Корозионно-механическое изнашивание в сопряженных деталях автомобильных двигателях (ад)

Коррозия металла в той или иной среде может происходить независимо от того, имеется трение или нет. Совместное действие коррозии, нагружения и механического изнашивания усиливает интенсивность разрушения поверхностей деталей. Однако, встречаются случаи, когда коррозия становится активной только благодаря трению в сопряженных деталях.

Поршневые кольца, цилиндровые гильзы АД, изготовленные из литейных чугунов, при наличии электролита образуют гальванические пары как друг с другом, так и между структурными составляющими чугуна – перлитом и графитом, а внутри перлита между цементитом и ферритом. Кроме того, вследствие неравномерности температуры образуются анодные участки в областях с более высокой температурой, точно такой же анодный участок появляется и в областях с более интенсивным облучением (теплопередачей).

Сжигание в дизелях топлив с повышенным содержанием серы увеличивает интенсивность изнашивания поршневых колец и гильз цилиндров в 3-4 и более раз. Сера, сгорая, образует с водяными парами продуктов сгорания серную кислоту. Некоторого снижения интенсивности изнашивания можно достигнуть повышением температуры стенок за счет регулирования количества охлаждающей жидкости (вечный компромисс во всем – эффективные показатели работы двигателя и износ цилиндро-поршневой группы (ЦПГ)).

Кардинальным решением снижения интенсивности изнашивания является нейтрализация выпавшей на стенках цилиндра кислоты с помощью щелочных добавок в смазочное масло, но применение некоторых видов цилиндровых масел сопровождается повышением корродирующей способности картерного масла по отношению к антифрикционному металлу подшипников скольжения вследствие попадания в картер отработавших газов.

Коррозионный фактор может стать составной частью процесса изнашивания ДВС, независимо от рабочего процесса в них. Так, при сгорании бензовоздушной смеси помимо водяных паров, образуется окись и двуокись углерода, небольшое количество окислов серы из органических сернистых соединений в составе топлива, окись азота в очень малом количестве и азот. В итоге взаимодействия с водяными парами эти продукты образуют следующие кислоты:

- угольную;

- сернистую;

- серную;

- азотистую;

- азотную;

- соляную, которые в основном выносятся из цилиндров с отработавшими газами.

При пониженной температуре стенок цилиндра кислоты легко конденсируются, повышая интенсивность изнашивания стенок и поршневых колец, коррозию поршня, бобышек и поршневого пальца. Испытания двигателя без регулирования температуры в системе охлаждения и такого же двигателя с термостатом показали, что износ деталей второго двигателя составлял 25-30% износа первого.

На поверхностях трения зеркала цилиндров ДВС может и не наблюдаться каких-либо специфических признаков коррозионно-механического изнашивания, поверхности трения могут иметь блеск и малую шероховатость.

Лакокрасочные материалы

Нанесение лакокрасочных покрытий является наиболее универсальным и широко применяемым способом защиты автомобилей от коррозии. В легковом автомобиле окрашиваются наружные и внутренние поверхности кузова, детали двигателя, шасси, трансмиссий и др. В современных моделях автомобилей окраске подлежат также отдельные элементы кузова, изготавливаемые из пластмасс,- облицовка и решетка радиатора, бамперы, различные детали интерьера и экстерьера. Окраска кузова автомобиля, несмотря на сложность, высокую трудоемкость и значительную стоимость, является единственным видом защитного покрытия, позволяющим удовлетворить разнообразные эстетические требования к цвету, блеску и другим декоративным эффектам в сочетании с высокой устойчивостью в атмосферных условиях.

Защитно-декоративные свойства и долговечность лакокрасочного покрытия определяются как свойствами самих лакокрасочных материалов, так и, в неменьшей степени, способом подготовки поверхности перед окраской и применяемой технологией окраски. Технология окраски кузовов на автомобильных заводах, как правило, включает следующие основные операции:

- обезжиривание;

- фосфатирование;

- первичное грунтование методом электрофореза (анафореза или актафореза);

- сушка;

- нанесение вторичной грунтовки методом электростатического или пневматического распыления;

- сушка;

- нанесение эмали определенного цвета;

- сушка.

Окраска деталей двигателя, шасси и трансмиссий производится обычно в один слой по обезжиренной и фосфатированной поверхности. Применяемые для окраски материалы можно условно разделить на основные и вспомогательные. Вспомогательные материалы предназначены для подготовки поверхности перед окраской, разведения ЛКМ до рабочей вязкости, ускорения сушки покрытия. К ним относятся растворители и разбавители, обезжиривающие и фосфатирующие составы, катализаторы и др. К основным материалам относятся грунтовки, шпаклевки и эмали, которые и образуют покрытие.

Лакокрасочные материалы делятся на грунтовки, шпатлевочные мастики, шпатлевки и эмалевые краски (эмали).

Грунтовками называются слои краски, накладываемые не­посредственно на поверхность металла и характеризующиеся хорошей адгезией с металлом и последующими слоями эмали. Грунтовочные покрытия должны быть устойчивы к действию растворителей и других компонентов, содержащихся в моющих средствах. Кроме того, они должны быть устойчивы к действию высоких температур во время сушки последующих слоев покрытия,

которая выполняется в камерах и не размягчается при нанесе­нии декоративных слоев эмали.

