Защита автомобилей от коррозии

Клапаны

Материалы. Клапаны двигателей внутреннего сгорания работают в исключительно трудных условиях. Они непрерывно совершают возвратно-поступательное движение в направляющих втулках. Плотное прилегание клапана к седлу обеспечивается пружинами. Во время сгорания горючей смеси клапаны подвергаются действию высоких температур и давлений. Средняя температура работы клапана между 650--750°С По этой причине седла выпускных клапанов, подверженные действию горячих продуктов сгорания, часто изготовляются в виде колец из специальных легированных жаростойких чугунов. После установки седла шлифуются и притираются совместно с клапанами.

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.

30.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.

31.Распределительный вал и пружины клапанов

Распределительный вал. Изготовляется как из углеродистых сталей, так и из легированных. Для легированных сталей с содержанием углерода около 0,15% применяется цементация. Распределительным валом из сталей с более высоким содержанием углерода (около 0,45%) для придания поверхностной твердости требуется закалка. Распределительный вал может быть изготовлен также из чугуна.

Втулки подшипников распределительного вала, установленные в блоке (головке) двигателя, изготовляются из оловянно-фосфористой бронзы, либо стали или чугуна, залитых подшипниковым сплавом. Зубчатые колеса привода распределительного вала чаще всего изготовляются из синтетического материала (например, текстолита).

Вследствие хороших условий смазки распределительного вала он имеет незначительный коррозионный износ. Коррозия, в результате окисления и загрязнения масла соединениями серы и воды, имеет доминирующее значение при хранении автомобиля и вызывает образование коррозионных очагов на шейках вала и в бронзовых втулках. Следует отметить, что шейки вала и втулки подшипников тщательно изготовлены из специально подобранных материалов, благодаря чему их коррозионная стойкость настолько велика, что ее хватает до капитального ремонта. Восстановлению при ремонте подвергаются кулачки распределительного вала, которые, находясь в более жестких условиях, постепенно теряют вследствие износа свой профиль.

Продлить долговечность вала и втулок подшипника, как и других частей двигателя, можно только строгим соблюдением инструкции по обслуживанию и применением требуемых сортов масел.

Пружины клапанов. По характеру нагрузки пружины клапанов относятся к деталям, испытывающим циклическую переменную нагрузку. Широкое применение в двигателях внутреннего сгорания получили спиральные клапанные пружины из стальной проволоки, получаемой холодной протяжкой. Пружины изготовляются из низколегированной никелевой пли никелево-ванадиевой стали. Эти стали содержат 0,45 - 0,75% углерода. Отожженную проволоку свивают холодным способом, а затем готовую пружину подвергают закалке и отпуску. Несмотря на очень жесткие условия работы пружин, запас их прочности достаточен для надежной работы в течение межремонтного периода. Встречающиеся поломки пружин, изменение их высоты являются следствием усталости, наступающей под суммарным действием цикличных переменных нагрузок коррозионных факторов.

Циклические нагрузки, действующие на пружину, вызывают изменение внутренних напряжений, которые приводят к появлению внутри материала капиллярных трещин. Эти единичные трещины способствуют локальному росту напряжений, приводящих к углублению трещин, которые с течением времени вызывают поломку пружины.

Коррозионная усталость проявляется также на других деталях автомобиля, работающих в коррозионной среде и условиях, способствующих усталости материала (например, коленчатые валы, шатуны, рессоры).

Причиной поломки клапанных пружин часто является также повышенная хрупкость материала вследствие перекаливания пружин. Для предохранения пружин от коррозии на них наносят защитное покрытие, используется в частности лужение, кадмирование. Пружины клапанов могут быть повторно использованы при ремонте двигателя лишь в том случае, если они сохранили соответствующую упругость, длину, не имеют царапин, отслоений и коррозионных язв.

32.Выпускной тракт

Выпускной коллектор. Изготавливается из материала, способного сопротивляться окисляющему действию отработавших газов и не меняющего структуру при повышенной температуре. При неправильно выбранном материале в стенках коллектора появляются трещины. В случае близкого расположения впускного коллектора к выпускному в нервом могут образовываться трещины от неравномерного расширения стенок вследствие неравномерного их нагрева.

Для изготовления коллекторов применяется обыкновенный серый чугун или низколегированный с добавлением хрома, никеля, кремния. Могут применяться аустенитный чугун и аустенитная жаростойкая сталь.

Конструкция и материал коллектора рассчитаны, в принципе, на безремонтную службу в течение межремонтного пробега автомобиля, несмотря на интенсивное действие атмосферной коррозии на наружные поверхности и газовой -- на внутренние.

В выпускных коллекторах в результате длительного действия горячих газов через некоторое время появляются признаки коррозионного разрушения материала. Отработавшие газы, имеющие в своем составе оксиды углерода, кислород и воду, вступают в химическую реакцию с материалом коллектора, камер сгорания, клапанов и других деталей. В результате этого взаимодействия наступает постепенное выгорание углерода в чугуне, а также других компонентов. Реакции, происходящие вследствие диффузии указанных компонентов отработавших газов, приводят к постепенному изменению химического состава материала и, Следовательно, к изменению его механических свойств.

