为了提高变速箱使用过程中的可靠性，降低故障发生的概率，与其紧密相关的清洁度指标受到了高度的关注。文章主要介绍了零部件进行清洁度检测过程中杂质制样与分析这两个关键环节，采用对比分析的方法，确认超声波清洗以及高压冲洗的效果，使用清洁度检测的方式量化了零部件的表面杂质。
产品的清洁度是判断产品质量可靠性的关键因素之一，而产品的可靠性决定了产品的竞争力。为了不断的提高产品的竞争力，满足客户对于产品的期望值，提升产品的清洁度尤为重要。本文主要研究进行清洁度检测时的几个关键环节，以及当前状态下是如何确保变速箱内零件的清洁度。
一、清洁度概念及发展历程
清洁度是指零件、总成及整机等的特定部位被杂质污染的程度，且表示零件或产品清洗后在其表面上残留的污物的量，用规定的方法从规定的特定部位采集到的杂质微粒的质量、大小和数量等特征参数来表征。
汽车行业的清洁度在 1996 年率先由罗伯特 · 博世公司(Robert Bosch)提出，主要是为了解决汽车发动机共轨喷射系统由于喷嘴变小，受到污染颗粒堵塞的问题。随着汽车行业中因清洁度引起的故障问题不断上升，2004 年德国汽车工业协会出版了第一个关于清洁度的检测标准——VDA-19，2007 年该标准也成为了 ISO 16232 编制的蓝图。VDA-19 与 ISO 16232 已成为当今全球范围内汽车零部件清洁度分析框架，多家汽车厂商以及零部件厂商建立起相应的清洁度实验室，均依据该框架进行清洁度的检验。
二、清洁度检测
近年来，汽车制造业对于零部件的清洁度要求越来越严格，这也要求清洁度的检测技术要不断提升，而在清洁度检测过程中最重要的过程环节就是杂质制样及分析两方面。
杂质制样：对汽车零部件进行清洁度检测的工程中，需要根据零部件的尺寸、形状及位置的不同来确定相应的杂质制样方式，而常见杂质制样方式有以下几种，如表 1 所示。
为了提高变速箱整体的清洁度，需要对变速箱中的各类零件进行清洁度的管控，而变速箱中的零件基本上都可以采用压力冲洗的方式进行零件杂质的制样，对于个别的零件在具备一定数量后才采用超声波清洗，对于油管、气管类的零件将采用灌洗的方法。
在对零部件进行清洁度检测时，首先需要根据零部件的类型确定相应的杂质制样方式。当杂质制样方式确定以后，为了保证检测实验准确性，需要减少杂质制样过程中的误差。对于同一件零部件使用不同剂量的清洗液进行清洗时，收集的残留杂质重量和颗粒数是不同的。为了减少清洗液剂量给检测结果带来的误差，所以在杂质制样过程中对清洗剂进行定量喷射，而清洗剂的定量确认是需要进行衰减实验得出。
衰减实验在 VDA19 和 ISO 16232 标准中有明确的规定，假设定量冲洗使用的清洗液的剂量为 Q，当使用的清洗液容量≥ Q 时，收集到的零部件携带杂质重量应当小于 10%，其表达式为：
为了确定最终的剂量 Q，需要多次进行实验，其中 n 为实验的次数，Ci 为每次实验得到的杂质重量，根据 ISO 16232 中的规定，实验次数 n ≤ 6。在实验过程中，每次都采用相同剂量的清洗液对零部件进行清洗，例如：对某一个工件使用 1 L 的清洗液进行清洗，当进行到第 5 次时，测量结果已经符合规定要求，如图 1 所示，这时就可以确定 Q 的数值为 5 L。如果实验进行到第 6 次提取到的结果没有达到 10% 以下，需要重新修改参数，进行实验，直到可以在 6 次之内得到的杂质重量小于之前杂质总重量的 10%，这时可以认为已经在最大程度上对杂质进行了提取。
杂质分析：为了可以更加准确的得到杂质成分的报告，近年来厂商在选择分析仪器时，逐渐淘汰了传统的光学显微镜、体视显微镜，采用更为先进高效的专用颗粒分析仪，这两者的区别如表 2 所示。
