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李樹立　李　萍

 摘　要：隨著油液及零部件污染度的逐步普及，越來越多的行業(yè)采用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對零部件顆粒污染度進(jìn)行檢測與控制。國內(nèi)顆粒污染度檢測與控制主要集中在汽車發(fā)動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、柴油機(jī)、拖拉機(jī)等民用領(lǐng)域，針對航空發(fā)動機(jī)顆粒污染物檢測與控制的研究還不多見。本文對航空發(fā)動機(jī)零件清潔度技術(shù)進(jìn)行綜述，分別從清潔度等級劃分、常用測定方法、顆粒污染物提取方法、檢測程序、清潔度等級要求、典型零部件推薦等級及相關(guān)工藝要求等方面進(jìn)行了簡要介紹。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機(jī)；零部件清潔度；清潔度技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

    航空發(fā)動機(jī)作為“國之芯”，其重要性不言而喻。航空發(fā)   動機(jī)作為一個集機(jī)、電、液、控高度集成的高科技產(chǎn)品，其在機(jī)加、鑄造、包裝、拆解、儲存、裝配等過程中，不可避免會產(chǎn)生、、引入顆粒污染物在零部件內(nèi)部或配合面。若不對零部件顆粒污染物進(jìn)行清洗、檢測與控制，裝配完成的發(fā)動機(jī)，質(zhì)量可想而知。輕者加快重要零部件磨損，大大降低發(fā)動機(jī)的使用壽命，縮短維修間隔，重者會釀成重大安全事故。因此，對航空發(fā)動機(jī)零部件顆粒污染物進(jìn)行檢測與控制等相關(guān)技術(shù)研究，具有非常重要的意義。

一、清潔度等級劃分

航空發(fā)動機(jī)零部件所有表面不允許存在大于200μm的顆粒污染物。清潔度等級選用時可任選顆粒計數(shù)法和稱重法中的一種清潔度等級劃分方法，兩種方法劃分的清潔度等級之間無對應(yīng)關(guān)系。

(一)顆粒計數(shù)法分級
采用顆粒計數(shù)法進(jìn)行的航空發(fā)動機(jī)零部件清潔度等級劃分標(biāo)準(zhǔn)如下：零部件每1000cm2受控表面內(nèi)允許的至大污染物顆粒數(shù)量，按粒度等級分為B、C、D、E和F五個等級，分別對應(yīng)顆粒尺寸X(μm)5＜X≤15、15＜X≤25、25＜X≤50、50＜X≤100、和100＜X≤200，清潔度等級從00、0、1、2到12共分13個等級。
為準(zhǔn)確地表達(dá)零部件清潔度要求，可以表達(dá)部分或全部尺寸等級。當(dāng)清潔度等級覆蓋整個粒度等級時，所有字母和相應(yīng)的等級需全部寫出，例如，B8/C7/D6/E5/F4。

(二) 稱重法分級
采用稱重法進(jìn)行的航空發(fā)動機(jī)零部件清潔度等級劃分標(biāo)準(zhǔn)如下：每1000cm2受控表面允許顆粒污染物的至大質(zhì)量(mg)，分為100、101、102、103、104、105、106、107和108共9個等級。

二、清潔度測定方法

(一)自動顆粒計數(shù)法
將待測樣液通過遮光、電阻、電子成像原理工作的自動顆粒計數(shù)儀，從而測定顆粒污染物的尺寸和數(shù)量。

(二)稱重法
將待測樣液通過濾膜或濾網(wǎng)進(jìn)行過濾，計算過濾前后濾膜或濾網(wǎng)質(zhì)量差，即為顆粒污染物的質(zhì)量；然后使用顯微鏡測定收集在濾膜表面顆粒污染物的至大硬質(zhì)顆粒尺寸。該方法簡單易行，在實際使用中，與顆粒計數(shù)法，可任選一種。

(三)顯微分析法
將待測樣液通過濾膜進(jìn)行過濾，然后使用顯微鏡或圖像分析儀測定收集在濾膜表面的顆粒污染物的尺寸和數(shù)量。
三種測量方法的優(yōu)缺點對比分析見表1。

表1　清潔等級測量方法優(yōu)缺點對比分析

三、顆粒污染物提取方法

(一)晃動法
采用一定體積的提取液部分填充零部件內(nèi)部，封閉零部件的孔洞口，然后通過手動或自動的方式進(jìn)行晃動，使零部件受控表面的顆粒污染物轉(zhuǎn)移到提取液中。