Одновременно, вследствие действия горячих газов и образующихся в связи с этим значительных температурных перепадов, коллектор подвергается деформации, что с одновременным коррозионным действием и даже независимо от него может стать причиной растрескивания.

В качестве противокоррозионной защиты коллектора применяется окраска смесью силиконовой эмали с алюминиевым порошком. Покрытие наносится на наружные поверхности коллектора в два слоя. :

Глушитель и выхлопная труба. Эти детали автомобиля снаружи в значительной степени подвержены коррозии от действия влаги, грязи, а также растворов солей в зимний период. Коррозия деталей изнутри является результатом агрессивного влияния горячих продуктов сгорания топлива и коррозионного действия конденсата этих продуктов.

Среднее содержание кислот в конденсате на внутренних поверхностях глушителя может быть следующим (в. мг/дм3):

соляная - 580;

серная - 140;

сернистая - 17;

бромистоводородная - 35;

ортофосфорная - 5;

угольная - 420.

Кислотность конденсата достигает 1- 2 рН. Особенно агрессивно действуют конденсаты на швы сварных соединений. Коррозионные процессы внутренних поверхностей глушителя ускоряются от действия нагара, образующегося во время эксплуатации автомобиля. Ввиду различия коэффициентов теплового расширения слой нагара при резких изменениях температуры (например, при попадании воды на наружную поверхность глушителя) подвергается большим напряжениям и частично отслаивается. В таких местах открывается незащищенная поверхность металла, которая затем подвергается действию агрессивных факторов, ускоряющих развитие язвенной коррозии. При частом использовании автомобиля на малые расстояния глушитель может выйти из строя (вследствие коррозионного разрушения) после одного периода зимней эксплуатации. Обычно долговечность глушителя равна 20 - 40 тыс. км пробега автомобиля.

Глушитель и выхлопная труба преимущественно изготовляются из конструкционной углеродистой стали или из легированной, устойчивой к газовой коррозии. Коррозия легированных сталей происходит медленнее. Процесс протекает с образованием продуктов коррозии, сильно связанных с основанием металла. Уменьшение толщины легированной стали, выраженное в миллиметрах, в течение одного года эксплуатации автомобиля меньше, чем при использовании углеродистой конструкционной стали. Применение легированных сталей оправдано также в случаях, когда коррозия возникает от действия керамических материалов, применяемых для внутренних деталей глушителя.

В отличие от глушителей, заполненных шлаковой ватой, отражательные глушители заднемоторных автомобилей могут быть подвергнуты противокоррозионному окрашиванию.

В США 90% глушителей изготавливают из алюминированной стали. В камере для отжига в водородной среде на стальной лист диффузионным способом наносится смесь порошков алюминия и его оксидов. Нанесенное покрытие обеспечивает в 2 -3 раза большую долговечность глушителя. В Англии производятся глушители из стали, содержащей 11 % Сг и 36% Ti, или из легированной стали с молибденом.

Стальной лист, покрытый хромом, имеет хорошую стойкость против коррозии. Однако его применение вызывает быстрый износ штампов. Выхлопные системы из хромоникелевой стали почти в 2 раза дороже, чем из углеродистой, но они в 4 - 5 раз долговечнее. Из жаростойких лаков (фенольные, силиконовые и поливинилбутиловые смолы) только лаки, пигментированные смесью цинковой пыли и алюминиевого порошка, дают прочное защитное покрытие на несколько месяцев.

На некоторых заводах глушители изготовляются из сплавов алюминия или на их стальное основание наносится горячим способом алюминиевое покрытие. Глушители изготавливают также из оцинкованной стали, которая позволяет лишь на короткое время защитить его от коррозии вследствие неустойчивости цинка к действию горячих газов и влаги.

Практикуется также металлизация глушителей напылением алюминия на наружную поверхность, обработанную предварительно пескоструйным способом. Однако это дорого и малоэффективно, так как глушитель коррелирует прежде всего изнутри.

Часто детали глушителя делаются из утолщенного до 1,2 - 1,5 мм стального листа. Для обеспечения противокоррозионной защиты, снижения шума в автомобиле и тепловой изоляции глушители иногда устанавливаются в оцинкованном кожухе с асбестовой прокладкой. При герметичном выполнении такого кожуха защита наружных частей глушителя является вполне достаточной.

Выхлопная труба снаружи защищается окрашиванием силиконовой эмалью или металлизацией после пескоструйной обработки. Части трубы, не подвергающиеся влиянию высоких температур (не более 150° С), снаружи могут защищаться красной грунтовкой и силиконовой алюминиевой эмалью. Такой способ можно применить для труб и глушителей, уже бывших в эксплуатации с обязательной очисткой металла пескоструйным аппаратом или с помощью механических щеток. После нанесения грунтовки ее следует просушить, например, в течение ночи. На следующий день необходимо запустить двигатель, чтобы обеспечить полное высыхание слоя при повышенной температуре.