Широко используются нитроцеллюлозные, алкидные и реак­тивные поливиниловые грунтовки. Они содержат противокорро­зионные пигменты, преимущественно хромат цинка, свинцовый сурик или цинк. Так как грунтовки включают обычно большое количество неорганического пигмента, они не дают блеска и после высыхания образуют матовую поверхность, имеющую хо­рошую адгезию последующих слоев краски.

Грунтовочное покрытие может быть получено в результате испарения растворителя при нормальной температуре или в ре­зультате химической реакции. Образование покрытия происхо­дит в камере при температуре 20°С для нитроцеллюлозных 80°С - синтетических и 120°С для алкидно-меламиновых грун­товок. В любом случае грунтовочное покрытие должно иметь после высыхания хорошую устойчивость к действию последу­ющих слоев покрытия и в особенности к содержащимся в них растворителям. Обычно толщина грунтовочных покрытий со­ставляет 10—20 мкм при одноразовом распылении или нанесе­нии окунанием. В практике используется двукратное или сме­шанное грунтование, при котором наносится один слой грун­товки, а затем на него напыляется другой тип грунтовки, что дает слой толщиной 25—40 мкм.

Шпатлевочными мастиками (замазками) называют лакокра­сочные материалы пасто или тестообразной консистенции, со­держащие минеральный наполнитель в связующем или отвердитель, если мастика химического отверждения.

Шпатлевочные замазки применяются для выравнивания па­нелей кузова перед нанесением промежуточного слоя краски. Накладывают их в несколько слоев шпателем, который при­меняется для равномерного разравнивания тонких слоев мас­тики. Следует отметить, что шпатлевочные замазки отличают­ся от герметизирующих мастик тем, что они применяются для выравнивания поверхностей и подвергаются шлифованию.

Шпатлевки - это материалы жидкой консистенции для вы­равнивания неровностей на кузове. После их распыления они создают толстое покрытие, которое подвергается мокрому шли­фованию. Шпатлевки бывают распыляемые, обыкновенные и грунт-шпатлевки. Последние можно наносить распылением не­посредственно на металл, так как они содержат противокорро­зионные пигменты.

Шпатлевки, как правило, наносятся перед окраской распы­лением на загрунтованные поверхности металла или на слой отшлифованной шпатлевочной замазки. После высыхания слой шпатлевки шлифуется до получения ровной и гладкой поверх­ности. Иногда в целях выравнивания металла шпатлевка нано­сится на тщательно отшлифованную поверхность старого лако­красочного покрытия, которое должно быть восстановлено.

Грунт-шпатлевки наносятся непосредственно на металл с целью создания основы при восстановлении лакокрасочного по­крытия или защиты металла панелей от коррозии во время хранения, транспортировки и сборки.

Процесс сушки слоя шпатлевки протекает либо в естествен­ных условиях, либо при повышенной до 80°С температуре. В качестве связующего вещества, которое входит в состав шпат­левки, могут быть нитроцеллюлозная, алкидная, эпоксидная, полиэфирная или полиуретановая смола.

Шпатлевки наносятся толщиной 30 - 40 мкм распылением через сопло диаметром 1,2 - 1,5 мм после разбавления до соот­ветствующей вязкости. Полученный слой обладает очень хо­рошими покрывными свойствами ввиду содержания значитель­ного количества наполнителя "и имеет матовый цвет.

После нанесения шпатлевки распылением поверхность под­вергается сухому или мокрому шлифованию шкуркой № 220— 400. Более грубая шкурка применяется реже. Обычно необхо­димая шероховатость поверхности под окраску получается при шлифовании шкуркой № 360, а при нанесении акриловых эма­лей применяется шкурка № 400—500.

Лаки, эмали и краски для наружных покрытий создают слой с хорошей устойчивостью к действию внешних атмосферных факторов и имеют хорошую адгезию с грунтовками и шпатлев­ками.

Лаки - это материалы для наружных слоев покрытия, представляющие собой раствор пленкообразующего вещества в органическом растворителе, которые после нанесения дают прозрачный слой. Примером может служить бесцветный нитро- целлюлозный лак.

Эмали - это материалы, применяемые для наружной ок­раски автомобиля и дающие непрозрачное цветное покрытие. Эмали представляют собой раствор пленкообразующих смол, пигментов, декоративных и модифицирующих присадок в ор­ганических растворителях. Примером могут быть нитроцеллюлозные эмали.

Краски - это также материалы для наружной окраски ав­томобиля, которые представляют собой раствор вяжущих кра­сящих веществ, преимущественно содержащих высыхающие масла, пигментов и неорганических наполнителей. Краски упот­ребляются для противокоррозионной защиты кузова в то время, как лаки и эмали предназначаются для защитно-декоративного окрашивания.

Покрытия, полученные из эмалей и лаков, должны отли­чаться хорошим блеском без полирования.