发动机零部件清洁度水平监控
清洁度是指零件、总成和整机特定部位被杂质污染的程度,是一项非常重要的质量指标。具体来说,清洁度表示零件或产品在经过生产线清洗工序后,在其表面上残留的污染物的量。一般情况下,污染物的量包括种类、形状、尺寸、数量以及重量等衡量、评定参数,至于具体用哪一种则取决于不同污染物对产品质量的影响程度和该产品的清洁度控制要求。
为获得这项质量指标的实际值,需用规定的方法从规定的部位采集到杂质微粒的种类、质量、大小和数量。这里所说的规定部位是指危及产品可靠性的特指部位,杂质包括产品设计、制造、运输、使用和维修过程中,本身残留的、外界混入的和系统生成的全部杂质。
发动机缺陷得到的启示
近年来随着人们对质量理念、质量意识的关注,尤其是对轿车类产品的安全性、可靠性,以及对其环保和节能方面的更高要求,使得清洁度这一质量监控环节被高度重视。因为清洁度问题而引起的故障、缺陷虽然过去也出现过,但是关注度不够,尤其是象水泵、机油泵、发动机和变速器等动力总成部件,典型例子就是对引起轿车发动机异响这一缺陷原因的探索。伴随着消费者自我保护意识的不断加强,以及企业的市场承诺和对产品责任心的提高,这类过去被忽视的缺陷也被重视起来。对发动机进行解析,发现由于液压挺柱卡死,致使摇臂无法抬起,引起摇臂上的滚轮与凸轮间出现间隙(见图1a),卡死的组件是由于与曲轴主轴颈相配合的上、下两片轴瓦中混合了固体颗粒状杂物,既拉毛了轴瓦表面(见图1b),又引起了异响。进一步的拆卸分析也表明,液压挺柱的卡死其实也是由于细小的铝屑颗粒混杂在配合面间隙造成的。追根溯源,都是因为总成或零部件清洁度不够,由此可见产品清洁度的重要性。
间隙间的铝屑颗粒
清洁度指标的提升和实施
由清洁度含义可知,这一质量特性值的定量表述必然是与产品所带的杂质,即残留物的量有关。很多年以来,清洁度也确实是以残留物的重量作为评定指标的,被称量的杂质又主要以金属固体颗粒物为主。
1.提高清洁度指标的控制要求
作为一项主要的评定指标,工件在清洗后残留物量的控制值近年来已有明显的提高,以某品牌系列小排量发动机的主要零件为例,缸体、缸盖、曲轴、凸轮轴和连杆的指标已压缩了40%-100%,这与企业对产品质量的苛求以及发动机产品技术的发展 紧密相关。另一方面,为了使清洁度试验后获得的结果能真实地反映出产品的情况,同时也为了企业相互之间测试结果更具可比性,在试验工作第一道萃取工序中所采用的设备品质也在提高,其清洗区已由传统的开放水池式改为密封区域,这就避免了操作产生的洗液飞溅以及降低冲洗压力的情况。有些清洁度试验设备还带一套自动再生装置,从而不但确保了昂贵的清洗液持续、可靠地反复利用,而且更加环保。也正因为在进行清洁度试验时能有效地保证2.5~3.Obar ( lbar=105Pa)的冲洗压力等参数,使试验结果更可信。
2.增加评价项目
产品清洁度指标,从原来单一的残留物质量增加了多项,从而对产品的清洁度提出了更为严格的要求。
(1)残留物中最大颗粒尺寸 这一指标之前只是一个选项,但如今已成为必检项目,关键是建立了相应的标准,从而有了判别的依据。而相应的检测手段,目前有多种,除了传统的光学显微镜外,也有采用金相分析时的体视显微镜、金相显微镜,或更为先进的专用清洁度分析系统。
(2)残留物的物理特性前面提到残留物的主体是固体金属颗粒,它们对产品的影响是最大的。但事实上总会有些非金属残余物存在,如油污、纤维物等。有些企业集团对此还规定了最大纤维长度这一指标,但大部分主流发动机生产企业还是更关注金属颗粒的危害,要求残留物中不能含有铝制颗粒。清除方法就是用强力磁铁接近已烘干的残留固体颗粒物。图2 就是采用先进的清洁度分析系统对一个样品的残留物进行分析,图3对其中的三类:金属颗粒、非金属杂质和纤维中“最大”和“次大”提供了形象、定量的描述。
(3)工件残留物中固体颗粒粒径大小的统计分析指的是,试验工件清洗后的杂质按颗粒粒径在不同区间的分布情况。附表所示评定表格,额定值可以根据实际情况设置.
颗粒尺寸统计分布监控示例
6~15微米 | 15~50微米 | 50~100微米 | 100~200微米 | 200-1000微米 | ≥1000微米 | |
AA | 14 | 12 | 9 | 7 | 4 | 0 |
A | 18 | 15 | 12 | 10 | 8 | 0 |
B | 21 | 18 | 15 | 12 | 11 | 1 |
近几年不少动力总成厂在贯彻一些要求更高的标准时,也提升了检测设备的档次。从利用普通光学显微镜,目不转睛的高强度、低效率的人工劳作,发展到利用图3所示的清洁度(颗粒度)分析系统。这种先进仪器是通过光机电结合的检测系统,自动对清洁后滤纸表面的所有残渣颗粒快速扫描,同时对粒子大小和按规定的分类间隔进行测量和统计,最后按设定的门槛值或不同等级对工件的清洁度指标做出判断。