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如何从技术上改进清洗工艺提高零件清洁度实例【热门新闻】

发布时间:2022年11月23日    点击:[0]人次

15:52:28来源: 贤集

清洁度最早的历史应用于航空航天工业。60年代初美国汽车工程师( SAE )和美国宇航工业协会( SAE )开始使用统一的清洁度标准,从而全面地应用于航空和汽车行业。

随着汽车工业的发展,对汽车的安全性、可靠性以及环保节能方面的要求越来越高,为此对汽车零部件及总成的清洁度要求也引起了高度的重视。清洁度已成为多数汽车零部件厂家评价质量、出厂验证的重要指标,清洁度不合格的零件严禁出厂。同时随着清洗技术与设备在应用领域的进步,各汽车零件及总成的清洗工艺也在不断的改进,以更好地满足客户对零件清洁度的严苛要求。

本文叙述了清洁度的重要性、影响清洁度的因素,同时结合实际例子论述了如何从技术上改进清洗工艺提高零件清洁度,从而更好地满足客户的要求。

一、清洁度的重要性:

对于许多行业,清洁度控制都非常重要。

l 对于精密零部件,产品表面残留的微小颗粒物超出规定的限值会直接影响产品在装配时的紧密度,并且会加速产品的磨损老化;l 涂装前工件表面的清洁度直接影响涂装质量,从而影响涂装件的美观及市场竞争力l 对于发动机行业,发动机零部件的清洁度直接关系到发动机的可靠性和使用寿命。

l在医疗器械行业,医疗器械的清洁直接关系到患者的生命。

二、影响清洁度的因素

加工过程:工件表面上未处理干净的铸造型砂、锻件氧化皮、切削生成的毛刺、金属屑及切削液、油污的残留物等l 车间生产环境:空气中的灰尘、杂质等

清洗过程:清洗设备、清洗介质、清洗工艺参数(如清洗方式、清洗时间、清洗温度、清洗液浓度、每次清洗零件的数量),槽液维护是否到位等。

三、金属零件清洗工艺的制定

1、了解零件的加工过程,从而得知零件表面可能残留的机械杂质种类l 毛坯成型工艺:铸造、锻造、焊接、冲压还是型材等。

切削加工:切削加工介质是油基切削液还是水基切削液, “油基切削液”与“水基切削液”相比, 可有效地提升零件的加工质量、生产率,也更有利於工件的防锈,但清洗排削的效果会有所降低。

是否经过喷砂、喷丸等

2、零件上污染物的种类、性质和数量确认

精确全面地进行清洁度检测以确定污染物的性质和数量,从而确认零件表面污染程度及污染物是金属还是非金属,颗粒的大小、分布及数量等信息。对清洗设备的设计选购,清洗介质的选择以及设计合理正确的零部件清洗流程至关重要。同时清洁度测定对过程控制、品质保证和失效分析也非常重要。

用“天平称重法”检测污染物重量,

用显微镜法(颗粒尺寸数量法)来检测确认污染物颗粒的尺寸,数量,形状,性质等。

测试方法概述如下:

A、称重法:称重法是工业生产和试验中最常用的清洁度测定方法。其测定原理是将一定数量的试样在一定的条件下进行清洗,然后将清洗的液体通过滤膜充分过滤,污物被收集在经过干燥的滤膜表面,将滤膜再次充分干燥,根据分析天平称出过滤清洗前后干燥的滤膜质量,计算其增加值即为试样品上的固体颗粒污染物的质量。

B. 显微镜法(颗粒尺寸数量法):这是一种零件清洁度测定的新方法。其基本原理是根据被检测的表面与污染物颗粒具有不同的光吸收或散射率。其测试方法是,将一定数量的零件在一定的条件下清洗,将清洗液通过的滤膜充分过滤,污物被收集在滤膜表面,然后将滤膜干燥,用显微镜(最佳设备是具有拍摄功能的图像识别和分析设备)在光照射下检测,按颗粒尺寸和数量统计污物颗粒,即可得到所测物体零件的固体颗粒污染物结果。这是一种适合精密清洗定量化的清洁度检测方法,尤其使用于检测微小颗粒和带色杂质颗粒。