(二)壓力沖洗法
采用加壓噴射提取液的方法沖洗零部件受控表面，使零部件受控表面的顆粒污染物轉(zhuǎn)移到提取液中。

(三)超聲波清洗法
通過超聲波產(chǎn)生微型氣泡，微型氣泡在顆粒污染物附近爆破，使顆粒污染物從零部件表面脫離，轉(zhuǎn)移到提取液中。

(四)模擬功能試驗法
將零部件安裝在經(jīng)過驗證的功能試驗臺上，通過壓力或真空讓提取液流動起來，從而將顆粒污染物從零部件受控表面上分離出來，轉(zhuǎn)移到提取液中。

四、檢測程序

(一)自動顆粒計數(shù)法檢測
1.測試準(zhǔn)備
1)按照自動顆粒計數(shù)儀說明書調(diào)試設(shè)備，使其處于穩(wěn)定狀態(tài)。
2)用清洗液沖洗傳感器通道，直至沖洗干凈。
3)若傳感器已分析的液樣和待分析的液樣不相容，則應(yīng)采用一系列清洗液沖洗傳感器通道，且每種清洗液都應(yīng)和前次清洗液相容。
4)啟動自動顆粒計數(shù)儀，測試適量體積的清洗液，檢查傳感器通道的清潔度，其清潔度應(yīng)符合GJB 420B－2006中0級的要求，否則，應(yīng)檢查原因后重復(fù)步驟2)～4)。
5)采用清洗液，調(diào)整傳感器工作流速，在測試過程中應(yīng)保持不變。

2.液樣處理
1)清潔盛有待測液樣的容器外部，目測判斷，認(rèn)為對傳感器正常工作有影響的液樣應(yīng)不予檢測。
2)將待測液樣搖至均勻。
3)采用超聲波或抽真空方法對待測液樣進(jìn)行消泡處理，直至成層的氣泡上升至液面。
4)處理過的待測液樣應(yīng)迅速測試，若停留時間過長而導(dǎo)致顆粒沉淀，應(yīng)按步驟2)～3)重新處理液樣。

3.液樣測試
1)啟動自動顆粒計數(shù)儀，將全部待測液樣通過傳感器進(jìn)行計數(shù)。
2)當(dāng)待測液樣全部計數(shù)后，采用清洗液沖洗盛放待測液樣的容器內(nèi)部，以去除任何殘余的顆粒污染物，并通過傳感器進(jìn)行計數(shù)。
3)液樣測試完畢后，應(yīng)用清洗液沖洗傳感器通道，然后再用潔凈、干燥且無油的壓縮空氣將傳感器通道吹干。

4.檢測結(jié)果
受檢零部件表面每個尺寸范圍的顆粒數(shù)由自動顆粒計數(shù)儀輸出。

(二)稱重法檢測
1.濾膜檢測
(1) 濾膜的準(zhǔn)備
1)用鑷子取出1個潔凈濾膜，必要時可用清洗液小心地沖洗濾膜的兩側(cè)。
2)將濾膜裝于過濾裝置上。
3)抽真空，直至清洗液全部過濾完成。
4)釋放真空，移除濾膜，然后將其放置于表面皿中。
5)將蓋微開的表面皿放在干燥箱中烘干，烘干溫度和時間可根據(jù)清洗液類型確定，推薦溫度范圍為50℃～70℃，烘干時間不少于0.5h。
6)將蓋微開的表面皿轉(zhuǎn)移到干燥器中，放置0.5h進(jìn)行冷卻。
7)從表面皿中取出濾膜，立刻在精密天平上進(jìn)行稱重，記錄器質(zhì)量m1i，然后將濾膜放回到表面皿中。

(2)顆粒質(zhì)量測量
1)將待測樣液較多或預(yù)計顆粒較多會導(dǎo)致過濾緩慢時，可將待測液樣分為幾份分別使用濾膜進(jìn)行過濾。
2)用鑷子取出4.2.1.1中步驟7)中的濾膜，裝于過濾裝置上。
3)將待測液樣倒入上部漏斗，在不會導(dǎo)致待測液樣沸騰的抽真空條件下過濾。
4)當(dāng)待測液樣粘度過大，導(dǎo)致過濾緩慢時，可適當(dāng)稀釋。
5)當(dāng)待測液樣全部倒入上部漏斗后，采用清洗液沖洗盛放待測液樣的瓶子，以去除任何殘余的顆粒污染物，并倒入上部漏斗。
6)所有液樣過濾之后，立刻用清洗液樣沖洗過濾裝置的上部漏斗。
7)待液體全部過濾完成后，逐步地釋放真空。
8)重復(fù)步驟4)～步驟7)的步驟，記錄其質(zhì)量m2i。

