一、變速箱閥體清潔度要求
隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，各整車廠、發(fā)動(dòng)機(jī)廠、變速箱廠對(duì)清潔度的控制指標(biāo)不斷提升。變速箱作為精密傳動(dòng)裝置，對(duì)噪聲、振動(dòng)等具有苛刻的要求，最終體現(xiàn)在零件、總成件裝配的形位精度與清潔度。若變速箱的清潔度達(dá)不到要求，則會(huì)引發(fā)諸多問(wèn)題，如油路阻塞影響氣密性檢測(cè)、材料磨損縮短變速箱壽命、換擋失效等。
變速箱閥體對(duì)清潔度比較敏感，主要原因是閥體與閥芯之間的配合間隙小、油道復(fù)雜等。為了防止變速箱閥體卡滯失效，必須嚴(yán)格管控閥體的清潔度。目前，筆者公司生產(chǎn)的雙離合器變速箱閥體如圖 1 所示，清潔度要求如下:
(1) 直徑為 5 ～ 15 μm 的夾雜物顆粒，數(shù)量允許有 25.6 萬(wàn)個(gè); 直徑為 15 ～ 25 μm 的夾雜物顆粒，數(shù)量允許有 4.56 萬(wàn)個(gè); 直徑為 25 ～ 50 μm 的夾雜物顆粒，數(shù)量允許有 16 200 個(gè); 直徑為 50 ～ 100 μm 的夾雜物顆粒，數(shù)量允許有2 880 個(gè); 直徑為 100 ～ 200 μm的夾雜物顆粒，數(shù)量允許有 512 個(gè); 直徑為 200 ～ 400 μm的夾雜物顆粒，數(shù)量允許有 91 個(gè); 直徑大于 400 μm 的夾雜物顆粒，數(shù)量允許有 16 個(gè);
(2) 夾雜物顆粒直徑最大不得大于1 000 μm;
(3) 細(xì)絲螺旋狀?yuàn)A雜物顆粒，直徑小于 100 μm，長(zhǎng)度小于 10 倍直徑;
(4) 夾雜物顆粒中二氧化硅的含量低于 20% ，并且顆粒直徑小于 20 μm;
(5) 交叉油道孔毛刺的殘留寬度、高度均小于 0.05 mm。
二、夾雜物來(lái)源
夾雜物是混入物體的多余物質(zhì)，因此，在生產(chǎn)過(guò)程中要控制產(chǎn)品的清潔度，首先要識(shí)別夾雜物的來(lái)源，分析各工序潛在產(chǎn)生的夾雜物，然后針對(duì)產(chǎn)生的夾雜物進(jìn)行清除和管控。筆者公司生產(chǎn)的壓鑄鋁合金變速箱閥體，夾雜物來(lái)源主要包括壓鑄工序產(chǎn)生的毛刺、飛邊、剝離片等，噴丸工序產(chǎn)生的噴丸鋼珠殘留，機(jī)加工工序產(chǎn)生的孔內(nèi)切屑?xì)埩?，加工邊緣毛刺，交叉油道孔口存在的高度大?0.05 mm 的毛刺，清洗工序使用的潔光液中含有的小顆粒雜質(zhì)。此外，人員未戴無(wú)塵手套等違規(guī)操作，終檢包裝工序進(jìn)行返工返修，周轉(zhuǎn)容器及包裝容器內(nèi)存在鋁屑、灰塵等，也是夾雜物來(lái)源。上述夾雜物均會(huì)影響變速箱閥體的清潔度。
三、清潔度管控措施
通過(guò)識(shí)別變速箱閥體在生產(chǎn)工序中所產(chǎn)生的夾雜物來(lái)源，針對(duì)夾雜物來(lái)源進(jìn)行管控，從而保證變速箱閥體的清潔度。筆者主要通過(guò)兩個(gè)方面來(lái)管控變速箱閥體清潔度。