3、了解零件材质:选用合适的清洗介质

了解待清洗零件本身的材质(铸铁件、钢件、铝件、铜件等),确保清洗介质不会腐蚀、损伤零部件、同时不会改变零部件的加工尺寸和内部金相组织。

4、零件的大小和结构及零件清洁度指标:选用合适的清洗设备和方法

单件清洗还是批量清洗

清洗方式采用超声、喷淋、还是真空清洗

清洗工位是多工位清洗还是单工位清洗等

清洗工艺:采用油基清洗工艺还是水基清洗工艺

四、结合实例,探讨金属零部件清洁度改进方案

1、方案目的

该方案是为了解决发往客户的的成品零件清洁度不稳定、不达标的问题。

2、客户目前工艺流程

工艺1:针对无清洁度要求的零件:

成型钢材,经变型、打磨、喷丸、热处理等工艺流程,然后冲洗冷却、沥干涂油、检验包装工艺2:针对有清洁度要求的零件:

前道工艺同无清洁度要求的零件;

为满足客户对零件的清洁度要求,该公司针对有清洁度要求的零件专门购置了一台超声波清洗机,将防锈好的零件进行进一步清洗防锈,同时为保证零件残留防锈油过多,影响零件本身的清洁度,又增加了一道甩干工序,然后下料检验包装,超声波清洗机用清洗介质:全部为防锈油。

3、客户要求:在保持现有工艺和设备的基础上,提出清洁度改进方案。

4、初步原因分析

从现行工艺来看,各工艺流程比较合理,问题应该出在超声波清洗机所用的清洗介质上,因防锈油本身最注重的是防锈性,一般来说,防锈油防锈性越好,成膜性或附着性越好,清洗性越差。

5、客户现有状态零件清洁度测试

A、从现场取回了两种状态的零件,分别作清洁度,测试结果如下:

B、清洁度测试结果分析

从上述清洁度测试结果来看,状态2零件比状态1零件清洁度下降了0.3mg,说明经过超声波清洗机可提高零件清洁度,但提高不多,还是达不到0.5mg的清洁度标准。(但也不排除当零件清洗批量比较大,出现零件越洗越脏的情况)从显微镜下观察滤膜图片,观察情况如下:

从滤膜图片来看,滤膜上除了油污杂质外,还有许多亮晶晶的金属粒子。虽然金属粒子比较小,但数量很多,最大的金属粒子直径约在300um-350 um。应该是前处理工序:打磨、喷丸等工序残留下来的杂质。

可见,油污杂质和金属粒子可如何有效去除是提高清洁度的关键。

6、清洁度改进方向:

A、从清洗介质入手解决清洁度的问题。

B、如通过改变清洗介质解决不了问题,只能从整个工艺流程及清洗设备上解决问题。

7、从清洗介质入手,从客户处取回已包装好的几箱零件箱进行小批量测试A、工艺设计:

工艺1:清洗介质用油基清洗剂清洗

清洗流程如下:取100只零件经过我公司油基超声波清洗线(鼓泡清洗+超声清洗+自然漂洗+扫风+防锈,各工序有效工作时间2分钟),零件的清洁度只从原来的0.8813mg下降到0.70mg,说明油基超声波清洗线不能根本解决问题。

工艺2:清洗介质用水基清洗剂清洗

清洗流程同上,零件的清洁度0.3875mg

零件的清洁度测试结果见下表

B、小试结果分析:

从工艺1及工艺2测试结果来看,用油基清洗剂清洗,大一点的油污杂质和金属粒子可去除一部分,但还是很难满足0.5mg的清洁度标准,用水基清洗材料对零件进行清洗,150um以上的金属粒子可有效去除,水基清洗材料对零件上油污杂质及金属粒子的清洗力度大于油基清洗材料,可满足客户对清洁度的要求。

8、与客户沟通,将客户现有超声波生产线上的清洗介质防锈油全部换成水基清洗材料进行中试。水基清洗后甩干,然后浸涂防锈油。

9、客户处按我公司提供的方案进行介质的替换后,批量清洗一批零件,进行清洁度测试,清洁度测试结果为0.4313mg,满足了客户0.5mg的清洁度要求。

10、其它工艺改进建议

超声波清洗机本身有循环过滤系统,为保证清洁度,除槽液定期更换外,过滤器中的滤芯或滤袋也要定期清洗和更换,保证其良好的过滤性能。

提高过滤装置的过滤精度。

防锈后的零件周转过程中作好防尘,如用塑料袋简单摭盖一下,防止空气中的灰尘杂质污染零件。

五、结论

1、 水基清洗剂清洗效果比油基清洗剂清洗效果好。对于清洁度要求比较高的零件,至少采用水基清洗进行预处理。

2、大多数金属工件是经过切削加工而成,且多数厂家采用水基切削液,油基清洗液对残留的水性介质清洗效果不如水基清洗剂。

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