Аналогично поступают со слоем синтетической алюминиевой эмали, который после нанесения на отвержденное основание вначале сушится на воздухе, а затем при температуре работы глушителя. Такая технология не обеспечивает защиты от коррозии внутренних поверхностей. Однако, она все же значительно продлевает срок службы выхлопной системы. Коррозия глушителей и труб является серьезной экономической проблемой вследствие высокой интенсивности износа (в течение 2 - 4 лет) и большой стоимости.

33.Система охлаждения

Материалы. Охлаждение автомобильного двигателя производится отводом тепла в атмосферу непосредственно через воздушную среду (воздушное .охлаждение) или косвенным способом с использованием охлаждающих жидкостей (жидкостное охлаждение). Наибольшее распространение получило жидкостное охлаждение, при котором тепло отводится от двигателя жидкостью, а та, в свою очередь, охлаждается воздухом в теплообменнике (радиаторе). Для лучшего теплообмена трубки радиатора снабжены припаянными ребрами из тонкого металла с хорошей теплопроводностью (медь, латунь, реже сталь).

Корпус водяного насоса изготовляется из серого чугуна или из сплава алюминия, крыльчатка насоса из чугуна, сплава алюминия, латуни, бронзы или пластмассы, вал насоса - из углеродистой или легированной стали с обязательным нанесением защитного покрытия. Термостат изготовляется из латуни. Уплотняющая прокладка головки блока, соприкасающаяся с охлаждающей жидкостью, выполняется из меди, алюминия, асбеста или тефлона.

Причины коррозии. Повреждения деталей системы охлаждения, особенно радиатора, являются результатом снижения их механической прочности. Вследствие коррозии в системе охлаждения появляются течи. Элементами системы охлаждения, подвергаемыми постоянному воздействию охлаждающей среды, являются водяные каналы в блоке и головке, водяной насос, уплотняющая прокладка под головкой и термостат.

Природная вода содержит в своем составе растворенные твердые вещества (хлориды, нитраты, сульфаты и др.), газовые (кислород, азот, серные газы и др.), иногда коллоидные компоненты и суспензии. Такого рода загрязнения, особенно хлориды и сульфаты, усиливают электропроводность воды, что создает благоприятные условия для электрохимической коррозии. Следует отметить, что вода из придорожных канав и прудов может содержать водоросли и болотные бактерии, которые содействуют коррозионнным процессам. Интенсивность коррозионных процессов увеличивается с ростом температуры. Температура влияет также на характер и растворимость продуктов коррозии. Специальные охлаждающие жидкости, замерзающие при низкой температуре, содержат водные растворы этиленгликоля в разных концентрациях. Здесь коррозию вызывают прежде всего образующиеся кислоты. Например, уксусная кислота является продуктом окисления гликоля воздухом при повышенной температуре. Поэтому охлаждающие жидкости включают такие ингибиторы коррозии, как бура, силикаты и фосфаты.

Находящиеся в воде соли кальция и магния повышают интенсивность коррозии и, кроме того, вызывают отложение на охлаждаемых стенках (трубках радиатора) накипи. Ввиду плохой теплопроводности накипи затрудняется теплообмен между водой и металлом, что, в свою очередь, ведет к увеличению температуры охлаждающей жидкости и создает возможность перегрева двигателя. Кроме того, накипь увеличивает склонность металла к коррозии и мешает нормальной циркуляции воды вследствие уменьшения проходного сечения водяных трубок и каналов.

Коррозия, протекающая в системе охлаждения двигателей, имеет сложный характер, так как различные металлы, образующие замкнутую систему охлаждения двигателя, создают коррозионные элементы в виде ионов этих металлов, присутствие которых в электролите повышает интенсивность коррозии. После короткого периода работы двигателя в охлаждающей жидкости присутствуют ионы железа, меди, цинка, олова и алюминия. Вследствие различной коррозионной активности этих металлов происходят коррозионные процессы разной интенсивности. Отдельные детали системы не корродируют, а другая часть подвергается сильной коррозии.

Состав специальной охлаждающей жидкости должен быть так подобран, чтобы все металлы не подвергались коррозии. Это сделать очень трудно, так как каждый двигатель выполнен из разных металлов. Поэтому, в некоторых двигателях, несмотря на введение ингибиторов коррозии в охлаждающую жидкость, происходит контактная коррозия язвенного типа. Особенно это касается уплотняющей прокладки головки цилиндров в случае отсутствия в охлаждающей жидкости ингибиторов коррозии. А также деталей из алюминия, элементов радиатора в местах пайки оловом, алюминиевой головке блока цилиндров, когда ингибитор, защищающий сталь и чугун, неэффективен по отношению к элементам, образующим соединение олова с железом.