2.濾網(wǎng)檢測
(1)設(shè)備和濾網(wǎng)檢查
每一次使用濾網(wǎng)試驗機(jī)前，都應(yīng)該進(jìn)行總體檢查，保證設(shè)備正常運(yùn)行。檢查濾盤和濾網(wǎng)應(yīng)該沒污染，否則要對其進(jìn)行清洗。檢查濾盤應(yīng)無損壞，濾網(wǎng)的網(wǎng)眼應(yīng)無破損，否則應(yīng)更換濾盤和濾網(wǎng)。

(2)空白試驗
為避免因設(shè)備自身攜帶污染物而導(dǎo)致零部件清潔度不合格，在做正式濾網(wǎng)試驗之前，先對濾網(wǎng)試驗機(jī)本身進(jìn)行清潔度檢驗。濾網(wǎng)試驗機(jī)上污染物至大值不能超出被檢驗零部件至大允許污染物的10%。如果沒有污染物重量規(guī)定，僅有顆粒大小的要求時，濾網(wǎng)試驗機(jī)的污染物重量應(yīng)不大于0.7mg。

(3)濾網(wǎng)試驗
1)采用濾網(wǎng)試驗時，顆粒污染物提取和過濾同時進(jìn)行。
2)取出潔凈的濾網(wǎng)，使用潔凈的清洗液清洗一次。
3)將濾網(wǎng)瀝干，放在表面皿上。
4)將表面皿和濾網(wǎng)放在干燥箱中烘干，烘干溫度和時間可根據(jù)清洗液類型確定，推薦溫度范圍為50℃～70℃，烘干時間不少于0.5h，取出后冷卻至少5min。
5)稱重濾網(wǎng)，記錄初始質(zhì)量m1。
6)將濾網(wǎng)安裝在濾網(wǎng)試驗機(jī)上，啟動設(shè)備，對零件進(jìn)行沖洗，沖洗壓力不小于零部件清洗時的壓力，沖洗時間為5min。
7)重復(fù)3)～5)的步驟，記錄其質(zhì)量m2。

3.至大硬質(zhì)顆粒尺寸檢測
(1)顯微鏡校準(zhǔn)
將物鏡測微尺放在載物臺上作為基準(zhǔn)，對目鏡測微尺的全部刻度線進(jìn)行校準(zhǔn)。每次對光源進(jìn)行調(diào)整或改變后應(yīng)重新校準(zhǔn)，校準(zhǔn)周期一般為一年。

(2)硬質(zhì)顆粒檢測
將稱重后的帶顆粒污染物的濾膜或濾網(wǎng)放在顯微鏡載物臺上，調(diào)好焦距，任選以下兩種方法之一辨別硬質(zhì)顆粒，并記錄至大硬質(zhì)顆粒尺寸和至大顆粒尺寸：
a)通過尖頭鋼制探頭端部對顆粒污染物進(jìn)行施壓，硬質(zhì)顆粒應(yīng)保持完好無損；
b)使用LED白光源多角度照射顆粒污染物，在某一個角度時，可以看到光線從硬質(zhì)顆粒一個面或尖邊射入并從另一個面或尖邊折射而出。

4.檢測結(jié)果
(1)濾膜顆粒質(zhì)量的計算
每個濾膜上的顆粒質(zhì)量按公式(1)計算，受檢零部件表面的顆粒質(zhì)量(m)為所有濾膜上顆粒質(zhì)量的總和，按公式(2)計算。
mi＝m2i－m1i(1)
式中：
mi——第i個濾膜上的顆粒質(zhì)量，單位為克(g)；
m1i——第i個潔凈濾膜質(zhì)量(按4.2.1.1測定)，單位為克(g)；
m2i——第i個帶顆粒污染物濾膜質(zhì)量(按4.2.1.2測定)，單位為克(g)；
m＝1000×mi(2)
式中：
m——受檢零部件表面的顆粒質(zhì)量，單位為毫克(mg)。

