宋真玉

(陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車工程學(xué)院，陜西 咸陽 712000)

車輛機械零部件對于整個車輛而言，都發(fā)揮著不容忽視和替代的作用，但是，其經(jīng)常會出現(xiàn)失效狀態(tài)，即變形、疲勞、磨損、腐蝕等等，其中，最重要的就是磨損。根據(jù)相關(guān)資料調(diào)查顯示，磨損現(xiàn)象的存在，會造成至少3/4的車輛零部件報廢。機械零部件在長時間的高壓和高溫作用下，出現(xiàn)磨損是非常常見，尤其是在機械零部件的表面，從而就會極易引發(fā)零部件報廢現(xiàn)象，進而導(dǎo)致車輛出現(xiàn)故障。這樣一來，車輛的機械性能就會明顯下降，而維修成本則會隨之增加，在最為嚴重的時候，還會導(dǎo)致交通事故發(fā)生。因此，對車輛機械零部件的磨損進行詳細分析，并制定有效的預(yù)防與保養(yǎng)措施對于車輛自身和駕駛?cè)硕远际鞘种匾摹?/p>

1 車輛機械零部件的磨損

在車輛行駛時，發(fā)動機所產(chǎn)生的動力，會直接導(dǎo)致機械零部件彼此之間產(chǎn)生接觸和摩擦，在長時間處于摩擦的狀態(tài)下，就會使得零部件發(fā)生磨損，從而導(dǎo)致零部件失效。就磨損的方式而言，主要可以劃分為六類，即黏著磨損、磨料磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損、氣蝕、微動磨損，其中黏著磨損、磨料磨損、疲勞磨損和腐蝕磨損是比較常見的。

1.1 黏著磨損

黏著磨損之所以發(fā)生，主要是因為分子引力的粘附與局部高溫的熔著。車輛自身所具備的機械零部件，其中一些強度與剛性都比較低，但是，還有很多是以高分子材料為載體所制成的，因為接觸面分子之間產(chǎn)生引力黏附，導(dǎo)致機械零部件的接觸點形成了非常強大的黏著現(xiàn)象，一旦長期如此，就會發(fā)生膠著和咬死等現(xiàn)象。另外，車輛在高速行駛時，發(fā)動機始終處于高速運轉(zhuǎn)的狀態(tài)，使得機械零部件彼此之間的摩擦不斷加劇，產(chǎn)生大量熱力，從而造成局部發(fā)生高溫熔著，最終形成黏著磨損。黏著磨損的出現(xiàn)，直接促使?jié)櫥湍ぐl(fā)生破裂，產(chǎn)生巨大熱能，難以揮發(fā)，以此導(dǎo)致接觸面被嚴重?zé)龤?，進而導(dǎo)致發(fā)生嚴重事故。同時，黏著磨損的體積磨損量與滑動距離、法向載荷之間是正向關(guān)系，與較軟材料的硬度是反向關(guān)系，其規(guī)律可以通過式(1)表示：

W=k×(NL/HB)

(1)

式中：W為體積磨損量,cm3/N·m；L為滑動距離,m；HB為軟材料的布氏硬度,N/cm2；k為磨損系數(shù)，cm3/N·m，和接觸產(chǎn)生的概率、摩擦副的材料等因素相關(guān)。從式(1)中可知，k值越大，體積磨損量越大。摩擦副表面間有潤滑劑的時候，在空氣或真空中，體積磨損量都很小，而摩擦副的表面沒有污染膜，在空氣中摩擦的時候，體積磨損量最大。

1.2 磨料磨損

磨料磨損主要是受車輛機械零部件上存在的硬質(zhì)顆粒和凸出物的影響而產(chǎn)生，其會直接造成車輛在行駛時，各個零部件之間相互撞擊，發(fā)生些許的變形現(xiàn)象，從而引發(fā)磨損，具體如圖1所示。磨料磨損和黏著磨損之間的最大差別，就是把硬質(zhì)顆粒和凸出物會撞擊到零件，形成實質(zhì)性破壞。在車輛機械零部件磨損中，磨料磨損的程度最大，在嚴重的時候，還會導(dǎo)致切削、斷裂、溝槽、凹坑等現(xiàn)象發(fā)生[1]。

圖1 磨料磨損示意圖

1.3 疲勞磨損

疲勞磨損也就是所謂的接觸疲勞磨損，即零部件的表面在滾動或者滾滑復(fù)合的時候，在長期接觸交變應(yīng)力的作用下，促使接觸表面出現(xiàn)了疲勞斷裂現(xiàn)象，從而導(dǎo)致點蝕和剝落。具體如表1所示。零部件在長期周期作用力的影響下，自身發(fā)生塑性形變，產(chǎn)生些微的斷裂現(xiàn)象，即零部件接觸面形成了麻點形狀的凹坑。這種磨損主要發(fā)生在車輛滾動軸承與齒輪間。對此，必須及時進行處理，否則將會引發(fā)嚴重的安全事故。

