车辆机械零件的磨损与预防策略研究

张 军

（江阴职业技术学院，江苏 江阴 214005）

车辆机械零件的磨损与预防策略研究

张 军

（江阴职业技术学院，江苏 江阴 214005）

车辆机械零件的磨损对汽车的行车安全、使用寿命等有着重大的影响，文章从零件磨损的各种形式出发，了解各种磨损形式产生原因，对其磨损机理进行分析，结合车辆机械零件磨损的具体情况，进行论证并采取合理的预防措施，以期能够预防和减少零件的磨损。

车辆机械零件；磨损；危害；预防策略

车辆的机械零件是车辆行驶安全和使用寿命的重要保障，通常而言，车辆机械零件失灵主要是机械零件磨损、变形、腐蚀、疲劳四类。其中,磨损是车辆的机械零件失灵的主要形式,据相关统计,机械零件失灵近80%是由磨损引起的。在车辆的所有部件中，发动机气缸、活塞、阀门、传动轴、传动齿轮等在高温高压的环境下长期工作，其表面磨损极其严重，从而导致车辆零件的失效，影响车辆的性能，为了确保车辆行驶安全和使用寿命，及时对车辆零部件进行维修和保养是必不可少的工作。

为更好地保障车辆行驶安全，延长其使用寿命，同时减少车辆的日常维修成本，对车辆零部件的磨损预防就显得极为重要。磨损，是两个相对运动的材料、物质表面，在相互摩擦、作用的情况下，出现物质和材料表面不断损耗的现象，它是一种物理作用力的体现和表现形式。当前，我们对磨损的区分和定义主要是基于磨损机理层面而言，通常可以分为以下六种形式，即：粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、气蚀和微动磨损。

1 粘着磨损

粘着磨损又称咬合磨损，它是指机械零件相互摩擦部位因高温导致局部金属发生粘着，而使运动的金属摩擦表面发生位移，从而导致粘着处摩擦表面被破坏，产生机械磨损。当零部件发生粘着磨损时，会导致机械的摩擦表面润滑油层被破坏，影响零部件摩擦部位的散热，有些甚至破坏零件摩擦表面，影响零件性能，酿造机械事故，因此，该磨损要予以特别的重视和关注。

根据粘着点的破坏位置和强度不同，粘着磨损可分为五个形式：一是轻微磨损，这种磨损的粘着点和强度都较小，剪切发生在粘着点处，对机械零件造成的影响较小；二是涂抹，这种磨损是由于两个摩擦面的硬度存在差异，硬度小的摩擦面材料在发生接触时粘着到了硬度大的摩擦面上，这种常见于涡轮蜗杆摩擦；三是擦伤，这是在摩擦两面的切合粘着点处，由于摩擦面材料的强度低于剪切的强度，导致摩擦面产生诸如划痕、擦伤等现象；四是胶合，这是擦伤导致局部摩擦面产生变形和融化现象，是擦伤的恶化体现；五是咬死，这是最为严重的粘着磨损，因摩擦表面的胶合现象恶化，导致粘着面不断扩大，摩擦面损伤严重，导致零件无法工作，严重的甚至威胁机械的正常运转，导致事故。

粘着磨损对于汽车机械零件而言，容易在干摩擦、润滑不良和油膜破裂时发生，容易导致机械零件出现擦伤和胶合的现象，同时，因不同的位置产生的影响也不尽相同，如活塞与气缸装配或使用不当就容易导致发动机拉缸。因此，为减少和避免这一摩擦现象，关键在于选择合适的材料和润滑物质。

（1）确保两个摩擦表面存在易剪切薄膜，如油膜、边界膜和固体润滑剂膜，这些剪切薄膜的存在能够让车辆机械零件之间摩擦更为顺畅，更为柔性，减轻两个摩擦面间的刚性接触，使得机械零件的磨损更小。油膜是润滑油在摩擦表面作用下形成的保护措施之一，以车辆后桥的主减速器为例，采用双曲线齿轮油能够使其准双曲线齿轮的摩擦压力得到有效的释放和缓解，及时更换润滑油能够确保这一零件的长期使用；同样，固体润滑剂膜与边界膜也是如此，主要是起到减小摩擦面摩擦，降低磨损的作用，给机械零部件相互磨损增加了一个缓冲剂。需要注意的是，形成的易剪切薄膜需要定时的检查，及时更换。

（2）选择合适的摩擦副配对材料。通常而言，合适的摩擦副配对材料是不易发生粘着磨损的，因此互溶性小的材料因其粘着倾向较小，故配对较为合适；当然还可以采取另一思路，在两种摩擦表面材料中，其中一种选择表层较弱的金属，这样即使发生粘着磨损，其磨损也是极其有限的。因此，在实际的运用中，可以根据相关的车辆零部件需求，灵活使用。

