干式與濕式清洗機(jī)在大型沖壓線上的應(yīng)用對(duì)比

居躍峰，吳騰飛，趙天明，于明湖

（上海通用汽車有限公司 整車制造工程部，上海 201206）

1 干、濕式清洗機(jī)概況及國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，對(duì)于乘用車產(chǎn)品，客戶對(duì)其外觀質(zhì)量要求甚高，作為整車制造商，在沖壓生產(chǎn)中確保汽車外覆蓋件的品質(zhì)十分重要。而對(duì)于汽車制造四大工藝之首的沖壓工藝，對(duì)沖壓件外觀質(zhì)量影響最大的當(dāng)屬板料的表面清潔質(zhì)量。目前沖壓生產(chǎn)中對(duì)板料清潔質(zhì)量控制主要有兩道工序：其一為開卷落料線配置清洗機(jī)對(duì)卷料帶進(jìn)行清洗；其二為在板料進(jìn)入壓力機(jī)前進(jìn)行清洗（在線清洗和離線清洗）。對(duì)于后者，目前最主流的形式是在沖壓線線首配置一臺(tái)濕式清洗機(jī)，板料經(jīng)過清洗機(jī)時(shí)，附著在板料上下表面的微粒便被清除，然后再將清潔后的板料送入壓力機(jī)。上述濕式清洗機(jī)即為采用專用清洗油對(duì)汽車外覆蓋件板坯進(jìn)行清洗，其結(jié)構(gòu)及原理如圖1、2所示。

圖1 SMT清洗機(jī)

圖2 四輥濕式清洗機(jī)原理圖

與之相對(duì)的干式清洗機(jī)則采用以皮帶刷為核心的清洗元件，顛覆了濕式清洗機(jī)的原理和結(jié)構(gòu)，如圖3、4所示。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前干式清洗機(jī)作為一種新設(shè)備和新技術(shù)也已陸續(xù)在國內(nèi)外得到推廣和應(yīng)用。

圖3 干式清洗機(jī)總體結(jié)構(gòu)

圖4 干式清洗機(jī)局部結(jié)構(gòu)

干式清洗機(jī)作為一種新設(shè)備，相對(duì)于濕式清洗機(jī)有其自身特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，因而在國外諸多整車廠得到應(yīng)用，如奔馳、寶馬、大眾（奧迪）、薩博、歐寶、沃爾沃等公司。美國通用、福特等公司及日本本田等至今均有1～6年應(yīng)用歷史，其中通用在北美已有4個(gè)工廠采用該設(shè)備。國內(nèi)沈陽寶馬、成都吉利-沃爾沃和北京奔馳等也開始引入了相關(guān)應(yīng)用。

2 干式清洗機(jī)原理及核心結(jié)構(gòu)

干式清洗機(jī)原理是通過上下布置的兩套皮帶刷對(duì)板料表面進(jìn)行清潔，如圖5所示。兩套皮帶刷運(yùn)動(dòng)方向與板料運(yùn)動(dòng)方向垂直，皮帶刷前后具有壓緊板料的引入夾持輥輪，待板料通過皮帶刷區(qū)域，其上的污垢通過皮帶刷表面的刷毛進(jìn)行清理。而皮帶刷本身的清潔通過三道工序進(jìn)行（圖4、6）：①通過一組旋轉(zhuǎn)的機(jī)械打松裝置將附著在皮帶刷毛上污垢進(jìn)行打松，同時(shí)對(duì)于大顆粒的污漬亦可拋出；②待污漬被打松后，高壓空氣進(jìn)行強(qiáng)制噴流，將污漬清理出皮帶刷表面；③被打松清理掉的污漬通過中央真空抽吸系統(tǒng)分離出來，從而實(shí)現(xiàn)皮帶刷的自潔。清潔噴射液的作用機(jī)理是使污漬在被強(qiáng)制清理時(shí)更易于清潔。

