為了提高變速箱使用過程中的可靠性，降低故障發生的概率，與其緊密相關的清潔度指標受到了高度的關注。文章主要介紹了零部件進行清潔度檢測過程中雜質制樣與分析這兩個關鍵環節，采用對比分析的方法，確認超聲波清洗以及高壓沖洗的效果，使用清潔度檢測的方式量化了零部件的表面雜質。

　　產品的清潔度是判斷產品質量可靠性的關鍵因素之一，而產品的可靠性決定了產品的競爭力。為了不斷的提高產品的競爭力，滿足客戶對于產品的期望值，提升產品的清潔度尤為重要。本文主要研究進行清潔度檢測時的幾個關鍵環節，以及當前狀態下是如何確保變速箱內零件的清潔度。

　　一、清潔度概念及發展歷程

　　清潔度是指零件、總成及整機等的特定部位被雜質污染的程度，且表示零件或產品清洗后在其表面上殘留的污物的量，用規定的方法從規定的特定部位采集到的雜質微粒的質量、大小和數量等特征參數來表征。

　　汽車行業的清潔度在 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發動機共軌噴射系統由于噴嘴變小，受到污染顆粒堵塞的問題。隨著汽車行業中因清潔度引起的故障問題不斷上升，2004 年德國汽車工業協會出版了第一個關于清潔度的檢測標準——VDA-19，2007 年該標準也成為了 ISO 16232 編制的藍圖。VDA-19 與 ISO 16232 已成為當今全球范圍內汽車零部件清潔度分析框架，多家汽車廠商以及零部件廠商建立起相應的清潔度實驗室，均依據該框架進行清潔度的檢驗。

　　二、清潔度檢測

　　近年來，汽車制造業對于零部件的清潔度要求越來越嚴格，這也要求清潔度的檢測技術要不斷提升，而在清潔度檢測過程中最重要的過程環節就是雜質制樣及分析兩方面。

　　雜質制樣：對汽車零部件進行清潔度檢測的工程中，需要根據零部件的尺寸、形狀及位置的不同來確定相應的雜質制樣方式，而常見雜質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，需要對變速箱中的各類零件進行清潔度的管控，而變速箱中的零件基本上都可以采用壓力沖洗的方式進行零件雜質的制樣，對于個別的零件在具備一定數量后才采用超聲波清洗，對于油管、氣管類的零件將采用灌洗的方法。

　　在對零部件進行清潔度檢測時，首先需要根據零部件的類型確定相應的雜質制樣方式。當雜質制樣方式確定以后，為了保證檢測實驗準確性，需要減少雜質制樣過程中的誤差。對于同一件零部件使用不同劑量的清洗液進行清洗時，收集的殘留雜質重量和顆粒數是不同的。為了減少清洗液劑量給檢測結果帶來的誤差，所以在雜質制樣過程中對清洗劑進行定量噴射，而清洗劑的定量確認是需要進行衰減實驗得出。

　　衰減實驗在 VDA19 和 ISO 16232 標準中有明確的規定，假設定量沖洗使用的清洗液的劑量為 Q，當使用的清洗液容量≥ Q 時，收集到的零部件攜帶雜質重量應當小于 10%，其表達式為：

　　為了確定最終的劑量 Q，需要多次進行實驗，其中 n 為實驗的次數，C_i 為每次實驗得到的雜質重量，根據 ISO 16232 中的規定，實驗次數 n ≤ 6。在實驗過程中，每次都采用相同劑量的清洗液對零部件進行清洗，例如：對某一個工件使用 1 L 的清洗液進行清洗，當進行到第 5 次時，測量結果已經符合規定要求，如圖 1 所示，這時就可以確定 Q 的數值為 5 L。如果實驗進行到第 6 次提取到的結果沒有達到 10% 以下，需要重新修改參數，進行實驗，直到可以在 6 次之內得到的雜質重量小于之前雜質總重量的 10%，這時可以認為已經在最大程度上對雜質進行了提取。

　　雜質分析：為了可以更加準確的得到雜質成分的報告，近年來廠商在選擇分析儀器時，逐漸淘汰了傳統的光學顯微鏡、體視顯微鏡，采用更為先進高效的專用顆粒分析儀，這兩者的區別如表 2 所示。

