清潔度對(duì)自動(dòng)變速器的性能影響及檢測(cè)控制方法

楊海軍，楊浩成，田 婷

（陜西法士特汽車(chē)傳動(dòng)集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710077）

自動(dòng)變速器（Automatic Transmission, AT）的清潔度問(wèn)題是變速器行業(yè)普遍存在且困擾產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)很大因素，解決并控制好變速器的清潔度對(duì)提高產(chǎn)品性能、保證產(chǎn)品質(zhì)量、獲得市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)和客戶認(rèn)可意義重大。本文從影響清潔度因素、控制方法、解決辦法、清潔度標(biāo)準(zhǔn)的制定、檢測(cè)分析手段、檢測(cè)工藝流程和設(shè)備等多個(gè)方面進(jìn)行系統(tǒng)分析，對(duì)了解清潔度問(wèn)題以及系統(tǒng)解決清潔度問(wèn)題起到關(guān)鍵性作用。文章中論述到的方法，經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，經(jīng)得起推敲，能為產(chǎn)品質(zhì)量提升起到關(guān)鍵作用。

1 影響變速器零部件清潔度的因素和控制方法

1.1 毛刺因素及控制辦法

零部件在加工過(guò)程中因材質(zhì)、工件形狀、加工手段不同會(huì)產(chǎn)生毛刺，有的是間隔切削的翻邊毛刺，有的是因切削液或者油液粘連的鐵屑附著在零件上，這些毛刺有的可以簡(jiǎn)單清洗或擦除掉，有的則很難去掉。即使暫時(shí)不掉落的毛刺，隨著零部件在變速器中的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行摩擦后也會(huì)脫落，造成對(duì)變速器油道堵塞、干涉、異響等損傷風(fēng)險(xiǎn)，從而影響變速器的整機(jī)性能。通常去毛刺的方法也有很多，具體包括以下幾種方法。

1）毛刷去毛刺：比如鋁合金殼閥體零件在精加工完成后，用特殊材質(zhì)的定制毛刷對(duì)孔和面進(jìn)行去毛刺處理，具體為毛刺以刀具的方式隨數(shù)控機(jī)床主軸低轉(zhuǎn)速（500～800 r/min）進(jìn)給至孔內(nèi)或面上對(duì)毛刺進(jìn)行掃除。一般毛刷的直徑比孔直徑要大0.5～1 mm，不同的孔毛刷直徑不同，統(tǒng)一安裝于刀庫(kù)內(nèi)。經(jīng)過(guò)這種方法，對(duì)間隙性切削的零部件孔內(nèi)或面上的毛刺清理效果很好。

2）高壓清洗：零部件在加工完成后，要進(jìn)入高壓清洗工序，對(duì)零件表面、內(nèi)部進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)清洗，比如鋁合金殼體的清洗壓力為280～300 bar，閥體的清洗壓力為380～400 bar。用高壓清洗可以很好地去毛刺，清洗完成后再烘干。

3）振動(dòng)去毛刺：有的零部件，采用專(zhuān)用的振動(dòng)去刺機(jī)進(jìn)行去毛刺。

4）噴砂噴丸去刺：比如軸齒類(lèi)零件采用噴砂或者噴丸進(jìn)行去刺處理。

5）放大鏡手工去刺：一些特別重要的零件，比如變速器閥板中的油道、閥芯孔要求用毛刷、高壓清洗處理后還要百分百多工位放大鏡下檢查，用手工去毛刺，高壓氣槍輔助。

1.2 灰塵、環(huán)境及其他因素

變速器一些核心的零部件及總成對(duì)灰塵和環(huán)境有很高要求，主要體現(xiàn)為塵埃或者裝配過(guò)程的人、輔料、工具等產(chǎn)生的碎屑、汗液等雜質(zhì)附著在零件表面，從而影響零件的性能。通常的措施有：

1）裝配車(chē)間：整機(jī)整體設(shè)計(jì)為微正壓車(chē)間；閥體裝配車(chē)間、電裝車(chē)間要求更高，潔凈度要達(dá)到 10萬(wàn)級(jí)（潔凈度等級(jí)），恒溫恒濕，即為無(wú)塵車(chē)間裝配。

2）防護(hù)：個(gè)別重要工位，比如閥體和電裝車(chē)間要有特殊的防護(hù)服保證清潔。另外，零部件的運(yùn)輸、包裝、存儲(chǔ)環(huán)節(jié)要求有嚴(yán)格的管控措施，確保零部件清潔。

3）整機(jī)：變速器成品下線前要進(jìn)行功能測(cè)試和駐油，測(cè)試運(yùn)行環(huán)節(jié)后變速器油要放掉，起到油液對(duì)變速器內(nèi)部的塵埃及金屬微顆粒的清洗效果，然后重新注油。

