圖1.發(fā)動(dòng)機(jī)修復(fù)劑的配方不斷更新迭代

什么是發(fā)動(dòng)機(jī)修復(fù)劑？

摩擦與磨損是機(jī)械運(yùn)動(dòng)中普遍存在的一種自然現(xiàn)象，因各種各樣的摩擦磨損造成的能源損失大約可占全部使用能源的1/3以上，如以發(fā)動(dòng)機(jī)中的缸套/活塞環(huán)這對(duì)摩擦副為例，它們?cè)斐傻?strong style="margin:0px;padding:0px;max-width:100%;box-sizing:border-box !important;word-wrap:break-word !important;">能量損耗約占發(fā)動(dòng)機(jī)中摩擦損耗總能量的45%，同時(shí)磨損也是材料與設(shè)備破壞與失效的3種主要形式之一。

目前，減輕和修復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)磨損主要靠一個(gè)途徑，就是使摩擦副在磨損過(guò)程中形成新的補(bǔ)償層來(lái)抵消磨損和修復(fù)磨損造成的損傷，即在潤(rùn)滑油中加入特殊添加劑實(shí)現(xiàn)摩擦副的自修復(fù)。

發(fā)動(dòng)機(jī)修復(fù)劑的作用機(jī)理

磨損自修復(fù)材料可在設(shè)備運(yùn)行的條件下，通過(guò)潤(rùn)滑介質(zhì)將自修復(fù)材料傳輸?shù)皆O(shè)備的摩擦副表面上，并通過(guò)摩擦副運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的機(jī)械摩擦作用、摩擦中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)作用等，使自修復(fù)材料與摩擦副材料、潤(rùn)滑劑之間相互作用，在摩擦副表層上發(fā)生物質(zhì)交換，最終在零部件磨損表面形成具有耐磨損、耐腐蝕、耐高溫或超潤(rùn)滑等特點(diǎn)的特殊保護(hù)層，從而實(shí)現(xiàn)零部件磨損表面的動(dòng)態(tài)自修復(fù)。

發(fā)動(dòng)機(jī)修復(fù)劑國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

1. 清華大學(xué)摩擦學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的楊鶴，用含適量Mg6S i4O10( OH )8修復(fù)劑的S D／C C40汽油機(jī)/柴油機(jī)通用油，進(jìn)行了27h摩擦試驗(yàn)，修復(fù)效果明顯。另外，他們還在北京機(jī)務(wù)段大修后0k m時(shí)的D F11-0063號(hào)柴油機(jī)車的曲軸箱中加入Mg6Si4O10(OH)8基的金屬磨損自修復(fù)劑，濃度為0.02g/L，機(jī)車運(yùn)行期間不換機(jī)油；當(dāng)機(jī)車運(yùn)行至292 910k m進(jìn)入中修時(shí)，在該機(jī)車解體后從第15號(hào)鑄鐵缸套切取了橫斷面的樣品進(jìn)行分析，缸套和活塞環(huán)均沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有明顯的磨損。

2. 馬亞軍等人利用S R V高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)比較了G F -2和G F -3兩種含有二烷基二硫代氨基甲酸鉬（Mo D T C）摩擦改進(jìn)劑的發(fā)動(dòng)機(jī)油的耐久性。試驗(yàn)結(jié)果顯示，加入改進(jìn)劑的G F -3的機(jī)油使活塞環(huán)和氣缸壁的表面更平整和光滑，而在MoDTC/二烷基二硫代磷酸鋅（Z D T P）的共同作用，在摩擦過(guò)程中，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在摩擦表面可形成良好的摩擦反應(yīng)膜，從而擁有更好的耐摩擦磨損特性。

新型發(fā)動(dòng)機(jī)修復(fù)劑主要類型及配方組成

1. 納米單質(zhì)粉體：這一類減摩及自修復(fù)粉體材料的研究和應(yīng)用主要指一些低硬度金屬，即通常說(shuō)的軟金屬材料，如銅（Cu）、鎳（Ni）、錫（Sn）、鉛（Pb）等，粒徑為3 ～7n m油溶性。可使摩擦系數(shù)降低15％左右，且其磨痕面積也減小30%左右。

2. 納米氧化物和氫氧化物：平均粒徑為30n m，比表面積為30m / g的二氧化鈦（TiO2）添加在350S N基礎(chǔ)油中，在HQ -1型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上用G C r l5( C64-65H R)鋼球進(jìn)行了磨損試驗(yàn)。抗磨損效果明顯。

3. 納米硫化物：硫化鉬（MoS）、硫化銅（CuS）、硫化鉛（PbS）、硫化鋅（ZnS）等。

4. 硅酸鹽粉體：蛇紋石Mg6S i4O10( OH )8和軟玉Ca( MgFe )5(SiO11)(OH)2。

5. 納米復(fù)合物：納米WS2和MoS2復(fù)合粒子

6. 納米聚合物微球：高分子納米聚合物微球是一種新型的水基潤(rùn)滑添加劑材料。

發(fā)動(dòng)機(jī)修復(fù)劑實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

發(fā)動(dòng)機(jī)修復(fù)劑修復(fù)效果需要專業(yè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架。臺(tái)架由四沖程摩托車改裝而成，其發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為GE5080F型。模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的原理示意圖和實(shí)物圖分別如圖2及圖3所示。模擬臺(tái)架的基本性能參數(shù)參考相關(guān)文獻(xiàn)。該臺(tái)架采用液壓回路加載以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載控制。

圖2.發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架

圖3.發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架原理圖

發(fā)動(dòng)機(jī)修復(fù)劑實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示

圖4.經(jīng)過(guò)修復(fù)劑修復(fù)的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)壁SEM圖

可見(jiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體基體表面一開(kāi)始呈相互交叉貫通的裂紋形貌，經(jīng)過(guò)修復(fù)劑作用后，裂紋縮短變窄，甚至 得到顯著“修補(bǔ)”而變得模糊、局部裂紋消失．在缸套摩擦表面生成了一層自修復(fù)改性層，這也說(shuō)明其 摩擦表面的粗糙度顯著降低。