汽车车桥再制造清洗技术的探讨

郭飞航，胡烜华

（陕西汉德车桥有限公司，陕西 西安710201）

汽车车桥再制造清洗技术的探讨

郭飞航，胡烜华

（陕西汉德车桥有限公司，陕西 西安710201）

汽车车桥再制造技术对构建节能减排，实现可持续发展具有重要的意义。清洗是车桥再制造工艺的重要环节，对其后续的再制造过程有至关重要的作用。通过对常用的清洗技术的分析与介绍，并针对汽车车桥零部件自身的特点，提出了常见的污垢形式及车桥零部件可应用的清洗技术。

再制造；清洗；车桥

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

再制造可使退役产品在对环境负面影响最小，资源利用率最高的前提下重新达到最佳性能[1]。汽车车桥的再制造过程与一般机械零部件的再制造过程基本一致，主要包括了拆卸、清洗、检测、修复或更换、再装配等工艺过程，见图1[2]。其中清洗是对车桥各零部件进行再制造检测和加工的前提与基础，表面清洗的质量将直接影响着后续相关再制造零件的性能分析、表面检测、再制造加工等。

再制造清洗是指在再制造过程中，借助清洗设备与清洗液，采用机械、物理、化学或电化学等方法，清除废旧零部件表面附着的泥垢、锈蚀、油脂、等污染物，使零部件表面达到分析检测等再制造后续过程要求的工艺过程，对再制造产品的质量、成本和性能具有重要影响[3]。

1、车桥再制造毛坯表面主要的污染物组成及其去除

车桥经长期服役后，各零部件表面将会附着多种污垢，其主要为泥土、锈层、油污以及有机涂层等，见图2所示。

1.1 油污

车桥的服役环境一般比较恶劣，往往都会沾上各种各样的油脂，尤其对于驱动桥，许多零件表面均附着有润滑油。车桥表面的油污通常可分为可皂化的油污与不可皂化的油污。

虽然这两类油污均难溶于水，但通常皆溶于有机溶剂，因而通常可用化学方法及电化学方法去除。对于机油、润滑油、防锈油而言，主要为覆盖膜状污垢，存在形式主要为附着在零件表面的膜状物。通常，这些污垢的附着力较大，需要加大的清除力，加之如桥壳等零部件形状复杂，有时仍需采用机械方法加以去除或机械方法与化学方法共存的方法予以去除。

1.2 锈层

工件与空气中的氧、水分子以及酸类介质接触，被腐蚀和氧化后表面会产生浮锈、黄锈、黑锈等各种锈层，锈层与工件表面结合牢固，通常，均不溶于水和有机溶剂。

常用的除锈方法有机械除锈、化学酸洗法除锈、电化学酸蚀法除锈及超声波除锈。其中，化学除锈通常成本高，污染大，有时难以达到除锈质量要求，而机械除锈通常效率高，污染小，可控性及工艺性好，除锈成本较低，且在清除锈层的过程中，可同时清除零件表面的毛刺及其它杂物，如采用抛丸或喷砂也可使工件表面材质有所加强，返锈能力得到延长，因而可优先选用机械方法去除锈层。

1.3 有机涂层

拆解后再制造零部件表面旧漆层、胶漆及其密封胶等均需全部清除。有机涂层与再制造零部件表面的结合形式主要为机械结合，结合强度一般较强。

对以上有机涂层的去除可先选用配制好的专用化学清洗液如有机溶剂、碱性溶液等作为退漆剂涂刷在再制造零部件表面，等这些有机物溶解后再使用机械方法如喷砂、高压水流等工艺方法予以去除。对于较大零部件，也可先采用高温分解法配以化学清洗液予以分解，再结合抛丸或喷砂或高压水流予以清除分解物。

2、面向再制造的车桥清洗技术

当前，对于车桥的再制造清洗技术，较成熟的方法有高温分解清洗、高温高压清洗、超声清洗及手工清洗，同一清洗对象会因机械力作用的不同而导致最终效果相差1-24倍[4]。

