汽車車橋再制造清洗技術(shù)的探討

郭飛航，胡烜華

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 西安710201）

汽車車橋再制造清洗技術(shù)的探討

郭飛航，胡烜華

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 西安710201）

汽車車橋再制造技術(shù)對構(gòu)建節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。清洗是車橋再制造工藝的重要環(huán)節(jié)，對其后續(xù)的再制造過程有至關(guān)重要的作用。通過對常用的清洗技術(shù)的分析與介紹，并針對汽車車橋零部件自身的特點(diǎn)，提出了常見的污垢形式及車橋零部件可應(yīng)用的清洗技術(shù)。

再制造；清洗；車橋

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2016.10.058

CLC NO.: TH122; Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)10-180-03

引言

再制造可使退役產(chǎn)品在對環(huán)境負(fù)面影響最小，資源利用率最高的前提下重新達(dá)到最佳性能[1]。汽車車橋的再制造過程與一般機(jī)械零部件的再制造過程基本一致，主要包括了拆卸、清洗、檢測、修復(fù)或更換、再裝配等工藝過程，見圖1[2]。其中清洗是對車橋各零部件進(jìn)行再制造檢測和加工的前提與基礎(chǔ)，表面清洗的質(zhì)量將直接影響著后續(xù)相關(guān)再制造零件的性能分析、表面檢測、再制造加工等。

再制造清洗是指在再制造過程中，借助清洗設(shè)備與清洗液，采用機(jī)械、物理、化學(xué)或電化學(xué)等方法，清除廢舊零部件表面附著的泥垢、銹蝕、油脂、等污染物，使零部件表面達(dá)到分析檢測等再制造后續(xù)過程要求的工藝過程，對再制造產(chǎn)品的質(zhì)量、成本和性能具有重要影響[3]。

1、車橋再制造毛坯表面主要的污染物組成及其去除

車橋經(jīng)長期服役后，各零部件表面將會附著多種污垢，其主要為泥土、銹層、油污以及有機(jī)涂層等，見圖2所示。

1.1 油污

車橋的服役環(huán)境一般比較惡劣，往往都會沾上各種各樣的油脂，尤其對于驅(qū)動橋，許多零件表面均附著有潤滑油。車橋表面的油污通常可分為可皂化的油污與不可皂化的油污。

雖然這兩類油污均難溶于水，但通常皆溶于有機(jī)溶劑，因而通?？捎没瘜W(xué)方法及電化學(xué)方法去除。對于機(jī)油、潤滑油、防銹油而言，主要為覆蓋膜狀污垢，存在形式主要為附著在零件表面的膜狀物。通常，這些污垢的附著力較大，需要加大的清除力，加之如橋殼等零部件形狀復(fù)雜，有時仍需采用機(jī)械方法加以去除或機(jī)械方法與化學(xué)方法共存的方法予以去除。

1.2 銹層

工件與空氣中的氧、水分子以及酸類介質(zhì)接觸，被腐蝕和氧化后表面會產(chǎn)生浮銹、黃銹、黑銹等各種銹層，銹層與工件表面結(jié)合牢固，通常，均不溶于水和有機(jī)溶劑。

常用的除銹方法有機(jī)械除銹、化學(xué)酸洗法除銹、電化學(xué)酸蝕法除銹及超聲波除銹。其中，化學(xué)除銹通常成本高，污染大，有時難以達(dá)到除銹質(zhì)量要求，而機(jī)械除銹通常效率高，污染小，可控性及工藝性好，除銹成本較低，且在清除銹層的過程中，可同時清除零件表面的毛刺及其它雜物，如采用拋丸或噴砂也可使工件表面材質(zhì)有所加強(qiáng)，返銹能力得到延長，因而可優(yōu)先選用機(jī)械方法去除銹層。

1.3 有機(jī)涂層

拆解后再制造零部件表面舊漆層、膠漆及其密封膠等均需全部清除。有機(jī)涂層與再制造零部件表面的結(jié)合形式主要為機(jī)械結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度一般較強(qiáng)。

對以上有機(jī)涂層的去除可先選用配制好的專用化學(xué)清洗液如有機(jī)溶劑、堿性溶液等作為退漆劑涂刷在再制造零部件表面，等這些有機(jī)物溶解后再使用機(jī)械方法如噴砂、高壓水流等工藝方法予以去除。對于較大零部件，也可先采用高溫分解法配以化學(xué)清洗液予以分解，再結(jié)合拋丸或噴砂或高壓水流予以清除分解物。

2、面向再制造的車橋清洗技術(shù)

當(dāng)前，對于車橋的再制造清洗技術(shù)，較成熟的方法有高溫分解清洗、高溫高壓清洗、超聲清洗及手工清洗，同一清洗對象會因機(jī)械力作用的不同而導(dǎo)致最終效果相差1-24倍[4]。