Коррозия насоса также может быть результатом неправильного подбора материалов и состава ингибиторов. Наступает она чаще всего в местах соединения чугуна с алюминием и стали с чугуном. Коррозия может быть причиной заклинивания подвижных частей насоса, поломки ротора, нарушении герметичности сальников. Поэтому при производстве специальных охлаждающих смесей необходимо проверять их влияние на каждый тип двигателя в лабораторных и обычных условиях. Если таких испытаний не проводить, то в процессе эксплуатации двигателя могут появиться течи через уплотняющие прокладки, трещины в головке, блоке, радиаторе, возникнуть повреждения в насосе и термостате. К сожалению, отмеченные дефекты зачастую относят к повреждениям от механического воздействия, а коррозию в системе охлаждения считают естественным явлением. Это является результатом неправильного применения для данного двигателя охлаждающих жидкостей.

При использовании низкозамерзающих охлаждающих жидкостей, получаемых из этиленгликоля, необходимо строго соблюдать тепловой режим работы двигателя и не допускать перегрева и аэрирования жидкости. Для предотвращения образования уксусной кислоты в результате окисления этиленгликоля кислородом в охлаждающую жидкость добавляют щелочные ингибиторы, нейтрализующие образующиеся кислоты. Цветной индикатор, добавляемый в жидкость, в случае ее окисления обесцвечивается, и жидкость становится бесцветной или светло-желтой. Такую жидкость следует заменить, так как ингибиторы потеряли свою активность и влияние жидкости на коррозию в этом случае больше, чем воды.

В дизелях окисление низкозамерзающей жидкости происходит гораздо быстрее, чем в карбюраторных двигателях из-за более высокой температуры стенок двигателя.

Значительная стабилизация состава жидкости достигается в некоторых двигателях применением герметической системы охлаждения, которая не имеет контакта с атмосферным кислородом. Если же система охлаждения негерметична и наблюдается бурление жидкости, то окисление происходит наиболее интенсивно. Особенно вредно проникновение в систему охлаждения через неплотности (например, через уплотняющие прокладки) выхлопных газов. Это вызывает сильное окисление охлаждающей жидкости и, следовательно, коррозию металов.

Применение этилового спирта (денатурата) для приготовления низкозамерзающих жидкостей особенно опасно. Этиловый спирт подвергается быстрому окислению до уксусной кислоты, которая вызывает сильную коррозию металлов, особенно алюминия и меди.

34.Система питания

Общие сведения. Система питания двигателя включает узлы и детали, соединенные топливопроводами в единое функциональное целое. Детали системы, подвергаемые повреждениям вследствие трения или химического действия среды, изготавляются из углеродистых или легированных сталей, цветных металлов (сплавов меди, алюминия, цинка), а также из пластмассы (топливопроводы, поплавки, детали карбюратора и топливного насоса, пр.).

Основными причинами коррозии деталей системы являются наличие в топливе серы, а также конденсация влаги на внутренних стенках скрытых полостей.

В процессе эксплуатации двигателя необходимо применять топлива соответствующего качества, соблюдать его чистоту, а также чистоту внешних агрегатов системы питания. Заливать топливо нужно через лейки с сеткой. Кроме того, нельзя допускать попадания воды или снега во время заправки автомобиля топливом. При периодической промывке фильтров и бака, согласно заводской инструкции, надо пользоваться чистой посудой.

Топливный насос высокого давления и форсунки. Основные детали топливного насоса и форсунок изготовляются из материала, обладающего большой износоустойчивостью и способностью сохранять размеры после получения соответствующей формы. Плунжер, втулка плунжера, нагнетательный клапан и его седло, распылитель и иглы форсунок изготовляются из легированной стали с последующим азотированием. Толкатель, регулировочные винты, вал с кулачками, корпус форсунки изготовляются из углеродистой стали с соответствующей закалкой и отпуском до необходимой твердости. Кулачки валика подвергаются цементации.

Корпус топливных насосов чаще всего изготовляется из легких сплавов (например, цинка или алюминия). Для топливопроводов высокого давления (от топливного насоса до форсунок) применяются толстостенные трубы из мягкой стали. Топливопроводы низкого давления изготовляются из стальной лоиты, покрытой медью, или из пластмассы. В некоторых двигателях применяются топливопроводы низкого давления из меди или латуни.

Несмотря на большую точность изготовления рабочих поверхностей плунжера и его втулки, они подвергаются абразивному и коррозионному износу. Вредные примеси горючего (например, сера) вызывают на поверхностях контакта этих деталей, а также форсунок химические изменения. Окисление металла происходит между работающими поверхностями деталей, имеющими возвратно-поступательное перемещение друг относительно друга, и вызывает фреттинг-коррозию. Этот тип коррозии приводит к постепенному ухудшению сопряжения плунжер-втулка, уменьшает сопротивление усталости этих деталей и, кроме того, содействует износу. Начальный износ деталей топливных насосов и форсунок является результатом абразивного действия твердых частиц пыли, находящихся в топливе, а также продуктов адгезионного износа. С момента появления между трущимися поверхностями частиц оксидов трение становится доминирующим процессом.

Вредные примеси топлива также приводят к появлению на рабочих поверхностях втулки и плунжера химических изменений, ускоряющих износ этих деталей.