2.1 高温分解及浸泡清洗

高温分解清洗可以清除润滑油、液压油、铁锈、旧油漆等污染物。通常高温分解清洗需结合化学清洗方法予以污染物的清除。

高温往往可以促进或直接促使一些有机物的分解或与再制造零部件的脱离。温度的变化将促使污垢的物理状态及性质发生变化，使其容易去除。同时，由于温度升高后，分子运动加剧，因而水及有机溶剂对污垢的溶解速度得到提高，并可节约水和有机溶剂的用量。

当前的高温分解清洗主要可以清洗端盖、法兰盘等铸铁件，但主要适合清洗不含氯氟等元素的碳氢化合物及大批量的清洗。

浸泡清洗是一种溶解剥离清洗技术，主要先对工件进行预处理，清除表面泥沙、灰尘、脱落的金属氧化物及其他的一些疏松污染物，再将工件放于洗液中浸泡、冲洗并干燥的湿式清洗方式。其中，浸泡与冲洗中往往需根据工件自身的材质及其特点需用一些酸洗剂，即应用酸洗剂与工件表面的金属氧化物发生化学反应以生成可溶性物质而除去。该方法可经多次清、冲洗后可以得到洁净度很高的工件表面，尤其适用于大批量的小型工件，但往往需较长的清洗时间、产生的废水与废气对环境有一定的污染。

2.2 振动清洗技术[5]

振动清洗主要指通过振动磨料对零件表面的冲击和刮磨以及对润滑介质的冲刷以清除污染物，振动清洗可很好地清除零件表面的锈层、氧化物以及较厚的结块物[5]。如图3所示，振动清洗系统主要由磨料、马达、弹簧和偏心砝码组成[6]。

通常主要通过改变固体磨料粒径的大小来提高清洗的效率与质量，实现工件表面的抛光，改善零件表面的硬度和耐磨性。其主要缺点是噪音大，周期长，同时由于零件表面易被介质划伤而难以满足对表面要求极高的零部件清洗，且不适于清洗小尺寸零件。

2.3 超声波清洗技术

超声波对附着的污垢具有清除能力，常用于工件的最后清洗。超声波清洗的机理（图4）是通过在除油或酸洗清洗液中引入超声振动，产生“超声空化”效应，利用这种“空化效应”清洗零件表面上的各种污物。即超声波中同时具有高频与低频两种波段，其中低频波用于产生气泡，高频波则使空穴气泡爆破，产生巨大冲击波冲击工件表面，造成污垢的解离分散，最后清除污垢[5]。影响超声波清洗的因素主要有超声频率、功率密度、清洗介质、清洗温度、清洗时间等。

超声波清洗工艺性强，清洗效果彻底，对清洗件表面无损伤，易于自动控制，通过对功率密度的调整，对复杂工件（如：桥壳、减壳）及一些精密工件（如：齿轮、轴承）等均可完成清洗，该方法特别适用于最后阶段的清洗。该方法最好在水基中完成清洗，由于水的表面张力比有机溶剂大，且成本低廉，空穴爆破时释放的能量大，便于高效低廉的完成清洗。

但该工艺也存在噪声大、换能器易坏、设备高昂等缺点。同时，超声波清洗方法对清洗剂有较高要求：需对各型的污染物均有一定的去除能力，且粘度不能太大，以免液体空化阈值大，不易产生空穴，导致清洗效果差[7]。

2.4 化学清洗技术

化学清洗技术主要是利用化学药剂（一种或多种）与污垢发生化学反应，使污垢从清洗工件表面分解、剥离并分散到溶液中的清洗方法。该方法主要包含了酸性清洗方法、碱清洗方法、氧化剂清洗方法以及金属离子螯合剂清洗方法等。

化学清洗技术过程一般包括水冲洗、碱煮、酸洗、水冲洗、钝化等几个步骤，根据污垢的类型可以适当调整。在化学清洗技术中，酸洗是其核心过程，该方法的关键是包括溶剂、表面活性剂及清洁剂的化学清洗液。由于水的廉价及自身的物理与化学特性，该方法主要将水作为最主要的溶剂或介质。表面活性剂主要是具有疏水基与亲水基的“双亲分子”，在两种物质的界面上聚集且在油-水相之间产生拉力，使油-水的界面张力降低的一类物质；化学清洗剂是指化学清洗中所使用的化学药剂，常用的有酸、碱、氧化剂、金属离子螯合剂等[9]。