2.1 高溫分解及浸泡清洗

高溫分解清洗可以清除潤滑油、液壓油、鐵銹、舊油漆等污染物。通常高溫分解清洗需結(jié)合化學(xué)清洗方法予以污染物的清除。

高溫往往可以促進(jìn)或直接促使一些有機(jī)物的分解或與再制造零部件的脫離。溫度的變化將促使污垢的物理狀態(tài)及性質(zhì)發(fā)生變化，使其容易去除。同時，由于溫度升高后，分子運(yùn)動加劇，因而水及有機(jī)溶劑對污垢的溶解速度得到提高，并可節(jié)約水和有機(jī)溶劑的用量。

當(dāng)前的高溫分解清洗主要可以清洗端蓋、法蘭盤等鑄鐵件，但主要適合清洗不含氯氟等元素的碳?xì)浠衔锛按笈康那逑础?/p>

浸泡清洗是一種溶解剝離清洗技術(shù)，主要先對工件進(jìn)行預(yù)處理，清除表面泥沙、灰塵、脫落的金屬氧化物及其他的一些疏松污染物，再將工件放于洗液中浸泡、沖洗并干燥的濕式清洗方式。其中，浸泡與沖洗中往往需根據(jù)工件自身的材質(zhì)及其特點(diǎn)需用一些酸洗劑，即應(yīng)用酸洗劑與工件表面的金屬氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以生成可溶性物質(zhì)而除去。該方法可經(jīng)多次清、沖洗后可以得到潔凈度很高的工件表面，尤其適用于大批量的小型工件，但往往需較長的清洗時間、產(chǎn)生的廢水與廢氣對環(huán)境有一定的污染。

2.2 振動清洗技術(shù)[5]

振動清洗主要指通過振動磨料對零件表面的沖擊和刮磨以及對潤滑介質(zhì)的沖刷以清除污染物，振動清洗可很好地清除零件表面的銹層、氧化物以及較厚的結(jié)塊物[5]。如圖3所示，振動清洗系統(tǒng)主要由磨料、馬達(dá)、彈簧和偏心砝碼組成[6]。

通常主要通過改變固體磨料粒徑的大小來提高清洗的效率與質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)工件表面的拋光，改善零件表面的硬度和耐磨性。其主要缺點(diǎn)是噪音大，周期長，同時由于零件表面易被介質(zhì)劃傷而難以滿足對表面要求極高的零部件清洗，且不適于清洗小尺寸零件。

2.3 超聲波清洗技術(shù)

超聲波對附著的污垢具有清除能力，常用于工件的最后清洗。超聲波清洗的機(jī)理（圖4）是通過在除油或酸洗清洗液中引入超聲振動，產(chǎn)生“超聲空化”效應(yīng)，利用這種“空化效應(yīng)”清洗零件表面上的各種污物。即超聲波中同時具有高頻與低頻兩種波段，其中低頻波用于產(chǎn)生氣泡，高頻波則使空穴氣泡爆破，產(chǎn)生巨大沖擊波沖擊工件表面，造成污垢的解離分散，最后清除污垢[5]。影響超聲波清洗的因素主要有超聲頻率、功率密度、清洗介質(zhì)、清洗溫度、清洗時間等。

超聲波清洗工藝性強(qiáng)，清洗效果徹底，對清洗件表面無損傷，易于自動控制，通過對功率密度的調(diào)整，對復(fù)雜工件（如：橋殼、減殼）及一些精密工件（如：齒輪、軸承）等均可完成清洗，該方法特別適用于最后階段的清洗。該方法最好在水基中完成清洗，由于水的表面張力比有機(jī)溶劑大，且成本低廉，空穴爆破時釋放的能量大，便于高效低廉的完成清洗。

但該工藝也存在噪聲大、換能器易壞、設(shè)備高昂等缺點(diǎn)。同時，超聲波清洗方法對清洗劑有較高要求：需對各型的污染物均有一定的去除能力，且粘度不能太大，以免液體空化閾值大，不易產(chǎn)生空穴，導(dǎo)致清洗效果差[7]。

2.4 化學(xué)清洗技術(shù)

化學(xué)清洗技術(shù)主要是利用化學(xué)藥劑（一種或多種）與污垢發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使污垢從清洗工件表面分解、剝離并分散到溶液中的清洗方法。該方法主要包含了酸性清洗方法、堿清洗方法、氧化劑清洗方法以及金屬離子螯合劑清洗方法等。

