Забруднення автомобілів
by admin · Жовтень 14, 2011
Загальне забруднення автомобіля, його вузлів і деталей включає зовнішні відкладення, залишки мастильних матеріалів, вуглецеві відкладення, продукти корозії, накип і залишки старих лакофарбових покриттів.
Ці забруднення різні за своєю природою, а тому різні можливості видалення їх з поверхонь. Вони мають високу адгезію (прилипання) і міцно утримуються на поверхні деталей.
Зовнішні відкладення можна поділити на пило-грязьові та маслянисто-грязьові. В атмосферному повітрі завжди міститься певна кількість пилу. Поблизу транспортних засобів, що рухаються, концентрація пилу зростає до 0,05-0,50 г/м3 при дисперсності 5-30 мкм. При збільшенні концентрації пилових частинок зростає їхня коагуляція та осідання на металеві поверхні. У вологому повітрі коагуляція частинок прискорюється, оскільки адсорбована плівка вологи збільшує зчеплення між частинками. Міцність утримання частинок на поверхні залежить від чистоти поверхні, їх розміру та вологості повітря. Так, порошинки діаметром 1-2 мкм, що осіли на поверхню, мають настільки міцну адгезію, що їх неможливо здути струменем стисненого повітря, що спливає зі швидкістю 200 м/с. Це можна простежити на прикладі. Після висихання поверхні автомобіля, вимитим водяним струменем високого тиску, на ній залишається осад з найменших порошин. Видалити їх можна лише після механічного протирання поверхні (щіткою, ганчіркою).
Масляно-грязьові відкладення виникають при попаданні дорожнього бруду та пилу на поверхні деталей, забруднених олією. Можливе зворотне явище - потрапляння олії на поверхні, забруднені дорожнім брудом. При цьому бруд просочується олією. У середньому величина адгезії зовнішніхвідкладень до поверхні становить 0,05-0,20 кгс/см?.
Залишки мастильних матеріалів є найпоширенішим забрудненням двигунів. При експлуатації автомобілів мастильні матеріали зазнають значних змін, що викликаються процесами «старіння» - окислення та полімеризації. Видалення залишків мастил з поверхні деталей, які тривалий час пропрацювали в масляному середовищі, пов'язане з певними труднощами.
Нагар на поршні
Вуглецеві відкладення, що виникають на деталях двигунів, поділяють на нагари, лакоподібні відкладення та опади. Нагари - тверді вуглецеві речовини, що відкладаються на деталях двигунів (стінки камери згоряння, клапани, свічки, днище поршня та ін.). Лакоподібні відкладення - плівки, що утворюються в зоні поршневих кілець, а також на спідниці та внутрішніх стінках поршнів. Опади - мазеподібні згустки, що відкладаються на стінках картерів, щоках колінчастих валів, розподільних шестернях, масляних насосах, фільтрах та маслопроводах.
Хімічний склад вуглецевих відкладень вивчається методом групового аналізу, що полягає у виділенні групи речовин, що характеризуються розчинністю у вибраних розчинниках. При аналізі виділяються такі групи речовин: олії та нейтральні смоли, оксикислоти, асфальтени, карбени та карбоїди, а також незгоряє залишок - зола.
Нейтральні смоли - речовини, що входять до складу смолистої частини нафти та продуктів їх розкладання. Нейтральні смоли являють собою сполуки, що мають рідку або напіврідку консистенцію, повністю розчинні в петролейному ефірі і нафтових фракціях.
Оксикислоти — органічні кислоти, що містять гідроксильну та карбоксильну групи. Оксикислоти здатні дисоціювати, утворювати солі (реакціїомилення), окислюватися.
Асфальтени - продукти ущільнення нейтральних смол, являють собою темно-коричневі або чорні речовини, тверді, тендітні, неплавкі і розкладаються при температурі більше 300 ° С з утворенням коксу та газів. Асфальтени нерозчинні в петролейному ефірі, проте легкорозчинні в бензолі, хлороформі та сірковуглецю; омилення не піддаються, але є емульгаторами, сприяючи утворенню зворотних емульсій.
Карбени ікарбоїди - це нерозчинні в бензолі продукти ущільнення та полімеризації вуглеводнів, що виникають при термічному розкладанні олій та палива. Карбени розчиняються в сірковуглецю, піридині; карбоїди нерозчинні в жодних розчинниках.
Основною причиною утворення вуглецевих відкладень у двигунах слід вважати термоокислення вуглеводнів. Зі збільшенням глибини окислення олій та палива відбувається кількісне зростання оксикислот, асфальтенів, карбенів та карбоїдів у продуктах їх окислення.
