左管军，赵会强（西安双特智能传动有限公司，陕西 西安 710119）



清洁度分析与控制研究

左管军，赵会强
（西安双特智能传动有限公司，陕西 西安 710119）

摘要：清洁度影响系统的正常运行、零部件质量的优劣和整车的品质。随着汽车零部件液压系统和寿命对清洁度要求日益增高，使得相关企业对清洁度测试方面要求越来越高，昔日被忽视的一些环节得到重视。文章对清洁度的标准进行了汇总，探讨和研究各类清洗设备、清洗液及更换原则、表面活性剂浓度的检测、检测方法和步骤、检测仪器和原理，从而为清洁度的控制提供了方向和借鉴。

关键词：清洁度；清洗；检测；控制

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.05.033

CLC NO.: U472.9Document Code: BArticle ID: 1671-7988 (2016)05-170-03

1、清洁度概述

清洁度最早是用于航空工具，特别是发动机上的颗粒物及数量测试。由于企业在生产过程中，或者受到工艺要求的限制，产生了一种不是车身产品需要的，而且可能会对产品质量、可靠性和寿命产生严重影响的有害物质，通常被称为污染物。清洁度作为质量特性值的理念产生，其目的就是严格控制产品上污染物数量（固体颗粒）和质量，快速方便得到各种零部件清洁度数据，及时控制生产过程或者对生产过程不断进行优化。

清洁度检测尽可能在一个洁净可控的操作空间内，科学严谨、方便快速的萃取零部件上的颗粒和制取分析膜件，得到颗粒尺寸、不同颗粒尺寸数量、颗粒质量、清洁度等级及分布趋势，提供分析数据。随着认识上的提高，检测清洁度指标，已经由过去测量残留物质量、尺寸、颗粒数等发展成对固体金属颗粒尺寸、数量范围以及对金属和非金属杂质成分进行分析。

2、清洁度标准和判定

一般清洁度标准体系自上而下的四个层次分别是：ISO标准、国家（级）标准、企业集团（整车厂）推出标准、由生产厂（零部件厂）编制的相关文件。生产中真正遵循的还是企业自编的相关文件，特别是具有很强的可操作性标准。如同极大多数工业领域，清洁度标准在本质上是属于非强制性标准，而处于体系顶层和次层的，由ISO组织和各国家（级机构）推出的标准，发挥知识推荐、参考和指南作用[1]。

可供参考的清洁度标准有：

（1）VDA19德国汽车工业联合会汽车工业质量管理；

（2）ISO16232国际标准化组织公路车辆——有流体循环部件的清洁度,包括颗粒萃取方法和参数的确认；

（3）PV3347大众发动机结构件清洁度；

（4）ISO4406液压传动 油液 固体颗粒污染等级代号法；

（5）NAS1638美国航空航天工业联合会发布油品洁净度分级标准。

3、清洁设备仪器

清洗类型有通道式清洗机，适合大批量结构简单小零件，对于复杂零件无法满足内部定点定位清洗；高压水枪清洗过于依赖人为因素，使用灵活，内部清洗无法保证。另外还有定点定位清洗通过式清洗机、腔体式清洗机、柔性机器人清洗机水下清洗、防止高压水飞溅及噪音混合喷嘴和浸没射流水刀、精密超强柔性清洗、高速柔性喷嘴等。

清洗方式有：浸没射流清洗，高压清洗，使用水刀工具，超声波清洗，高压定点定位清洗，定点定位漂洗；压缩空气预吹干，离心分离技术三相分离即水基液中分离浮油和颗粒等。

典型清洗设备如清洗工作站组合系统（喷流/超声清洗、喷流/超声漂洗、热风烘干）、纵向四模块组合清洗系统（喷流/超声清洗、喷流/超声漂洗、鼓泡漂洗、热风烘干）。

航行中，当海面有阵风8级以上的大风时，船舶应根据气象形势及船舶状况及时检查设备，必要时对航线、航向等作出调整，做好防风、抗风工作。尤其是货物、甲板活动部件的检查，绑扎和加固，船舶的稳定性的检查和确认，甲板开口，落水口的顺畅检查。当船舶遭受大风浪损害时，指挥全体船员，对紧急事件采取应急处置措施。改变航向航速以减少摇摆角度或避免谐摇；保证主、副机、舵机正常工作；关闭一切水密门窗、甲板开口，防止货舱、机舱及舱室进水；如稳性欠佳，横摇周期长，迎风后，如有条件应立即向空仓压进足够的压舱水，以改善稳性，但要注意尽可能减少自由液面的影响。