（3）通过电镀、表面处理技术对零件表面进行保护层处理，这样可以减小摩擦面的材料互溶性，能够较为有效地防止粘着磨损现象发生。

2 磨料磨损

磨料磨损较为复杂，它是摩擦面表面与硬质颗粒或凸出物相互作用而导致材料表面损失的现象，这些硬质颗粒或凸出物就是磨料的体现，因此磨料磨损很大程度上与磨料的性质、形状、尺寸、位置、固定程度、负荷强度、被磨材料表面属性甚至外部环境都存在一定的关联。

当前，关于磨料磨损的机理假说，有以下四种：一是以微量切削为主的假说，它认为，磨损是从材料表面微量的切屑引起和造成的，这一假说认为，机械零件在摩擦时，会发生两个过程，即材料摩擦挤压，形成擦痕；擦痕在摩擦过程中变成切削材料，从而产生磨屑，最终形成磨料磨损。二是以疲劳破坏为主的假说，这一观点认为，摩擦面在与剪切面磨料进行摩擦时，摩擦面会经多次塑性变形，从而会导致磨料疲劳磨损，相应的颗粒物质从其表层脱落，这一观点也提出并认可存在磨料直接切下摩擦材料这一情形的存在。三是以压痕为主的假说，该假说在塑性较大的零件中体现较为明显，该观点认为，磨料通过压力将摩擦材料表面压入剪切点，这容易使材料表面形成沟槽，也使材料产生较为严重的挤压变形，相应的，压痕沟槽的两侧就被完全破坏，导致磨料磨损。四是认为断裂是导致磨料磨损的主要作用力，这一观点针对的就是脆性易断裂材料，与压痕假说的观点一致，在材料与磨料摩擦超过一定强度时，对于脆性材料而言很容易形成裂纹甚至断裂，在压力的作用下，都会使材料产生微粒脱落，形成磨屑。

对于车辆零件而言，磨料磨损危害较大，零件因此受损严重，磨料在车辆的零件中，来源多样。以发动机为例，空气中的尘埃沙砾、燃油中的杂质、油底壳的铁屑等等，都能通过各种不同的途径进入到发动机中成为磨料，这些磨料会破坏润滑油的油膜，损坏零件表面，使零件的磨损更加严重，严重的可能会引起零件卡滞，影响发动机的寿命，加剧气缸等主要部件的磨损程度，从而影响车辆的安全，增加维修成本。

针对磨料磨损，现阶段的重要做法还是采取各种方式阻止或减少磨料进入车辆零件中。具体的做法有：首先，在车辆零件装配时，要注意保持零件的干净整洁；其次在日常的使用和保养中，要及时对滤清设备进行清洁和更换，对各个接口和结合面进行检查，看是否松动和损坏；第三，在车辆维修保养时，避免扬尘、空气环境较差的地方，尽量选择清洁的地方；最后，通过诸如镀铬、激光淬火等各种方式增加零件表面硬度，提高零件的耐磨性。

3 疲劳磨损

疲劳磨损是指摩擦表面部件的相对运动，因为接触应力的作用，摩擦表面材料的疲劳损伤是由颗粒剥落和凹陷现象引起的。疲劳磨损的主要原因还是循环接触应力的作用，这一作用力周而复始，持续不断，这就使摩擦副工作表面会形成裂纹，随着裂纹的不断扩大，就会引起材料剥落，因此，疲劳磨损的程度取决于接触运动的形式和强度；疲劳磨损主要会经历两个过程，一是疲劳裂纹的产生，二是裂纹的扩大直至表层微粒的脱落。

汽车机械零件的疲劳磨损相对较小，多集中于传动、滚动零件上，如传动齿轮副啮合面、滚动轴承中的滚珠等零件。疲劳磨损在零件上的表现形式是磨损表面出现裂纹和腐蚀点，麻点和颗粒凹坑增多，严重时会产生表层脱落，对于汽车机械零件而言，一旦出现疲劳磨损现象，零件的振动和噪声会加大，摩擦加剧，使零件失去工作能力，影响到汽车的安全和寿命。

针对汽车零件的疲劳磨损，可以采取以下方式来避免和预防：一是提升零件表层材料的质量，减少材料中的各类杂质，提升材料的纯洁度，这主要是由于大部分的杂质既硬且脆，没有规律，容易在应力作用下形成裂纹；二是提升零件表层的品质，这主要体现在零件表面的粗糙度上，零件表面越精密，无糙点，其抗疲劳能力越强，因此，通过真空冶炼等方式生产，减少零件表面的擦痕、杂物、凹凸坑等易导致零件磨损的情形出现，使材料表面更加光洁明亮；三是改进材料表层工艺，通过喷丸、激光表面冲击等方式，使零件的表面获得残余压应力，提升零件的疲劳磨损能力。

4 腐蚀磨损

腐蚀磨损与其他磨损有一定的区别，它是腐蚀与摩擦共同作用的结果，它指的是腐蚀性气体和液体环境的部分，由于摩擦的相对运动，与周围介质化学和电化学反应的摩擦表面材料发生，并伴随着机械作用和引起材料磨损现象。因此，腐蚀磨损的程度不仅仅基于摩擦的强度，也与所处的介质环境有着密切的关系，在高温或潮湿的环境中，其腐蚀磨损必然是更为严重的，因为腐蚀环境的化学反应会加剧因机械摩擦带来的物质脱落情形。