Освіта нагару переважно зводиться до наступного. У зоні високих температур паливо та олії згоряють, утворюючи тверді нелипкі вуглисті частинки. У зоні нижчих температур олія піддається менш глибоким змінам - окисленню та ущільненню з утворенням липких високомолекулярних сполук. Ці сполуки відкладаються на деталях у вигляді тонкої лакоподібної плівки, яка має здатність утримувати на своїй поверхні вуглецеві частинки згорілого палива та олії. Внаслідок поступового спікання цих частинок утворюється шар вуглецевого відкладення — нагар.
Залежно від конструкції двигунів, умов їх експлуатації, якості застосовуваного палива та олії нагар може мати різний хімічний склад. Основу нагару в автотракторних двигунах складають карбени такарбоїди — 30—70%, олії та смоли — 8—30%, решта — оксикислоти, асфальтени та зола. Таким чином, нагари містять велику кількість нерозчинних або погано розчинних компонентів, що ускладнює їх видалення.
У освіті лакоподібної плівки велику роль грає тонкошарове окислення масла. Іншим важливим фізико-хімічним процесом у освіті лакових плівок є коагуляція високодисперсних вуглецевих частинок, що містяться в олії. Так, олія, що містить вуглецеві частинки (1 мкм), потрапляючи на нагріті металеві поверхні, практично миттєво виділяє ці частинки, і при високій температурі відбувається швидке їхнє коагулювання. Коагулянти, що утворилися при цьому, беручи в облогу на поверхні деталей, служать основним вихідним матеріалом для утворення лакових плівок. Стосовно автотракторних двигунів лакоподібні плівки не відіграють великої ролі як забруднення, тому що вони відкладаються лише на малій групі деталей (спідниця поршня, частина шатуна). Крім того, їхня міцність низька і вони видаляються аналогічно осадам з картера двигуна.
Опади складаються з продуктів згоряння та фізико-хімічної зміни палива та олії, механічних домішок, що засмоктуються разом із повітрям, продуктів зносу деталей та води. В опади переходять ті речовини, які не розчиняються в олії і мають більшу в порівнянні з ними щільність. На 40-80% опади складаються з олій та смол; карпени, карбоїди та зола становлять 10-30%.
Опадами забруднено 50-70% поверхні деталей двигунів. Це найпоширеніші забруднення двигунів. Утворення опадів відбувається у двох зонах: високотемпературної (на деталях циліндропоршневої групи) та низькотемпературної (в картері). Найбільший вплив на старіння олії в системі змащення дизельного двигунанадають умови роботи олії на ділянці гільзи циліндра. Тут масло, перебуваючи в тонкій плівці 3-25 мкм, піддається впливу продуктів згоряння, нагрітих до 1200-1500 ° С. При цьому поверхня масляної плівки на гільзі циліндра оновлюється з кожним ходом поршня, що забезпечує поверхню контакту плівки з робочими газами. деяких двигунів тисячі квадратних метрів за годину. Миттєві фізико-хімічні процеси, що протікають у масляній плівці, надають вирішальний вплив на загальний перебіг процесів старіння олії у всій системі двигуна.
Найбільш інтенсивне зміна складу олії відбувається у період його роботи у двигуні. Зміст продуктів окислення в олії дизельного двигуна зростає у перші 150-200 годин роботи. Надалі продукти окислення, що утворилися, здебільшого нерозчинні в маслі, утворюють міцні асфальто-смолисті відкладення (АСО) на фільтрах, стінках картерів та інших деталях.
Продукти корозії утворюються внаслідок хімічного чи електрохімічного руйнування металів та сплавів. На поверхні сталевих і чавунних деталей утворюється плівка червонувато-бурого кольору-гідрат окису заліза (іржа). Гідрат окису заліза розчиняється в кислотах і лише незначно у лугах та воді. Алюмінієві деталі також схильні до корозії, продукти якої мають вигляд сіруватобілого нальоту і являють собою оксиди або гідрати оксидів алюмінію.
При нагріванні води до 70-80 ° С або кип'ятінні з неї випадають солі - продукти термічного розкладання бікарбонатів - СаСO3 і MgCO3, а також силікати і сульфати магнію і кальцію, які, відкладаючись на стінках, утворюють накип. Постійна жорсткість обумовлена солями, що зберігають розчинність у воді за підвищених температур. Розрізняють накипи: карбонатну(СаСОз і MgCO3), сульфатну (CaSO4), силікатну (MgSiO3 і CaSiO3) і змішану, що містить усі вищеназвані солі.
Крім накипу, в системах охолодження двигунів утворюються мулисті відкладення внаслідок потрапляння в систему механічних домішок (пісок, глина), органічних речовин (мікроорганізми, рослини) та утворення продуктів корозії.
Лакофарбове покриття. Під час ремонту автомобілів доводиться видаляти старі лакофарбові покриття. Для видалення покриттів використовують концентровані лужні розчини або змивки.