由于化学清洗方法存在一定的污染，因而尽可能的应用水基的机械方法，以减少环境破坏及污水处理成本。

3、清洗选择方式

在实际的清洗过程中，清洗方法的选择需遵循如下原则[10-11]：

1）确定清洗目的。即确定那个阶段的清洗，如为了便于检测还是为了进一步再制造加工等，以便于确定清洗工艺方法及需达到的清洁度。

2）判定污垢类型及再制造零部件的种类、材质与表面特性等确定清洗工艺方法。

如法兰盘、中后桥端盖、气室支架、推力杆支架等零部件等，由于多为铸铁或碳素结构钢，可应用高温分解结合化学清洗（加入针对性的化学清洗液）来清除污垢。

对表面受损的轴类零件如凸轮轴等可以应用超声波清洗技术予以清除污垢。

对行星架、轮边减速器壳、差速器壳等壳类零部件可应用高温高压清洗工艺，配合化学清洗液予以清除。

对于转向节臂等杆类及一些支架类零件可采用振动清洗技术，也可采用高温分解结合机械方法如抛丸或喷砂等方法予以清除。

对表面有大量铁锈及旧漆层的箱体类零件，可先采用高温分解法清洗，再配合高压水流或喷砂等工艺去除污垢，必要时也可辅以振动工艺来提高清洁度及清洗效率。也可直接应用超声波清洗工艺进行清洗。

对于锥齿轮、太阳轮、行星齿轮、半轴齿轮、深沟球轴承等由于对表面及清洁度要求较高，且失效形式多样的零部件可直接应用超声波清洗工艺技术，最后辅以人工擦洗来清除污垢。

3）根据零部件的数量、当前设备、耗能及环境污染等方面来选择清洗方法。

以上3条原则需综合分析并结合企业现状来确定最终的清洗工艺方法。

4、结论

汽车车桥作为汽车的关键部件之一，对其再制造将有利于减少环境污染，降低能耗及成本，提高市场竞争力。清洗对再制造过程中其它工序的顺利完成具有至关重要的作用，当前的清洗技术除了上文介绍的清洗技术外，还有电解清洗技术、高压清洗技术等普通的清洗技术，除此之外还有干冰清洗技术、激光清洗技术、紫外线清洗技术、生物工程清洗技术等先进的再制造清洗技术。

研究绿色清洗技术将在于开发环保清洗材料，高效、清洁、低廉的清洗工艺方法，以降低再制造过程的清洗成本，减少清洗过程中对人、环境和再制造零部件表面的负面影响。

[1] 李菲,沈虹.产品再制造设计中的工艺方案模糊综合评价方法研究[J].机床与液压.2010.38(3)：129-132.

[2] 任工昌,于峰海,陈红柳.绿色再制造清洗技术的现状及发展趋势研究[J]. 机床与液压,2014,( 3):158-161.

[3] 姚巨坤,崔培枝.再制造清洗技术研究[J].工程机械与维修.2007(2):180-181.

[4] 胡柏林.废旧汽车驱动桥壳再制造的清洗技术研究[D].合肥工业大学.2013.

[5] 吉小超,张伟,于鹤龙等. 面向机电产品再制造的绿色清洗技术研究进展[J]. 材料导报.2012,26(Z1):114-117.

[6] WANG S, TIMSIT R S, SPELT J K.Experimental investigation of vibratory finishing of aluminum[J].Wear，2000，243：147-156.

[7] DONG C,WEAVERS L K,WALKER W.Ultrasonic control of ceramic membrane fouling by particles:Effect of ultrasonic factors[J].Ultrasonics Sonochemistry, 2006, 13 (5): 379 -387.

[8] KOHLI R, MITTAL K L.Developments in surface contamination and cleaning[M].Oxford：William Andrew,2011:31.

[9] 崔培枝,姚巨坤.再制造清洗工艺与技术[J].新技术新工艺, 2009 (3):25-28.

[10] 刘诗巍,陈铭.汽车产品再制造的清洗技术:原理与方法[J],机械设计与研究.2009.25(5):71-74.

[11] 陆如升,胥斌,吴智新.装载机桥箱再制造前的零部件清洗技术[J].工程机械与维修.2013.(6)：198-199.

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

郭飞航（1980—)，男，中级工程师，就职于陕西汉德车桥有限公司技术中心，从事车桥技术研究与开发。