1.引言
随着我国制造业的快速发展，柴油机作为核心动力装置广泛应用在各个领域。然而，在柴油机装配完成到与整车搭载仓储期间，由于柴油机内冷却水道内腔残余水分和气体进入等原因，水道内腔容易被氧化锈蚀；在装车加注冷媒后，内腔的锈蚀会污染干净的冷媒，使冷媒过早劣化，影响使用效能；尤其是安装了副水箱的车辆，可清楚的看到副水箱内冷煤发黑、浑浊，严重影响外观，会给企业造成一定的经济损失和企业形象损失。
图1 柴油机水道内腔锈蚀
图2 柴油机装车后副水箱冷煤发黑、浑浊
为了解决柴油机在仓储期间水道内腔锈蚀问题，本文以某型号柴油机为研究对象，采用材料科学和工程学的知识，深入分析锈蚀产生的物理化学原因，并设计出有效的化学处理方案。本文旨在通过实验证明该化学处理方案对于降低水道内腔锈蚀的严重程度，解决柴油机水道内腔锈蚀问题，提高柴油机冷媒的使用寿命和运转效率。
本研究的创新点在于，针对柴油机仓储期间水道内腔锈蚀问题，提出了一种化学处理方案，且进行了实验验证和实际应用。本研究对于柴油机冷却水道内腔的保护提供了新的思路和方法。有关该问题的研究虽然已经有部分，但目前尚缺乏一种有效的解决方案。本文所提出的化学处理方案在实验研究和应用中得到了验证，其具有一定的现实应用价值。
2.柴油机仓储期间水道内腔锈蚀问题的分析
2.1 水道内腔锈蚀的形成原因
水道内腔锈蚀是柴油机仓储期间存在的常见问题之一，其形成原因主要是：
（1）柴油机机体、缸盖、打气泵等相关连接了冷却水路的零部件，基本为铸铁材质零部件，且其内腔铸造成型后，由于处在内部，无法喷涂相关防锈漆和防锈膜进行防锈，仓储过程中铸铁内腔表面容易产生锈蚀；
（2）柴油机机体和缸盖等零部件铸造成型后还需要机械加工，使其具备一定的功能和性能，机加工过程不可避免的会产生加工铁屑、铁粉等，且内部水道结构复杂，加工掉落的铁屑、铁粉隐藏在水道内腔内，后续的清理和清洗工位难以将该部分残留的铁屑、铁粉清除干净，残留物易产生锈蚀。
（3）柴油机机体和缸盖等零部件机械加工过程需要用到切屑液，随着时间的推移，弱碱性的切屑液不断侵蚀金属表面，使得金属表面出现了氧化、腐蚀、剥落等现象，从而加剧了水道内腔锈蚀的形成。
（4）柴油机装配完成后，需进行100%的功能性能测试，此过程需加注冷却液，测试完成后放出冷却液，并对水道内腔采用压缩空气进行吹扫，但是由于各柴油机型结构差异，不能将加注的冷却液100%吹扫干净，残留的冷却液给水道内腔带来了潮湿的环境，会诱发水道腔内壁锈蚀问题的发生。
水道内腔锈蚀的产生给柴油机仓储的稳定性造成了不利影响。目前，对水道内腔锈蚀问题主要以改进机身内部环境的方法为主，解决水道内腔锈蚀的问题需要综合考虑多种因素。在对锈蚀性能进行实验研究的同时，还应该结合其它条件和各种数据进行测定和分析，将研究数据汇总分析，寻找更加完善和可靠的改良方法。
水道内腔锈蚀问题的解决方法有很多，并且有很多种方法在实际情况下得到了成功的应用。目前，膜法保护是一种效果比较理想的方法之一，但操作繁琐，成本较高。化学清洗方法也可采用，但化学材料的处置是一个难题，需要结合实际情况进行选择。在实际应用中，还需要进一步地结合本身条件和业务特点找到合适的解决方法，以使其效果最优化，最终达到解决水道内腔锈蚀问题的目的。
2.2 水道内腔锈蚀对柴油机的影响
柴油机仓储期间水道内腔锈蚀问题对柴油机的影响很大，主要表现在以下几个方面。首先，锈蚀部位会增加金属表面的损伤和磨损，最终导致金属材料的老化过程加速；其次，锈蚀还会对客户装车后加注的冷却液造成污染，影响冷却液使用效能，带来冷却液早期劣化的问题；另外，水道内腔锈蚀后，锈蚀的颗粒如果进入车辆的冷却水箱、节温器密封处等空间狭小区域，还会造成水箱堵塞、节温器卡滞的故障，严重时会造成发动机总成的损坏，这些都是需要长期考虑并加以解决的问题。
柴油机水道内腔锈蚀，仅会发生在柴油机单体生产完成的仓储过程，在柴油机装车，且整车水箱加注冷却媒介后，则无需担心锈蚀问题，因为冷却媒会将整个水道内腔完全浸泡，隔绝了内腔表面和空气，阻隔了氧化锈蚀的条件。
