為了提高變速箱使用過(guò)程中的可靠性，降低故障發(fā)生的概率，與其緊密相關(guān)的清潔度指標(biāo)受到了高度的關(guān)注。文章主要介紹了零部件進(jìn)行清潔度檢測(cè)過(guò)程中雜質(zhì)制樣與分析這兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采用對(duì)比分析的方法，確認(rèn)超聲波清洗以及高壓沖洗的效果，使用清潔度檢測(cè)的方式量化了零部件的表面雜質(zhì)。

　　產(chǎn)品的清潔度是判斷產(chǎn)品質(zhì)量可靠性的關(guān)鍵因素之一，而產(chǎn)品的可靠性決定了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。為了不斷的提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，滿(mǎn)足客戶(hù)對(duì)于產(chǎn)品的期望值，提升產(chǎn)品的清潔度尤為重要。本文主要研究進(jìn)行清潔度檢測(cè)時(shí)的幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以及當(dāng)前狀態(tài)下是如何確保變速箱內(nèi)零件的清潔度。

　　一、清潔度概念及發(fā)展歷程

　　清潔度是指零件、總成及整機(jī)等的特定部位被雜質(zhì)污染的程度，且表示零件或產(chǎn)品清洗后在其表面上殘留的污物的量，用規(guī)定的方法從規(guī)定的特定部位采集到的雜質(zhì)微粒的質(zhì)量、大小和數(shù)量等特征參數(shù)來(lái)表征。

　　汽車(chē)行業(yè)的清潔度在 1996 年率先由羅伯特 · 博世公司(Robert Bosch)提出，主要是為了解決汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)共軌噴射系統(tǒng)由于噴嘴變小，受到污染顆粒堵塞的問(wèn)題。隨著汽車(chē)行業(yè)中因清潔度引起的故障問(wèn)題不斷上升，2004 年德國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)出版了第一個(gè)關(guān)于清潔度的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)——VDA-19，2007 年該標(biāo)準(zhǔn)也成為了 ISO 16232 編制的藍(lán)圖。VDA-19 與 ISO 16232 已成為當(dāng)今全球范圍內(nèi)汽車(chē)零部件清潔度分析框架，多家汽車(chē)廠(chǎng)商以及零部件廠(chǎng)商建立起相應(yīng)的清潔度實(shí)驗(yàn)室，均依據(jù)該框架進(jìn)行清潔度的檢驗(yàn)。

　　二、清潔度檢測(cè)

　　近年來(lái)，汽車(chē)制造業(yè)對(duì)于零部件的清潔度要求越來(lái)越嚴(yán)格，這也要求清潔度的檢測(cè)技術(shù)要不斷提升，而在清潔度檢測(cè)過(guò)程中最重要的過(guò)程環(huán)節(jié)就是雜質(zhì)制樣及分析兩方面。

　　雜質(zhì)制樣：對(duì)汽車(chē)零部件進(jìn)行清潔度檢測(cè)的工程中，需要根據(jù)零部件的尺寸、形狀及位置的不同來(lái)確定相應(yīng)的雜質(zhì)制樣方式，而常見(jiàn)雜質(zhì)制樣方式有以下幾種，如表 1 所示。

　　為了提高變速箱整體的清潔度，需要對(duì)變速箱中的各類(lèi)零件進(jìn)行清潔度的管控，而變速箱中的零件基本上都可以采用壓力沖洗的方式進(jìn)行零件雜質(zhì)的制樣，對(duì)于個(gè)別的零件在具備一定數(shù)量后才采用超聲波清洗，對(duì)于油管、氣管類(lèi)的零件將采用灌洗的方法。

　　在對(duì)零部件進(jìn)行清潔度檢測(cè)時(shí)，首先需要根據(jù)零部件的類(lèi)型確定相應(yīng)的雜質(zhì)制樣方式。當(dāng)雜質(zhì)制樣方式確定以后，為了保證檢測(cè)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性，需要減少雜質(zhì)制樣過(guò)程中的誤差。對(duì)于同一件零部件使用不同劑量的清洗液進(jìn)行清洗時(shí)，收集的殘留雜質(zhì)重量和顆粒數(shù)是不同的。為了減少清洗液劑量給檢測(cè)結(jié)果帶來(lái)的誤差，所以在雜質(zhì)制樣過(guò)程中對(duì)清洗劑進(jìn)行定量噴射，而清洗劑的定量確認(rèn)是需要進(jìn)行衰減實(shí)驗(yàn)得出。

