Материал: Защита автомобилей от коррозии

Для клапанов используется всегда жаростойкая (чаше всего хромистая) сталь, содержащая 8 - 15% Сг, 2-3% Si, 0,45% С. Некоторые заводы для повышения долговечности клапанов применяют диффузионное алитирование или наплавку головок клапанов твердыми сплавами.

Причины коррозии. Клапаны и седла клапанов подвергаются износу в результате ударов головки клапана о седло, повторяющихся с большой частотой, коррозионному действию агрессивных отработавших газов при повышенной температуре, а также эрозионному действию струи газа и продуктов неполного сгорания топлива. После некоторого периода работы седло покрывается нагаром, который под влиянием высокой температуры накаляется, что приводит к выжиганию опорной поверхности клапана и потере герметичности. Негерметичность клапанов, в свою очередь, приводит к нарушениям в работе' двигателя, к которым относятся затрудненный запуск, уменьшение мощности и др. При этом через образовавшиеся щели под высоким давлением проходит струя горячих рабочих га зов, сильно нагревающих головку клапана. Вследствие такого нагрева края головки подплавляются и клапан разрушается. С течением времени материал клапана может настолько снизить свою прочность в результате выгорания некоторых компонентов сплава, что возможен даже отрыв головки от стержня клапана. Следует отметить, что выпускные клапаны и седла изнашиваются гораздо быстрее впускных, так как их розия развивается интенсивнее.

На интенсивность износа седел клапанов влияет также став всасываемой в цилиндры смеси. Если смесь слишком бедна, то сгорание происходит при более высокой температуре и коррозионное действие отработавших газов оказывается сильнее. Когда смесь слишком богата, сгорание идет медленнее и при более низкой температуре. Несгоревшие тяжелые фракции топлива ускоряют осаждение слоя нагара, коррознонно- агрессивного к материалу клапана.

Коррозионные процессы на клапанах и седлах интенсифицируются в большой степени в период длительных простоев двигателя, незащищенного от коррозии. Оставшиеся в цилиндрах топливо и отработавшие газы образуют электрохимическую коррозионную среду, повреждающую клапаны, направляющие втулки и другие детали.

Профилактические меры. Износ и коррозию клапанов эксплуатационники полностью предотвратить не могут. В известной степени можно уменьшить износ регулировкой клапанов и состава горючей смеси.

Эти работы позволят значительно сократить изнашивание клапанов и седел. При длительном хранении автомобиля двигатель следует предохранить от коррозии

Коленчатый вал и шатуны

Коленчатый вал. Как правило, изготовляется ковкой из углеродистой стали, например, стали 45. Термическая обработка, например, поверхностная закалка токами высокой частоты, производится только для коренных и шатунных шеек вала. Возможно применение для этих же поверхностей химико-термической обработки (цементация, цианирование). Для изготовления валов применяются также легированные стали или конструкционные с последующим азотированием. В последнее время все чаще в качестве материала для коленчатых валов употребляется чугун.

Коренные и шатунные шейки коленчатого вала обильно смазываются, что создает благоприятные условия для работы подшипников скольжения. В условиях жидкостного трения коррозионный износ незначителен, тем не менее этот вид трения создает условия, благоприятные для окисления верхнего слоя металла. Износ при этом в результате трения шеек вала о вкладыши происходит более интенсивно.

При окислении верхнего слоя металла вследствие диффузии кислорода образуется тонкая пленка из твердых растворов и оксидов металлов. Поверхность после окисления в условиях жидкостного трения более гладкая, чем после притирки. Оксидная пленка тормозит дальнейшее проникновение кислорода в глубь сплава. Адгезионная способность оксидной пленки с материалом основания однако довольно слабая.

Интенсивность коррозионного износа коленчатого вала резко возрастает при хранении автомобиля длительное время (более 10-12 дней) без противокоррозионной защиты. В этом случае в двигателе коррозионные процессы начинают играть доминирующую роль. На шейках коленчатого вала, вначале, образуются отдельные очаги коррозии, которые затем быстро развиваются. Источником образования очагов коррозии является загрязнение масла кислыми веществами (продукты распада и сгорания топлива и этиловой жидкости, соединения серы, вода и др.), накапливающихся в результате старения масла. Они образуют локальные гальванические элементы, дающие начало электрохимической коррозии.

