淺談提升鑄件清潔度解決方案

應澤博　馮長虹　騫曉娜

摘 要：本文主要介紹如何通過鑄造、加工、清洗等方面工作，提升汽車鑄件進排氣歧清潔度的方案。

關鍵詞：汽車進排氣歧管；沙芯；鑄造；清洗機；清洗劑

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.039

0 引言

隨著汽車發動機總成清潔程度的不斷提升，汽車零部件清潔度要求變得越來越嚴格。對于如何提升產品的產品清潔程度，滿足配套主機廠的清潔度要求，汽車零部件企業投入了大量的人力、物力，最后得到的效果甚微，這樣的情況長時間持續下去，不僅給企業帶來了更高的成本，并造成了大量的時間和資源的浪費。對于產品清潔度的問題也困擾了我公司多年，通過幾十年的摸索，我們公司的產品清潔度已得到明顯提升。

1 鑄造階段

鑄造階段，鑄件內腔的平整和光滑程度，將直接影響后期產品清洗階段的清潔度重量和顆粒尺寸大小，而影響鑄件澆鑄后工件內腔粗糙的因素主要存在以下方面。

1.1 制芯

在制芯階段，沙芯表面的光滑程度將直接影響鑄造件內腔表面的光潔程度。所以制芯時要嚴格控制沙芯表面光滑。

排氣歧管的制芯為例，我們在生產中經常遇到的問題和應對的措施：

（1）砂芯強度不夠。 在制作比較復雜的砂芯或者彎道較多的砂芯時，由于芯盒模具排氣不暢，導致制芯時有輕微的射不實的情況，造成沙芯強度不夠，工件澆鑄時，產品內腔產生輕微的多肉。

（2）制芯毛刺。芯盒模具合模不嚴，上模和下模之間間隙過大，在制芯完成后，芯子外面會出現比較大的毛刺，沙芯在去毛刺過程中，在刮刀的作用下又傷傷害了砂芯表面，從而導致砂芯表面粗糙，工件澆鑄后，產品內腔產生的坯縫加大，粗糙度較大。

（3）砂芯轉運。砂芯在制作完成后，在轉運過程中，每個產品沒有各自的專用的流轉架，造成芯子與芯子之間，因沒有防護，造成磕碰比較嚴重。

（4）修芯。對與有缺陷的沙芯進行修復時，大多工廠用的是“修補膏是石墨+膨潤土”的方法。這種方法存在兩種缺點。第一種是修補膏耐火度不是很高，在澆鑄的高溫下易產生粘沙現象，在拋丸時不易清理；第二種是芯子表面攜帶的石墨，在澆鑄的高溫下附著在工件內腔表面，部分石墨已經滲透到內腔表層，普通拋丸根本清除不了。

以上制芯過程提到的四點的問題，在鑄造企業非常普遍，但往往不能引起相應管理者的重視，最終釀成工件藏污納垢的根源，為工件后期清洗增加難度。我們要有相應的措施，發現問題解決問題，把問題消滅在源頭，對于以上問題我提出四點建議僅供參考：

（1）加強管理，增強員工的質量意識，對于砂芯射不實、強度不夠等有缺陷的芯子要及時分離報廢。

（2）提高芯盒模具的精度，減小合模間隙，減小砂芯批縫毛刺，確保砂芯表面的光滑度。

（3）在砂芯的儲存和運轉時，要制作專用的流轉護具，避免芯子磕碰劃傷。

（4）若輕微劃傷的砂芯需要修補時，要選用耐高溫的修補膏和耐高溫的涂料現結合的方法。

1.2 拋丸

拋丸質量的好壞將直接影響產品清潔度和顆粒度指標。我們公司主要是從事汽車水泵類及汽車排氣歧管類鑄件產品的生產，產品種類較多，產品形狀大小不一，很不規則，工件內腔流道彎曲，要完全去除工件內腔的氧化廢物非常困難。

