柴油机缸套腐蚀和磨损影响因素
发布时间：2024-05-07 点击：147
技术维修与康明斯知识
柴油发电机组缸套穴蚀和磨损影响因素
随着现代柴油发电机组的有效压力、转速、比功率不断提高，比质量越来越小，结构日益紧凑，气缸套壁厚有减薄的趋势，这使其抗穴蚀的能力有所下降。我们在维修实践中发现，现代柴油发电机组的穴蚀损坏非常严重，许多柴油发电机组的气缸套不是因为超过了磨损极限而更换，往往是因穴蚀损坏被迫换新。穴蚀已成为影响现代 柴油发电机使用寿命和可靠性的重要因素。
一、穴蚀的产生
1、柴油机穴蚀
穴蚀是指柴油发电机组湿式缸套外壁与冷却液接触的表面被破坏成一些针状的孔洞，这些孔洞逐渐扩大、加深，最后形成深孔或裂纹；孔洞一般很清洁，没有腐蚀生成物。湿式缸套直接与冷却液接触，不可避免地逐渐被穴蚀；而干式缸套虽然不与冷却液直接接触，但缸套座同样受到穴蚀，缸套座被逐渐穴蚀成通孔或裂纹后，就会进一步破坏干式缸套。
一般认为，穴蚀由缸套高频振动引起。机械振动引起冷却液压力变化，使冷却液中产生气泡并破裂，此过程就是穴蚀产生的原因。由于冷却液中溶有气体，当气缸高频振动使冷却液的局部压力降到某一临界值时，溶于冷却液中的气体便以气泡的形式分离出来，这些气泡流到高压区，当压力超过气泡压力时便发生溃灭。处于气泡状态的气体重新液化或溶于冷却液中，体积骤然减小，冷却液向气泡中心高速运动而产生水击现象，产生极大的冲击力和高温，并以压力波的形式超音速向四周传播，当作用在气缸套外表面时，产生很大的冲击、挤压和高温。在这种力的反复作用下， 柴油发电机的缸套外表面产生疲劳而逐渐脱落，呈麻点状和针状小孔，并随着穴蚀的进行而逐渐扩展。
穴蚀穿孔现象图
2、轴承穴蚀
滑动轴承在气缸压力冲击载荷)的反复作用下，表面层发生塑性变形和冷作硬化，局部丧失变形能力，逐步形成纹并不断扩展，然后随着磨屑的脱落，在受载表面层形成穴。一般轴瓦发生穴蚀时，是先出现凹坑，然后这种凹坑逐步扩大并引起合金层界面的开裂，裂纹沿着界面的平行方向扩展，直到剥落为止。滑动轴承穴蚀的主要原因是，由于油槽和油孔等结构要素的横断面突然改变引起油流强烈紊乱，在油流紊乱的真空区形成气泡，随后由于压力升高，气泡溃灭而产生穴蚀。穴蚀一般发生在轴承的高载区，如曲轴主轴承的下轴瓦上。
3、水泵穴蚀
水泵穴蚀是水泵损坏的重要原因。水泵一旦产生穴蚀，除了会对过流部件产生破坏作用外，还会产生噪音和振动，并导致水泵性能的下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。水泵气蚀将会降低其泵水效率，显著减少了水泵的扬程和流量，从而引起发动机过热，工作过程恶化，零件强度降低，机油变质，零件磨损加剧，最终导致发动机动力性、经济性、可靠性下降，缩短发动机使用寿命。严重时直接导致发动机拉缸和烧融，损坏发动机。
二、缸套的影响因素
1、原机体的影响
如果发动机原机体因长期使用产生金属疲劳损伤导致刚度不够或位置精度发生变化，将使新更换的缸套组件之缸套外表面不能与机体缸套孔内表面很好地贴合，影响缸套的传热，导致缸套、活塞、活塞环热负荷过高（这种情况用水温表测温是反映不了缸套真实温度的），加快活塞环槽机油的积碳和卡环。
在工作状态下，将无法保证活塞、活塞环、缸套之间获得良好的密封性能，早期窜机油现象将不可避免发生。
2、空气滤清器的影响
装用劣质空气滤芯，发动机会吸入大量的灰尘，快速磨损缸套和活塞环表面，使活塞环张力下降，密封性能恶化，造成发动机动力性能急剧下降；特别是，若让哪怕很细小的砂粒进入发动机活塞缸套间隙，将在以微秒计的时间内足以拉伤缸套和活塞环，甚至使高速运行的发动机产生连杆断裂、机体被毁的毁灭性后果。
3、喷油嘴质量的影响
采用劣质喷油嘴或不更换已损坏的喷油嘴，燃油雾化质量不好，影响发动机正常燃烧，将严重影响发动机燃烧效率和各缸工作均匀度。特别是出现的二次喷射，将使发动机活塞温度急剧升高，加快活塞环槽的积碳，导致卡环，影响缸套组件的使用寿命。
4、机油清洁度的影响
采用劣质机油滤芯或者不更换已遭到污染的机油，会使活塞环和气缸套加快磨损。还将造成机油喷嘴被机油杂质堵塞，失去其喷油冷却活塞的效能（往往活塞内顶有发黑烧蓝痕迹），使活塞缸套和活塞环温度过高而导致缸套组件工作失效。
5、冷却系统的影响
