李樹(shù)立 李 萍
摘 要:隨著油液及零部件污染度的逐步普及,越來(lái)越多的行業(yè)采用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)零部件顆粒污染度進(jìn)行檢測(cè)與控制。國(guó)內(nèi)顆粒污染度檢測(cè)與控制主要集中在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、柴油機(jī)、拖拉機(jī)等民用領(lǐng)域,針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)顆粒污染物檢測(cè)與控制的研究還不多見(jiàn)。本文對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件清潔度技術(shù)進(jìn)行綜述,分別從清潔度等級(jí)劃分、常用測(cè)定方法、顆粒污染物提取方法、檢測(cè)程序、清潔度等級(jí)要求、典型零部件推薦等級(jí)及相關(guān)工藝要求等方面進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。
關(guān)鍵詞:航空發(fā)動(dòng)機(jī);零部件清潔度;清潔度技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為“國(guó)之芯”,其重要性不言而喻。航空發(fā) 動(dòng)機(jī)作為一個(gè)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(chǔ)存、裝配等過(guò)程中,不可避免會(huì)產(chǎn)生、、引入顆粒污染物在零部件內(nèi)部或配合面。若不對(duì)零部件顆粒污染物進(jìn)行清洗、檢測(cè)與控制,裝配完成的發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)的使用壽命,縮短維修間隔,重者會(huì)釀成重大安全事故。因此,對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件顆粒污染物進(jìn)行檢測(cè)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(jí)劃分
航空發(fā)動(dòng)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(jí)選用時(shí)可任選顆粒計(jì)數(shù)法和稱(chēng)重法中的一種清潔度等級(jí)劃分方法,兩種方法劃分的清潔度等級(jí)之間無(wú)對(duì)應(yīng)關(guān)系。
(一)顆粒計(jì)數(shù)法分級(jí)
采用顆粒計(jì)數(shù)法進(jìn)行的航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件清潔度等級(jí)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(jí)分為B、C、D、E和F五個(gè)等級(jí),分別對(duì)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(jí)從00、0、1、2到12共分13個(gè)等級(jí)。
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(jí)。當(dāng)清潔度等級(jí)覆蓋整個(gè)粒度等級(jí)時(shí),所有字母和相應(yīng)的等級(jí)需全部寫(xiě)出,例如,B8/C7/D6/E5/F4。
(二) 稱(chēng)重法分級(jí)
采用稱(chēng)重法進(jìn)行的航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件清潔度等級(jí)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(gè)等級(jí)。
二、清潔度測(cè)定方法
(一)自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)法
將待測(cè)樣液通過(guò)遮光、電阻、電子成像原理工作的自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)儀,從而測(cè)定顆粒污染物的尺寸和數(shù)量。
(二)稱(chēng)重法
將待測(cè)樣液通過(guò)濾膜或?yàn)V網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾,計(jì)算過(guò)濾前后濾膜或?yàn)V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(cè)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(jiǎn)單易行,在實(shí)際使用中,與顆粒計(jì)數(shù)法,可任選一種。
(三)顯微分析法
將待測(cè)樣液通過(guò)濾膜進(jìn)行過(guò)濾,然后使用顯微鏡或圖像分析儀測(cè)定收集在濾膜表面的顆粒污染物的尺寸和數(shù)量。
三種測(cè)量方法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析見(jiàn)表1。
表1 清潔等級(jí)測(cè)量方法優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析
三、顆粒污染物提取方法
(一)晃動(dòng)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(guò)手動(dòng)或自動(dòng)的方式進(jìn)行晃動(dòng),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(guò)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(yàn)法