表1 點蝕與剝落

1.4 腐蝕磨損

因為車輛機械零部件的表層和周圍介質(zhì)發(fā)生了電化學(xué)反應(yīng)，從而形成磨損，就是所謂腐蝕磨損。對于腐蝕磨損而言，在相對較輕的時候，應(yīng)及時加以處理，否則長期下去，將會演變成重度磨損，具體如圖2所示。在車輛中，大多數(shù)的機械零部件都是以金屬為材料的，其中，一部分活性金屬和空氣中的氣體產(chǎn)生化學(xué)變化，就會導(dǎo)致機械零部件發(fā)生硫化和氧化，造成車輛機械零部件的接觸面保護層快速脫落，這樣一來，零部件就會被嚴重損壞，導(dǎo)致安全事故。

圖2 腐蝕磨損示意圖

1.5 氣 蝕

在液體和零部件的表層相接觸，同時開始相對運動的時候，液體飽和蒸汽壓力比液體和零部件接觸位置的局部壓力要相對較高，這時，溶解在液體中的氣體會成為氣泡，并和液體流到高壓區(qū)域，在此過程中，氣泡勢必會發(fā)生變化，但是，在其破裂的時候，會產(chǎn)生非常大的沖擊力和顯微射流，從而表面材料發(fā)生疲勞性剝落，具體如圖3所示。在發(fā)生氣蝕前，會出現(xiàn)麻點坑，然后進一步增加其深度，最終導(dǎo)致零部件發(fā)生穿透現(xiàn)象，進而誘發(fā)機械故障。

圖3 氣蝕示意圖

1.6 微動磨損

所謂微動磨損，實際上就是兩個相互接觸，而且壓緊的表面之間，發(fā)生低幅往復(fù)切向振動的時候，零部件發(fā)生了微粒脫落的不良狀況。具體如圖4所示。

2 車輛機械零部件磨損的預(yù)防措施

2.1 黏著磨損的預(yù)防

在車輛機械零部件產(chǎn)生摩擦的表層上，安插比較容易進行剪切的薄膜，即邊界膜和潤滑劑膜都可行，其能夠充分發(fā)揮潤滑作用，大大減少機械零部件間的摩擦程度。想要將薄膜的作用有效發(fā)揮出來，就必須保證機械零部件間的摩擦表面間隙呈楔形狀，而且間隙的規(guī)格與設(shè)計的相關(guān)要求相符[2]。薄膜的黏度必須充足，需要以潤滑位置的具體需求作為依據(jù)，合理選擇潤滑劑。

圖4 微動磨損示意圖

2.2 磨料磨損的預(yù)防

就磨損來講，存在土粒、型芯砂、鋁碎片等不小心進入零部件內(nèi)部，導(dǎo)致摩擦產(chǎn)生磨損。所以，在車輛生產(chǎn)與使用時，需要全面做好密封工作，防止雜質(zhì)進入零部件內(nèi)。車輛在維修的時候，周圍環(huán)境要足夠干凈，不能有太多的灰塵，在裝配之前，需要做好清潔工作。同時，在平時，還需要定期做好空氣慮化和清潔工作，對零部件的連接位置進行詳細檢查，防止銜接位置有松動現(xiàn)象。在使用車輛時，定期對機油濾清器、燃油濾清器、空氣濾清器等及時更換和清理，防止摩擦副間內(nèi)有磨料進入[3]。在生產(chǎn)車輛時，在裝配好零部件之后，還需要全方位清潔，確保其表面沒有雜質(zhì)存在。

2.3 疲勞磨損的預(yù)防

想要有效預(yù)防疲勞磨損，必須全面確保制作機械零部件相關(guān)材料足夠干凈，以此促使零件表面的摩擦系數(shù)有所下降，其中，摩擦系數(shù)越小，那么零部件自身的抗疲勞磨損力就會越強。對此，可以對非金屬雜質(zhì)的含量進行有效控制，尤其是基體組織和碳化物的均勻性等等，都會在很大程度上提高機械零部件制作材料的清潔程度。與此同時，還可以根據(jù)車輛的零部件使用要求，通過滲碳和滲氮等表面強化工藝，提高機械零部件的硬度，從而大大降低零部件表面出現(xiàn)疲勞磨損的幾率[4]。