　　衰減實(shí)驗(yàn)在 VDA19 和 ISO 16232 標(biāo)準(zhǔn)中有明確的規(guī)定，假設(shè)定量沖洗使用的清洗液的劑量為 Q，當(dāng)使用的清洗液容量≥ Q 時(shí)，收集到的零部件攜帶雜質(zhì)重量應(yīng)當(dāng)小于 10%，其表達(dá)式為：

　　為了確定最終的劑量 Q，需要多次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中 n 為實(shí)驗(yàn)的次數(shù)，C_i 為每次實(shí)驗(yàn)得到的雜質(zhì)重量，根據(jù) ISO 16232 中的規(guī)定，實(shí)驗(yàn)次數(shù) n ≤ 6。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，每次都采用相同劑量的清洗液對(duì)零部件進(jìn)行清洗，例如：對(duì)某一個(gè)工件使用 1 L 的清洗液進(jìn)行清洗，當(dāng)進(jìn)行到第 5 次時(shí)，測(cè)量結(jié)果已經(jīng)符合規(guī)定要求，如圖 1 所示，這時(shí)就可以確定 Q 的數(shù)值為 5 L。如果實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到第 6 次提取到的結(jié)果沒(méi)有達(dá)到 10% 以下，需要重新修改參數(shù)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，直到可以在 6 次之內(nèi)得到的雜質(zhì)重量小于之前雜質(zhì)總重量的 10%，這時(shí)可以認(rèn)為已經(jīng)在最大程度上對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行了提取。

　　雜質(zhì)分析：為了可以更加準(zhǔn)確的得到雜質(zhì)成分的報(bào)告，近年來(lái)廠(chǎng)商在選擇分析儀器時(shí)，逐漸淘汰了傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡、體視顯微鏡，采用更為先進(jìn)高效的專(zhuān)用顆粒分析儀，這兩者的區(qū)別如表 2 所示。

　　專(zhuān)用顆粒度分析儀實(shí)際上就是一個(gè)完整的清潔度分析系統(tǒng)，通常包含自動(dòng)載物臺(tái)、自動(dòng)調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)、控制端(PC)、專(zhuān)用軟件等組成。它可以自動(dòng)完成顆粒的統(tǒng)計(jì)、分析，專(zhuān)用顆粒度分析儀的分析結(jié)果具有重復(fù)性、再現(xiàn)行，而且用戶(hù)可以根據(jù)自身的使用要求進(jìn)行設(shè)置、調(diào)整，可針對(duì)性的進(jìn)行觀察、評(píng)定，最重要的是專(zhuān)用的顆粒度分析可以實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣整體區(qū)域的拼接工作，自主完成操作者設(shè)置下的分析報(bào)告，并將最大的顆粒圖像呈現(xiàn)出來(lái)。

　　三、清洗效果的研究

　　對(duì)于變速箱總成來(lái)說(shuō)，零部件的清潔度影響著整機(jī)的清潔度和使用性能，要想提升變速箱的整機(jī)性能，必須保證零部件的清潔度。為此，在零部件上線(xiàn)前進(jìn)行清洗。為了確認(rèn)零部件的清洗效果，在本文中研究了兩種清洗方式的清洗效果，分別是超聲波清洗和高壓清洗。

　　超聲波清洗：副軸總成是變速箱進(jìn)行動(dòng)力傳遞的關(guān)鍵一環(huán)，且副軸總成表面會(huì)直接與變速箱內(nèi)部的潤(rùn)滑油接觸，所以副軸總成表面的清潔度至關(guān)重要，它會(huì)直接影響整機(jī)的使用性能。由于超聲波可以方便地完成對(duì)復(fù)雜、曲面工件的清洗，因此副軸總成采用超聲波清洗，參見(jiàn)圖 2。

　　超聲波清洗是在運(yùn)行過(guò)程中將聲能通過(guò)換能器轉(zhuǎn)化為機(jī)械振動(dòng)，使清洗槽中的清洗液振蕩流動(dòng)，從而產(chǎn)生成千上萬(wàn)的微小氣泡，氣泡在超聲波縱向傳播的負(fù)壓區(qū)形成并擴(kuò)散，而在正壓區(qū)，當(dāng)聲壓達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，氣泡快速增大，再突然破滅。在氣泡破滅的瞬間就會(huì)產(chǎn)生沖擊波，從而破壞不溶性污垢，達(dá)到清洗副軸表面雜質(zhì)的目的。

