清潔度作為一項質(zhì)量指標(biāo)是用來控制產(chǎn)品上污染物數(shù)量（主要是固體顆粒量）的質(zhì)量特性值，可通過規(guī)范的試驗方法來進(jìn)行評定。在那些批量生產(chǎn)的汽車、軸承、內(nèi)燃機(jī)和工程機(jī)械等行業(yè)里，凡是重要零部件的生產(chǎn)線中，一般都設(shè)置有借助高效專用設(shè)備進(jìn)行清洗作業(yè)的工序，以確保產(chǎn)品的清潔度。此外，很多企業(yè)還建立了專業(yè)的清潔度試驗室，通過規(guī)范的方法和確定的指標(biāo)予以驗證。盡管如此，多年來，行業(yè)對清潔度這項質(zhì)量指標(biāo)的重視程度還是不夠，除了反映在工藝規(guī)劃中對清洗設(shè)備的投資上，還可從那些延續(xù)多年的簡陋的清潔度試驗設(shè)備和單一不變的評定指標(biāo)這兩方面看出，尤其是后一點。事實上，這兩方面相輔相成，正因為這項質(zhì)量特性值被適用了很多年，所以企業(yè)才不會去考慮提升硬件的水平。

近年來，隨著人們質(zhì)量理念和意識的變化，尤其是對轎車類產(chǎn)品的安全性、可靠性，以及對其環(huán)保和節(jié)能方面的更高要求，使得昔日被忽視的一些環(huán)節(jié)得到了極大的重視，“清潔度”即是一例。事實上，因為清潔度的原因而引起的故障、缺陷過去也有，只是關(guān)注程度不夠，如水泵、機(jī)油泵、發(fā)動機(jī)和變速器等動力總成部件，典型例子就是對引起轎車發(fā)動機(jī)異響這一缺陷原因的探索。經(jīng)對發(fā)動機(jī)進(jìn)行解析，發(fā)現(xiàn)既有因為液壓挺柱卡死，致使搖臂無法抬起，造成搖臂上的滾輪與凸輪間出現(xiàn)間隙的情況，；也還有由于與曲軸主軸頸相配合的上、下兩片軸瓦中混合了固體顆粒狀雜物，既拉毛了軸瓦表面又引起了異響。而進(jìn)一步的拆卸、分析也表明，前一例的液壓挺柱的卡死其實也是由于細(xì)小的鋁屑顆粒混雜在配合面間隙造成的。追根溯源，所有這一切，都是因為總成或零部件的清潔度控制方面尚有欠缺而引起的，產(chǎn)品清潔度的重要性由此可見。

清潔度指標(biāo)的提升和實施

從前文所述的清潔度含義可知，這一質(zhì)量特性值的定量表述必然與產(chǎn)品所帶的雜質(zhì)，即殘留物的量相關(guān)。事實上，多年以來，清潔度也確實是以殘留物的質(zhì)量（以mg為計量單位）作為評定指標(biāo)的，而被稱量的殘留在濾紙上的雜質(zhì)又主要以固體顆粒物為主。至于對顆粒物大小的監(jiān)控，迄止21世紀(jì)前10年中期，國內(nèi)外在執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)中都只是提到“在有要求時，應(yīng)對顆粒的尺寸和種類進(jìn)行測試，可優(yōu)先選擇沉積在100mm濾紙上的殘留物”。顯然，這里的雜質(zhì)大小乃是指最大顆粒，一般就利用普通的光學(xué)顯微鏡通過人工目測方式完成，但這種狀況在近年發(fā)生了很大的轉(zhuǎn)變。