在鑄造企業常見的去除氧化廢物的方法有三種：滾桶拋丸法、懸掛拋丸法、定向拋丸法。其中滾桶拋丸法和懸掛拋丸法比較常用，這樣的拋丸方法最大的優勢是一次進行拋丸的工件數量比較多，但是這種拋丸方法對提升產品的清潔度作用不大。滾桶拋丸法針對的主要是處理附著在工件外表面的氧化物的作用。由于此種拋丸方法一次性投入的工件過多，造成工件堆放疊加，在拋丸的過程中，靠堆放中間的工件，鋼丸根本進不去；堆放表層的工件鋼丸就算進入工件內腔，對內腔的氧化廢物也起不到去除的作用；懸掛拋丸法雖然把工件懸掛了起來，避免了工件的疊放，但在拋丸的過程中把鋼丸射進工件內腔的次數是不可控的，并且若工件吊掛姿勢不對，鋼丸也根本掃射不進工件內腔，造成拋丸不徹底。第三種方法定向拋丸，大多數廠家都很少采用，因為市面經常采用的定向拋丸操作工藝為：一人一機，每個工件每個氣道孔定向拋丸10秒鐘以上，并逐次進行的拋丸的方法。若需要拋丸工件的產量多，那么就需要投入大量的設備和人員，致使企業的投資成本比較高，但是這種方法是提升工件清潔程度的最優方法。我公司采用的是懸掛拋丸法和定向拋丸相結合拋丸工藝。

1.3 毛坯防銹

毛坯件的表面防銹，對產品清潔度的影響也不可忽視。大多鑄造企業選用的防銹劑都是黏度較大防銹油，來預防長時間庫存和長途運輸帶來的生銹風險。但這樣會帶來大量粉塵吸附工件表面的問題，若長時間庫存和運輸，油膜干燥后，清洗工序很難把毛坯內外的油和粉塵的混合物清洗干凈。

針對這種情況，對于毛坯的防銹，盡量選用水基型的防銹劑使用；對于距離加工基地較近的鑄造廠，盡量不要選用防銹劑防銹，可選用毛坯密封袋包裝運輸方法。

2 清洗階段

清洗階段，根據產品現形狀不同、工件流道的復雜程度不同、產品材質的不同，選擇何種清洗工藝、清洗方式、清洗參數及清洗劑類型等都將直接影響產品清潔度數值的高低。

針對排氣歧管的清洗，我公司在清洗機的使用上發現的問題如下：

（1）通過式清洗機主要呈現問題為：

1）工件在通過清洗區域時，噴嘴噴出的水絕大對數噴射在工件外表面，噴進工件內腔的清洗液非常有限，根本起不到清洗工件內腔的作用。

2）通過式清洗機的通用能力比較強，清洗的工件有大有小，所以這類清洗機的清洗壓力比較底，通常在0.6 MPa -0.8MPa左右。

（2）定向清洗機呈現問題為：定向清洗機主要是針對工件內腔清洗，對產品內腔的清潔度提升非常明顯。其優點是，設備噴嘴比較少，工件每個氣道口，都有一個噴嘴對氣道口進行繞圓噴射清洗，設備的清洗壓力比較大，壓力可達到幾十兆帕。設備的缺點是，設備的產能低下，工人操作的勞動強度比較大，生產效率低下。

（3）超聲波清洗。超聲波清洗機是一種已聲音震動，以水位介質，產生氣泡，并已氣泡爆炸，軟化和去除工件表面附著物的清洗方式。這種清洗方式去除工件表面的油污和管壁表面凹槽內的附著物比較好，并且工件在清洗槽內精洗的時間越長、超聲波頻率越高去污效果越好。但這種清洗方式一次投入的產品個數有限，并且我們生產的排氣歧管、水泵等產品，工件復雜大，產品種類過多，材質型號多等問題，若完全依靠超聲波清洗機來提高產品的清潔程度，需要投入的設備會很多，造成投資成本太高。

目前汽車配件企業針對產品的清洗主要運用這三種清洗方式，這三種清洗方式在我公司也都有使用。從使用的效果看，這三種清洗方式，若任何一種單獨使用其清洗效果都不是很好。經過我們多年對產品清洗方法的研究，根據三種清洗方式的優缺點，取長補短，合理安排清洗工藝，現已設計制作出一臺，集三種清洗方式與一身的清洗設備，不但提升了我公司產品的清潔度，提高了產品的生產效率，還減少了人員的數量，詳見下圖：