Межкристаллитная коррозия, развивающаяся в глубь материала, образует многочисленные микробороздки, которые являются началом усталостных трещин. Даже умеренная перегрузка двигателя может послужить причиной поломки вала при наличии таких трещин на его шейках.

Соблюдение правил обслуживания двигателя является залогом надежной работы коленчатого вала. Качество масла можно сохранить при условии использования соответствующего топлива, предусмотренного изготовителем автомобиля, и соблюдая сроки замены использованного масла. Применяемые сейчас масла содержат противокоррозионные добавки (ингибиторы коррозии) и другие присадки, улучшающие смазочные, вязкостно-температурные, антиокислительные и другие свойства.

Устранение даже самых небольших очагов коррозии во время ремонта двигателя позволяет продлить срок службы вала и вкладышей. Поэтому непростительной является сборка коленчатых валов с начальными признаками коррозии.

Шатуны. Изготовляются из поковок легированной стали. В верхнюю головку шатуна запрессовывается втулка из оловянно-фосфористой бронзы под поршневой палец. Последний подвержен большим динамическим нагрузкам и изготовляется из качественной углеродистой или легированной стали. Некоторые фирмы для изготовления шатунов применяют алюминиевые или магниевые сплавы. В нижнюю головку шатуна обычно устанавливаются подшипники скольжения, реже - подшипники качения.

Коррозионные факторы на материал стержня шатуна не оказывают существенного влияния. Однако, коррозия нижней головки шатуна в известных условиях может иметь решающее значение. Что касается втулки поршневой головки шатуна, то ее износ происходит в результате ударов поршневого пальца, а также коррозионного действия соединений, находящихся в масле.

Вкладыши шатунных и коренных подшипников

Материалы. В большинстве выпускаемых двигателей для коренных и шатунных подшипников применяются разъемные вкладыши, покрытые антифрикционным сплавом.

В зависимости от требуемой твердости вкладыша, удельного давления, коррозионной агрессивности среды, требуемой усталостной прочности применяются разные подшипниковые сплавы. Так называемые «белые» сплавы имеют в своем составе олово или свинец в качестве основного элемента. Широко применяются бронзы, находят все большее применение сплавы на основе алюминия.

По конструктивному исполнению вкладыши бывают: тонкостенные - стальное основание вкладыша покрыто слоем 0,1 - 0,3 мм подшипникового сплава. В трехслойных вкладышах между подшипниковым сплавом и стальным основанием находится металлокерамический или медно-никелевый подслой; толстостенные -- основание вкладыша залито толстым слоем подшипникового сплава, который затем обработан.

Находят применение также вкладыши из свинцовистой бронзы - на дизелях и иногда на карбюраторных двигателях легковых автомобилей.

Причины коррозии. Коренные и шатунные подшипники относятся к тем частям двигателя, которые должны работать в условиях жидкостного трения. Хорошие условия смазки являются одновременно причиной коррозионного износа подшипников.

При окислении масла возрастает его кислотность и коррозионная активность. Кроме того, в результате процессов распада в масле накапливаются загрязнения, откладывающиеся в виде липких осадком. Кислоты в масле, в том числе серная, образованная взаимодействием оксидов серы с водой, возникают вследствие сгорания серосодержащего топлива. Кислоты разрушают подшипниковые сплавы, особенно свинцовистые бронзы, растворяя в них некоторые компоненты (свинец, кадмий), что ведет к ухудшению структуры сплава. Эта опасность разрушения вкладышей усиливается во много раз в период хранения автомобиля.

Коррозия приводит к образованию в верхнем слое микротрещин, которые носят усталостный характер. Затем, начинается выпадание частиц подшипникового сплава вкладыша.

Износ вкладышей вызывает увеличение зазоров в подшипниках, вследствие чего появляются стуки, которые сигнализируют о возможности заклинивания коленчатого вала. Кроме того, увеличивается коррозионный износ других деталей двигателя вследствие разбрызгивания вращающимся коленчатым валом масла, вытекающего бурно, из увеличенных зазоров в подшипниках и оседающего на поверхности цилиндров. При обильном попадании масла на внутреннюю поверхность цилиндра маслосъемные кольца не успевают снять избыток масла и оно проникает в цилиндр, где и сгорает, образуя нагар на поршнях и стенках камеры сгорания.

Профилактические меры. Износ и коррозионные разрушения вкладышей двигателя снижаются при правильном обслуживании и эксплуатации. Особое внимание следует обращать на использование соответствующего масла и периодичность его замены.