4、清洗液的特点与使用

4.1清洗液分类

清洗液分类有油性：航空汽油、航空煤油，水性：PT435、AH1000，中性：AP760、WD707，石蜡性[2]。

油性优点：腐蚀小，渗水性较好，而且对清洗后的产品有一定的防锈作用。缺点：易燃易爆，安全性较差，对人体和环境有一定的损害；水性优点：非易爆品，安全性强。缺点：需要纯水做载体，清洗剂作为添加剂加入，需定期更换（水易长细菌），清洗剂含量变少，减弱效果明显，不易挥发，清洗后的零件易生锈；中性AP760优点：集中了上述产品的优点，故被宝马，保时捷等厂商广泛使用。缺点：产品价格较高。

4.2清洗液更换原则

如果清洗液反复使用不加控制，就会对下一步测试产生影响，需要对前期使用过的清洗液进行过滤再次使用。每次清洗产品以后必须对清洗液过滤检测, 被过滤后的有颗粒度要求的清洗液必须经过扫描显微镜判断。当发现清洗液颗粒物接近达到需要被测规定数1/4时，或者质量接近达到被测规定数1/3时（清洗液过滤回用膜必须小于测试要求的1/2），需立即更换全部清洗液。达到规定的一年使用期限，则必须对清洗液进行全部更换。

4.3清洁剂浓度的确定

影响清洁能力的表面活性剂浓度可以通过测量动态表面张力得到，另外可以通过测量导电率及使用酸碱滴定的方法来控制清洁剂的浓度。清洁剂浓度的连续检测可以确定需要添加多少清洁剂。

气泡压力法表面张力仪可用来测量有效的表面活性剂的浓度。

5、清洁度检测方法、步骤和仪器

清洁度的测定方法很多，主要有如下几种[3]：

（1）目视检查法

目视检查法即由人工直接用眼睛在显微镜下对零件可以看到的外表面或内腔表面进行检查。调节显微镜的照明亮度和放大倍数，人工可以判断污染颗粒是金属、非金属、纤维以及尺寸大小。

（2）接触角法

所谓接触角，就是液体在固体表面形成热力学平衡时所持有的角。如果液滴可湿润表面，则接触角小，反之液滴不能湿润表面，而在表面倾向于形成圆珠或气泡，则接触角大。接触角大，表示表面被污物（油脂等）污染，反之，接触角小，液滴破裂或摊薄，表示该表面清洁。特殊材料（如 PTFE塑料）即使表面很清洁，对大多数液体的接触角也很大。所以，接触角法不适合对某些关键重要的表面清洁度测试。

（3）荧光发光法

在许多情况下，可以利用紫外线来检测零件表面的清洁度。在紫外线的照射下，表面的污染物颗粒会发出荧光。因为紫外线的能量被污物吸收，污物颗粒电子被激化并跃进到高能级的电子层，处于高能级的不稳定的电子随即会返回原低能级电子层，在此过程中原来吸收的能量以荧光的形式释放出来。

（4）颗粒尺寸数量法

基本原理是根据被检测的表面与污染物颗粒具有不同的光吸收或散射率。其测试方法是，将一定数量的零件在一定的条件下清洗，将清洗液通过的滤膜充分过滤，污物被收集在滤膜表面，然后将滤膜干燥，用显微镜在光照射下检测，按颗粒尺寸和数量统计污物颗粒，即可得到所测物体零件的固体颗粒污染物结果。

