韓 杰，楊士敏，蔡頂春

（長安大學(xué) 道路施工技術(shù)與裝備教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710064）

1 問題的提出

隨著國家對(duì)節(jié)能減排戰(zhàn)略的不斷強(qiáng)化，再制造工程作為綠色節(jié)能技術(shù)的重要方面日益受到人們的重視。工程機(jī)械產(chǎn)品量大面廣，發(fā)展工程機(jī)械產(chǎn)品的再制造對(duì)節(jié)能減排有著重大意義。工程機(jī)械產(chǎn)品的再制造是指以裝備全壽命周期理論為指導(dǎo)，以實(shí)現(xiàn)廢舊裝備性能提升為目標(biāo)，對(duì)廢舊裝備進(jìn)行修復(fù)、改造的一系列技術(shù)措施或工程活動(dòng)的總稱［1］，其流程如圖1所示。其中，再制造工藝技術(shù)中的清洗技術(shù)是保證再制造產(chǎn)品質(zhì)量、提高再制造環(huán)境效益的重要內(nèi)容。

圖1 機(jī)械產(chǎn)品再制造流程

2 老舊工程機(jī)械的特點(diǎn)

工程機(jī)械零部件由于磨損和老化，故障率高，維修費(fèi)用大，很難通過簡單的維修恢復(fù)其使用性能。另外，由于產(chǎn)品的更新?lián)Q代，很多舊機(jī)型已停產(chǎn)，市面上很難買到零配件。為滿足現(xiàn)今工程建設(shè)的需要，需通過再制造工程恢復(fù)老舊工程機(jī)械原有的使用性能，最大程度地發(fā)揮其作用。

再制造工程可分為恢復(fù)性再制造和升級(jí)性再制造。通過對(duì)老舊工程機(jī)械的拆解，其零部件可以分為報(bào)廢件（如攤鋪機(jī)熨平板、緊固件及液壓膠管等）、可再制造件（如軸類和軸承座類、輪胎等）以及經(jīng)拆解、清洗、檢驗(yàn)后無任何缺陷的可用件。

3 老舊工程機(jī)械零部件清洗過程

工程機(jī)械再制造零部件的清洗主要包括拆解前的清洗和拆解后的清洗。前者主要是去除零部件外部沉積的大量油污、灰塵、泥沙等污染物；后者主要是去除零部件上油污、銹蝕、水垢、積炭、油漆等污染物。拆解前的清洗一般采用自來水或高壓水沖洗，并用刮刀、刷子配合進(jìn)行。拆解后的清洗主要采用化學(xué)和物理的方法。再制造的清洗過程不同于維修前的清洗，維修前的清洗僅僅是對(duì)要維修的部分進(jìn)行局部清洗以便于維修，而再制造的清洗是對(duì)整個(gè)廢舊產(chǎn)品零部件進(jìn)行清洗，使得再制造零件滿足新品的使用要求。所以，再制造的清洗過程在整個(gè)再制造過程中占有重要地位，零部件的清洗質(zhì)量將直接影響再制造產(chǎn)品的質(zhì)量。

4 再制造清洗技術(shù)

4.1 物理清洗技術(shù)

常用的物理清洗方法有高壓水射流清洗技術(shù)、干冰清洗技術(shù)、超聲波清洗技術(shù)和激光清洗技術(shù)等。

4.1.1 高壓水射流清洗技術(shù)

工程機(jī)械零部件上的垢層，就其力學(xué)性能而言，可以分為脆性物體、塑性物體及黏彈性流體。水射流清洗技術(shù)是采用120 MPa以內(nèi)的高壓水射流進(jìn)行清洗，其機(jī)理是利用從不同形狀噴嘴噴射出來的具有很大穿透能力的高壓水射流來清除零部件表面的污垢［2］。該方法能有效地清通堵死的管、缸、槽、罐等，對(duì)設(shè)備本體無損傷，避免了機(jī)械清理、疏通所造成的損傷。清洗介質(zhì)為水，不需要添加清洗劑，無污染，且清洗效率高，操作簡便。

4.1.2 干冰清洗技術(shù)

用干冰清洗技術(shù)可以將工程機(jī)械零部件上對(duì)溫度敏感的污染物（如積碳）在短時(shí)間內(nèi)去除。其清洗機(jī)理是利用干冰超低溫、絕緣、易升華等特性，使干冰顆粒以壓縮空氣為載體作用于污物表面，使處理物表面的污垢在極短的時(shí)間內(nèi)凍到脆化及爆裂，形成一種微型“爆炸”，從而把污物帶離物體表面［3］。

干冰冷噴射清洗對(duì)于帶有橡膠、聚氨酯及聚乙烯等殘留物的去除效果特別好，不僅清洗效率高，同時(shí)也避免了化學(xué)清洗所帶來的二次污染問題。

4.1.3 超聲波清洗技術(shù)

超聲波清洗是在有機(jī)溶劑除油或酸洗的清洗過程中引入超聲波。當(dāng)超聲波的高頻（20kHz～50kHz）機(jī)械振動(dòng)傳給清洗液介質(zhì)以后，液體介質(zhì)在這種高波的振動(dòng)下將會(huì)產(chǎn)生近真空的“空腔泡”，對(duì)污染物產(chǎn)生“空化作用”，空化效應(yīng)產(chǎn)生的沖擊力及強(qiáng)烈振動(dòng)的氣泡可滲透到被清洗零件的表面和污垢之間，其超聲振動(dòng)加速了清洗液的乳化和增溶作用，從而剝離污垢薄膜。

