理念。

金属磨损自修复技术能够在不解体装备的前提下，实现机械装备的自修复。该技术在摩擦表面形成密集的保护膜，可以有效补偿间隙，从而改善摩擦表面的硬度以及光洁度，同时有效减少机械振动等产生的噪声，可以有效节约能源，增加机械设备的使用寿命。

2 金属磨损自修复技术的工作机理

金属磨损自修复技术，应用金属摩擦表面产生的热能发生置换反应，在金属磨损表面形成耐磨保护层，从而实现磨损部位的自动修复。该技术在汽车发动机维修中应用比较广泛。汽车发动机维修的金属自修复技术的修复机理是：高弹物变形或氢键这样的弱键断裂吸收外来能量，变形产生的划痕会随着高弹物弹回去或者氢键重新键接消失；另外就是在应力作用下产生裂纹，微胶囊等填充物中包覆的“胶水”出来，填充到裂纹处，把裂纹粘住。金属磨损自修复技术中，所使用的修复材料能够利用润滑脂作为载体，最终达到摩擦表面。纳米级的威力材料能够在发动机零件的摩擦过程中，获得超精研磨效果，从而产生一定的化学效应，改变摩擦表面的金属结构。主要涉及到的物理变化，是纳米级磨损材料在摩擦力的作用下，被进一步磨碎，超研磨作用下的微粒，可以使得金属表现微凸粒断裂，最终提高摩擦表面的光洁度。

所涉及到的化学变化，主要是在超细研磨中，断裂的微凸体在物理变化过程中，释放了大量温度，为微粒中的镁原子与铁原子提供了反应条件，两者发生置换反应。铁原子被置换出来，金属摩擦表面在催化剂、活化剂的作用下，产生铁基硅酸盐保护层，从而起到耐磨保护的作用。在金属保护层形成后，磨损部位会有较高的光洁度以及较低的摩擦系数，从而影响到物理变化的发生，使得摩擦产生的热能降低，进而无法提供置换反应所需的温度，修复层也会停止增厚。而当修复层受到破坏时，金属摩擦产生热量，又会产生置换反应，从而直接修复保护层，达到自动修复的效果。

3 金属磨损自修复技术在汽车发动机维修中的具体应用

活塞环与气缸产生相对运动，两者之间具有直接摩擦，因此，长期磨损下，气缸中可能会产生腰鼓形磨损。其具体磨损原因为：活塞环能够对润滑油的移动产生阻碍作用，部分进入到气缸上部的润滑油，会在气缸压缩、做功冲程的过程中，受到高温高压的作用，最终燃烧[3]。活塞能够对载荷进行冲击，多会影响到气缸与活塞环之间的润滑情况，有散热产生，最终气缸径向多会有不同程度的磨损，尤其是上止点附近，导致腰鼓形磨损产生。

金属磨损自修复技术的具体运行过程为：首先，将修复材料注入到气缸内，避免到达活塞的顶部；然后切断供油系统，并持续启动马达三次，启动间隔10 s，每次启动时间为5 s，通过强制式润滑使修复材料到达摩擦表面，通过活塞作用，进行修复。其中可以将修复材料有效加入到机油中，最终恢复发动机的性能。

参考文献：

[1] 田萌，杨慧荣. 金属磨损自修复技术在汽车发动机维修中的应用[J]. 河南科技，2015，07（04）：40-41.

[2] 邓淑梅. 金属磨损自修复技术在汽车发动机维修中的应用[J]. 福建质量管理，2015，08（08）：113.

[3] 石磊. 蛇纹石添加剂对45钢/镀铬摩擦副磨损自修复实验研究[D].秦皇岛：燕山大学，2011.