(2) 濾網(wǎng)顆粒質(zhì)量的計算
受檢零部件表面的顆粒質(zhì)量(m)按公式(3)計算。
m＝1000*(m2－m1)(3)
m——受檢零部件表面的顆粒質(zhì)量(m)，單位為毫克(mg)；
m1——潔凈濾網(wǎng)的質(zhì)量(按4.2.2.3步驟5)測定)，單位為克(g)；
m2——帶顆粒污染物濾網(wǎng)的質(zhì)量(按4.2.2.3步驟7)測定)，單位為克(g)。

五、航空發(fā)動機(jī)零部件清潔度等級要求

采用兩種分級方法的航空發(fā)動機(jī)零部件清潔度等級要求見表2。

表2　零部件清潔度等級

航空發(fā)動機(jī)典型零部件清潔度推薦等級，見表3。

表3　航空發(fā)動機(jī)典型零部件清潔度推薦等級

六、其他相關(guān)要求

(一)工序間清洗
工序間清洗不必檢查清潔度。

(二) 工序間保護(hù)
加工中應(yīng)對容易進(jìn)入顆粒污染物且難以被清洗的部位進(jìn)行工序間保護(hù)。

(三)至終清洗
對沒有油路或不含可能滯留殘渣內(nèi)腔的零部件，如齒輪、襯套、軸、軸承滾子、內(nèi)外環(huán)等，可以選擇浸泡清洗、刷洗、超聲波清洗、壓力清洗等作為至終清洗工序。
對噴嘴、管路類零部件可使用壓力清洗，或者功能試驗和其它清洗方式相結(jié)合。清洗前，應(yīng)清理內(nèi)孔金屬屑、毛刺等污染物。
對殼體、機(jī)匣、安裝座類鑄造零部件可使用超聲波清洗、壓力清洗等清洗方法進(jìn)行單獨(dú)清洗或聯(lián)合清洗，特殊零部件可選擇其他清洗方法。清洗前，應(yīng)清除鑄造殘砂。

(四)干燥
零部件干燥前，應(yīng)先瀝干或使用過濾的壓縮空氣吹除聚集的液體，以提高干燥效率。
禁止使用壓縮空氣直接吹軸承組件的滾子零件。
可選擇熱風(fēng)或真空等干燥方法。選擇熱風(fēng)干燥時，可選用專用風(fēng)機(jī)提供氣體或壓縮空氣，當(dāng)使用壓縮空氣時，應(yīng)經(jīng)油水分離，并經(jīng)不大于5μm的過濾器過濾，壓縮空氣進(jìn)入干燥室的溫度不應(yīng)高于清洗液的閃點溫度。
對使用水基清洗液清洗的，應(yīng)進(jìn)行干燥，不得有水溶液殘留。
使用碳?xì)漕惾軇┬颓逑匆呵逑吹牧悴考砻嬖试S少量殘留，但不應(yīng)流淌。
零部件清洗后應(yīng)在30min內(nèi)干燥。

(五)目視檢查
零件表面不應(yīng)有目視可見顆粒污染物，必要時使用放大鏡或內(nèi)窺鏡。

(六)防護(hù)
零部件具有雙頭螺柱、尖邊等突出部位的，應(yīng)進(jìn)行保護(hù)，防止包裝破損。防護(hù)工裝應(yīng)采用金屬、橡膠、塑料等不產(chǎn)生或顆粒污染物的材料。

(七)油封和包裝
應(yīng)使用清潔的防銹油對零部件進(jìn)行油封(必要時)并包裝。包裝時，應(yīng)排出多余空氣后進(jìn)行塑封。干燥和油封包裝的時間間隔不應(yīng)超過30min。

(八)裝配清潔度控制     
拆除零部件包裝應(yīng)在專用區(qū)域進(jìn)行，防止包裝上的灰塵造成二次污染。拆除包裝的零部件預(yù)計4小時內(nèi)無法裝配的，應(yīng)進(jìn)行遮蓋或再次包裝。
二次裝配前，應(yīng)滿足清潔度控制要求。
整機(jī)或部件的滑油系統(tǒng)清洗時，應(yīng)檢測清洗后的清洗液符合要求。

(九)試車臺清潔度控制
應(yīng)注入滿足技術(shù)文件要求的工作介質(zhì)。
禁止在試車臺上對試車產(chǎn)品進(jìn)行打磨或拋光等產(chǎn)生顆粒污染物的操作。 

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