將零部件安裝在經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的功能試驗(yàn)臺(tái)上,通過(guò)壓力或真空讓提取液流動(dòng)起來(lái),從而將顆粒污染物從零部件受控表面上分離出來(lái),轉(zhuǎn)移到提取液中。
四、檢測(cè)程序
(一)自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)法檢測(cè)
1.測(cè)試準(zhǔn)備
1)按照自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)儀說(shuō)明書(shū)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(dòng)自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)儀,測(cè)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(jí)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(cè)試過(guò)程中應(yīng)保持不變。
2.液樣處理
1)清潔盛有待測(cè)液樣的容器外部,目測(cè)判斷,認(rèn)為對(duì)傳感器正常工作有影響的液樣應(yīng)不予檢測(cè)。
2)將待測(cè)液樣搖至均勻。
3)采用超聲波或抽真空方法對(duì)待測(cè)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(guò)的待測(cè)液樣應(yīng)迅速測(cè)試,若停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)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(cè)試
1)啟動(dòng)自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)儀,將全部待測(cè)液樣通過(guò)傳感器進(jìn)行計(jì)數(shù)。
2)當(dāng)待測(cè)液樣全部計(jì)數(shù)后,采用清洗液沖洗盛放待測(cè)液樣的容器內(nèi)部,以去除任何殘余的顆粒污染物,并通過(guò)傳感器進(jìn)行計(jì)數(shù)。
3)液樣測(cè)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(wú)油的壓縮空氣將傳感器通道吹干。
4.檢測(cè)結(jié)果
受檢零部件表面每個(gè)尺寸范圍的顆粒數(shù)由自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)儀輸出。
(二)稱(chēng)重法檢測(cè)
1.濾膜檢測(cè)
(1) 濾膜的準(zhǔn)備
1)用鑷子取出1個(gè)潔凈濾膜,必要時(shí)可用清洗液小心地沖洗濾膜的兩側(cè)。
2)將濾膜裝于過(guò)濾裝置上。
3)抽真空,直至清洗液全部過(guò)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(kāi)的表面皿放在干燥箱中烘干,烘干溫度和時(shí)間可根據(jù)清洗液類(lèi)型確定,推薦溫度范圍為50℃~70℃,烘干時(shí)間不少于0.5h。
6)將蓋微開(kāi)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(chēng)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(cè)量
1)將待測(cè)樣液較多或預(yù)計(jì)顆粒較多會(huì)導(dǎo)致過(guò)濾緩慢時(shí),可將待測(cè)液樣分為幾份分別使用濾膜進(jìn)行過(guò)濾。
2)用鑷子取出4.2.1.1中步驟7)中的濾膜,裝于過(guò)濾裝置上。
3)將待測(cè)液樣倒入上部漏斗,在不會(huì)導(dǎo)致待測(cè)液樣沸騰的抽真空條件下過(guò)濾。
4)當(dāng)待測(cè)液樣粘度過(guò)大,導(dǎo)致過(guò)濾緩慢時(shí),可適當(dāng)稀釋。
5)當(dāng)待測(cè)液樣全部倒入上部漏斗后,采用清洗液沖洗盛放待測(cè)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(guò)濾之后,立刻用清洗液樣沖洗過(guò)濾裝置的上部漏斗。
7)待液體全部過(guò)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(cè)
(1)設(shè)備和濾網(wǎng)檢查
每一次使用濾網(wǎng)試驗(yàn)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(pán)和濾網(wǎng)應(yīng)該沒(méi)污染,否則要對(duì)其進(jìn)行清洗。檢查濾盤(pán)應(yīng)無(wú)損壞,濾網(wǎng)的網(wǎng)眼應(yīng)無(wú)破損,否則應(yīng)更換濾盤(pán)和濾網(wǎng)。
(2)空白試驗(yàn)
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(yàn)之前,先對(duì)濾網(wǎng)試驗(yàn)機(jī)本身進(jìn)行清潔度檢驗(yàn)。濾網(wǎng)試驗(yàn)機(jī)上污染物至大值不能超出被檢驗(yàn)零部件至大允許污染物的10%。如果沒(méi)有污染物重量規(guī)定,僅有顆粒大小的要求時(shí),濾網(wǎng)試驗(yàn)機(jī)的污染物重量應(yīng)不大于0.7mg。
(3)濾網(wǎng)試驗(yàn)
1)采用濾網(wǎng)試驗(yàn)時(shí),顆粒污染物提取和過(guò)濾同時(shí)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(shí)間可根據(jù)清洗液類(lèi)型確定,推薦溫度范圍為50℃~70℃,烘干時(shí)間不少于0.5h,取出后冷卻至少5min。