Топливные баки. Изготовляются обычно сваркой или завальцовкой деталей, штампованных из листовой стали, освинцованной горячим способом. Внутренняя поверхность баков защищается от коррозии соответствующими покрытиями, например лаками горячей сушки или химически отверждаемыми. В грузовых автомобилях баки расположены обычно сбоку на раме, под сиденьем водителя или под кузовом, а в легковых - под крышкой багажника или под задними сиденьями. Размещение бака снаружи автомобиля благоприятствует атмосферной коррозии его наружных поверхностей. В таких случаях баки защищаются от коррозии лакокрасочными покрытиями или синтетическими материалами, обладающими хорошей адгезией с поверхностью, покрытой слоем свинца.

Сильным стимулятором коррозии внутренних поверхностей баков является вода, имеющаяся в топливе, причем независимо от состояния, в котором она находится. Вода конденсируется на стенках бака и сильно активизирует коррозионные процессы, происходящие в результате изменений окружающей температуры.

Следует также помнить, что смолы, содержащиеся в топливе, осаждаются на стенках бака и содействуют тоже коррозионным процессам.

35.Шасси

Общие сведения. К шасси легкового автомобиля относят трансмиссию, подвеску и системы управления. Каждый из агрегатов шасси состоит из узлов и деталей. Подробный анализ материалов деталей шасси невозможен в рамках данной книги, поэтому авторы ограничились общим рассмотрением некоторых коррозионных процессов и их влияния на износ и техническое состояние автомобиля. Это целесообразно, так как износ деталей и агрегатов является результатом взаимодействия целого ряда факторов физического и химического характера. Оценить же степень влияния каждого фактора на износ очень трудно.

При правильном использовании и соответствующем обслуживании автомобиля коррозионный износ механизмов и деталей шасси не является основным. В автомобилях, имеющих большие пробеги, тем не менее встречаются прокорродировавшие наружные поверхности рычагов штанг и мест соединений, плохое состояние окраски. Эти коррозионные процессы играют определенную роль в технической эксплуатации автомобиля.

Коррозия деталей шасси зависит от условий эксплуатации и хранения автомобиля. Автомобиль подвергается электрохимической коррозии от воздействия атмосферных условий, а также химической коррозии внутри агрегатов вследствие образования агрессивной среды от окисления масел. Химическая коррозия особенно быстро развивается внутри агрегатов автомобилей, простаивающих длительное время.

Детали автомобиля, работающие в условиях хорошей смазки, во время эксплуатации подвергаются также коррозии. Ввиду того, что износ в результате трения деталей в несколько раз превышает износ от коррозии, то считается, что коррозионные процессы в условиях хорошей смазки относятся к второстепенным. Проблема защиты от коррозии ставится на первый план при длительных простоях автомобиля, а также в случае мало интенсивной эксплуатации, когда несмазываемые детали подвергаются сильному коррозионному разрушению.

Пренебрежение к периодическим мероприятиям по защите от коррозии в период длительного хранения автомобиля может впоследствии привести к такому развитию коррозионных процессов, что пробег его до ремонта может сократиться в несколько раз.

Чтобы продлить период межремонтного пробега шасси, необходимо внимательно наблюдать за работой узлов и деталей и при малейшем проявлении износа или коррозии провести мероприятия по прекращению их дальнейшего развития.

Коррозия движущихся деталей и нормалей предотвращается нанесением противокоррозионных смазочных материалов. Лакокрасочные покрытия после удаления очагов коррозии применяются для защиты деталей из листового металла. Для защиты шасси автомобиля применяются также битумно-восковые композиции.

Карданный вал. Трубы карданных валов изготовляются обычно из углеродистой стали с содержанием 0,2 - 0,4% С, а шлицевые соединения из углеродистой стали, содержащей 0,45% С. Шлицы вала подвергаются термической обработке. Крестовины и корпуса подшипников изготовляются из легированной стали хромоникелевой или никелево-молибденовой с малым содержанием углерода (0,2%) и последующей цементацией.

Незащищенные шарниры, валы и другие детали в зимний период подвергаются действию концентрированных растворов солей, что благоприятствует развитию электрохимической коррозии. В случае открытого или плохо герметизированного шарнира возникает возможность проникновения этих растворов в подшипники и образования там очагов коррозии, которые приводят к быстрому износу шарнира.

Износ соединений шлицевых валов проявляется в смятии краев смежных выступов. Шлицевые соединения хорошо работают в условиях ограниченной смазки. В этих условиях коррозионные процессы развиваются медленно и практически их невозможно заметить. Однако смесь смазки и грязи оказывает отрицательное влияние на коррозионные процессы и износ этих деталей. Применение закрытых шлицевых соединений позволяет устранить эти недостатки.

В плотных шлицевых соединениях карданных валов иногда наблюдается фреттинг-коррозия. На контактирующих поверхностях возникают коррозионные язвы, а между ними появляются мелкие твердые частицы оксидов. Интенсивность такой коррозии зависит от нагрузок и амплитуды взаимного осевого перемещения деталей. Вследствие коррозии изменяется шероховатость поверхности и снижается усталостная прочность деталей.

