摘要：柴油機氣缸套穴蝕的產生，嚴重地影響著柴油機的工作可靠性和使用壽命。在柴油機發展日益強化的今天，分析氣缸套穴蝕的影響因素，找出產生穴蝕的原因和提出防止氣缸套發生穴蝕的措施，已是當務之急。下面論文就穴蝕的原因和預防作一小談。
　　主題詞：氣缸套穴蝕，原因，預防
　　氣缸套是柴油機的重要零件之一，它的作用有：1）與氣缸蓋、活塞組成燃燒室，承受壓縮壓力和爆炸壓力；2）引導活塞作往復直線運動，承受活塞的側推力；3）把燃燒后多余的熱量傳給冷卻水，保持正常工作溫度。
　　柴油機氣缸套的穴蝕，就是指水冷卻的氣缸套外表面所產生的局部破壞，這種破壞外觀上看為蜂窩狀凹坑，當凹坑密集時，類似海棉狀組織，多集中在氣缸套中、下部位置，嚴重的穴蝕很深甚至透過氣缸壁。氣缸套穴蝕是由于“穴泡腐蝕”、“電化學腐蝕”和其它腐蝕的綜合作用而引起的。
　　一、氣缸套穴蝕破壞的原因
　　1、氣缸套的振動：氣缸套振動是發生穴蝕現象的主要原因。柴油機運轉中，活塞經上、下止點時，其位置從氣缸套的一側改變到另一側，由于活塞側傾擺動撞擊氣缸套壁，就會引起氣缸套壁振動和變形。如果氣缸套與活塞的間隙愈大，則活塞撞擊缸壁的速度愈大，撞擊能量就愈大，發生穴蝕也就愈嚴重。氣缸套外壁冷卻水附層因振動而產生瞬時的高壓和高真空，局部高真空區冷卻水蒸發成氣泡，有的氣泡受振動擠入或者發生在氣缸套外壁最小的針孔中。當氣泡收縮以致消失時，產生壓力沖擊波，其壓力可達數千個大氣壓，它在極短的時間內沖擊氣缸套外壁，使之承受很高的沖擊、擠壓應力，使缸套鑄鐵材料中的石墨首先剝落。這個過程反復進行，促使材料疲勞破壞，從氣缸套外壁上一粒一粒地剝落下來，形成針孔。越是在狹窄的空洞里，沖擊波的能量也越大，造成的破壞力越強，穴蝕向縱深發展也越快。
　　2、冷卻系統的結構：在開式冷卻系統中往往沒有調溫器，進入柴油機的水溫隨工作環境條件及季節的不同而劇烈地變化著。柴油機常是以過冷狀態工作，從而增加了間隙及缸套振動。在閉式冷卻系統中，循環的冷卻水是清潔的淡水，穴蝕的破壞力較開式冷卻系統小。
　　3、柴油機工況的影響：不同工況時缸套活塞組的間隙及側推力的大小隨時在改變，在具體的柴油機中，轉速的提高使慣性力增加，并增加了在單位工作時間內活塞撞擊缸壁的次數，所以增加了穴蝕破壞。
　　4、冷卻液特性的影響：經常更換冷卻水因冷卻水中含有大量的空氣而加快穴蝕破壞。氣缸套的外壁受到電化學腐蝕和化學腐蝕。電化學腐蝕是由于缸套與缸體材料合金組織的差異而引起局部電解現象，電化學腐蝕后仍存留氧化鐵、碳化鐵等多相氧化層，腐蝕后的氣缸套壁面多呈蜂窩形狀。化學腐蝕是由于冷卻水中含有氯化鎂，它和水與鐵氧化反應后產生氫氧化鐵而附著在氣缸套外壁。
　　二、氣缸套穴蝕的預防
　　影響氣缸套穴蝕的因素非常廣泛而又復雜，為了防止氣缸套產生穴蝕，必須采取措施避免發生氣泡，或者使氣泡不致集中在一起，或者限制氣泡潰滅時的最小尺寸。可以從如下幾方面著手：
　　1、減少氣缸套的振動。減少氣缸套的振動是消除穴蝕現象最有效的辦法。
　　1）盡可能減少活塞和氣缸套的間隙：間隙小則活塞對氣缸套的沖擊能量也小。提高活寒加工精度、采用膨脹系數大體上與氣缸套相同的材料制造活塞、對活塞進行有效的冷卻、改進活塞外形輪廓等都可以使活塞和氣缸套的間隙減少。
　　2）加長活塞尺寸：長活塞橫擺時與缸套的接觸面積大，振動頻率低，可以減少穴蝕。
　　3）提高氣缸套的剛度：增加氣缸套的壁厚、縮短氣缸套支承間的跨距、增加輔助支承等以提高其剛度，從而減少振動，可以使穴蝕大為降低。
　　2、選擇適當的氣缸套和機體間的配合尺寸：氣缸套定位環帶和機體的配合面間因為有間距存在，所以往往是穴蝕較為嚴重的地方。某些柴油機在這些配合面處采用了較小的過盈配合，取得了良好效果。也有的在配合處接近水腔的端面，裝置橡膠密封圈以防止水進入配合面縫隙。
　　3、改善冷卻水在水套中的流動：冷卻水流道應該是暢通的、不存在“死水區”、渦流區和局部的狹窄區。最好采用切向進水口，因為冷卻水切向流動會使空泡離開強烈振動區，由于沒有足夠的時間擠入氣缸套表面的微小針孔中去，因而不致產生嚴重的穴蝕。此外，提高冷卻水溫度對減輕穴蝕也有一定好處。當系統中壓力1.1~1.2個大氣壓溫度為85~90℃和壓力約2個大氣壓溫度為90~95℃時能有效防止穴蝕。冷卻水溫度55℃時穴蝕最強。水腔中的水流速度不應超過2米/秒，水套進出口處不應有劇烈的壓力降，在進水管道中水流速度不能大于5米/秒。在冷卻水中添加乳化油1%，由于表面張力小從而減少了沖擊壓力，穴蝕破壞也減少。
　　4、氣缸套外表面加覆蓋層：
　　1）在氣缸套外壁鍍一層厚約0.02~0.03mm的乳白色鉻鍍層，可以有效地防止穴蝕。因為鉻層具有較高的機械性能和良好的防腐能力，故能抵制穴泡浸蝕和電化學腐蝕。
　　2）在氣缸套外表面涂敷環氧一酚醛脂，使其吸收空泡的沖擊能量，也可減輕穴蝕破壞。
　　3）用海水直接冷卻的柴油機氣缸套，在其外表面易穴蝕處包裹鋅帶、電鍍隔鈦合金層，還有氣缸套外表面進行擴滲鉻一錳處理也能取得較好的防穴蝕效果。
　　總傷論文所述，影響氣缸套穴蝕的因素很多，預防穴蝕的措施也不少。技術人員在進行柴油機產品設計時，必須充分考慮防止氣缸套穴蝕的問題，使用維護人員在管理上盡量做好減少氣缸套穴蝕的措施。
　　參考文獻
　　[1]武漢水運工程學院船機工藝教研室編《船舶機械制造與修理工藝學》人民交通出版社1987年
　　[2]廣東省水產學校主編《漁船柴油機管理與維修》農業出版社1981年