　　為了確定超聲波清洗的效果，將副軸清洗前后的狀態(tài)進(jìn)行了對(duì)比，如圖 3所示。從圖 3 中可以明顯的看出，副軸總成在清洗前清潔度差，經(jīng)過(guò)超聲波清洗后清潔度得到了明顯的改善。為了可以量化超聲波的清洗效果，對(duì)副軸總成進(jìn)行清潔度檢測(cè)。檢測(cè)時(shí)選擇使用壓力沖洗的方式對(duì)副軸表面的雜質(zhì)進(jìn)行采集制樣。對(duì)制樣進(jìn)行分析可以得到，副軸表面的雜質(zhì)總重量為 9.06 mg(≤ 16 mg)，最大的雜質(zhì)尺寸為 224×122μm(≤ 800μm)，滿(mǎn)足副軸總成清潔度的上線(xiàn)使用要求。

　　高壓清洗：變速箱殼體主要由三部分組成，分別是前殼、中殼、后殼，而高壓清洗不僅可以去除零部件的雜質(zhì)，還可以去除毛刺，所以殼體采用了高壓清洗的方式，參見(jiàn)圖 4。高壓清洗同樣適用于行星架總成的清洗。

　　本文主要研究了變速箱中殼在高壓清洗前后狀態(tài)變化情況。高壓清洗的原理就是高壓泵在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的作用下，使管路內(nèi)的水產(chǎn)生高壓，通過(guò)噴槍的噴嘴流出，由于噴嘴的直徑小于高壓管路的直徑，導(dǎo)致水流在經(jīng)過(guò)噴嘴時(shí)加速，形成射流，射流產(chǎn)生的沖擊力大于雜質(zhì)的表面附著力時(shí)，就可以將雜質(zhì)剝離，達(dá)到清洗的目的。

　　同副軸總成一樣，為了確認(rèn)高壓清洗的效果，采用了對(duì)比的方式，參見(jiàn)圖 5。從圖 5 中可以看出，中殼表面的雜質(zhì)在經(jīng)過(guò)高壓清洗后有了明顯的變化。使用量化的方式確認(rèn)中殼的清洗效果，對(duì)清洗后的中殼進(jìn)行清潔度檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示，中殼表面的雜質(zhì)總重量為 9.42 mg(≤ 35 mg)，最大的雜質(zhì)尺寸為 694×581μm(≤ 800μm)，滿(mǎn)足中殼清潔度的上線(xiàn)使用要求。

　　四、結(jié)論及改進(jìn)措施

　?、僭诒疚闹惺褂脤?duì)比的方式，研究分析了清潔度檢測(cè)過(guò)程中常見(jiàn)零部件的雜質(zhì)制樣方式，最終雜質(zhì)制樣時(shí)選擇采用壓力沖洗的方式對(duì)變速箱零部件進(jìn)行清潔度檢測(cè)，壓力沖洗的方式在使用的過(guò)程中不但操作方便，而且適用范圍廣，并且為了提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，在雜質(zhì)制樣時(shí)采用定量噴洗的方式，提升了檢測(cè)過(guò)程中的一致性，減少因操作導(dǎo)致的結(jié)果誤差。

　?、谘芯苛藗鹘y(tǒng)的雜質(zhì)分析方式與專(zhuān)用顆粒度分析儀器的優(yōu)缺點(diǎn)，為了減少了外來(lái)因素的干擾，提高分析結(jié)果的重復(fù)性、再現(xiàn)性，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，使用專(zhuān)用顆粒度分析儀對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)，確保了清潔度檢測(cè)的準(zhǔn)確。

　?、鄄捎脤?duì)比法展現(xiàn)了變速箱中副軸總成及中殼清洗前后表面雜質(zhì)的狀態(tài)變化，通過(guò)對(duì)比可以明顯的看出，經(jīng)過(guò)超聲波清洗或者高壓清洗后，副軸以及中殼表面的雜質(zhì)清潔度有了明顯的提升。為了以量化形式準(zhǔn)確反映清潔度的變化，對(duì)副軸以及中殼進(jìn)行了清潔度檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果均顯示合格，說(shuō)明超聲波清洗的副軸總成以及高壓沖洗的中殼滿(mǎn)足了產(chǎn)品的上線(xiàn)要求。

　　參考文獻(xiàn)略.