活塞環(huán)是發(fā)動機的關鍵件之一，其工作的好壞直接影響發(fā)動機的性能。同時，活塞環(huán)又是易損件，檢修活塞環(huán)時，通常要吊出活塞，因此，常常把檢修或更換活塞環(huán)的時間作為發(fā)動機的第一次檢修期限。
近年來，由于發(fā)動機向高速和強化方向發(fā)展，活塞環(huán)的工作條件越來越苛刻，對其耐磨性也提出了更高的要求。
活塞環(huán)的磨損及影響因素
汽車發(fā)動機的活塞環(huán)和缸套之間的磨損具有如下幾個特點：
1．活塞環(huán)在上下止點之間作往復運動，速度從靜止狀態(tài)變化到最高達30m/s左右，如此反復的做大幅度變化。
2．做往復運動時，在工作循環(huán)的進氣、壓縮、做功和排氣行程中，汽缸壓力變化很大。
3．因為受燃燒行程的影響，活塞環(huán)的運動經(jīng)常是在高溫下進行的，特別是第一道氣環(huán)，在高溫高壓及燃燒生成物所產(chǎn)生的化學作用下，油膜很難建立，使其實現(xiàn)完全潤滑比較困難，而常常處于臨界潤滑狀態(tài)。
根據(jù)磨損機理，活塞環(huán)磨損可分為正常磨損、熔著磨損（劃傷，擦傷）、磨料磨損及腐蝕磨損。但這些磨損現(xiàn)象不會單獨出現(xiàn)，而是同時存在并且相互影響。按照磨損部位，活塞環(huán)磨損又可分為滑動面磨損和上下端面磨損。一般來說，滑動面磨損比上下端面磨損大，滑動面主要是熔著磨損和磨料磨損；上下端面則以因活塞做往復運動而引起的撞擊磨損為主。
活塞環(huán)滑動面最大磨損常出現(xiàn)在汽缸上止點位置，因為該處受高溫氣體作用，破壞了油膜，造成易于熔著的條件，從而加速了活塞環(huán)的磨損。通常所謂的正常磨損實際上包含了輕微的熔著磨損和磨料磨損。各道環(huán)滑動面磨損量不一樣，第一道氣環(huán)磨損量最大，第二道環(huán)約為第一道的一半左右，油環(huán)的磨損量最小。例如，裝在斯太爾WD615發(fā)動機上的活塞環(huán)經(jīng)過500h可靠性試驗后，第一道氣環(huán)開口間隙磨損為0.4～0.6mm，第二道開口間隙磨損為0.25～0.4mm，油環(huán)開口間隙磨損為0.3～0.55mm。但有時油環(huán)磨損比中間幾道環(huán)還大，這是由于受到汽缸表面潤滑油分布和吸附雜質(zhì)的影響。
活塞環(huán)上下端面的磨損主要是因為機油燃油中的硬性殘渣以及從大氣中混進的塵埃顆粒在上下端面上形成的機械研磨，本質(zhì)上是磨料磨損�？墒�，當出現(xiàn)活塞的異常熱變形、環(huán)槽側(cè)隙變小時，也可能發(fā)生熔著磨損。
影響活塞環(huán)磨損的因素很多，其中活塞環(huán)的材料和形狀、汽缸套活塞的材料和結(jié)構(gòu)、潤滑狀態(tài)、發(fā)動機的結(jié)構(gòu)形式、運轉(zhuǎn)條件、燃油和潤滑油的品質(zhì)等是主要因素。當然，在同一汽缸中，潤滑狀態(tài)對活塞環(huán)磨損的影響則是最大的，可以說，活塞環(huán)的磨損在很大程度上取決于潤滑狀態(tài)。理想的環(huán)面間潤滑為兩滑動面間有一層均勻的油膜，然而這種情況事實上并不存在，特別是第一道氣環(huán)，由于受高溫的影響，很難建立起較理想的潤滑狀態(tài)。
活塞環(huán)的減磨措施
由于影響活塞環(huán)磨損的因素很多，而且這些因素往往是交織在一起的。另外，發(fā)動機的類型及使用條件不同，活塞環(huán)的磨損也有很大差別，因而不能只靠改善活塞環(huán)本身的結(jié)構(gòu)和材料來解決問題，主要可以從以下幾個方面來著手：活塞環(huán)和汽缸套的材料及良好的匹配；表面處理；結(jié)構(gòu)狀態(tài)；潤滑油及添加劑選擇；由于裝配及運轉(zhuǎn)時受熱而導致的汽缸套及活塞的變形等。
下面主要探討材料、結(jié)構(gòu)及表面處理等方面的措施。
1．選擇匹配性能良好的材料
就減少磨損而言，作為活塞環(huán)的材料，首先必須具備良好的耐磨性和貯油性。一般來說，必然是第一道氣環(huán)比其它環(huán)磨損較多，因此，特別有必要使用善于保持油膜而不被破壞的材料。具有石墨組織的鑄鐵之所以受到重視，其原因之一就是它具有良好的貯油性和耐磨性。
為進一步提高活塞環(huán)的耐磨性，可在鑄鐵中加入不同種類和含量的合金元素，例如現(xiàn)在發(fā)動機普遍采用的鉻鉬銅合金鑄鐵環(huán)，在耐磨性和貯油性方面都表現(xiàn)出明顯的優(yōu)點。
總之，活塞環(huán)所用材料最好是能形成合理的軟基體加硬質(zhì)相的耐磨結(jié)構(gòu)，使活塞環(huán)在初期磨合時易于磨損，磨合后又難于磨損。
另外，與活塞環(huán)相配合汽缸的材質(zhì)對活塞環(huán)的磨損也有很大影響。一般來說，配磨材料的硬度差為零時磨損最小，隨著硬度差增大，磨損也隨之增大。但是，在選材的同時，最好是在兩個零件都有最長壽命的前提下，使活塞環(huán)比汽缸更早達到磨損極限，這是因為更換活塞環(huán)比更換汽缸套較經(jīng)濟和容易。
對于磨料磨損，除考慮硬度外，還必須考慮活塞環(huán)材料的彈性影響，韌性強的材料難磨損，抗磨性也高。
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