冷却系统有问题，会使缸套组件热负荷过高，特别是活塞顶部的温度过高，会产生致命的关联破坏作用，它导致活塞头部金属烧损，拉伤缸套；也会导致缸套上部壁面和活塞环槽机油迅速积碳，卡死活塞环，使得活塞环外边角强力刮擦缸套，破坏缸内壁润滑油膜，很容易使缸套在第一道活塞环上止点处出现台阶状的严重磨痕。
缸套位置图
三、预防穴蚀的措施
1、选用的油液
要保证油品质量和适宜的粘度。严格按油尺标准加油，保持系统清洁。加油时必须注意清洁，切勿带进水分和杂质；加冷却水时，水中一定不要含腐蚀物质。柴油发电机的各种油液油尺均标有上限和下限刻度，控制油量的正常标准有利于降低穴蚀。应定期清洗磁铁粗滤器，更换各种滤芯，保持油液清洁。注意检查油位。油质和油色，如果发现柴油发电机液压系统中有水珠、油液变成乳白色或油液呈泡沫状时，应仔细查找水和空气的来源，检查油冷却器和各管接头处的密封性。
2、防止油温过高
合理设计散热系统，保证油温正常。如果出现故障，应进行分析，及时排除。如出现油路不畅通，冷却水过少或内、外泄漏时，应立即排除。
3、保持各结合面的正常间隙
在制造或修理时，按装配的公差下限装配可以减少穴蚀的影响。如已发生穴蚀现象，只能用金相纸抛光除去积炭，切不可用一般的细砂纸打磨。
4、正确保养冷却系统
保证散热器压力盖完好并能正常工作，可以减少穴蚀的产生;让冷却系统的温度保持在合适的范围，以降低气泡破裂的能量;使用适量的冷却液添加剂，可抑制锈蚀作用。
选用品质好的缸套组件不会导致发动机热负荷过高。热负荷过高不是由缸套组件本身的质量所引起的，而是由其它原因所致。热负荷过高是加快活塞环槽积碳卡环导致缸套和活塞环超常磨损窜机油的原因。而缸套组件损坏只是热负荷过高的结果。热负荷过高是导致缸套组件损坏最普遍也是最致命的杀手。因果不能倒置。因此，更换新的缸套组件时，应该首先检查被更换的原缸套组件损坏的原因。如果被更换的缸套组件原是正品零件而又不是因为使用时间很长而进行的正常更换，就应该从装配上和其它系统上找出导致缸套组件损坏的原因。
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随着现代柴油发电机组的有效压力、转速、比功率不断提高，比质量越来越小，结构日益紧凑，气缸套壁厚有减薄的趋势，这使其抗穴蚀的能力有所下降。我们在维修实践中发现，现代柴油发电机组的穴蚀损坏非常严重，许多柴油发电机组的气缸套不是因为超过了磨损极限而更换，往往是因穴蚀损坏被迫换新。穴蚀已成为影响现代 柴油发电机使用寿命和可靠性的重要因素。
一、穴蚀的产生
1、柴油机穴蚀
穴蚀是指柴油发电机组湿式缸套外壁与冷却液接触的表面被破坏成一些针状的孔洞，这些孔洞逐渐扩大、加深，最后形成深孔或裂纹；孔洞一般很清洁，没有腐蚀生成物。湿式缸套直接与冷却液接触，不可避免地逐渐被穴蚀；而干式缸套虽然不与冷却液直接接触，但缸套座同样受到穴蚀，缸套座被逐渐穴蚀成通孔或裂纹后，就会进一步破坏干式缸套。
一般认为，穴蚀由缸套高频振动引起。机械振动引起冷却液压力变化，使冷却液中产生气泡并破裂，此过程就是穴蚀产生的原因。由于冷却液中溶有气体，当气缸高频振动使冷却液的局部压力降到某一临界值时，溶于冷却液中的气体便以气泡的形式分离出来，这些气泡流到高压区，当压力超过气泡压力时便发生溃灭。处于气泡状态的气体重新液化或溶于冷却液中，体积骤然减小，冷却液向气泡中心高速运动而产生水击现象，产生极大的冲击力和高温，并以压力波的形式超音速向四周传播，当作用在气缸套外表面时，产生很大的冲击、挤压和高温。在这种力的反复作用下， 柴油发电机的缸套外表面产生疲劳而逐渐脱落，呈麻点状和针状小孔，并随着穴蚀的进行而逐渐扩展。
穴蚀穿孔现象图
2、轴承穴蚀
滑动轴承在气缸压力冲击载荷)的反复作用下，表面层发生塑性变形和冷作硬化，局部丧失变形能力，逐步形成纹并不断扩展，然后随着磨屑的脱落，在受载表面层形成穴。一般轴瓦发生穴蚀时，是先出现凹坑，然后这种凹坑逐步扩大并引起合金层界面的开裂，裂纹沿着界面的平行方向扩展，直到剥落为止。滑动轴承穴蚀的主要原因是，由于油槽和油孔等结构要素的横断面突然改变引起油流强烈紊乱，在油流紊乱的真空区形成气泡，随后由于压力升高，气泡溃灭而产生穴蚀。穴蚀一般发生在轴承的高载区，如曲轴主轴承的下轴瓦上。
3、水泵穴蚀