Подшипники качения. Изготовляются из легированной стали с содержанием 0,4-1,65% Сг и около 1% С. Эта деталь поддается обработке улучшением.

В подшипниках качения первым признаком их износа в результате трения является увеличение осевых и радиальных зазоров. Коррозионное влияние смазок незаметно и ограничивается мало интенсивным окислением беговых дорожек подшипника.

Увеличение зазоров в подшипнике вызывает рост динамических нагрузок ударного характера. В результате перегрузок между поверхностями тел качения и беговых дорожек возрастают удельные давления. Циклически повторяющиеся нагрузки способствуют окислению поверхностного слоя и образованию коррозионных язв (фреттинг-коррозия). Кроме того, в результате поверхностной усталости материала появляются' нитевидные трещины в поверхностном слое.

Микротрещины и коррозионные язвы при действии окисленных смазок, особенно содержащих воду, приводят к коррозионной усталости. Под ее влиянием микротрещины развиваются гораздо быстрее и образуют повреждения, приводящие к поломке подшипника (шарика или кольца). Кроме того, продукты коррозии в виде мелких частичек оксидов ускоряют износ подшипника вследствие трения. В результате повышенного нагрева подшипника из-за увеличения трения между телами качения и беговыми дорожками на его поверхности образуется налет оксидов, ухудшающий эксплуатационные качества подшипника. Цвет налета определяется толщиной слоя оксидов и зависит от процесса окисления материала, который протекает при повышенной температуре. Таким образом, структурные изменения верхнего слоя материала в результате химической коррозии способствуют абразивному износу.

Исправный подшипник качения не должен иметь осевых и радиальных зазоров. Рабочие поверхности тел качения должны быть ровными и блестящими. Не следует при ремонте устанавливать подшипники с коррозионными пятнами на шариках или на беговой дорожке, так как развивающаяся коррозия приводит к его преждевременному износу.

Шестерни. Изготовляются из низкоуглеродистой стали или из стали со средним содержанием углерода, легированной хромом, никелем, молибденом. Они обязательно подвергаются цементации или цианированию. Детали червячных передач изготовляются также из бронзовых сплавов.

В любом агрегате автомобиля шестерни обильно смазываются разбрызгиванием масла или погружением в картер. При такой смазке коррозионные повреждения почти незаметны, а химическая коррозия вследствие окисления тормозится наличием в трансмиссионных маслах ингибиторов. Следует помнить, что коррозионная опасность из-за окисления трансмиссионных масел, содержащих серу, хлор, фосфор и другие элементы, усиливается с ростом температуры. Вредное действие оказывает и эмульгированная в масле вода. Особенно это относится к бронзам.

В износе зубчатых колес большую роль играет усталость верхнего слоя материала. В результате локальных цикличных перегрузок и роста среднего удельного давления происходит изменение структуры поверхностного слоя. При усталости материала образуются нитевидные микротрещины, которые часто являются началом действия коррозионной усталости, развивающейся в агрессивной среде. Единичная вначале трещина расширяется и углубляется при одновременном появлении в результате коррозии усталостной сетки микротрещин. С поверхности начинают выкрашиваться частички материала, которые могут привести к поломке зуба. Такие повреждения шестерен приводят к необходимости разборки всего агрегата.

Повреждение шестерен можно затормозить тщательным выполнением всех требований по техническому обслуживанию: применением масел соответствующего качества, регулярной заменой масел, своевременной консервацией и т. п.

Рессоры, пружины и торсионы подвески. Упругие элементы подвески изготовляются из пружинных легированных сталей, поставляемых в прутках необходимого сечения. Закалка является обязательной операцией при изготовлении рессор. Пальцы рессор обычно изготовляются из легированной стали с содержанием 0,15-0,20% Сие последующей цементацией. Углеродистые стали с содержанием 0,45% С подлежат поверхностному упрочнению.

Детали подвески теряют свои упругие свойства или покрываются трещинами прежде всего от переменных нагрузок. Усталостные микротрещины на рессорных листах вызывают развитие коррозионной усталости материала. Износ рессорных листов, возникающий при взаимном их перемещении, усиливается действием абразивных частиц, соли и атмосферной коррозии. Для повышения противокоррозионных свойств рессорные листы фосфатируют, а затем покрывают. Защита чехлом листовых слоем графитной смазки. На внешнюю поверхность рессоры после сборки наносится защитное покрытие из битумной мастики.

Особого внимания требуют пружины и торсионы подвески. Под влиянием постоянных нагрузок материал пружин подвергается усталости, что выражается структурными изменениями поверхностного слоя в виде образования сетки микротрещин. Повреждения защитных покрытий пружин и торсионов и в виде вмятин и рисок создают условия для возникновения очагов атмосферной и электрохимической коррозии. Коррозионные язвы и выкрашивания создают условия для локальной концентрации напряжений. В углублениях трещин ослабляется профиль, вызывая поломку пружины или торсиона.

