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碳氢清洗技术在如何服务航空航天行业?

发布时间:2022-07-28 10:59:17人气:71

  当前航空发动机燃油控制附件修理后主要依靠汽油、煤油等有机溶剂,采用人工擦拭、刷洗、汽油冲洗机、超声波、脉冲冲洗等方式对壳体、小零件和精密偶件进行清洗,但这些清洗溶剂存在易燃易爆、对人体健康有危害等问题,同时随着批产规模的不断扩大,燃油控制附件的清洗工作量急剧增加,清洗质量差且劳动强度大,已经很难满足修理作业的实际需求。

  由于清洗质量直接影响附件的修理质量,因此,针对燃油 控制附件的清洗,设计并引进了高效智能化清洗设备,配合碳氢清洗剂取代当前的清洗方式,消除安全隐患,降低劳动强度,提高修理效率和清洗质量,满足产品修理的当前需求。

  1 先进碳氢清洗工艺设计

  1.1 喷淋冲洗工作原理

  清洗剂通过循环泵进入工作腔,通过工作腔内液位上端的喷嘴射出,再经过滤器循环后返回工作腔。喷淋清洗通过对零件表面进行简单清洗可以达到预清洗的目的。

  1.2 浸没射流工作原理

  当壳体、零件和偶件浸没到溶液中,通过一定压力的油压冲击表面,在溶液与壳体接触的周围会产生漩涡,漩涡对一般性的盲孔或者孔颈比较小的通孔的内部细小颗粒具有良好的清洗效果。国外试验表明,在空气中和浸没溶液中用相同的压力冲击一件物体时,浸没液体的物体所受的冲击强度远高于空气中被清洗零件所受的冲击强度。

  


  打开百度APP看高清图片1.3 真空超声波工作原理

  频率高于 20kHz 的声波称为超声波,声波的传播是能量传递的一种方式。超声波的能量决定着清洗的洁净度。在液体中存在着极小的气泡,当超声波以正负压交替产生(其交替的频率达每秒数万次)的形式在液体中传播时,这些极小的气泡会在负压区因负压的突然产生而迅速长大,又会在正压区因正压的突然产生而急速闭合破裂,这就是超声空化作用。

  真空超声波技术相比于原始的超声波技术具有更好的清洗效果。当被清洗的工件浸没于清洗溶液中时,超声波作用于工件的内外表面,因空化泡破灭产生强大的冲击波,污垢层在冲击波的作用下被剥离、分散及脱落,即可达到清洗的目的。壳体、小零件、精密偶件因结构复杂并带有各种盲孔、微孔,特别适宜采用此清洗方式进行清洁。

  1.4 蒸气脱脂与真空干燥工作原理

  蒸气脱脂主要适用于去除零件表面的油和油脂。清洗介质实际上是一种由具有优良去脂性的非卤代烃或卤代烃组成的蒸汽。溶剂蒸气的清洁度极高,对产品表面或内部具有极佳的清洗效果。蒸气脱脂后需进行真空干燥,并对燃油附件进行防锈保护处理。

  1.5 脉冲清洗工作原理

  脉冲冲洗主要针对燃油附件壳体内部复杂油路的冲洗。通过工装夹具对指定位置油路进行固定,再经过油气交替模式进行高压脉冲冲洗,冲洗介质需要加温。脉冲冲洗工装夹具需针对各附件壳体产品结构特点和油路分布进行针对性设计。该方法对较深盲孔、孔径较大的内孔与内腔具有良好的清洗效果。

  1.6 智能化清洗线设计及工艺

  基于现有的清洗方式和当前先进的清洗技术,结合航空发动机燃油附件产品的特点,为提高产品清洁度、提高产能与生产效率,拟选用国际主流的碳氢溶剂清洗机和全新的智能化脉冲冲洗机进行现有清洗方式的替代,采用步入式独立式真空干燥装置、步进式自动油封防锈蚀装置,增加清洗手段,提高清洗效率,降低产品清洗冗余度,解放生产力。

  


  1)清洗剂的选择

  a. 污染物种类的确定

  因涉及的燃油控制附件产品多为航空发动机工作后待修理的产品,污染物成分相对复杂,主要有油脂、工作后的金属屑、修理过程中的研磨膏,少量固化的油脂等,因此采用报废的主燃油调节器与喷口—加力调节器部分壳体、小零件、精密偶件作为试验对象,以经过新的清洗工艺后零件表面和内部的洁净度作为最终判定标准。

  b. 清洗时间的确认

  壳体、小零件与偶件,除保持分解后的初始污染状态外,额外进行人为污染物添加,如往内孔放入一定量的金属屑,进行研磨膏研磨,在表面和内部涂抹倾倒一定量的杂质油污等,以增加清洗难度。

  c. 清洗剂的确定

  碳氢清洗剂主要成分为碳氢化合物,碳氢清洗剂是一种相对环保的新型清洗剂,而使用碳氢清洗剂的设备一般具有蒸馏回收功能,与所清洗产品污染物具有很好的相容性,碳氢化合物的闪点相对较高,大约在 50℃~ 75℃,性能稳定,对人体伤害较低且基本无残留,并且碳氢溶剂具有一定的防腐防锈蚀功能。

  2)清洗工艺流程

  确定如图 1 所示的清洗线工艺流程以及如图 2 所示的碳氢清洗工艺流程。碳氢清洗过程中的单腔体属于全真空密闭系统,所有的清洗流程都是在一个清洗舱内完成,只有当工件被清洗和干燥以后,清洗舱门才会打开。溶剂由制冷机组回收,排放接近于零,具有环保和安全性。从开机到完成清洗,整个系统全部是在真空保护状态下进行喷淋和射流清洗,对于局部污染较重的产品可适当进行浸泡和人工刷洗,或通过增加碳氢溶剂清洗机和脉冲清洗剂的清洗时间对产品进行二次清洗,直至清洗合格为止。

  2 工艺试验验证

  2.1 试验件验证及实例图片

  零件产品表面与内部覆盖的污染物多为油粒混合物、金属屑、研磨膏等,使用碳氢溶液清洗剂后通过试验得出对比结果,壳体、小零件、精密偶件表面内部通过目视观测基本完全清洗干净。

  


  


  2.2 实物验证过程

  结合原有工艺检测方法 GJB420A污染度为 6 级,参考欧洲汽车行业技术清洁检测标准 VDA19.1,对两种清洗工艺进行产品抽样对比检测试验,检测产品表面和内部金属颗粒与非金属颗粒含量。

  由检测结果可知,金属颗粒与非金属颗粒含量明显减少,清洁度得到极大提升。同时,以上产品在以传统方式进行清洗时,需要两名工作者,清洗时间约为 2 小时;采用新的清洗工艺,只需要一名工作者,清洗时间约为 45 分钟,清洗效率得到显著提高。

  


  3 结论

  通过对航空发动机燃油附件壳体、小零件与精密偶件的清洗验证,证明了碳氢清洗工艺流程的清洗效果设置合理。与汽油、煤油等有机溶剂手工清洗相比,碳氢溶剂清洗机可极大地降低因有机溶剂挥发给工作场所带来的高危险性和对操作人员的身体毒害等问题,大幅降低人员劳动强度,缩短生产周期,清洗质量满足燃油附件产品材料多、壳体内部油路复杂的要求,提高了产品的清洁度和生产效率,是未来燃油附件清洗的发展方向。

  内容选自《航空维修与工程》杂志 ,感谢原创者的辛苦付出,部分内容有改动,如有不妥之处请联系。