2.4 腐蝕磨損的預(yù)防

發(fā)動機運作的條件充分科學(xué)、合理，避免其長期處于較低條件運轉(zhuǎn)，另外，還要注意車輛的正常駕駛，不能頻繁啟動，避免車輛在駕駛時，出現(xiàn)突然減速的現(xiàn)象，從而有效防止腐蝕磨損發(fā)生。把表面改性切實應(yīng)用到很容易出現(xiàn)腐蝕磨損的機械零部件中去加以處理，利用鍍錫和塑料等材料，預(yù)防腐蝕，以此有效減少零部件的腐蝕磨損現(xiàn)象發(fā)生[5]。同時，還可以通過磷化處理技術(shù)，全面梳理零部件的表面，以此形成非常嚴密的保護層。在平時駕車時，還需要養(yǎng)成良好習(xí)慣，防止因為頻繁啟動或者突然加速等行為，導(dǎo)致零部件的表面發(fā)生腐蝕磨損現(xiàn)象[6]。

2.5 氣蝕的預(yù)防

為了在一定程度上降低氣蝕發(fā)生的幾率，需要先減少氣泡的形成，而有效避免氣泡產(chǎn)生，主要就是把機械零部件表面的氣泡破裂。

2.6 微動磨損的預(yù)防

嚴格控制零部件與表面相配合的振動，并且在其之間適當(dāng)涂抹固體潤滑劑。

3 車輛機械零部件磨損的保養(yǎng)措施

3.1 提高表層材料質(zhì)量

車輛機械零部件的磨損是由各種原因所造成的，而且形式各不相同，這就需要切實根據(jù)各種不同的磨損類型，采取具有針對性的預(yù)防措施，以此有效降低車輛機械零部件的磨損。在表層材料生產(chǎn)時，盡量減少其所含的非金屬雜質(zhì)成分，及時排除零件表層上存在的缺陷，防止出現(xiàn)凹槽、劃痕、雜質(zhì)等。在車輛機械零部件生產(chǎn)時，還需要盡量降低零部件表面的粗糙程度，確保其足夠光滑整潔，并有效提高生產(chǎn)質(zhì)量。對此，可以通過表面激光沖擊、噴丸、滲碳、滲氮等技術(shù)，提高零部件表層質(zhì)量，促使零部件充分具備相對較高的抗磨損性能，以此延長零部件的使用壽命[7]。對車輛機械零部件的質(zhì)量進行全方位檢查，保證所查處的數(shù)量占據(jù)比較高的比重，可以將車輛機械零部件的生產(chǎn)質(zhì)量情況全面反映出來。而在檢查質(zhì)量的時候，有缺陷的零部件數(shù)量超過標(biāo)準要求的情況下，應(yīng)進一步擴大檢查范圍，并及時處理有缺陷的零部件。另外，在更換車輛機械零部件的時候，也必須對其質(zhì)量做好檢查工作，防止出現(xiàn)安全問題。

3.2 保證正常的工作載荷

車輛機械工作載荷對零部件的損耗過程有著直接性的影響。零部件的磨損會在負荷的不斷增加影響下，而隨之加大。在零部件所承受的載荷與設(shè)計載荷不相符的時候，磨損就會有所加劇。另外，在其他的條件相同時，與動載荷磨損相比，穩(wěn)定載荷產(chǎn)生的磨損會相對小一些，故障也比較少，壽命也會明顯縮短。發(fā)動機在不穩(wěn)定載荷的狀態(tài)下相較于在穩(wěn)定的載荷狀態(tài)下運作，其零部件磨損將會直接增大兩倍。而在正常的負荷下運轉(zhuǎn)，發(fā)生故障的幾率將會明顯降低，而且壽命也比較長。經(jīng)常性在大范圍負荷變動的機械零部件磨損明顯要高于連續(xù)性穩(wěn)定工作的零部件，所以，應(yīng)在最大程度上保證車輛零部件的正常工作載荷。

4 結(jié) 語

綜上所述，車輛機械零部件的磨損，是在很多因素的共同作用下所形成的，如果其中腐蝕磨損、磨料磨損、黏著磨損、疲勞磨損等同時出現(xiàn)，相關(guān)人員必須具備良好的專業(yè)素質(zhì)，才能夠全方位兼顧其中的各種相關(guān)因素，以此作為依據(jù)，制定科學(xué)有效的應(yīng)對措施。首先，應(yīng)全面提高車輛機械零部件的質(zhì)量，對其表面做好保護工作，并定期進行全面清潔，避免有磨料和雜質(zhì)進入其中，從而大大降低車輛機械零部件的磨損，進一步延長零部件的使用壽命，確保車輛得以安全穩(wěn)定運行。