　　專用顆粒度分析儀實際上就是一個完整的清潔度分析系統，通常包含自動載物臺、自動調整光學系統、控制端(PC)、專用軟件等組成。它可以自動完成顆粒的統計、分析，專用顆粒度分析儀的分析結果具有重復性、再現行，而且用戶可以根據自身的使用要求進行設置、調整，可針對性的進行觀察、評定，最重要的是專用的顆粒度分析可以實現對試樣整體區域的拼接工作，自主完成操作者設置下的分析報告，并將最大的顆粒圖像呈現出來。

　　三、清洗效果的研究

　　對于變速箱總成來說，零部件的清潔度影響著整機的清潔度和使用性能，要想提升變速箱的整機性能，必須保證零部件的清潔度。為此，在零部件上線前進行清洗。為了確認零部件的清洗效果，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行動力傳遞的關鍵一環，且副軸總成表面會直接與變速箱內部的潤滑油接觸，所以副軸總成表面的清潔度至關重要，它會直接影響整機的使用性能。由于超聲波可以方便地完成對復雜、曲面工件的清洗，因此副軸總成采用超聲波清洗，參見圖 2。

　　超聲波清洗是在運行過程中將聲能通過換能器轉化為機械振動，使清洗槽中的清洗液振蕩流動，從而產生成千上萬的微小氣泡，氣泡在超聲波縱向傳播的負壓區形成并擴散，而在正壓區，當聲壓達到一定的數值時，氣泡快速增大，再突然破滅。在氣泡破滅的瞬間就會產生沖擊波，從而破壞不溶性污垢，達到清洗副軸表面雜質的目的。

　　為了確定超聲波清洗的效果，將副軸清洗前后的狀態進行了對比，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，經過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，對副軸總成進行清潔度檢測。檢測時選擇使用壓力沖洗的方式對副軸表面的雜質進行采集制樣。對制樣進行分析可以得到，副軸表面的雜質總重量為 9.06 mg(≤ 16 mg)，最大的雜質尺寸為 224×122μm(≤ 800μm)，滿足副軸總成清潔度的上線使用要求。

　　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，還可以去除毛刺，所以殼體采用了高壓清洗的方式，參見圖 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變化情況。高壓清洗的原理就是高壓泵在驅動電機的作用下，使管路內的水產生高壓，通過噴槍的噴嘴流出，由于噴嘴的直徑小于高壓管路的直徑，導致水流在經過噴嘴時加速，形成射流，射流產生的沖擊力大于雜質的表面附著力時，就可以將雜質剝離，達到清洗的目的。

　　同副軸總成一樣，為了確認高壓清洗的效果，采用了對比的方式，參見圖 5。從圖 5 中可以看出，中殼表面的雜質在經過高壓清洗后有了明顯的變化。使用量化的方式確認中殼的清洗效果，對清洗后的中殼進行清潔度檢測，檢測結果顯示，中殼表面的雜質總重量為 9.42 mg(≤ 35 mg)，最大的雜質尺寸為 694×581μm(≤ 800μm)，滿足中殼清潔度的上線使用要求。

　　四、結論及改進措施

　　①在本文中使用對比的方式，研究分析了清潔度檢測過程中常見零部件的雜質制樣方式，最終雜質制樣時選擇采用壓力沖洗的方式對變速箱零部件進行清潔度檢測，壓力沖洗的方式在使用的過程中不但操作方便，而且適用范圍廣，并且為了提高檢測結果的準確性，在雜質制樣時采用定量噴洗的方式，提升了檢測過程中的一致性，減少因操作導致的結果誤差。

　　②研究了傳統的雜質分析方式與專用顆粒度分析儀器的優缺點，為了減少了外來因素的干擾，提高分析結果的重復性、再現性，確保檢測結果的準確性，使用專用顆粒度分析儀對雜質進行分析、統計，確保了清潔度檢測的準確。

　　③采用對比法展現了變速箱中副軸總成及中殼清洗前后表面雜質的狀態變化，通過對比可以明顯的看出，經過超聲波清洗或者高壓清洗后，副軸以及中殼表面的雜質清潔度有了明顯的提升。為了以量化形式準確反映清潔度的變化，對副軸以及中殼進行了清潔度檢測，檢測結果均顯示合格，說明超聲波清洗的副軸總成以及高壓沖洗的中殼滿足了產品的上線要求。