1.清潔度指標(biāo)控制值的提高

不可否認(rèn)，工件在清洗后殘留物的質(zhì)量（mg）仍然是一項主要的評定指標(biāo)，但近年來其控制值已有明顯的提高，以某一知名品牌小排量轎車發(fā)動機(jī)的主要零件為例，其主要自制件缸體、缸蓋、曲軸、凸輪軸和連桿的指標(biāo)近5年來已壓縮了40%～100%，這是與企業(yè)自身對產(chǎn)品質(zhì)量的苛求，以及發(fā)動機(jī)產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展緊密相關(guān)的。另一方面，為了使清潔度試驗后獲得的結(jié)果能真實地反映出產(chǎn)品的情況，同時也為了企業(yè)相互之間的測試結(jié)果更具可比性，在試驗工作的第一道、也是最基礎(chǔ)的一道清洗工序中所采用的設(shè)備品質(zhì)也在提高。該機(jī)的清洗區(qū)為一密封區(qū)域，不存在傳統(tǒng)“開放水池式”操作產(chǎn)生的洗液飛濺乃至降低沖洗壓力的情況。該設(shè)備還帶一套自動再生裝置，不但確保了昂貴的清洗液持續(xù)、可靠地反復(fù)利用，而且在保證其品質(zhì)的同時更加“環(huán)?！保谶M(jìn)行清潔度試驗時能有效地保證0.25～0.3 MPa的沖洗壓力等參數(shù)，使試驗結(jié)果更可信。

2.清潔度指標(biāo)項的增加

用于反映產(chǎn)品清潔度的指標(biāo)，現(xiàn)今相較多年來單一的“殘留物質(zhì)量”又增加了多項，從而對產(chǎn)品的清潔度提出了更為嚴(yán)格的要求。

（1）殘留物中最大顆粒尺寸。這一指標(biāo)之前只是一個“選項”，但如今已成為必檢項目，關(guān)鍵是建立了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，從而有了判別的依據(jù)。而相應(yīng)的檢測手段，除了傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡外，也有采用金相分析時的體視顯微鏡，以及更為先進(jìn)的“清潔度分析系統(tǒng)”。

（2）殘留物的物理特性。殘留物的主體是固體金屬顆粒，它們對產(chǎn)品的影響是最大的。但事實上總還是會有些非金屬殘余物存在，如油污、纖維物等。部分企業(yè)對此還規(guī)定了“最大纖維長度”這一指標(biāo)。但極大部分主流發(fā)動機(jī)生產(chǎn)企業(yè)還是更關(guān)注金屬顆粒的危害，做出了以下判別原則：殘留物中不能含有鋁制顆粒。鑒別方式比較簡單，采用強(qiáng)力磁鐵接近已烘干的殘留固體顆粒物即可。圖3是采用先進(jìn)的“清潔度分析系統(tǒng)”對一個樣品的殘留物的分析結(jié)果，對其中的三類：金屬顆粒、非金屬雜質(zhì)和纖維中“最大”和“次大”的提供了形象、定量的描述。

（3）工件殘留物中固體顆粒粒徑（大?。┑慕y(tǒng)計分析。統(tǒng)計分析指的是試驗工件清洗后的雜質(zhì)按顆粒粒徑在不同區(qū)間的分布情況。例如，如表所示，這是一種典型的評定表格，額定值可以根據(jù)實際情況設(shè)置。該項指標(biāo)被分成了AA、A和B等三個級別，但一般情況下企業(yè)往往只設(shè)置一個“合格”門檻。另外，有的情況下還可以在每個“粒徑區(qū)間”設(shè)定不同的“加權(quán)系數(shù)”，以更迎合被檢產(chǎn)品的情況。各個企業(yè)據(jù)此就能設(shè)計出既滿足自身需求又具有相應(yīng)特征的測試報告格式。

工藝因素對控制產(chǎn)品清潔度的影響

毋庸置疑，把產(chǎn)品的清潔度控制在額定范圍之內(nèi)的基礎(chǔ)是產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。盡管幾乎所有較重要的、有清潔度指標(biāo)要求的生產(chǎn)線都設(shè)置了清洗工位，且清洗機(jī)的功能、效率也由于制造廠商的努力而在不斷提高，但事實是，控制好產(chǎn)品的清潔度仍是相當(dāng)復(fù)雜的工作。這主要還是由主導(dǎo)生產(chǎn)過程的工藝方法決定的。以發(fā)動機(jī)中的典型零件曲軸為例，對其清潔度質(zhì)量指標(biāo)要求的提高就是一個十分艱難的過程。