2.3 目前的研究现状
水道内腔锈蚀作为柴油机仓储期间的常见问题，已经引起了越来越多的关注。目前已有一些研究针对这一问题进行了探讨。
在形成原因方面，有研究认为，水道内腔锈蚀是由于水道内的氧气和水分在长时间作用下使得铸铁内腔表面发生了电化学反应，并导致了金属表面的氧化腐蚀。此外还有一些研究发现，水道内腔锈蚀的形成也与柴油机仓储期间对水道内腔不良的维护有关。
在锈蚀对柴油机仓储的影响方面，主要表现为减少柴油机冷却液的使用寿命、增加柴油机冷却液的更换维护成本、造成柴油机相关零部件损坏等。因此，如何有效解决这一问题对于柴油机的使用具有重要意义。
目前已有多种方法被提出来作为解决方案，其中在柴油机膜法保护和化学清洗是更加常见的两种方法。膜法保护是指在水道内的金属表面上形成一层保护膜以防止锈蚀的发生；而化学清洗则是针对已经产生锈的水道内部进行的清洁处理。这两种方法各有优缺点，但在实际操作中，实施较为困难，操作较为复杂，不适用于大批量的柴油生产过程。
经分析和实验研究，通过更加深入的确认水道内腔锈蚀问题的发生原因，继续探究有效的，易于操作，成本可控的解决方案，以获得具有代表性的结果。我们提出的方案是：
（1）对水道内腔残留的加工铁屑、铸造砂等残留物，在正常的生产出厂性能测试过程，在水路循环上增加滤网，冷却液循环的过程，就将相关的杂质异物带出，并被滤网有效拦截，提升水道内腔本身清洁度，避免残留异物在仓储过程锈蚀；
（2）使用专用设备，在柴油机生产完成入库仓储前，使用加注了防锈剂的水，对水道内腔进行再次冲洗，冲洗完成后，抽干净内腔水，使得水道内腔表面附着了防锈剂，具备一定的防锈能力。
综上所述，解决柴油机仓储期间水道内腔锈蚀问题是一项复杂的任务。必须通过理论研究和实验探究的方式不断寻求最合适的解决方案，以确保找到适合的解决方法。
3.解决柴油机仓储期间水道内腔锈蚀问题的方法探讨
3.1 使用滤网和磁棒过滤和吸附水道内腔杂质
具体方法是：对水道内腔残留的加工铁屑、铸造砂等残留物，在正常的生产出厂性能测试过程，在水路循环上增加滤网，冷却液循环的过程将相关的杂质异物带出，并被滤网有效拦截，提升水道内腔本身清洁度，避免残留异物在仓储过程锈蚀。
通过试验验证，在发动机正常的出厂性能测试环节，在水路循环上增加滤网的方式操作简单，直接将滤网捆绑在柴油机循环出水管路上即可，冷却循环水将水道内铁屑杂质异物带出，并在滤网处被拦截，重新进入柴油机水道的水为被过滤的水。此方法的优点还在于，不额外增加柴油机生产测试的工序，在正常的生产出厂性能测试过程即可过滤水道内腔杂质。另外，滤网的来源渠道较多，且价格相对低廉，对柴油机生产过程的成本影响较小。
当然，滤网的目数和孔径是制约着过滤效果的关键因素，需综合测试考量，通过分析和测试铁屑杂质的尺寸，选择相应的滤网。此外，滤网的孔径也不能太小，孔径太小会增加冷却水流动的阻力，使冷却水路循环不能正常运转。在滤网过滤的基础上，我们还在冷却液循环水箱内，增加了磁棒，作为补充手段，对通过了滤网的微小铁屑和杂质进行吸附，并定期清理磁棒上吸附的异物，确保对柴油机水道内腔的铸造、加工残留异物收集清理。
通过对增加和滤网和磁棒的柴油机水道内腔清洁度进行检查，其清洁度改善幅度约为80%，可良好的管控水道内腔铸造和加工过程残留的铁屑异物，避免了此部分杂质异物在柴油机仓储过程中锈蚀，是一种有效的解决方法。
3.2 防锈剂冲刷涂覆
针对柴油机仓储期间水道内腔锈蚀问题，通过分析和测试验证，得到的另一种有效的方法是：采用加注了防锈剂的冷却液。使用专用设备，冲刷水道内腔表面，使得防锈剂涂覆在水道内腔表面，使铸造或者机械加工成型的裸露水道内腔表面有防锈能力，避免其在仓储过程中发生锈蚀问题。
在此过程中，我们测试了多种防锈剂和防锈剂在一定量冷却液中的加注量（即浓度）。首先，防锈剂本身不能与发动机水道内腔相关铁、铝等零部件起反应，防止对零部件造成腐蚀；其次，要摸索具体防锈剂的加注量对应的防锈效果；另外，还要定置冲刷涂覆的专用设备，并调试和安装，满足正常的生产节拍。