4）磁鐵：變速器內(nèi)部油底殼通常安裝有幾塊磁鐵，因磨損產(chǎn)生的金屬顆粒會(huì)被磁鐵捕獲，附著在磁鐵上，也是凈化變速器運(yùn)行環(huán)境的手段之一。

2 控制清潔度的標(biāo)準(zhǔn)制定

受不同廠家和不同結(jié)構(gòu)變速器的影響，各企業(yè)對(duì)變速器的清潔度標(biāo)準(zhǔn)各有不同，但是其最主要的標(biāo)準(zhǔn)就是根據(jù)金屬顆粒度重量、非金屬顆粒度重量、尺寸的范圍為依據(jù)，并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品路試數(shù)據(jù)、對(duì)標(biāo)國(guó)際等多方面因素為參考而最終確定的標(biāo)準(zhǔn)。用代碼分類(lèi)將不同材質(zhì)和不同大小的零部件歸類(lèi)確定清潔度標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)很好的辦法。例如：代碼中字母表示最大允許的顆粒尺寸，如表1所示。如果沒(méi)有給出代碼中的字母，則默認(rèn)為D。

表1 顆粒度等級(jí)

大于30 μm的粒子中不允許存在以下物質(zhì)（石英、金剛砂、沙碩、玻璃及其他類(lèi)似物質(zhì)）。但特殊定義的顆粒除外（如墊圈邊上的微小顆粒）。

在決定最大顆粒度等級(jí)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇代碼標(biāo)識(shí)D所要求的內(nèi)容。代碼標(biāo)識(shí)B的適用于功能上需要高清潔度要求的部件，例如油路和控制單元中的所有零部件。代碼中的數(shù)字表示殘留物的最大允許重量（單位：mg），如果沒(méi)有數(shù)字等級(jí)，則按照附錄中的規(guī)定執(zhí)行。

清潔度等級(jí)的確定根據(jù)特殊附錄中的要求和零件自身的重量來(lái)決定。部分零件適用于其自身列出的相關(guān)顆粒度大小和清潔度等級(jí)。對(duì)于個(gè)別特例件，可以根據(jù)它們的功能，重新規(guī)定更高或更低的清潔度等級(jí)。

2.1 大型鋁制部件

按呂制零件的重量大小劃分，界定允許雜質(zhì)重量范圍，單件零件雜質(zhì)含量單位為毫克。例如：鋁制部件主要有后蓋、活塞、軸承環(huán)、摩擦片支架、擋油板，中殼、齒轂按表2所示等級(jí)執(zhí)行。

表2 公差等級(jí)劃分

2.2 中小型部件

按零件的重量大小劃分，界定允許雜質(zhì)重量范圍，單件零件雜質(zhì)含量單位為毫克。例如：主要有金屬管、泵殼、閥體、中心擋板、隔板、中間架，氣缸等零件可按表3所示標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

表3 公差等級(jí)劃分

2.3 鋁合金部件

按零件的重量大小劃分，界定允許雜質(zhì)重量范圍，單件零件雜質(zhì)含量單位為毫克。例如：鋁合金部件有變速箱殼體、變矩器殼體、離合器殼，后殼等零件可按表4所示標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

表4 公差等級(jí)劃分

2.4 鋼和熱處理后的鋼

按零件的重量大小劃分，界定允許雜質(zhì)重量范圍，單件零件雜質(zhì)含量單位為毫克。例如：傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)軸、內(nèi)齒圈、內(nèi)齒圈支架、軸承環(huán)、導(dǎo)向輪輪轂、導(dǎo)向輪軸、行星齒輪支架、小齒輪軸、斜齒輪、邊軸、中心輪、正齒輪、環(huán)形輪、支架等零件可按表5所示標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

表5 公差等級(jí)劃分

2.5 鍛件

按零件的重量大小劃分，界定允許雜質(zhì)重量范圍，單件零件雜質(zhì)含量單位為毫克。例如：鍛件導(dǎo)向輪軸、油泵殼體等零件可按表6所示標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

表6 公差等級(jí)劃分

如此，對(duì)各種零件按材料、幾何大小進(jìn)行分類(lèi)，制定不同的清潔度控制等級(jí)，通過(guò)檢測(cè)后按報(bào)告進(jìn)行比對(duì)，確認(rèn)其顆粒度重量、尺寸，纖維物質(zhì)的大小等緯度判定是否在清潔度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，從而確定清潔度是否滿足要求，為清潔度檢測(cè)提供了依據(jù)。

3 清潔度工藝流程

3.1 AT清潔度檢測(cè)類(lèi)型

AT清潔度檢測(cè)分零部件和整機(jī)兩種，清潔度檢測(cè)流程如圖1、圖2所示。

圖1 零部件清潔度檢測(cè)

圖2 整機(jī)成品清潔度檢測(cè)