實踐表明，一件成品的清潔度水平的決定因素絕不只是最后一道清洗工序有沒有把它“洗干凈”那么簡單，它是整個工藝過程的綜合反映。而很多既要體現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步，又要考慮經(jīng)濟(jì)性、制造成本的措施，往往會與這一“目標(biāo)愿望”相悖。仍以曲軸為例，上述復(fù)雜性就體現(xiàn)在諸多方面。

曲軸經(jīng)清潔度試驗后產(chǎn)生的雜質(zhì)、殘渣主要出自三處：非加工面的毛坯面——扇形板、油孔和軸頸等加工面。而其中的影響因素眾多：

1.毛坯

鑄件在曲軸毛坯中多于鍛件，尤其在中、小排量發(fā)動機(jī)中，而國內(nèi)采用的鑄造工藝以 “砂型”方法為主，較少采用“殼型”。雖然后者形成的工件表面狀態(tài)明顯要好于前者，但因“一次性”的殼型工藝成本高，故企業(yè)傾向于選擇砂型鑄造。當(dāng)然，為改善毛坯面質(zhì)量還可以增加一道“噴丸硬化”工序，但這又會增加制造成本。實踐表明，雖然在生產(chǎn)線中設(shè)置了清洗工位，但毛坯的制造工藝和形成的工件表面質(zhì)量，對于曲軸的最終清潔度仍有較大影響。而鋁制件的毛坯生產(chǎn)廠情況就完全不同，需方（用戶）會對關(guān)鍵鋁制件的毛坯制定明確的清潔度門檻值，主要是那些涉及有運動部件的工件，如缸蓋、水泵殼和機(jī)油泵等。有些件的清潔度指標(biāo)還不只是殘留物的重量，像對缸蓋毛坯這類關(guān)鍵件還進(jìn)一步提出了對顆粒度分析的要求。

2.鉆孔——曲軸油孔加工

長期以來，國內(nèi)外曲軸油孔加工采取的鉆孔工藝均為“槍鉆”，但近年來已逐步改為深孔鉆（如硬質(zhì)合金直柄麻花鉆）。從制造成本和工效等多方面來講，新的工藝要合理得多，因此，在新建的生產(chǎn)線中采用“槍鉆”工藝的比例已明顯減少，這種情況在中、小排量發(fā)動機(jī)生產(chǎn)線尤甚。但從另一方面來講，由于執(zhí)行新工藝時采取的是微量潤滑，相比槍鉆工藝邊加工邊以80MPa壓力的高壓切削油沖洗，無疑利用后者的方式對清除鉆孔后的切屑及其他殘留物的效果較之前者要強(qiáng)得多。

3.磨削過程中切削液因素的影響

切削液起著冷卻、潤滑、清洗排屑和防銹等重要作用，實踐證明，作為整個切削加工系統(tǒng)的一個組成部分，切削液必須正確選擇和使用才能發(fā)揮相應(yīng)的作用。以磨削為例，曾在汽車行業(yè)軸類零件加工中廣泛使用的是剛玉類砂輪，但近年來隨著對制造質(zhì)量和生產(chǎn)效率等要求的不斷提高，在諸如曲軸軸頸的磨削工藝中，選用CBN砂輪的比例在不斷提高，由于此時的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷有了明顯提高，因此選用的切削液也必須從原來的“水基切削液”改為“油基切削液”。后者雖對被加工件也有一定的清洗效果，尤其當(dāng)采取高壓供給時，其清洗性能會更好，但相比含油表面活性劑的水基切削液，兩者還是有較大差距。表面活性劑一方面能吸附各種固體微粒（切削、鐵粉和磨削等）和油泥等殘留物，并在工件表面形成一層吸附膜，阻止粒子和油泥粘附在工件、砂輪（刀具）上；另一方面能滲入到粒子和油污粘的界面上，把它們與界面分離，并隨著切削液帶走，從而起到清洗作用。顯然，在改變了磨削方式和切削液之后，雖然可有效地提升曲軸的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，而且采用油基切削液也更有利于工件的防銹，但相比前者，清洗排屑的效果會有所降低，這也是一個不爭的事實。因此，在進(jìn)行工藝規(guī)劃、工藝調(diào)整時，應(yīng)適當(dāng)關(guān)注是否會對工件的清潔度產(chǎn)生影響。