通过验证试验，我们最终选择了某公司提供的SWD-6748柴油防锈剂，该防锈剂在江淮纳威司达、沈阳三菱、郑州海马等柴油发动机厂有了一定的使用经验，并且不会与铜、铸铝、镀锌件等布置了水道腔的有色金属零部件发生反应；采购和调试安装了专用的柴油发动机内腔冲洗设备，可良好的实现水道内腔的再次清洗清洁、有效的涂覆防锈剂、良好的生产节拍和精准节约的使用防锈剂。
通过使用防锈剂冲刷涂覆柴油机水道内腔，能够给水道内腔带来防锈蚀能力， 方法不仅简单高效，并且对柴油机本身没有损伤，同时，还可以再次清洗柴油机水道内腔，提高水道内腔的清洁度。
当然，防锈剂冲刷涂覆柴油机水道内腔方法也存在着一定的局限性，如防锈剂的配比需要控制得当，否则可能会对柴油机水道内腔造成不可逆的损伤。因此，在使用防锈剂涂覆的时候，需要根据不同情况选择合适的防锈剂和使用方法。
综上所述，我们找到了防锈剂冲刷涂覆柴油机水道内腔方法，能够有效解决柴油机仓储期间水道内腔锈蚀问题。在实际生产中，应根据具体情况选择合适的防锈剂和涂覆方法，以确保柴油机水道内腔的正常防锈和生产效率的提高。
4.实验研究
4.1 实验设计
在本研究中，旨在解决柴油机仓储期间水道内腔锈蚀问题，并通过实验研究来探讨各种可行的解决方法。
针对使用滤网和磁棒过滤和吸附水道内腔杂质方案，我们切割了相关的机体和缸盖零部件，检查和确认了具体零部件水道腔内部相关铸造和加工过程残留的铁屑、杂质异物；在出厂测试台架循环水路出水管上安装滤网，增加了磁棒，对收集和吸附的杂质进行了称重，并与解剖收集的杂质进行了称重对比，印证了方案实施的效果，可有效的拦截了收集水道内腔残留的异物杂质。
图3 收集的杂质对比
针对使用防锈剂冲刷涂覆方案，实验设计方面，我们首先选择了不同材质的试样进行实验，包括铜、铝、不锈钢等柴油机水道内腔及其车辆相关水箱冷却管路可能涉及的材料，以模拟不同柴油机和车辆冷却循环水路内部材质情况。我们验证了防锈剂加注的浓度和效果，确定了最优的配比。柴油机水道内腔涂覆防锈剂后，在内腔表面形成一层保护层，防止水氧化作用，起到了防腐作用。
需要注意的是，实验设计的一些细节和设备的选取等方面，在实际操作中需要结合具体情况进行调整。加之质量控制方面的限制，实验设计难免存在一定局限性。但在整个研究中，我们致力于实现最优解决方案的探索，以推进柴油机防锈腐的研究和应用，为柴油机性能提高和寿命延长贡献一份力量。
4.2 实验结果及分析
本实验采用滤网磁棒过滤和吸附水道内腔杂质和防锈剂冲刷涂覆两种方法，在解决柴油机仓储期间水道内腔锈蚀问题上进行了探讨。实验结果发现，上述方法能有效解决仓储期间柴油机水道内腔锈蚀问题，且能保持较长的锈蚀防护时间。
本实验结果表明，选择一种更加可靠的防腐蚀方法是非常必要的。由于水道内腔锈蚀问题对于柴油机仓储的影响十分严重，需要进行全面的研究和探索。未来，研究人员可以从不同的角度入手，探索更加有效的解决方案，并为实际应用打造更加可靠的保障。
5.结语
经过对柴油机仓储期间水道内腔锈蚀问题的研究，本研究成功提出两个处理和解决方案，并通过实验验证了其有效性。处理方案能够显著降低柴油机内部水道内腔锈蚀的严重性，提高柴油机冷媒的使用寿命和运转效率。本研究拓展了对柴油机水道内腔保护的思路和方法,提供了新的途径。
然而，本研究还存在着不足之处。首先，本文中仅对部分柴油机型号的水道内腔仓储期间防锈蚀进行了研究，而在实际应用中，柴油机结构的差异，应用环境的差异等都可能会有更多种方案可供选择。因此，未来可以通过更广泛的实验研究，寻找更适合柴油机水道内腔保护的处理方案。其次，本研究仅就柴油机仓储期间水道内腔锈蚀问题进行了研究，而对于其他形式的柴油机腐蚀问题，仍有待进一步研究。
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作者简介：鲁树秀（1988—），女，工程师，主要研究方向为汽车发动机关键零部件优化改进
通讯作者：刘斌（1989—），男，工程师，主要研究方向为汽车发动机关键零部件优化改进及质量控制