一是在工藝上保證。根據(jù)變速箱閥體的特性及生產(chǎn)環(huán)境，找出潛在夾雜物，通過(guò)壓鑄、機(jī)加工、清洗工藝減少夾雜物的產(chǎn)生，來(lái)保證變速箱閥體達(dá)到清潔度要求。在變速箱閥體生產(chǎn)壓鑄過(guò)程中，或多或少會(huì)存在毛刺、飛邊等，不能完全避免，但可盡量減少，如頂針印盡可能排布在加工面上來(lái)去除頂針印毛刺，將日期及班次的凸臺(tái)改為壓鑄機(jī)刻碼，通過(guò)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)來(lái)改善變速箱閥體毛坯面的剝離等。在機(jī)加工工藝中，可以通過(guò)調(diào)整加工順序、加工余量、加工方式來(lái)減少毛刺的產(chǎn)生及切屑?xì)埩簟?/p>
二是作業(yè)嚴(yán)格遵守工序要求。各作業(yè)工序制訂夾雜物管理基準(zhǔn)并嚴(yán)格遵守，確保不發(fā)生、不流出夾雜物至后序工序。
筆者公司通過(guò)對(duì)變速箱閥體不同清洗工藝進(jìn)行試驗(yàn)，選用同一壓鑄及機(jī)加工批次生產(chǎn)的變速箱閥體，在其它條件不變的情況下，驗(yàn)證不同清洗工藝后變速箱閥體所能達(dá)到的清潔度。重點(diǎn)分析變速箱閥體清洗工藝對(duì)清潔度管控的影響，默認(rèn)員工按照工序要求作業(yè)，且周轉(zhuǎn)容器及包裝容器清潔度符合要求，三種方案最終清潔度檢測(cè)取樣均在最后一道清洗工序及終檢之后，檢測(cè)結(jié)果見表 1。
由表 1 可以看出，壓鑄鋁合金變速箱閥體清潔度要求高，采用方案一和方案二，變速箱閥體經(jīng)清洗后清潔度均不合格，方案三雖然清洗工序多，所投入的清洗設(shè)備多，但是清洗后的變速箱閥體清潔度合格。
變速箱閥體生產(chǎn)工藝方案一的工藝流程為壓鑄、機(jī)加工、高壓清洗、浸滲、試漏、終檢。方案一僅采用高壓清洗工藝，變速箱閥體高壓清洗和終檢工序之后清潔度檢測(cè)均不合格，主要體現(xiàn)在小夾雜物顆粒數(shù)超標(biāo)及交叉油道孔口毛刺殘留高度不合格。
高壓清洗能夠顯著提升閥體的清潔度等級(jí)。采用高壓清洗機(jī)中的高壓水泵，可以將清洗液或純水加壓至 20 MPa 以上，通過(guò)相應(yīng)的管道在噴嘴處形成高速高能水流，能夠去除零件表面毛刺、鋁屑、油污、切削液等。高壓清洗的優(yōu)點(diǎn)如下: ① 整體清洗效果好，能夠在零件表面產(chǎn)生沖擊作用; ② 清洗速度快，并且效率高; ③ 無(wú)環(huán)境污染，并且節(jié)能環(huán)保，可以采用水或清洗劑作為清洗液，能夠過(guò)濾循環(huán)使用。但是，高壓清洗對(duì)變速箱閥體而言有一定局限性。一是清洗壓力過(guò)高會(huì)對(duì)變速箱閥體表面產(chǎn)生幾何尺寸的影響，因此變速箱閥體高壓清洗的壓力需低于 50 MPa。二是雖然可以去除變速箱閥體孔口，尤其是交叉油道孔口邊緣微小毛刺，但是對(duì)尺寸較大的毛刺則無(wú)法去除。
變速箱閥體生產(chǎn)工藝方案二的工藝流程為壓鑄、機(jī)加工、高壓清洗、電化學(xué)去毛刺、鼓泡清洗、浸滲、試漏、終檢。方案二采用高壓清洗 + 電化學(xué)去毛刺 + 鼓泡清洗工藝，變速箱閥體鼓泡清洗和終檢工序后清潔度檢測(cè)均不合格，主要體現(xiàn)在小夾雜物顆粒數(shù)超標(biāo)。