零部件清潔度流程是對(duì)單個(gè)部件進(jìn)行清洗度檢測(cè)；整機(jī)清潔度檢測(cè)流程是對(duì)變速器整箱拆解后所有零部件進(jìn)度檢測(cè)結(jié)果的總和進(jìn)行判定，通常也是雜質(zhì)和顆粒物重量和尺寸大小，以及纖維和其他成分的尺寸大小為主要判定依據(jù)。

3.2 清潔度檢測(cè)流程

清潔度檢測(cè)流程為高壓清洗—過(guò)濾—干燥（烘干）—稱(chēng)重—顯微鏡分析—檢測(cè)報(bào)告。

3.2.1 高壓洗滌法

1）洗滌：零部件分類(lèi)放到清潔度檢查裝備上進(jìn)行洗滌。

2）使用帶有溶劑的洗滌液并帶有 10 psi（0.68 bar）壓力噴嘴的噴槍對(duì)零部件全面均勻地進(jìn)行噴射去除雜質(zhì)。但主殼體、液力變矩器殼體的外觀部位及內(nèi)部螺栓拆下后螺栓孔里的雜質(zhì)不進(jìn)行采集。

3）作業(yè)時(shí)，為了安全起見(jiàn)需佩戴防護(hù)眼鏡及穿戴塑料手套。

3.2.2 過(guò)濾

1）過(guò)濾前濾紙重量測(cè)定記錄后使用過(guò)濾裝置過(guò)濾洗滌液。

2）為了完全去除容器中剩下的油質(zhì)等雜質(zhì)可以使用白醇、n-庚烷等溶劑。

3）濾膜上如有剩余油質(zhì)可用甲苯融解油質(zhì)。

4）為了使過(guò)濾紙不能過(guò)濾的油質(zhì)（防銹油等）完全過(guò)濾掉，可以使用有機(jī)溶劑溶解過(guò)濾。

5）為了縮短過(guò)濾時(shí)間可以使用真空碰泵（Suction）進(jìn)行過(guò)濾。

6）過(guò)濾中如出現(xiàn)雜質(zhì)過(guò)大造成的速度延遲現(xiàn)象時(shí)可以更換新的過(guò)濾紙，這時(shí)必須把過(guò)濾前測(cè)定的重量記錄下來(lái)。

3.2.3 干燥（烘干）

1）過(guò)濾結(jié)束后濾紙需用約溫度60 ℃進(jìn)行12 h以上的充分干燥。

2）干燥過(guò)程中需防止濾紙的損壞。在干燥器充分防熱（約30分鐘）后測(cè)定其重量。

3.2.4 雜質(zhì)的測(cè)定

1）重量測(cè)定。過(guò)濾后及過(guò)濾前的濾紙重量按照以下方法進(jìn)行計(jì)算測(cè)定。單位需在0.01 mg。

雜質(zhì)總重量=過(guò)濾后的濾紙重量-過(guò)濾前的濾紙重量

2）雜質(zhì)大小的測(cè)定。重量測(cè)定結(jié)束后用實(shí)體顯微鏡測(cè)定干燥濾紙的大小。

3）測(cè)定好后的雜質(zhì)重量及大小依據(jù)清潔度檢查評(píng)分表進(jìn)行記錄，并向相關(guān)部門(mén)進(jìn)行通報(bào)。

3.2.5 結(jié)果數(shù)據(jù)分析

顯微鏡放大圖如圖3所示。

圖3 顯微鏡放大圖

記錄統(tǒng)計(jì)如圖4所示。

記錄檢測(cè)分析數(shù)據(jù)，形成曲線，與標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)后可清洗判定結(jié)果，形成測(cè)定報(bào)告。

4 清潔度檢測(cè)設(shè)備及檢測(cè)過(guò)程

清潔度檢測(cè)設(shè)備如圖5所示。

圖5 清潔度檢測(cè)設(shè)備

檢測(cè)過(guò)程：清洗—過(guò)濾—烘干—稱(chēng)重—分析。

檢查周期：根據(jù)計(jì)劃制定檢驗(yàn)頻次。

判定為不符合處理：根據(jù)清潔度附錄標(biāo)準(zhǔn)判定檢測(cè)試驗(yàn)產(chǎn)品的處理：區(qū)分出可再利用和不可再利用的部件后，把可再利用部件轉(zhuǎn)移到裝配工序中，不可再利用部件廢棄處理。例如離合器摩擦片的情況將不再使用。

5 總結(jié)

通過(guò)對(duì)影響變速器清潔度的因素進(jìn)行分析，制定合理的清潔度標(biāo)準(zhǔn)，采取科學(xué)的清潔度檢測(cè)手段，變速器的性能和壽命獲得了保障。經(jīng)過(guò)對(duì)變速器清潔度問(wèn)題進(jìn)行梳理和生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)，該套控制檢測(cè)辦法為提高AT的品質(zhì)實(shí)際有效，很值得推廣和應(yīng)用。