挖掘机维修-品牌挖机修理案例-湿式缸套的“点蚀”与预防
- 作者:中国液压网
- 时间:2010-02-06
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水冷式发动机在使用过程中，缸套常会出现“冒、滴、漏”水，致使发动机不能正常工作。通过试验，发现所有缸套溃破的部位和方向均相同，经分析，这是由于缸套表面的“点蚀”而引起。下面就“点蚀”的原因及预防进行分析。
1 试验
在一台日产AMR370空压机的三菱6DB－10P柴油发动机上更换一组新缸套，使用三个月后（南京地区），拉出缸套即发现六个缸套靠出水管的承压侧（从前向后看的左侧）出现垂直方向的线状不规则小孔，其余部位未出现。且1缸（靠近水泵）缸套出现的小孔密而深，依次往后逐渐减轻；装复原缸套继续使用，18 个月后，豆缸缸套出现向油底壳滴水现象，，发动机不能使用。经解体后，拉出六个缸套，发现1缸缸套已“点蚀”严重，形成一个通孔，还有很多较深陷的孔穴，将要通漏；其余各缸套孔穴也比原来加大变深，仍为l－6缸依次减轻状况。
2 “点蚀”的原因分析
水冷式发动机缸套周围的冷却水以一定的压力进行循环；一定压力的循环水在流动过程中，液滴对缸套表面产生撞击作用，在这些负载作用下，缸套表面层发生塑性变形和冷作硬化，直至局部丧失变形能力，这样就形成裂纹并逐渐扩展，最终出现了磨屑的脱落，在受负荷的表面层上留下孔穴。这些孔穴如针状、点状或小孔状。由于靠近出水管一侧冷却水流速较高，靠近水泵的一缸水流速度更快，水滴对缸套的撞击作用力大，同时，缸套承压侧温度较高，使水滴易形成空泡，这一液体空泡的溃灭必然对缸套表面形成冲击负荷的作用，从而导致缸套出现孔穴。
当金属表面出现孔穴后，腐蚀速度逐渐加快。根据电极过程动力学原理可以看出，金属和酸溶液的氢离子反应生成金属离子和氢气，即金属氧化成金属离子（失去电子），而氢离子还原为氢（取得电子）。其反应式为：
阳极反应：M→M+n+ne 金属腐蚀成化合物
阴极反应：2H+2e→H2↑ 析出氢气
式中：M——金属元素；e——电子；n——电子数。
失电子的金属离子在孔内出现高浓度的M+CI－，水解的结果，又产生高浓度的H+, H+和CI－都能够促进大多数金属和合金的溶解，而且整个过程随时间而加速。
图1为钢的“点蚀”反应原理示意图。从图中可以看出，孔内氯离子和氢离子不断增加，从而加速“点蚀”的发展过程。
3“点蚀”的预防
内燃机湿式缸套，工作环境差。它内压外浸，内热外冷，内磨外蚀；冲击负荷大，冷热不均，“点蚀”快。为了提高缸套外表面的耐“点蚀”性能，建议采取以下措施：
（l）提高缸套外表面的加工光洁度，Ra值不应大于6．3μm；
（2）选择耐“点蚀”的合金材料；
（3）减少冷却水中卤化物的含量；
（4）提高冷却水的循环速度，保证水的稳定流动，减少液滴对缸套表面的撞击；
（5）提高冷却水的循环压力，避免液体产生空泡；
（6）在缸套外表面涂一层最经济最有效的缓蚀剂——红丹；
（7）利用牺牲阳极保护法，在缸套外表面镀一层保护层。
1 试验
在一台日产AMR370空压机的三菱6DB－10P柴油发动机上更换一组新缸套，使用三个月后（南京地区），拉出缸套即发现六个缸套靠出水管的承压侧（从前向后看的左侧）出现垂直方向的线状不规则小孔，其余部位未出现。且1缸（靠近水泵）缸套出现的小孔密而深，依次往后逐渐减轻；装复原缸套继续使用，18 个月后，豆缸缸套出现向油底壳滴水现象，，发动机不能使用。经解体后，拉出六个缸套，发现1缸缸套已“点蚀”严重，形成一个通孔，还有很多较深陷的孔穴，将要通漏；其余各缸套孔穴也比原来加大变深，仍为l－6缸依次减轻状况。
2 “点蚀”的原因分析
水冷式发动机缸套周围的冷却水以一定的压力进行循环；一定压力的循环水在流动过程中，液滴对缸套表面产生撞击作用，在这些负载作用下，缸套表面层发生塑性变形和冷作硬化，直至局部丧失变形能力，这样就形成裂纹并逐渐扩展，最终出现了磨屑的脱落，在受负荷的表面层上留下孔穴。这些孔穴如针状、点状或小孔状。由于靠近出水管一侧冷却水流速较高，靠近水泵的一缸水流速度更快，水滴对缸套的撞击作用力大，同时，缸套承压侧温度较高，使水滴易形成空泡，这一液体空泡的溃灭必然对缸套表面形成冲击负荷的作用，从而导致缸套出现孔穴。
当金属表面出现孔穴后，腐蚀速度逐渐加快。根据电极过程动力学原理可以看出，金属和酸溶液的氢离子反应生成金属离子和氢气，即金属氧化成金属离子（失去电子），而氢离子还原为氢（取得电子）。其反应式为：
阳极反应：M→M+n+ne 金属腐蚀成化合物
阴极反应：2H+2e→H2↑ 析出氢气
式中：M——金属元素；e——电子；n——电子数。
失电子的金属离子在孔内出现高浓度的M+CI－，水解的结果，又产生高浓度的H+, H+和CI－都能够促进大多数金属和合金的溶解，而且整个过程随时间而加速。
图1为钢的“点蚀”反应原理示意图。从图中可以看出，孔内氯离子和氢离子不断增加，从而加速“点蚀”的发展过程。
3“点蚀”的预防
内燃机湿式缸套，工作环境差。它内压外浸，内热外冷，内磨外蚀；冲击负荷大，冷热不均，“点蚀”快。为了提高缸套外表面的耐“点蚀”性能，建议采取以下措施：
（l）提高缸套外表面的加工光洁度，Ra值不应大于6．3μm；
（2）选择耐“点蚀”的合金材料；
（3）减少冷却水中卤化物的含量；
（4）提高冷却水的循环速度，保证水的稳定流动，减少液滴对缸套表面的撞击；
（5）提高冷却水的循环压力，避免液体产生空泡；
（6）在缸套外表面涂一层最经济最有效的缓蚀剂——红丹；
（7）利用牺牲阳极保护法，在缸套外表面镀一层保护层。