超聲波清洗技術(shù)清洗速度快、效率高，對(duì)帶有深孔、細(xì)縫等形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工件尤為適用，可有效去除油脂、氧化皮、積碳、油泥等。

4.1.4 激光清洗技術(shù)

激光清洗是一種較新的清洗方法，它是指采用高能激光束照射工件表面，使表面的污物、銹斑或涂層發(fā)生瞬間蒸發(fā)或剝離，從而達(dá)到潔凈化的工藝過程［4］。它具有簡單方便、無二次污染、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，尤其在除銹、除漆、除泥污等方面顯示出其優(yōu)越性。激光清洗的實(shí)質(zhì)就是激光與污染層相互作用。激光清洗有以下4種方法：①激光干洗法，即用脈沖激光直接輻射去污；②激光＋液膜法，即首先沉積一層液膜于零件表面，然后用激光輻射，使液膜急劇受熱，產(chǎn)生爆炸性汽化，爆炸性沖擊波使基體表面的污染物松散，并隨沖擊波飛離零件表面；③激光＋惰性氣體法，即在激光的同時(shí)，用惰性氣體吹掃零部件，避免了表面再次被污染和氧化；④運(yùn)用激光使污物松散后，再用非腐蝕性化學(xué)方法清洗。

4.2 化學(xué)清洗技術(shù)

化學(xué)清洗是采用一種或幾種化學(xué)藥劑（或其水溶液）清除設(shè)備內(nèi)側(cè)或外側(cè)表面污垢的方法。其本質(zhì)是化學(xué)清洗劑從與之相接觸的污垢表面開始進(jìn)行溶解，同時(shí)清洗劑向污垢內(nèi)部滲透，減小污垢自身各顆粒間的結(jié)合力以及污垢與基體設(shè)備間的結(jié)合力，使污垢溶解或使污垢松散脫落而除去的過程。

清洗液是化學(xué)清洗的關(guān)鍵，其主要成分包括水、溶劑、表面活性劑、增潔劑和添加劑。長期以來，汽油、煤油、丙酮等有機(jī)溶劑充當(dāng)著清洗液的主要成分。但隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，這些溶劑已逐漸被更為環(huán)保的水基清洗劑代替。

4.2.1 水基清洗技術(shù)［5］

水基清洗技術(shù)常應(yīng)用于需去除極性污染的場(chǎng)合，其清洗效果主要來自于增潔劑和表面活性劑兩個(gè)部分。表面活性劑作為在零件表面上的活性成分，只會(huì)在污垢和零件材料之間生效，從而去除污垢并使污垢分散到清洗介質(zhì)中。增潔劑是一種無機(jī)鹽，會(huì)增加水的pH 值，易于去除固體顆粒，以合成的方式增強(qiáng)表面活性劑的清洗效果。

4.2.2 綠色化學(xué)清洗技術(shù)

綠色化學(xué)清洗就是綠色化學(xué)和化學(xué)清洗概念的結(jié)合，即在減少或消除有害物的使用且避免有害物質(zhì)產(chǎn)生的條件下，盡可能使用最少的化學(xué)藥劑去除物體表面積垢，而使其恢復(fù)原表面狀態(tài)的過程［6］。

綠色化學(xué)清洗技術(shù)要求在清洗過程中盡量使用對(duì)環(huán)境影響較小的清洗劑，同時(shí)在清洗完成后對(duì)廢棄的清洗液也要進(jìn)行無害處理，實(shí)現(xiàn)清洗過程的合格排放。

4.3 各種清洗技術(shù)的對(duì)比分析

各種清洗技術(shù)對(duì)比見表1。

表1 各種清洗技術(shù)對(duì)比表

5 總結(jié)

（1）工程機(jī)械再制造過程中零部件清洗是極其重要環(huán)節(jié)，直接影響再制造的成本和零部件再制造后的使用性能。

（2）工程機(jī)械再制造清洗過程主要是通過物理和化學(xué)的清洗技術(shù)，清除零部件表面的積碳、油泥、氧化皮等污物。

（3）工程機(jī)械再制造清洗技術(shù)主要有高壓水射流清洗技術(shù)、干冰清洗技術(shù)、超聲波清洗技術(shù)、激光清洗技術(shù)、水基清洗技術(shù)和綠色化學(xué)清洗技術(shù)等。

［1］ 徐濱士.綠色再制造工程及其在我國的應(yīng)用前景／／工程科技與發(fā)展戰(zhàn)略咨詢報(bào)告集［G］.北京：中國工程院，2002：125－130.

［2］ 曹昊翔，張正學(xué).水射流清洗技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及其前景［G］／／長沙礦山研究院建院50周年院慶論文集.長沙：長沙礦山研究院，2006：78－79.

［3］ 史金海，趙慶良.路安.干冰冷噴射清洗技術(shù)及其應(yīng)用［J］.哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005（5）：588－591.

［4］ 林喬，石敏球，張欣，等.激光清洗及其應(yīng)用進(jìn)展［J］.廣州化工，2010（6）：23－25.

［5］ 易舉，孫卓，Rainer Straub.水基清洗技術(shù)——航空航天零件工業(yè)綠色清洗技術(shù)介紹（二）［J］.國防制造技術(shù)，2009（6）：65－67.

［6］ 焦慶祝，楊婷，劉明婧，等.論綠色化學(xué)清洗［J］.清洗世界，2007（9）：22－26.