電化學(xué)去毛刺的基本原理為利用金屬在電解工作液中產(chǎn)生陽(yáng)極溶解的電化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象。以變速箱閥體為陽(yáng)極，以工具電極為陰極，當(dāng)電解液通過(guò)變速箱閥體上毛刺和特殊設(shè)計(jì)工具電極之間十分狹小的間隙時(shí)，短時(shí)間加以電解電壓，此時(shí)在變速箱閥體上的毛刺或棱邊部分電流最集中，電流密度也最大，使毛刺很快被溶除，棱角被倒圓。電化學(xué)去毛刺被認(rèn)為是去除交叉油道孔口和零件內(nèi)部毛刺的有效方法之一。筆者公司生產(chǎn)的變速箱閥體，交叉油道孔口毛刺殘留高度控制要求高，需應(yīng)用電化學(xué)去除交叉油道孔口毛刺，并且在電化學(xué)去毛刺工序之后增加一道鼓泡清洗工序，目的是清洗變速箱閥體表面的電解液。方案二小夾雜物顆粒數(shù)超標(biāo)，滿足不了變速箱閥體清潔度要求，說(shuō)明現(xiàn)有清洗工藝滿足不了變速箱閥體清潔度要求，清洗后浸滲、試漏工序也可能會(huì)對(duì)變速箱閥體的清潔度產(chǎn)生一定影響。
變速箱閥體生產(chǎn)工藝方案三的工藝流程為壓鑄、機(jī)加工、高壓清洗、電化學(xué)去毛刺、鼓泡清洗、浸滲、試漏、超聲波清洗、終檢。方案三采用高壓清洗 + 電化學(xué)去毛刺 + 鼓泡清洗 + 超聲波清洗工藝，變速箱閥體超聲波清洗和終檢工序后清潔度檢測(cè)均合格。
超聲波清洗利用超聲波振子在清洗槽中產(chǎn)生的空化作用，加速污染物的溶解或剝離，以達(dá)到去除污染物的目的。超聲波清洗時(shí)，清洗液受到超聲波的輻射，在清洗槽內(nèi)產(chǎn)生微氣泡。微氣泡在聲波的作用下產(chǎn)生振動(dòng)，對(duì)變速箱閥體內(nèi)外表面保持沖擊，形成刷洗效果，使小顆粒夾雜物迅速脫離變速箱閥體內(nèi)外表面，實(shí)現(xiàn)高效清洗。但是，超聲波清洗對(duì)深孔、盲孔的清洗效果不理想。變速箱閥體深孔、盲孔主要進(jìn)行高壓清洗，交叉油道孔口主要通過(guò)電化學(xué)去毛刺，變速箱閥體中小夾雜物顆粒主要進(jìn)行超聲波清洗。顯然方案三可以滿足變速箱閥體的清潔度要求，因此筆者公司變速箱閥體實(shí)際生產(chǎn)工藝流程選用方案三。
四、清潔度檢測(cè)
在變速箱閥體清洗前，必須對(duì)清洗空間進(jìn)行自清洗。清洗液的清潔度檢測(cè)方法如下: 將清洗液過(guò)濾器殘留物濾膜質(zhì)量減去過(guò)濾器濾膜質(zhì)量，如果超過(guò) 0.50 mg /L，就必須更換清洗液。筆者公司變速箱閥體采用顆粒計(jì)數(shù)法進(jìn)行清潔度檢測(cè)，通過(guò)光學(xué)顯微鏡和分析計(jì)數(shù)軟件可以計(jì)算出濾膜上不同尺寸金屬、非金屬顆粒物的數(shù)量分布，進(jìn)而定量分析變速箱閥體的清潔度。變速箱閥體交叉油道孔口毛刺殘留寬度、高度采用 10 倍投影儀進(jìn)行檢測(cè)。
五、結(jié)束語(yǔ)
筆者針對(duì)壓鑄鋁合金變速箱閥體清潔度存在的問(wèn)題進(jìn)行了研究。在生產(chǎn)過(guò)程中，要控制變速箱閥體的清潔度，首先要識(shí)別夾雜物來(lái)源，分析各道工序潛在可能產(chǎn)生的夾雜物，然后針對(duì)所產(chǎn)生的夾雜物進(jìn)行清除和管控。
通過(guò)方案對(duì)比，選擇可滿足變速箱閥體清潔度要求的工藝流程，具體為壓鑄、機(jī)加工、高壓清洗、電化學(xué)去毛刺、鼓泡清洗、浸滲、試漏、超聲波清洗、終檢，從而確保筆者公司生產(chǎn)的變速箱閥體的清潔度滿足要求。
參考文獻(xiàn)略.