（5）重量法

重量法是工业生产和试验中最常用的清洁度测定方法。其测定原理是将一定数量的试样在一定的条件下进行清洗，然后将清洗的液体通过滤膜充分过滤，污物被收集在经过干燥的滤膜表面，将滤膜再次充分干燥，根据分析天平称出过滤清洗前后干燥的滤膜质量，计算其增加值即为试样品上的固体颗粒污染物的质量。

判定测试每一具体类型的零部件所需的冲洗液重量和程序——“90％规则”。使用同一方法多次提取同一零部件污染颗粒物，直到90％的污染物被提取出来，在任一单次检测的结果为等于或小于所有检测中所获得的污染物总和的10％来实现。如果已进行六次提取而未达到≤10％的值，那么必须修改提取参数[4]。

5.2检测步骤

一般检测步骤为：产品抽样→产品清洗→收集→过滤→烘干→称重→最大颗粒数（扫描检测）→报告。

5.3检测用仪器

分析中心特点是可以自动收集颗粒物，这类机器通常有独立的排气口，机器也相对封闭，周围的环境对其影响较小。缺点是一次性投入成本较高，维修拆卸比较困难。而各相关配套厂的清洗机，完全是根据需要设计制造，品质不同。优点是投入成本小维修容易，缺点是在实验室需重新安装排风、抽风设施等等，对清洗出来的清洁液还要重新抽真空进行颗粒物收集。

典型的SEM/EDX（电镜/能谱）系统采用基于帧的数据收集方法，对同一区域进行多次扫描以描绘观察到的微粒的特征。扫描过程中消耗很多时间，这一分析过程消耗的时间可能导致电子束漂移，转而影响分析结果的准确性和精度。SEM/EDX 主要提供组件的清洁度数据，但是在培训仪器操作人员方面一直存在问题，并且会导致获取结果延迟。运用电镜扫描+能谱分析进行颗粒属性分析，电子显微镜具有成分分析优势，光学显微镜容易对样品进行定位及具有颜色信息。两者结合，光镜下扫描得到样品形貌信息，记录坐标位置，再通过电镜自动扫描分析得到纳米级电子图像及能谱分析结果。

另外清洁度测量仪也可以通过UV光源发出的荧光进行测试清洁度，以百分比表示表面的清洁程度。

6、结论与意义

污染物的危害可以造成滤芯的堵塞、失效，过滤器排泄阀排水性能恶化，系统流量减小和压力异常，密封材料异常磨损，电磁转换阀工作不可靠或烧损等。

保证清洁度的目的是使产品达到规定的寿命，避免产品在制造、使用、维修过程中因污染而缩短使用寿命。通过清洁度检测并规定其限值，可以减轻颗粒磨损造成的损害，对提高系统运行寿命和可靠性，防止和减少零部件的杂质对系统的危害等具有特别重要的意义。

参考文献

[1]德国汽车工业联合会.汽车工业质量管理VDA19[S]. VDA中国,2010年版.

[2]张康夫,黄本元,王余高.暂时防锈手册[M].化学工业出版社,2011.

[3]郭春凤,高宏民.工程机械液压油箱清洁度控制方法研究 [J].工程机械,2009(5).

[4]李德明.工程机械液压系统清洁度控制方法探讨[J].建筑机械化,2015(2).

工艺装备

Research On The Analysis And Control Of Cleanliness

Zuo Guanjun, Zhao Huiqiang
（Xi’an FC Intelligence Transmission Co. Ltd., Shaanxi Xi’an 710119）

Abstract:Cleanliness affects the normal operation of the system, the quality of parts and the quality of the vehicle. With the increasing cleanliness requirement of the hydraulic system and service life of auto parts, the inspection of cleanliness testing have become more and more important in the relevant enterprises, and have been paid attention to the detail neglected in the past. The summary of the cleanliness standard is carried on.All kinds of equipment cleaning, cleaning liquid and replacement principle, inspection of surface active agent detection, detection methods and steps, testing equipment and principle are explored and studied. The direction and reference of cleanliness control is provided in this paper.

Keywords:cleanliness; cleaning; detect; control

中图分类号：U472.9

文献标识码：B

文章编号：1671-7988（2016）05-170-03

作者简介：左管军，就职于西安双特智能传动有限公司。