穴蝕

穴蝕，主要是指在工程機械上因為長久的工程使用，造成機械上的外層脫落而形成的，形成的麻點狀和針狀小孔的小洞。一般是不可避免的。

基本介紹

• 中文名：穴蝕
• 外文名：cavitation
• 後果：造成機械上的外層脫落而形成的
• 含義：指在工程機械上因為長久的工程
• 特點：一般是不可避免的

穴蝕的形成

1.柴油機穴蝕

柴油機濕式缸套外壁與冷卻液接觸的表面被破壞成一些針狀的孔洞，這些孔洞逐漸擴大、加深，最後形成深孔或裂紋；孔洞一般很清潔，沒有腐蝕生成物。濕式缸套直接與冷卻液接觸，不可避免地逐漸被穴蝕.一般認為，穴蝕由缸套高頻振動引起。機械振動引起冷卻液壓力變化，使冷卻液中產生氣泡並破裂，此過程就是穴蝕產生的原因。由於冷卻液中溶有氣體，當氣缸高頻振動使冷卻液的局部壓力降到某一臨界值時，溶於冷卻液中的氣體便以氣泡的形式分離出來，這些氣泡流到高壓區，當壓力超過氣泡壓力時便發生潰滅。處於氣泡狀態的氣體重新液化或溶於冷卻液中，體積驟然減小，冷卻液向氣泡中心高速運動而產生水擊現象，產生極大的衝擊力和高溫，並以壓力波的形式超音速向四周傳播，當作用在氣缸套外表面時，產生很大的衝擊、擠壓和高溫。在這種力的反覆作用下，缸套外表面產生疲勞而逐漸脫落，呈麻點狀和針狀小孔，並隨著穴蝕的進行而逐漸擴展.

2.軸承穴蝕

滑動軸承在氣缸壓力衝擊載荷)的反覆作用下，表面層發生塑性變形和冷作硬化，局部喪失變形能力，逐步形成紋並不斷擴展，然後隨著磨屑的脫落，在受載表面層形成穴。一般軸瓦發生穴蝕時，是先出現凹坑，然後這種凹坑逐步擴大並引起合金層界面的開裂，裂紋沿著界面的平行方向擴展，直到剝落為止。滑動軸承穴蝕的主要原因是，由於油槽和油孔等結構要素的橫斷面突然改變引起油流強烈紊亂，在油流紊亂的真空區形成氣泡，隨後由於壓力升高，氣泡潰滅而產生穴蝕。穴蝕一般發生在軸承的高載區，如曲軸主軸承的下軸瓦上。

穴蝕的危害

工程機械中的液壓元件精度高，相對運動零件的配合間隙小，產生穴蝕後會導致配合表面變黑甚至出現小坑，使閥桿卡住，壓力失調，嚴重時不能正常工作。缸套發生的穴蝕現象較輕時，其表面局部比較清潔或好象經過磨光似的；穴蝕現象較重時，缸套受損區會出現較深的形狀不規則的凹點，就好像缸套表面被強酸腐蝕過一樣；若穴蝕現象嚴重到一定程度時，凹點會穿透缸套壁，機體內的冷卻液體進人氣缸，使發動機發生嚴重事故。

影響穴蝕因素

（1）油液質量

油液質量直接影響各系統的工作，如果油液抗泡沫性差，易於汽化和形成泡沫，就容易引起穴蝕。

（2）油位過高或過低

油位過高，油液受機械攪拌而易產生泡沫；油位過低，工作泵易吸人空氣並且導致循環油液流量不足，加大油液中空氣或水蒸氣形成空氣泡的機率。例如，變速器油位過低，在變速泵進口處的壓力會低於油氣分離壓，液體便氣化或蒸發，析出氣泡，這些氣泡流到高壓區會迅速破裂從而產生穴蝕。

（3）油液過熱

油溫過高，油液汽化，水分蒸發，泡沫與空氣泡增多，穴蝕速率增加。

（4）油液油壓的變化頻率高

油液變化的頻率直接影響空氣泡的形成與破裂的速度，壓力變化頻率高的部位，穴蝕速度快。如工程機械作業時需不停地操縱動臂和轉斗，因而分配閥中閥芯與油道相對應的位置，因其壓力變化頻率高，穴蝕現象也最嚴重，全部變黑形成積碳且有小坑和劃傷。

