汽车油冷器典型失效分析
发布时间: 2022-4-6 10:01:11

机油冷却器是机油和防冻液共通的一个零部件。在发动机运转时,机油黏度随着温度的上升而降低,即润滑性降低,并且蒸发损失逐渐增加。在高性能、大功率的强化发动机上,由于热负荷大,为了使机油维持一个较为合适的工作温度(90~120 ℃),必须装设机油冷却器。机油冷却器布置在润滑油路中,其工作原理与散热器相同。根据与机油进行热交换的介质不同,将机油冷却器分为风冷式和水冷式两种。在普通轿车上,一般采用水冷式降温,即机油冷却器置于冷却系统中,当机油温度高时,靠冷却液降温,当发动机启动时,则可以从冷却液中吸收热量使润滑油迅速提高温度。这样做还能够使润滑系统的其他零部件,特别是油封类的橡胶制品的寿命得到延长。常见的机油冷却器都是由铝合金钎焊工艺制成,由于需要维持较大的热交换面积,因此内部一般会做成较小的类似蜂窝状结构,称其为板翅状结构,这就可能出现由于异物、防冻液结晶等造成的局部堵塞的常见失效现象。

 

某汽车主机厂发现部分车辆有防冻液报警的现象,经过现场确认,发现防冻液的量有异常缺少现象,并且补充防冻液后,很快还会重复出现防冻液报警的现象。经过专业人员现场检查发现,报警是由于机油冷却器部位发生了防冻液泄露导致的,并且发生泄漏 的原因都是由于在图 1 中标识位置或附近发生了孔腐蚀。由于涉及车辆的机油冷却器失效现象都非常一致,因此初步推测很可能是同一种原因导致。经过对失效车辆的车型、行驶里程、行驶地域、生产总装车间分布、初装防冻液加注时间、机油冷却器供应商以及供应商的生产时间进行统计分析,发现失效车辆来自同一个总装车间,生产下线时间和初装防冻液加注时间较为集中,且涉及的机油冷却器来自于不同供应商。这说明失效与机油冷却器品牌无关,仅与此段时间内的生产过程或加注液体有关,具体来说,此车间在向冷却器中加注液体这段时间内发生的变化,很可能是导致机油冷却器发生失效的原因。

 

通过分析发现,几乎所有返回的失效机油冷却器在冷却液出口附近的弯折处,都有目视清晰可见的腐蚀孔。对比样件在腐蚀孔部位的剖面图和其内外部腐蚀情况发现,在冷却液出口腔内有大量粉红色或黄色的堆积物,而且腐蚀是从机油冷却器内部向外发生 的。我们使用光学显微镜和扫描电子显微镜对失效样件的腐蚀部位进行了观察(图 1、2),结果显示在

 

 

 

腐蚀孔附近有大量的部位发生了腐蚀,腐蚀深度不一,并且有大量的腐蚀堆积物,为非常典型的孔蚀。 对腐蚀孔周围的腐蚀堆积物进行能谱分析,结果如图 3 所示,发现其主要成分是 Al、O 和 Si 元素, 还含有少量的 Fe 和 Ca 元素。其中,Fe 元素可能是铝合金中的杂质,Ca 元素主要来自于水,Si 元素主要来自于防冻液添加剂,因此腐蚀产物的主要成分 可能是铝的氧化物 Al2O3 [3—4]或其水合物。此外,最 重要的是在腐蚀产物和堆积物中发现了一定量的 Cl 元素,而活泼的 Cl- 一般情况下是导致孔腐蚀的主要原因。

 

此案例中机油冷却器发生孔蚀的原因,主要是由于混合用水带入大量的 Cl- ,导致防冻液带有了较强的腐蚀性,在高温以及流动速率相对较低的位置形成 孔蚀。通过对这个案例的分析,我们可以知道,在工业自动化生产的今天,引起问题的可能不是占重要比 重的正常生产过程,而恰恰是发生异常时的应对措 施。因此,对于发生异常时的应急预案,需要从技术、工艺等角度进行可行性、稳定性等评估,确认无误后再投入使用。对于实施这些应急预案的人员,也需要重点关注其在异常情况下是否能有效的应对。另外,完全覆盖所有生产过程的过程审核也尤为重要。

 

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