汽车工业中的清洗方案

　　图1 EcoCFlex 清洗设备

　　汽车零部件必须满足最严格的工艺要求，符合最精确的匹配公差才能提高汽车的整体性能，降低汽车的重量、减少油耗和削减污染气体的排放量。为了满足零件清洁度所面临的挑战性要求，实现较高的经济效益，对清洗策略进一步优化协调至关重要。

　　随着汽车发动机零件生产周期的不断缩短，生产设备和加工机械也必须具有高度的灵活性，使其能够根据生产需要重新配置，以适应较小容量发动机的加工生产。例如，气缸盖、曲轴和齿轮变速器外壳的生产必须使用易于重新编程的加工中心，以便能够加工不同类型的工件。现在，大批量生产的零件，常常在为特定零件设计的传送装置上进行清洗。现代的自动化清洗解决方案为适应生产的需要，已经将机器人连接到生产线中，为零件的清洗提供了极大的灵活性（如图1所示）。在接入到湿润清洗单元以后，机器人将作为清洗设备的加工处理系统使用，精确地为工件定位，引导它们进行各种处理，例如喷淋清洗、流水喷射清洗、高压打毛刺加工和烘干处理。通过标准的CNC数控系统进行控制并对装有用户友好界面的自教育控制板进行编程后，该设备的操作人员就可以迅速地为适应新零件或经过修改的零件编制必要的程序。

　　这些清洗设备通常以标准的模块组件形式提供，其制造的结构十分紧凑，并与介质处理设备配套使用。由于其采用了节约空间的制造模式，意味着它们所占用的生产面积要比传送装置所占的面积小得多，同时，大部分清洗设备也非常节能。

　　批量工艺处理

　　无论是散装材料，还是成套生产的产品，在批量工艺处理中，都可以选用溶剂或水基清洗剂的湿法化学清洗。采用这类清洗方法的优点是清洗效率较高，所需的清洗时间相对较短，而费用只占某一工件生产总成本的一小部分。这种清洗工艺常常在中央清洗单元执行。然而，在同时清洗各种几何形状的零件时，如果工件由不同的材料制成，零件的清洁度要求和污染程度各不相同（例如采用了不同的润滑剂和抛光材料），那么就无法保证所有工件都能够获得高清洁度。因此，在大部分情况下，为了达到最佳清洗效果，一般采用分散式清洗的工艺，即按照零件的系列、被污染的程度和类型以及清洁度要求，协调处理，然后在独立的清洗设备中清洗（如图2所示）。清洗设备可以安置在靠近各种零件生产的地方，有利于大幅度节约花费在物流运输中的资源。

　　图2 分散式清洗设备

　　无论哪种情况，采用一种能够通过清洗介质从各个方向冲洗零件的清洗容器是非常重要的。高水平的可接近性，有利于节约干燥时间，降低介质的转移水平，并缩短周期时间，提高产量，延长洗浴槽的使用寿命（如图3所示）。

　　洗浴槽监控和介质处理

　　洗浴槽的监控和介质的处理对汽车行业中的工艺安全、经济和有效的清洗作用极大。目前有多种系统可提供洗浴槽的连续监控，并可计算出当前运行中的工艺清洗能力，它们既能够自动地提供所使用的清洗剂耗量，又能够在需要改变洗浴槽时发出信号。同时，过滤系统和处理系统的新发展和产品的改进，为不断提高分离速度开创了新的机会，延长了洗浴槽的使用时间。

　　图3 TI清洗用容器

　　技术清洁度的监控与验证

　　对于大部分相关的零件而言，由于它们几何形状不同，不可能在产品的表面上直接对微粒的特性进行验证。这就有必要采取清洗措施，将微粒转移到液体介质中。针对目标物，通过喷洗的方法冲刷零件上的微粒，或采用超声波清洗法，清除零件上的微粒，可以提取我们所需要的微粒。之后，对提取的微粒进行计数和测量，确定微粒的特性。这之中涉及到不同的程序和不同程度的有效性，然后得出结论：通过重力测定法可以得到被监控零件的清洁度，但无法得到微粒可能会造成潜在破坏的相关信息。采用人工分析法能确定被清洗零件上的微粒大小和分布情况（或分别测定最大的微粒）。此外，采用带有图像自动化处理的显微镜测量方法可以对各种微粒的破坏潜力作出结论。采用光栅电子显微镜可以提供微粒的大小和分布的信息，以及微粒中所含有的化学成分。这将有利于减少微粒所造成的原发性和破坏性潜在因素。另一种替代方法是采用液体微粒计数器。采用这些自动化系统可以对超声波洗浴槽中被清洗的零件微粒进行检查测定；此后，按照事先设定的程序，对液体试样进行评估。

　　功能区域的清洗

　　对零件的某些功能区域进行选择性的清洗，例如密封区、连接区和粘结区，以及激光焊接区，可以节约大量的时间和费用。在这类情况下，采用传统的水基溶液或溶剂溶液清洗，可使整个零件达到其功能区域所需的清洁度，但通常需要投入大量的时间和费用，因此，一般采用CO2雪花喷射、激光清洗或等离子清洗工艺。

　　由于只在受限制的区域内清洗，而且喷射器的结构轻巧，因此CO2雪花喷射器也适合与总成单元配套使用，可提高功能区微粒污染物的清洗效果。

　　替代清洗法

　　在喷涂清漆或涂料前，对保险杠和反光镜框架一类的组件清洗，采用CO2雪花喷射清洗法比采用传统的湿润清洗工艺具有更大的优越性（如图4所示）。这是一种干式清洗工艺，采用对环境具有中性影响的液态CO2，并以压缩空气加速其喷射速度，对被清洗的零件进行喷射清洗。这也是一种针对目标的清洗方法，可以达到难以接近的区域。不管污染物是以微粒还是以薄膜形式存在（根据不同的材料状况），都可采用机械特性、导热特性和化学特性将其清除。该清洗系统的平均投资费用约低于普通湿润法化学清洗系统的50%，操作费用约低30%左右。此外，这一清洗设备还可以直接与清漆喷涂工作站配套，从而可以节约占地空间。

　　图4 CO2清洗技术对挡泥板进行清洗

　　该方式也同样适用于等离子清洗，由于这种方法可采用各种反应气体，因此其应用范围很广。如果后续工艺需要采用高水平的去油脂方法，那么该清洗技术将会起到重要的作用。

　　这一技术的另一个附加作用是为后续工艺的表面做好准备，例如表面的同时活化，包括改进粘结剂和涂层的粘结特性。等离子清洗技术也适用于各种涂层，例如防腐涂层。

　　结语

　　一种与各种要求互相匹配和协调的清洗策略，往往为整个生产链的优化提供了机会，从而更有效地组织生产。因此要全面掌握各种清洗技术的操作方法和知识，才能发挥作用，并以最合理的方式使用它们。