干式与湿式清洗机在大型冲压线上的应用对比

居跃峰，吴腾飞，赵天明，于明湖

（上海通用汽车有限公司 整车制造工程部，上海 201206）

1 干、湿式清洗机概况及国内外应用现状

目前，对于乘用车产品，客户对其外观质量要求甚高，作为整车制造商，在冲压生产中确保汽车外覆盖件的品质十分重要。而对于汽车制造四大工艺之首的冲压工艺，对冲压件外观质量影响最大的当属板料的表面清洁质量。目前冲压生产中对板料清洁质量控制主要有两道工序：其一为开卷落料线配置清洗机对卷料带进行清洗；其二为在板料进入压力机前进行清洗（在线清洗和离线清洗）。对于后者，目前最主流的形式是在冲压线线首配置一台湿式清洗机，板料经过清洗机时，附着在板料上下表面的微粒便被清除，然后再将清洁后的板料送入压力机。上述湿式清洗机即为采用专用清洗油对汽车外覆盖件板坯进行清洗，其结构及原理如图1、2所示。

图1 SMT清洗机

图2 四辊湿式清洗机原理图

与之相对的干式清洗机则采用以皮带刷为核心的清洗元件，颠覆了湿式清洗机的原理和结构，如图3、4所示。据统计，目前干式清洗机作为一种新设备和新技术也已陆续在国内外得到推广和应用。

图3 干式清洗机总体结构

图4 干式清洗机局部结构

干式清洗机作为一种新设备，相对于湿式清洗机有其自身特点与优势，因而在国外诸多整车厂得到应用，如奔驰、宝马、大众（奥迪）、萨博、欧宝、沃尔沃等公司。美国通用、福特等公司及日本本田等至今均有1～6年应用历史，其中通用在北美已有4个工厂采用该设备。国内沈阳宝马、成都吉利-沃尔沃和北京奔驰等也开始引入了相关应用。

2 干式清洗机原理及核心结构

干式清洗机原理是通过上下布置的两套皮带刷对板料表面进行清洁，如图5所示。两套皮带刷运动方向与板料运动方向垂直，皮带刷前后具有压紧板料的引入夹持辊轮，待板料通过皮带刷区域，其上的污垢通过皮带刷表面的刷毛进行清理。而皮带刷本身的清洁通过三道工序进行（图4、6）：①通过一组旋转的机械打松装置将附着在皮带刷毛上污垢进行打松，同时对于大颗粒的污渍亦可抛出；②待污渍被打松后，高压空气进行强制喷流，将污渍清理出皮带刷表面；③被打松清理掉的污渍通过中央真空抽吸系统分离出来，从而实现皮带刷的自洁。清洁喷射液的作用机理是使污渍在被强制清理时更易于清洁。

图5 干式清洗机清洗原理

图6 干式清洗机内部结构图

3 干、湿式清洗机功能及性能对比

相关实验数据表明，干式清洗机对所有微粒的平均清除率达98.4%以上，大于50μm的微粒清除率达99.6%，而大于100μm的微粒其清洁能力几近100%。而传统湿式清洗机总体平均清洁能力一般在97.6%。图7为福特墨西哥Cuautitlin工厂于2009年在6个月中对湿式与干式清洗机分别做的20次和35次清洗试验统计结果散点图，结果显示湿式清洗机的平均清除率为91.5%。而干式清洗机的平均清除率达到99.0%，干式清洗机的清洗性能明显优于传统湿式清洗机。

另据GM北美Arlington工厂在2013年2月～3月份一个月期间对干式清洗机用于钢板和铝板件清洗时得出的一项总的实验测试数据，统计结果如表1所示。

表1 GMNA对干式清洗机实验测试统计结果

实验测试亦表明干式清洗机清洁能力较为理想。尽管不同车企因生产制造工艺的不同、对零件要求的不同而对板料表面污垢微粒尺寸控制要求亦有差异，从而对干式清洗机的清洁能力的要求亦有差别，但总体来说，干式清洗机的清洁效果优于传统湿式清洗机，干式清洗机不失为一种性能良好的清洗设备。

4 干、湿式清洗机应用成本对比

传统湿式清洗机因其清洗机理是在板料上喷油后，通过刷辊对板料进行刷洗，最后经过挤干辊去除一部分清洗油，因而，附着在板料表面的一部分清洗油充当了润滑油的角色。但在干式清洗机中则不具备此功能，因而常规上须配置一台涂油机与干式清洗机进行搭配使用，以满足生产的需要。在设备初期投入方面，湿式清洗机的前期投资费用约为500万以上，干式清洗机与涂油机共计投资约为410万元；在设备的备件费用方面，据相关使用经验与统计，湿式清洗机年均维护费用约59.4万元（10年期统计），而干式清洗机预期年均费用为16万元左右。表2为干式清洗机与湿式清洗机的投资和备件费用对比。对于润滑油耗投资，因涂油机本身的专业性，相比湿式清洗机的普适润滑的耗油情况以及零件的成形上更具优势。另外，对于设备的运营费用，干式清洗机和涂油机的运行总功耗亦低于传统的湿式清洗机，当然具体的定量对比分析尚待进一步统计研究。

表2 干、湿式清洗机投资及年均备件费用对比

5 结束语

通过对干式与湿式清洗机的技术原理及结构、清洗效果以及应用成本进行对比分析，结果表明干式清洗机在清洗功能上与传统的湿式清洗机具备相同效果，甚至更优于湿式清洗机。当然鉴于湿式清洗机兼具清洗和涂油功能，干式清洗机尚需与涂油机搭配使用。另外在实际应用中，对于设备备件的预算投入，干式清洗机也有着湿式清洗机不可比拟的优势。

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