化學(xué)清洗技術(shù)過程一般包括水沖洗、堿煮、酸洗、水沖洗、鈍化等幾個步驟，根據(jù)污垢的類型可以適當(dāng)調(diào)整。在化學(xué)清洗技術(shù)中，酸洗是其核心過程，該方法的關(guān)鍵是包括溶劑、表面活性劑及清潔劑的化學(xué)清洗液。由于水的廉價及自身的物理與化學(xué)特性，該方法主要將水作為最主要的溶劑或介質(zhì)。表面活性劑主要是具有疏水基與親水基的“雙親分子”，在兩種物質(zhì)的界面上聚集且在油-水相之間產(chǎn)生拉力，使油-水的界面張力降低的一類物質(zhì)；化學(xué)清洗劑是指化學(xué)清洗中所使用的化學(xué)藥劑，常用的有酸、堿、氧化劑、金屬離子螯合劑等[9]。

由于化學(xué)清洗方法存在一定的污染，因而盡可能的應(yīng)用水基的機(jī)械方法，以減少環(huán)境破壞及污水處理成本。

3、清洗選擇方式

在實(shí)際的清洗過程中，清洗方法的選擇需遵循如下原則[10-11]：

1）確定清洗目的。即確定那個階段的清洗，如為了便于檢測還是為了進(jìn)一步再制造加工等，以便于確定清洗工藝方法及需達(dá)到的清潔度。

2）判定污垢類型及再制造零部件的種類、材質(zhì)與表面特性等確定清洗工藝方法。

如法蘭盤、中后橋端蓋、氣室支架、推力桿支架等零部件等，由于多為鑄鐵或碳素結(jié)構(gòu)鋼，可應(yīng)用高溫分解結(jié)合化學(xué)清洗（加入針對性的化學(xué)清洗液）來清除污垢。

對表面受損的軸類零件如凸輪軸等可以應(yīng)用超聲波清洗技術(shù)予以清除污垢。

對行星架、輪邊減速器殼、差速器殼等殼類零部件可應(yīng)用高溫高壓清洗工藝，配合化學(xué)清洗液予以清除。

對于轉(zhuǎn)向節(jié)臂等桿類及一些支架類零件可采用振動清洗技術(shù)，也可采用高溫分解結(jié)合機(jī)械方法如拋丸或噴砂等方法予以清除。

對表面有大量鐵銹及舊漆層的箱體類零件，可先采用高溫分解法清洗，再配合高壓水流或噴砂等工藝去除污垢，必要時也可輔以振動工藝來提高清潔度及清洗效率。也可直接應(yīng)用超聲波清洗工藝進(jìn)行清洗。

對于錐齒輪、太陽輪、行星齒輪、半軸齒輪、深溝球軸承等由于對表面及清潔度要求較高，且失效形式多樣的零部件可直接應(yīng)用超聲波清洗工藝技術(shù)，最后輔以人工擦洗來清除污垢。

3）根據(jù)零部件的數(shù)量、當(dāng)前設(shè)備、耗能及環(huán)境污染等方面來選擇清洗方法。

以上3條原則需綜合分析并結(jié)合企業(yè)現(xiàn)狀來確定最終的清洗工藝方法。

4、結(jié)論

汽車車橋作為汽車的關(guān)鍵部件之一，對其再制造將有利于減少環(huán)境污染，降低能耗及成本，提高市場競爭力。清洗對再制造過程中其它工序的順利完成具有至關(guān)重要的作用，當(dāng)前的清洗技術(shù)除了上文介紹的清洗技術(shù)外，還有電解清洗技術(shù)、高壓清洗技術(shù)等普通的清洗技術(shù)，除此之外還有干冰清洗技術(shù)、激光清洗技術(shù)、紫外線清洗技術(shù)、生物工程清洗技術(shù)等先進(jìn)的再制造清洗技術(shù)。

研究綠色清洗技術(shù)將在于開發(fā)環(huán)保清洗材料，高效、清潔、低廉的清洗工藝方法，以降低再制造過程的清洗成本，減少清洗過程中對人、環(huán)境和再制造零部件表面的負(fù)面影響。

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Investigation On Re-manufacturing Cleaning Technology of Auto Axle

Guo Feihang, Hu xuanhua
( Shaanxi han DE axle Co., Ltd., Shaanxi Xi 'an 710201 )

Auto axle re-manufacturing technology on the construction of energy-saving and emission-reduction, is of great significance to realize the sustainable development. Cleaning is a vital part for axle re-manufacturing process, which plays an important role in the subsequent process. Through the analysis and introduction to commonly used cleaning technology, and based on the characteristics of auto axle parts, this essay proposed the common dirt form and the applicable cleaning technology.

re-manufacturing; cleaning; axle

TH17

A

1671-7988(2016)10-180-03

郭飛航（1980—)，男，中級工程師，就職于陜西漢德車橋有限公司技術(shù)中心，從事車橋技術(shù)研究與開發(fā)。