（5）冷卻水質量不佳

當冷卻水中含有腐蝕介質和酸根離子等，會形成腐蝕與穴蝕的聯合作用，加速穴蝕的破壞速度。

（6）空氣和水分侵入油液

侵入液壓系統的空氣和水分愈多，產生穴蝕的範圍愈廣。空氣侵入的渠道主要是泵人口處形成的低壓區域密封不嚴，導致液壓泵吸入空氣。水分侵人的主要渠道是油冷卻器內漏。

（7）結合面配合間隙的影響

活塞與缸套及各種液壓閥的配合副間隙愈大，其振動強度愈大，致使穴蝕加劇。

（8）結構的影響

由於穴蝕的根源在於振動，而振動的強度與結構剛度有直接關係。結構剛度低則穴蝕現象易產生。例如鋼筒的結構、活塞的結構、水腔的截面形狀等均與穴蝕現象有關。

（9）冷卻系統的保養欠佳

對缸套穴蝕有較大影響的是散熱器壓力蓋和節溫器，一個好的散熱器壓力蓋可以保持冷卻液的壓力比蒸氣壓力高，從而可以減少穴蝕的產生。而節溫器使冷卻液保持在合適的溫度範圍內，可以降低氣泡破裂時的能量，因此若保養不良造成溫度、壓力失常會加速穴蝕的速度。

（10）使用條件

工程機械的工作環境惡劣，特別是柴油機，最大爆發壓力大，引起側向敲擊力相應增大，從而引起穴蝕。

穴蝕的預防

1.按因素分類預防:

（1）使用因素 a.最易發生穴蝕的冷卻液溫度是40℃-60℃，因此使用中要儘量使冷卻液保持正常的工作溫度(80℃-85℃)。b.要加用廠家規定的冷卻液，不用硬水或含雜質較多的冷卻水(液)。實驗表明，含有鹽類、鹼類的硬水比清潔的軟水穴蝕速度大幾十倍。c.儘量減少怠速、大負荷和超負荷運轉的時間。d.按規定加用燃油，減輕由燃燒引起的柴油機工作粗暴。

（2）維修因素 a.按規定更換冷卻液，並及時清洗冷卻系，使冷卻系經常保持良好的技術狀態。b.按規定調整供油提前角及燃料系各總成，保持燃料系良好的工作性能，減輕不正常燃燒造成的危害。c.保持良好的配缸間隙、曲軸軸承間隙和連桿軸承間隙，以減輕敲缸和振動。d.安裝氣缸套、活塞、連桿等機件時，要儘量達到垂直度、平行度的要求，減小活塞對氣缸套的不正常衝擊。

（3）製造因素 a.在水套側壁塗防穴蝕材料和吸振物質。b.提高氣缸套外表面的硬度；儘量降低外表面的粗糙度；選用抗穴蝕能力強的材料。c.選用合適的氣缸套壁厚，增加其剛度，以避免共振

2.工程機械穴蝕的預防:

（1）選用油液要保證油品質量和適宜的粘度。

加油時必須注意清潔，切勿帶進水分和雜質；加冷卻水時，水分中不能含有腐蝕介質。

（2）嚴格按油尺標準加油

工程機械的各種油液油尺均標有上限和下限刻度，控制油液的正常油位有利於降低穴蝕。

（3）防止油溫過高

工作持續時間過長，應停機冷卻，如果是其它原因，應進行分析，排除故障。如油路不暢通，冷卻水過少或外、內漏等，應及時排除。

（4）減少液壓衝擊

操縱各液壓操縱閥、分配閥不宜過快過猛，加入油門也不宜過於頻繁，以減輕液壓衝擊。

（5）保持各結合面的正常間隙

在製造或修理時，按裝配的公差下限裝配可以減少穴蝕的影響。如已發生穴蝕現象，只能用金相紙拋光去除積碳，切不可用一般的細砂紙打磨。

（6）保持液壓系統清潔，防止空氣和水分侵人

定期清洗磁性租濾器。更換各種濾芯，保持油液清潔。注意檢查油位、油質和油色，如果發現液壓系統中有水珠，油液變成乳白色或油液呈泡沫狀應及時仔細分析水和空氣的來源，檢查油冷卻器和液壓泵進口處的密封性。

（7）減少缸筒振動

①增大缸筒的剛度，購買壁厚達 0 .08 D（ D為氣缸直徑）以上的缸筒時，穴蝕現象就很少發生。

②降低活塞對缸壁的衝擊力，選用加強活塞或重量分配均勻的活塞，讓振動減弱，降低穴蝕。

③採用單向倒角油環，讓上環向下刮油，下環向上刮油，以利於在缸套和活塞之間形成油膜而起到減振作用，從而減少穴蝕。

（8）正確保養冷卻系統

保證散熱器壓力蓋完好並正常工作，從而減少穴蝕的產生；讓冷卻系統的溫度保持在合適的範圍內，以降低氣泡破裂的能量，使用適量的冷卻液添加劑，抑制鏽蝕作用。