专用颗粒度分析仪实际上就是一个完整的清洁度分析系统，通常包含自动载物台、自动调整光学系统、控制端(PC)、专用软件等组成。它可以自动完成颗粒的统计、分析，专用颗粒度分析仪的分析结果具有重复性、再现行，而且用户可以根据自身的使用要求进行设置、调整，可针对性的进行观察、评定，最重要的是专用的颗粒度分析可以实现对试样整体区域的拼接工作，自主完成操作者设置下的分析报告，并将最大的颗粒图像呈现出来。
三、清洗效果的研究
对于变速箱总成来说，零部件的清洁度影响着整机的清洁度和使用性能，要想提升变速箱的整机性能，必须保证零部件的清洁度。为此，在零部件上线前进行清洗。为了确认零部件的清洗效果，在本文中研究了两种清洗方式的清洗效果，分别是超声波清洗和高压清洗。
超声波清洗：副轴总成是变速箱进行动力传递的关键一环，且副轴总成表面会直接与变速箱内部的润滑油接触，所以副轴总成表面的清洁度至关重要，它会直接影响整机的使用性能。由于超声波可以方便地完成对复杂、曲面工件的清洗，因此副轴总成采用超声波清洗，参见图 2。
超声波清洗是在运行过程中将声能通过换能器转化为机械振动，使清洗槽中的清洗液振荡流动，从而产生成千上万的微小气泡，气泡在超声波纵向传播的负压区形成并扩散，而在正压区，当声压达到一定的数值时，气泡快速增大，再突然破灭。在气泡破灭的瞬间就会产生冲击波，从而破坏不溶性污垢，达到清洗副轴表面杂质的目的。
为了确定超声波清洗的效果，将副轴清洗前后的状态进行了对比，如图 3所示。从图 3 中可以明显的看出，副轴总成在清洗前清洁度差，经过超声波清洗后清洁度得到了明显的改善。为了可以量化超声波的清洗效果，对副轴总成进行清洁度检测。检测时选择使用压力冲洗的方式对副轴表面的杂质进行采集制样。对制样进行分析可以得到，副轴表面的杂质总重量为 9.06 mg(≤ 16 mg)，最大的杂质尺寸为 224×122μm(≤ 800μm)，满足副轴总成清洁度的上线使用要求。
高压清洗：变速箱壳体主要由三部分组成，分别是前壳、中壳、后壳，而高压清洗不仅可以去除零部件的杂质，还可以去除毛刺，所以壳体采用了高压清洗的方式，参见图 4。高压清洗同样适用于行星架总成的清洗。
本文主要研究了变速箱中壳在高压清洗前后状态变化情况。高压清洗的原理就是高压泵在驱动电机的作用下，使管路内的水产生高压，通过喷枪的喷嘴流出，由于喷嘴的直径小于高压管路的直径，导致水流在经过喷嘴时加速，形成射流，射流产生的冲击力大于杂质的表面附着力时，就可以将杂质剥离，达到清洗的目的。
同副轴总成一样，为了确认高压清洗的效果，采用了对比的方式，参见图 5。从图 5 中可以看出，中壳表面的杂质在经过高压清洗后有了明显的变化。使用量化的方式确认中壳的清洗效果，对清洗后的中壳进行清洁度检测，检测结果显示，中壳表面的杂质总重量为 9.42 mg(≤ 35 mg)，最大的杂质尺寸为 694×581μm(≤ 800μm)，满足中壳清洁度的上线使用要求。
四、结论及改进措施
①在本文中使用对比的方式，研究分析了清洁度检测过程中常见零部件的杂质制样方式，最终杂质制样时选择采用压力冲洗的方式对变速箱零部件进行清洁度检测，压力冲洗的方式在使用的过程中不但操作方便，而且适用范围广，并且为了提高检测结果的准确性，在杂质制样时采用定量喷洗的方式，提升了检测过程中的一致性，减少因操作导致的结果误差。
②研究了传统的杂质分析方式与专用颗粒度分析仪器的优缺点，为了减少了外来因素的干扰，提高分析结果的重复性、再现性，确保检测结果的准确性，使用专用颗粒度分析仪对杂质进行分析、统计，确保了清洁度检测的准确。
③采用对比法展现了变速箱中副轴总成及中壳清洗前后表面杂质的状态变化，通过对比可以明显的看出，经过超声波清洗或者高压清洗后，副轴以及中壳表面的杂质清洁度有了明显的提升。为了以量化形式准确反映清洁度的变化，对副轴以及中壳进行了清洁度检测，检测结果均显示合格，说明超声波清洗的副轴总成以及高压冲洗的中壳满足了产品的上线要求。
参考文献略.