圖5 干式清洗機(jī)清洗原理

圖6 干式清洗機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

3 干、濕式清洗機(jī)功能及性能對(duì)比

相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，干式清洗機(jī)對(duì)所有微粒的平均清除率達(dá)98.4%以上，大于50μm的微粒清除率達(dá)99.6%，而大于100μm的微粒其清潔能力幾近100%。而傳統(tǒng)濕式清洗機(jī)總體平均清潔能力一般在97.6%。圖7為福特墨西哥Cuautitlin工廠于2009年在6個(gè)月中對(duì)濕式與干式清洗機(jī)分別做的20次和35次清洗試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果散點(diǎn)圖，結(jié)果顯示濕式清洗機(jī)的平均清除率為91.5%。而干式清洗機(jī)的平均清除率達(dá)到99.0%，干式清洗機(jī)的清洗性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)濕式清洗機(jī)。

另據(jù)GM北美Arlington工廠在2013年2月～3月份一個(gè)月期間對(duì)干式清洗機(jī)用于鋼板和鋁板件清洗時(shí)得出的一項(xiàng)總的實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

表1 GMNA對(duì)干式清洗機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)測(cè)試亦表明干式清洗機(jī)清潔能力較為理想。盡管不同車企因生產(chǎn)制造工藝的不同、對(duì)零件要求的不同而對(duì)板料表面污垢微粒尺寸控制要求亦有差異，從而對(duì)干式清洗機(jī)的清潔能力的要求亦有差別，但總體來說，干式清洗機(jī)的清潔效果優(yōu)于傳統(tǒng)濕式清洗機(jī)，干式清洗機(jī)不失為一種性能良好的清洗設(shè)備。

4 干、濕式清洗機(jī)應(yīng)用成本對(duì)比

傳統(tǒng)濕式清洗機(jī)因其清洗機(jī)理是在板料上噴油后，通過刷輥對(duì)板料進(jìn)行刷洗，最后經(jīng)過擠干輥去除一部分清洗油，因而，附著在板料表面的一部分清洗油充當(dāng)了潤滑油的角色。但在干式清洗機(jī)中則不具備此功能，因而常規(guī)上須配置一臺(tái)涂油機(jī)與干式清洗機(jī)進(jìn)行搭配使用，以滿足生產(chǎn)的需要。在設(shè)備初期投入方面，濕式清洗機(jī)的前期投資費(fèi)用約為500萬以上，干式清洗機(jī)與涂油機(jī)共計(jì)投資約為410萬元；在設(shè)備的備件費(fèi)用方面，據(jù)相關(guān)使用經(jīng)驗(yàn)與統(tǒng)計(jì)，濕式清洗機(jī)年均維護(hù)費(fèi)用約59.4萬元（10年期統(tǒng)計(jì)），而干式清洗機(jī)預(yù)期年均費(fèi)用為16萬元左右。表2為干式清洗機(jī)與濕式清洗機(jī)的投資和備件費(fèi)用對(duì)比。對(duì)于潤滑油耗投資，因涂油機(jī)本身的專業(yè)性，相比濕式清洗機(jī)的普適潤滑的耗油情況以及零件的成形上更具優(yōu)勢(shì)。另外，對(duì)于設(shè)備的運(yùn)營費(fèi)用，干式清洗機(jī)和涂油機(jī)的運(yùn)行總功耗亦低于傳統(tǒng)的濕式清洗機(jī)，當(dāng)然具體的定量對(duì)比分析尚待進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)研究。

表2 干、濕式清洗機(jī)投資及年均備件費(fèi)用對(duì)比

5 結(jié)束語

通過對(duì)干式與濕式清洗機(jī)的技術(shù)原理及結(jié)構(gòu)、清洗效果以及應(yīng)用成本進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明干式清洗機(jī)在清洗功能上與傳統(tǒng)的濕式清洗機(jī)具備相同效果，甚至更優(yōu)于濕式清洗機(jī)。當(dāng)然鑒于濕式清洗機(jī)兼具清洗和涂油功能，干式清洗機(jī)尚需與涂油機(jī)搭配使用。另外在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于設(shè)備備件的預(yù)算投入，干式清洗機(jī)也有著濕式清洗機(jī)不可比擬的優(yōu)勢(shì)。

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