此設備的清洗工作流程為：1上料-2超聲波清洗-3噴淋清洗-4超聲波清洗-5噴淋清洗-6定向清洗內腔-7漂洗-8反轉倒水及切水-9風干-10下料。整個清洗流程總共投入兩人操作。

設備優點為：工件進入清洗機內進行超聲波清洗，軟化工件表面及內腔油污；在第二道工序進行高壓噴淋清洗、超聲波、噴淋，反復去除工件表面軟化后的附著物；第三道工序進行高壓定向清洗，主要進行正對工件內腔表面軟化后的附著物清洗；第四道工序利用干凈的清洗劑對工件整體內外表面進行漂洗，進一步確保工件內外表面徹底干凈；第五道工序經過工件180度反轉轉倒水、切水，確保工件內腔及彎道內的積水徹底排出；第六道工序通過冷風吹干，降低工件清洗溫度，為后面的防銹作基礎。

（4）在清洗階段，除了清洗設備的運用合理外，清洗劑的潔凈程度，將直接影響產品清潔度的高底。因為清洗劑的作用不但要起到清洗掉工件上的臟污，更重要的是要把清洗下來的臟污帶走，并連續用干凈的清洗液對工件清洗漂洗，而確保清洗后的工件不形成二次污染。所有清洗劑的干凈程度，對提高工件的清潔度要求其到至關重要的影響。

為了即確保清洗劑的潔凈度，又降低生產成本的投入，我們只有從清洗劑的過濾重復使用著手。通過加強清洗機濾網的過濾精度，特別是要加強精過濾器的過濾精度尤為重要。目前清洗機廠家用的最多的是“罐式+布袋”的過濾方式，這種過濾方式更換過濾網比較方便，并且濾袋比較廉價，是一種中非常好的清洗液過濾方法。對于清洗清潔度要求非常嚴的產品，在設計清洗機方案時，可以考慮選用兩個或三個過濾罐串聯的方式對清潔液進行逐級過濾，具體方式為：罐式（布袋濾網20um）+罐式（布袋濾網10um）。盡量確保清洗液的潔凈度，從而確保工件的清潔度。

（5）清洗參數的設定對工件清潔度的影響也舉足輕重。清洗液最適宜的清洗溫度通常為 40-60℃，尤其在天冷時若清洗液溫度低，清洗液內的清洗活性劑較差，清洗效果也差。因此有部分清洗機在清洗缸外邊繞上加熱電熱絲進行溫度控制，當溫度升高后，并達到清洗液內表面活性劑的最佳活性溫度，工件表面的污垢快速軟化并溶解，所以清洗效果較好。

清洗液濃度在清洗過程也起著至關重要的作用。清洗液配兌濃度低，清洗液粘度小，流動性好，在清洗時的帶走能力強，但是其溶液中的表面活性劑成份相應的含量就會減少，在清洗過程中清洗液的去污、溶污等能力減弱，相應的清洗能力就會減弱。清洗液清洗液配兌濃度過高，清洗液粘度大，流動性差，在清洗時的帶走能力差，雖然溶液中表面活性劑的成份含量高，但是工件表面剝落下來的污垢，由于清洗液粘度大，在清洗過程中，清洗液流動性差，污垢會繼續粘附在工件表面，造成清洗能力差。我公司通過多年的清洗經驗積累，對我們使用的水溶性清洗劑濃度配兌標準為：粗洗工序清洗液濃度為4%-5%，精洗工序清洗液濃度為2%左右。（注：不同型號的清洗劑配比濃度可能有所差別）

3 結束語

總而言之，產品清潔度是個持續改進的過程，是系統控制的過程，是各部門配合管控的過程、是從研發到應用的控制工程。只依賴清洗解決產品清潔度的思想是偏面的，是不可能大幅度提高產品清潔度指標的。隨著汽車發動機總成清潔程度的不斷提升，汽車零部件的清潔度要求變得越來越嚴格。對于如何工件的產品清潔程度這項工作還需我們繼續研究下去，嚴格加強各個環節的管控，各個部門的緊密配合，產品清潔度才能不斷提升。