Описанные повреждения упругих элементов можно предотвратить соответствующим техническим обслуживанием и внешней защитой. Рессоры между листами следует смазывать, а спиральные пружины и торсионы защищать от внешних повреждений и дорожной грязи. Для защиты пружин, не имеющих защитного покрытия, от атмосферной коррозии, их необходимо периодически смазывать. Защитные покрытия требуется периодически обновлять, применяя для этих целей битумно-восковые композиции.

Амортизаторы. Независимо от конструкции гидравлических амортизаторов главными его элементами являются цилиндр, поршень и комплект дросселирующих клапанов. Для нормального функционирования амортизатора существенное значение имеет сопряжение поршня с цилиндром, так как эти детали быстрее всего подвергаются износу и, следовательно, искажают характеристику амортизаторов. Кроме абразивного износа, здесь возникает коррозионный износ, являющийся результатов действия амортизаторной жидкости. Как и в маслах, факторами коррозии являются вода, загрязнения и продукты окисления жидкости.

Смешивание или применение несоответствующих жидкостей вследствие их химического разложения усиливает коррозионное действие. Особенно разрушаются алюминиевый поршень, стальные детали в местах уплотнения резиной, пружины и клапаны амортизатора.

Некоторые изготовители для зашиты наружной поверхности амортизаторов применяют противокоррозионное покрытие из порошковых красок, которое является одним из новых методов в технологии защиты от коррозии. Растертые соответствующим образом синтетические вещества наносятся распылением в электростатическом поле на поверхность, а затем спекаются повышенной температуре. Таким образом, получаются толстые (100 мкм) защитные слои с хорошими противокоррозионными свойствами. Ввиду того, что выпускаемые сейчас порошковые краски не обеспечивают требуемого внешнего вида автомобиля, они применяются для окраски только нелицевых поверхностей

Тормоза. Детали тормозов изготовляют почти из всех материалов, применяемых в автомобилестроении. Широко используются: чугун обыкновенный и легированный (тормозные барабаны, цилиндры), углеродистая сталь (барабаны, разжимные. кулаки, трубопроводы), бронза (втулки), легкие металлы (поршни), неметаллические материалы (резиновые манжеты, шланги).

В тормозах износу подвергаются поршни и поверхности колесных цилиндров, барабаны и накладки. Тормозной барабан изнашивается прежде всего из-за трения и, кроме того, подвергается действию атмосферной коррозии. Этот процесс значительно усугубляется при увеличении температуры при торможении автомобиля. Тормозные барабаны, цилиндры и колодки, помимо этого, подвержены агрессивному действию растворов соли, которой посыпается зимой дорожное покрытие. На цилиндры и поршни оказывают коррозионное влияние компоненты тормозной жидкости и вода, которая может конденсироваться в небольших количествах в системе гидропривода. Повышенная температура при работе и каталитическое действие металла деталей создают условия, способствующие окислению компонентов тормозной жидкости. В результате этого процесса в жидкости образуются агрессивные соединения, которые ускоряют процесс коррозии и в короткое время могут вывести из строя всю систему.

Особенно опасна коррозия металлических тормозных трубопроводов, прикрепляемых под кузовом автомобиля и вследствие этого подвергаемых разрушениям от воздействия воды, грязи и солей. Металлические тормозные трубопроводы подвергаются сильной коррозии, которая проявляется внезапно после 3-5 лет эксплуатации автомобиля. В результате действия коррозионных и механических факторов на трубопроводы в них образуются трещины, которые могут привести к аварии автомобиля. Коррозионные разрушения тормозных трубопроводов бывают различные. Например, язвенная коррозия встречается в порах защитного покрытия, щелевая - в местах контакта трубопроводов с синтетическими материалами или резиной, контактная - в местах соединения трубок с деталями, изготовленными из другого металла, а также коррозия под напряжением, возникающая при наличии даже небольших нагрузок.

Надежность работы тормозов во время эксплуатации автомобиля определяется материалом трубок, свойствами защитных покрытий, а также способом соединения трубопроводов между собой и с кузовом.

Широко применяются тормозные трубопроводы, изготовленные из стальных паяных труб, покрытых медью, цинком, оловом или сплавом олова со свинцом. На стальные трубопроводы из бесшовных трубок также наносится защитное покрытие из цинка, олова или сплава олова со свинцом. Некоторые заводы в качестве материала для тормозных трубопроводов применяют медь с содержанием 0,025% фосфора. Трубопроводы из коррозионностойкой стали имеют хорошую стойкость, но они, как правило, не применяются из-за высокой стоимости.

Влияние материала и типа тормозных трубопроводов на эксплуатационные свойства тормозов можно охарактеризовать следующим образом:

- паяные стальные трубопроводы имеют низкую коррозионную стойкость независимо от вида защитного покрытия. Контактная коррозия, возникающая в порах медного покрытия из-за образования пары Сu - Fе, способствует появлению язв, приводящих к сквозной коррозии;

- стальные бесшовные трубопроводы с гальваническими покрытиями подвергаются сильной язвенной коррозии из-за слишком тонких слоев цинка (менее 25 мкм), пористости оловянного или оловянно-свинцового покрытия, механического повреждения этих покрытий в местах крепления;

- медные трубопроводы надежно работают при условии правильного конструктивного решения в местах стыка с другим металлом;

- трубопроводы из коррозионностойкой аустенитной стали с молибденом не подвергаются коррозии при правильном соединении их между собой и с кузовом автомобиля.