氧化磨损和特殊介质腐蚀磨损是腐蚀磨损的常见形式。氧化磨损较为常见，也是一种较为缓慢的磨损形式，它是零件在摩擦过程中，金属与周围环境中的氧分子发生反应，形成新的金属氧化物，而这些金属氧化物又在摩擦过程中，除了脱落外，还会进一步向零件内部进行氧化，最终使零件表层形成一层氧化物，而这些氧化物在摩擦力的作用下，分离脱落，形成氧化磨损。相对于氧化磨损，特殊介质腐蚀磨损较为少见，但是其作用剧烈，危害极大，通常而言，摩擦表面的金属材料与特殊腐蚀介质（酸、碱、盐等）发生化学反应，形成腐蚀物，导致摩擦表面材料不断腐蚀磨损，其基本原理与氧化磨损一致，所不同的是，特殊介质的化学和电化学反应产生了腐蚀产物，对零件带来较大的危害。

对于汽车机械的零件而言，气缸的低温腐蚀磨损是较为常见和典型的一种腐蚀磨损形式，这是因为气缸有相应的腐蚀介质和环境。气缸因为燃油燃烧的关系，存在着大量的碳、硫等氧化物，包括水蒸气和有机酸等腐蚀性物质，会与气缸壁发生化学反应，当其气温低于60℃时，水蒸气变成水依附在汽缸壁上，就能够较为容易的形成腐蚀介质，形成腐蚀磨损，破坏气缸，使其磨损速度大大加快。

预防和减轻汽车机械零件的腐蚀磨损，首先需要养成良好的用车习惯，减少车辆启动频率，平稳行驶，不突然加减速，避免发动机长时间在低温下运行工作，这样能够减少腐蚀介质的产生，就能较好地避免和减少腐蚀磨损；其次，对易受腐蚀威胁的零件进行表面改进处理，通过镀铬、锡等防腐蚀保护层，加强对材料的表层防腐处理，减缓零件的腐蚀磨损。

5 气蚀与微动磨损

气蚀与微动磨损都与腐蚀磨损有一定的关联，只是两者的表现形式略有区别而已。气蚀并不是在空气中产生，而是在液体环境中产生的气泡导致的磨损；微动磨损则是在零部件轻微摩擦磨损下，两个摩擦面因介质环境而产生化学反应，进而形成腐蚀磨损，但因其在微动磨损环境下，故称为微动磨损。

气蚀与微动磨损均在机械运动磨损产生之后，因气泡和氧化物质的存在，使其表现形式有所不同。气蚀是在液体环境中，因压力的变化导致溶于水中的气体变成气泡被释放出来，而在气体释放的瞬间，会产生一定的冲击力，这样的作用力长期积累下来，就会使材料表层形成腐蚀穴，最终导致材料被腐蚀磨损。在汽车零件中，气蚀也多见于气缸中，而且其对气缸造成的影响会远大于腐蚀磨损，因此，除了防止和减少气泡形成外，还需要让形成的气泡尽可能远离零件表面的地方破裂，这就可以通过增加气缸的刚度，降低其振动幅度，增加水套的宽度，消除管路中的水滞留，使气泡能及时排出汽车零件中。

微动磨损主要存在于零件的连接处和零件的相互关联处，虽其绝对损耗小，但微动磨损的损伤也很大：零件的拟合精度降低，零件松动，严重的会引起应力集中，降低零件疲劳强度，从而引起零件疲劳断裂。因此，对其预防主要还是需要降低零件的振动，对配合紧的零件，需有足够的预紧力；同时，在零件配合表层涂覆润滑剂，减轻摩擦表层的氧化作用，从而减缓零件的微动磨损。

6 结语

车辆机械零件的磨损对车辆的行驶安全存在着较大的危害，对车辆的使用寿命也有极大的影响，在磨损发生时也容易增加车辆的维修成本，为更好地避免和减少以上情形的发生，在车辆磨损上要提前预防，有的放矢，综合考虑各方面因素，采取合理的方式方法预防和减少车辆机械零件磨损，从而提升车辆的性能，推动我国车辆产业制造技术的提升，促进我国车辆产业的发展。

[1]何科杉，李镇杰，赵娜.车辆机械零件的磨损与预防[J].装备制造技术，2011，（3）：65-67.

[2]盘海平，胡逸，石远清.车辆机械零件的磨损与预防措施[J].企业导报，2013，（8）：39-41.

[3]陈春棉.浅谈车辆机械零件的磨损与预防[J].科学咨询《决策管理》，《科技创新与应用》，2017，（14）：96-96.

张军（1974-），男，江苏赣榆人，讲师，主要研究方向：车辆电气电子与自动化技术。