4.關(guān)于清洗工位

設(shè)置在生產(chǎn)線中的清洗工位對確保產(chǎn)品符合清潔度要求起著極大的作用，但這同樣由工藝部門綜合考慮后決定。近年來以下兩個傾向值得關(guān)注：

（1）取消中間清洗工位，只設(shè)生產(chǎn)線終端那一個：以曲軸線為例，過去部分企業(yè)會在粗加工（包括“鉆孔”工序）、熱處理之后設(shè)立一道中間“清洗”環(huán)節(jié)，但近年來此種工藝布置方式已十分少見。這當(dāng)然也與實際需要以及出于經(jīng)濟(jì)性的考慮有關(guān)。

（2）清洗機(jī)及清洗液：與切削液相似，清洗液也有油基和水基之分，但長期以來，水基的清洗液占了極大部分，不過這一狀況也在近年有所改變。在曲軸線終端的清洗工序，越來越多的汽車發(fā)動機(jī)廠選擇“油基”清洗液，特別是在采用CBN砂輪磨削工序中。毫無疑問，就如同加工中選用切削油一樣，清洗過程若通過油基清洗液進(jìn)行，對工件的防銹會帶來很大幫助，但就清洗效果來看，肯定不如水基清洗液。相比于普通超聲波清洗機(jī)密鐳推出Star-Cluster（昴星團(tuán)）系列強(qiáng)力超聲波清洗對提高產(chǎn)品清潔度有著更好的效果，Star-Cluster系列主要特點：

1. 去除精密鑄造殘留鑄砂：發(fā)動機(jī)等精密部件鑄造時難免會殘留鑄砂在腔體內(nèi)，普通超聲波難以徹底滲透清洗干凈，但密鐳公司的Star-Cluster設(shè)備可以做到徹底清潔。

2. 無須添加清洗劑：有很多特殊產(chǎn)品不能接受化學(xué)藥劑殘留或者怕受到清洗劑的污染，

在此情況下，使用密鐳公司的Star-Cluster設(shè)備可以僅僅用純水就可以快遞徹底清潔。

3. 清洗效率高：一臺Star-Cluster設(shè)備至少相當(dāng)于10臺普通超聲波清洗機(jī)的產(chǎn)能。

綜上所述，可清楚地看到控制產(chǎn)品清潔度的重要性和復(fù)雜性，決定產(chǎn)品最終清潔度水平的絕不是清洗工序，或是清潔度實驗室的試驗方法/程序，它是整個工藝過程綜合作用的結(jié)果。因此一旦發(fā)生這方面的問題，或者面臨要求提升清潔度的指標(biāo)門檻值時，也必須綜合性地逐項分析。曲軸作為發(fā)動機(jī)總成中一個關(guān)鍵部件，其清潔度雖然只是一個個案，但涉及到方方面面的要素，也可引申到其他產(chǎn)品。另外，不同企業(yè)對產(chǎn)品的質(zhì)量要求客觀上還是有一定差異的，本文提到的一些指標(biāo)明顯處于較高水平，因此在本文里會把遭遇到的一些問題的嚴(yán)重性、復(fù)雜性提升到較高程度，但筆者也相信，無論把產(chǎn)品清潔度的重要性放到多高的位置都不為過。

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