5)稱(chēng)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(yàn)機(jī)上,啟動(dòng)設(shè)備,對(duì)零件進(jìn)行沖洗,沖洗壓力不小于零部件清洗時(shí)的壓力,沖洗時(shí)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(cè)
(1)顯微鏡校準(zhǔn)
將物鏡測(cè)微尺放在載物臺(tái)上作為基準(zhǔn),對(duì)目鏡測(cè)微尺的全部刻度線(xiàn)進(jìn)行校準(zhǔn)。每次對(duì)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(cè)
將稱(chēng)重后的帶顆粒污染物的濾膜或?yàn)V網(wǎng)放在顯微鏡載物臺(tái)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(guò)尖頭鋼制探頭端部對(duì)顆粒污染物進(jìn)行施壓,硬質(zhì)顆粒應(yīng)保持完好無(wú)損;
b)使用LED白光源多角度照射顆粒污染物,在某一個(gè)角度時(shí),可以看到光線(xiàn)從硬質(zhì)顆粒一個(gè)面或尖邊射入并從另一個(gè)面或尖邊折射而出。
4.檢測(cè)結(jié)果
(1)濾膜顆粒質(zhì)量的計(jì)算
每個(gè)濾膜上的顆粒質(zhì)量按公式(1)計(jì)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(jì)算。
mi=m2i-m1i(1)
式中:
mi——第i個(gè)濾膜上的顆粒質(zhì)量,單位為克(g);
m1i——第i個(gè)潔凈濾膜質(zhì)量(按4.2.1.1測(cè)定),單位為克(g);
m2i——第i個(gè)帶顆粒污染物濾膜質(zhì)量(按4.2.1.2測(cè)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(jì)算
受檢零部件表面的顆粒質(zhì)量(m)按公式(3)計(jì)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(cè)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(cè)定),單位為克(g)。
五、航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件清潔度等級(jí)要求
采用兩種分級(jí)方法的航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件清潔度等級(jí)要求見(jiàn)表2。
表2 零部件清潔度等級(jí)
航空發(fā)動(dòng)機(jī)典型零部件清潔度推薦等級(jí),見(jiàn)表3。
表3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)典型零部件清潔度推薦等級(jí)
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(duì)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(duì)沒(méi)有油路或不含可能滯留殘?jiān)鼉?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(duì)噴嘴、管路類(lèi)零部件可使用壓力清洗,或者功能試驗(yàn)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(duì)殼體、機(jī)匣、安裝座類(lèi)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(guò)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(shí),可選用專(zhuān)用風(fēng)機(jī)提供氣體或壓縮空氣,當(dāng)使用壓縮空氣時(shí),應(yīng)經(jīng)油水分離,并經(jīng)不大于5μm的過(guò)濾器過(guò)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(diǎn)溫度。
對(duì)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?lèi)溶劑型清洗液清洗的零部件表面允許少量殘留,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(jiàn)顆粒污染物,必要時(shí)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(duì)零部件進(jìn)行油封(必要時(shí))并包裝。包裝時(shí),應(yīng)排出多余空氣后進(jìn)行塑封。干燥和油封包裝的時(shí)間間隔不應(yīng)超過(guò)30min。
(八)裝配清潔度控制
拆除零部件包裝應(yīng)在專(zhuān)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(jì)4小時(shí)內(nèi)無(wú)法裝配的,應(yīng)進(jìn)行遮蓋或再次包裝。
二次裝配前,應(yīng)滿(mǎn)足清潔度控制要求。
整機(jī)或部件的滑油系統(tǒng)清洗時(shí),應(yīng)檢測(cè)清洗后的清洗液符合要求。
(九)試車(chē)臺(tái)清潔度控制
應(yīng)注入滿(mǎn)足技術(shù)文件要求的工作介質(zhì)。
禁止在試車(chē)臺(tái)上對(duì)試車(chē)產(chǎn)品進(jìn)行打磨或拋光等產(chǎn)生顆粒污染物的操作。
注:文章旨在傳播應(yīng)用知識(shí),內(nèi)容和圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò),如涉版權(quán)問(wèn)題請(qǐng)與我公司聯(lián)系,我們會(huì)至快速度處理。
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