Конструкция соединения трубопроводов с другой металлической частью автомобиля оказывает значительное влияние на надежность тормозной системы. Грязь, скапливающаяся в местах соединений, вызывает контактную коррозию, появляются усталостные трещины и сквозное разрушение трубопроводов.

Для безопасной эксплуатации автомобиля рекомендуется систематически и тщательно проверять наружное состояние тормозного привода и своевременно заменять тормозную жидкость.

Детали резьбовых соединений. Болты, винты, гайки, применяемые для крепления узлов шасси, изготовляются из стали без покрытия или чаще всего с последующим оксидированием, фосфатированием или цинкованием для создания на поверхности защитного слоя. Эти детали подвергаются сильной коррозии от действия влаги, грязи и растворов солей. Зная, что интенсивность разрушения металла в таких условиях составляет 0,1- 0,3 мм в год, можно определить потери вследствие коррозионного разрушения. Повреждения выражаются в появлении язвенной коррозии болтов, вызывающей их разрыв или разрушение резьбовой части. Такие повреждения затрудняют проведение демонтажа узлов шасси и снижают безопасность пользования автомобилем, так как микротрещины болтов внешним осмотром не обнаруживаются.

Детали резьбовых соединений защищают от коррозии водостойкой смазкой. Хорошие результаты дает также обработка болтов и их консервация смазками для стальных канатов, работающих в условиях большой влажности или в воде.

Колеса. Автомобильные колеса изготавливают из стали, причем существуют три основные системы их противокоррозионной защиты:

- окраска противокоррозионными красками;

- нанесение порошковых красок;

- металлизация напылением алюминия.

Автомобильные колеса работают в исключительно неблагоприятных коррозионных условиях, так как постоянно подвергаются обрызгиванию водой и грязью. Но из-за массивности колес коррозионные повреждения не представляют для них серьезной угрозы. Единственной опасностью является возможность разрушения части прокорродировавшего края обода, что может привести к повреждению покрышки. Гораздо более серьезной проблемой является коррозия болтов крепления колеса, которая может чрезвычайно осложнить его снятие, а иногда даже сделать это невозможным. Поэтому, защита этих болтов целесообразна.

36.О надежности заводской антикоррозинной защиты

У владельцев многих иномарок существует мнение, что их автомобилям не нужна дополнительная антикоррозионная обработка, т.к. на конвейере уже обо всем позаботился производитель. А если данный автомобиль оснащен оцинкованным кузовом, то это мнение переходит в настоящую убежденность. Но, как оказывается, реальность несколько отличается от ожиданий. Но обо всем по порядку.

Помимо оцинковки, набирающей популярность в развитых странах, для защиты от коррозии применяют различные методы грунтования. При производстве отечественных автомобилей чаще используется так называемый анафорезный метод. В развитом мире он уже давно устарел морально, т.к. демонстрировал низкие показатели антикоррозионной стойкости. Тем не менее, в нашей стране его применяют весьма активно.

Катафорезный метод грунтования более эффективен. Но как показала реальная эксплуатация, без дополнительной антикоррозионной обработки подобные кузова также довольно быстро пасуют перед ржавчиной. Данный метод используется в России все активнее. К примеру, новые вазовские модели, а также многие иномарки обрабатываются именно таким образом.

Наконец, наиболее действенный способ заводской борьбы с коррозией - оцинковка. В автомобильной промышленности принята толщина цинкового покрытия 6-9 мкм. На опытной пластине с такой толщиной гальванического цинка при ее размещении в станции натурных испытаний (напр. промышленной зоне большого города) первые признаки коррозии проявляются в среднем уже через 9-12 месяцев. Это объясняется наличием микропор в цинковом покрытии, через которые влага воздуха вместе со всеми примесями проникает до металла, и процесс прошел. Чем толще цинковое покрытие, тем меньше вероятность, что микропоры «совпадают», и тем надежнее защита. Каждый дополнительный мкм цинкового покрытия увеличивает вес автомобиля и тем самым расход топлива. Поэтому найден компромисс -- 6-9 мкм цинкового покрытия, что значительно уменьшает коррозионную стойкость автомобиля и не столь уж увеличивает расход топлива. Действительно, оцинкованные кузова «живут» гораздо дольше. Но не так долго, как это принято думать. Срок их жизни, во-первых, зависит от толщины гальванического покрытия, типа (двустороннее или одностороннее), а главное - от наличия в процессе эксплуатации его повреждений. Последних избежать практически невозможно, т.к. они появляются во время точечной сварки, когда не только «сгорает» тонкий слой цинка, но и оголенная сталь образует в месте сварки гальванический элемент с цинком, тем самым ускоряя начало коррозии. Поэтому даже оцинкованные кузова по прошествии нескольких лет эксплуатации страдают от коррозии в случае отсутствия дополнительной поддержки антикоррозионных материалов.

...