水泵穴蚀是水泵损坏的重要原因。水泵一旦产生穴蚀，除了会对过流部件产生破坏作用外，还会产生噪音和振动，并导致水泵性能的下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。水泵气蚀将会降低其泵水效率，显著减少了水泵的扬程和流量，从而引起发动机过热，工作过程恶化，零件强度降低，机油变质，零件磨损加剧，最终导致发动机动力性、经济性、可靠性下降，缩短发动机使用寿命。严重时直接导致发动机拉缸和烧融，损坏发动机。
二、缸套的影响因素
1、原机体的影响
如果发动机原机体因长期使用产生金属疲劳损伤导致刚度不够或位置精度发生变化，将使新更换的缸套组件之缸套外表面不能与机体缸套孔内表面很好地贴合，影响缸套的传热，导致缸套、活塞、活塞环热负荷过高（这种情况用水温表测温是反映不了缸套真实温度的），加快活塞环槽机油的积碳和卡环。
在工作状态下，将无法保证活塞、活塞环、缸套之间获得良好的密封性能，早期窜机油现象将不可避免发生。
2、空气滤清器的影响
装用劣质空气滤芯，发动机会吸入大量的灰尘，快速磨损缸套和活塞环表面，使活塞环张力下降，密封性能恶化，造成发动机动力性能急剧下降；特别是，若让哪怕很细小的砂粒进入发动机活塞缸套间隙，将在以微秒计的时间内足以拉伤缸套和活塞环，甚至使高速运行的发动机产生连杆断裂、机体被毁的毁灭性后果。
3、喷油嘴质量的影响
采用劣质喷油嘴或不更换已损坏的喷油嘴，燃油雾化质量不好，影响发动机正常燃烧，将严重影响发动机燃烧效率和各缸工作均匀度。特别是出现的二次喷射，将使发动机活塞温度急剧升高，加快活塞环槽的积碳，导致卡环，影响缸套组件的使用寿命。
4、机油清洁度的影响
采用劣质机油滤芯或者不更换已遭到污染的机油，会使活塞环和气缸套加快磨损。还将造成机油喷嘴被机油杂质堵塞，失去其喷油冷却活塞的效能（往往活塞内顶有发黑烧蓝痕迹），使活塞缸套和活塞环温度过高而导致缸套组件工作失效。
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冷却系统有问题，会使缸套组件热负荷过高，特别是活塞顶部的温度过高，会产生致命的关联破坏作用，它导致活塞头部金属烧损，拉伤缸套；也会导致缸套上部壁面和活塞环槽机油迅速积碳，卡死活塞环，使得活塞环外边角强力刮擦缸套，破坏缸内壁润滑油膜，很容易使缸套在第一道活塞环上止点处出现台阶状的严重磨痕。
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三、预防穴蚀的措施
1、选用的油液
要保证油品质量和适宜的粘度。严格按油尺标准加油，保持系统清洁。加油时必须注意清洁，切勿带进水分和杂质；加冷却水时，水中一定不要含腐蚀物质。柴油发电机的各种油液油尺均标有上限和下限刻度，控制油量的正常标准有利于降低穴蚀。应定期清洗磁铁粗滤器，更换各种滤芯，保持油液清洁。注意检查油位。油质和油色，如果发现柴油发电机液压系统中有水珠、油液变成乳白色或油液呈泡沫状时，应仔细查找水和空气的来源，检查油冷却器和各管接头处的密封性。
2、防止油温过高
合理设计散热系统，保证油温正常。如果出现故障，应进行分析，及时排除。如出现油路不畅通，冷却水过少或内、外泄漏时，应立即排除。
3、保持各结合面的正常间隙
在制造或修理时，按装配的公差下限装配可以减少穴蚀的影响。如已发生穴蚀现象，只能用金相纸抛光除去积炭，切不可用一般的细砂纸打磨。
4、正确保养冷却系统
保证散热器压力盖完好并能正常工作，可以减少穴蚀的产生;让冷却系统的温度保持在合适的范围，以降低气泡破裂的能量;使用适量的冷却液添加剂，可抑制锈蚀作用。
选用品质好的缸套组件不会导致发动机热负荷过高。热负荷过高不是由缸套组件本身的质量所引起的，而是由其它原因所致。热负荷过高是加快活塞环槽积碳卡环导致缸套和活塞环超常磨损窜机油的原因。而缸套组件损坏只是热负荷过高的结果。热负荷过高是导致缸套组件损坏最普遍也是最致命的杀手。因果不能倒置。因此，更换新的缸套组件时，应该首先检查被更换的原缸套组件损坏的原因。如果被更换的缸套组件原是正品零件而又不是因为使用时间很长而进行的正常更换，就应该从装配上和其它系统上找出导致缸套组件损坏的原因。
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