能比较明显减少活塞环磨损的方法是进行表面处理。现在采用的表面处理方法很多,就其作用而言,可归纳为以下三大类:
提高表面硬度以减少磨料磨损。即在环的工作表面上形成一种非常硬的金属层,使松软的铸铁磨料不易嵌入其表面,提高环的耐磨性。现在最广泛采用的是松孔镀铬,不仅镀铬层硬度很高(HV800~1000),摩擦系数很小,而且松孔镀铬层具有良好的贮油结构,因此能显著提高活塞环的耐磨性。另外,镀铬成本低,稳定性好,在大多数情况下均具有较好使用性能。因此,现代汽车发动机的第一道环都使用镀铬环,而油环也几乎百分之百使用镀铬环。实践证明,活塞环镀铬后,不仅其本身的磨损小,而且其它没有镀铬的活塞环和缸套磨损也小。
对高速或强化发动机来说,其活塞环不仅要外圆表面镀铬,而且上下端面也要镀铬,减少端面磨损,所有环组外园面最好全部镀铬,以减少整个活塞环组的磨损。
改善活塞环工作表面的贮油能力和抗熔着能力以防熔着磨损。活塞环工作表面上的润滑油膜在高温下被破坏,有时会形成干摩擦,如果在活塞环表面施加一层具有贮存机油及抗熔着的表面覆层,则能减少熔着磨损,提高环的抗拉缸能力。活塞环喷钼就具有极高的抗熔着磨损能力。一方面由于喷钼层是多孔组织的贮油结构覆层;另一方面钼的熔点比较高(2630℃),干摩擦时仍能有效地工作。在这种情况下,喷钼环比镀铬环有更高的抗熔着能力。
改善初期磨合的表面处理。这种表面处理是在活塞环表面覆盖一层适当软度、富有弹性的易损物质,使环与汽缸套突出部分相接触而加速磨损,从而缩短磨合期,使环良好地进入稳定的工作状态。目前较普遍采用的是磷化处理。在活塞环表面上形成一种质地柔软、易于磨损的磷化膜,由于磷化处理所需设备简单、操作方便、成本低、效率高,所以在小型发动机的活塞环工艺上普遍采用。另外,镀锡和氧化处理也可改善初期磨合。
在活塞环表面处理中,镀铬和喷钼是最普遍采用的方法。另外,根据发动机种类、结构、用途及工况不同也有采用其他的表面处理方法的,如软氮化处理、硫化处理、填充四氧化三铁等。
活塞环的磨损是一种比较复杂的现象,形成因素很多,而且往往复杂交织在一起,因此,在解决活塞环磨损问题时,必须全面分析各种因素,以便在设计、材料、制造工艺、表面处理和润滑剂等方面合理安排,最终达到满意的效果。
下一条: 最为详细的活塞环磨损及影响因素