干式與濕式清洗機在大型沖壓線上的應用對比

居躍峰，吳騰飛，趙天明，于明湖

（上海通用汽車有限公司 整車制造工程部，上海 201206）

1 干、濕式清洗機概況及國內(nèi)外應用現(xiàn)狀

目前，對于乘用車產(chǎn)品，客戶對其外觀質(zhì)量要求甚高，作為整車制造商，在沖壓生產(chǎn)中確保汽車外覆蓋件的品質(zhì)十分重要。而對于汽車制造四大工藝之首的沖壓工藝，對沖壓件外觀質(zhì)量影響最大的當屬板料的表面清潔質(zhì)量。目前沖壓生產(chǎn)中對板料清潔質(zhì)量控制主要有兩道工序：其一為開卷落料線配置清洗機對卷料帶進行清洗；其二為在板料進入壓力機前進行清洗（在線清洗和離線清洗）。對于后者，目前最主流的形式是在沖壓線線首配置一臺濕式清洗機，板料經(jīng)過清洗機時，附著在板料上下表面的微粒便被清除，然后再將清潔后的板料送入壓力機。上述濕式清洗機即為采用專用清洗油對汽車外覆蓋件板坯進行清洗，其結(jié)構(gòu)及原理如圖1、2所示。

圖1 SMT清洗機

圖2 四輥濕式清洗機原理圖

與之相對的干式清洗機則采用以皮帶刷為核心的清洗元件，顛覆了濕式清洗機的原理和結(jié)構(gòu)，如圖3、4所示。據(jù)統(tǒng)計，目前干式清洗機作為一種新設備和新技術(shù)也已陸續(xù)在國內(nèi)外得到推廣和應用。

圖3 干式清洗機總體結(jié)構(gòu)

圖4 干式清洗機局部結(jié)構(gòu)

干式清洗機作為一種新設備，相對于濕式清洗機有其自身特點與優(yōu)勢，因而在國外諸多整車廠得到應用，如奔馳、寶馬、大眾（奧迪）、薩博、歐寶、沃爾沃等公司。美國通用、福特等公司及日本本田等至今均有1～6年應用歷史，其中通用在北美已有4個工廠采用該設備。國內(nèi)沈陽寶馬、成都吉利-沃爾沃和北京奔馳等也開始引入了相關應用。

2 干式清洗機原理及核心結(jié)構(gòu)

干式清洗機原理是通過上下布置的兩套皮帶刷對板料表面進行清潔，如圖5所示。兩套皮帶刷運動方向與板料運動方向垂直，皮帶刷前后具有壓緊板料的引入夾持輥輪，待板料通過皮帶刷區(qū)域，其上的污垢通過皮帶刷表面的刷毛進行清理。而皮帶刷本身的清潔通過三道工序進行（圖4、6）：①通過一組旋轉(zhuǎn)的機械打松裝置將附著在皮帶刷毛上污垢進行打松，同時對于大顆粒的污漬亦可拋出；②待污漬被打松后，高壓空氣進行強制噴流，將污漬清理出皮帶刷表面；③被打松清理掉的污漬通過中央真空抽吸系統(tǒng)分離出來，從而實現(xiàn)皮帶刷的自潔。清潔噴射液的作用機理是使污漬在被強制清理時更易于清潔。

圖5 干式清洗機清洗原理

圖6 干式清洗機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

3 干、濕式清洗機功能及性能對比

相關實驗數(shù)據(jù)表明，干式清洗機對所有微粒的平均清除率達98.4%以上，大于50μm的微粒清除率達99.6%，而大于100μm的微粒其清潔能力幾近100%。而傳統(tǒng)濕式清洗機總體平均清潔能力一般在97.6%。圖7為福特墨西哥Cuautitlin工廠于2009年在6個月中對濕式與干式清洗機分別做的20次和35次清洗試驗統(tǒng)計結(jié)果散點圖，結(jié)果顯示濕式清洗機的平均清除率為91.5%。而干式清洗機的平均清除率達到99.0%，干式清洗機的清洗性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)濕式清洗機。

另據(jù)GM北美Arlington工廠在2013年2月～3月份一個月期間對干式清洗機用于鋼板和鋁板件清洗時得出的一項總的實驗測試數(shù)據(jù)，統(tǒng)計結(jié)果如表1所示。

表1 GMNA對干式清洗機實驗測試統(tǒng)計結(jié)果

實驗測試亦表明干式清洗機清潔能力較為理想。盡管不同車企因生產(chǎn)制造工藝的不同、對零件要求的不同而對板料表面污垢微粒尺寸控制要求亦有差異，從而對干式清洗機的清潔能力的要求亦有差別，但總體來說，干式清洗機的清潔效果優(yōu)于傳統(tǒng)濕式清洗機，干式清洗機不失為一種性能良好的清洗設備。

4 干、濕式清洗機應用成本對比

傳統(tǒng)濕式清洗機因其清洗機理是在板料上噴油后，通過刷輥對板料進行刷洗，最后經(jīng)過擠干輥去除一部分清洗油，因而，附著在板料表面的一部分清洗油充當了潤滑油的角色。但在干式清洗機中則不具備此功能，因而常規(guī)上須配置一臺涂油機與干式清洗機進行搭配使用，以滿足生產(chǎn)的需要。在設備初期投入方面，濕式清洗機的前期投資費用約為500萬以上，干式清洗機與涂油機共計投資約為410萬元；在設備的備件費用方面，據(jù)相關使用經(jīng)驗與統(tǒng)計，濕式清洗機年均維護費用約59.4萬元（10年期統(tǒng)計），而干式清洗機預期年均費用為16萬元左右。表2為干式清洗機與濕式清洗機的投資和備件費用對比。對于潤滑油耗投資，因涂油機本身的專業(yè)性，相比濕式清洗機的普適潤滑的耗油情況以及零件的成形上更具優(yōu)勢。另外，對于設備的運營費用，干式清洗機和涂油機的運行總功耗亦低于傳統(tǒng)的濕式清洗機，當然具體的定量對比分析尚待進一步統(tǒng)計研究。

表2 干、濕式清洗機投資及年均備件費用對比

5 結(jié)束語

通過對干式與濕式清洗機的技術(shù)原理及結(jié)構(gòu)、清洗效果以及應用成本進行對比分析，結(jié)果表明干式清洗機在清洗功能上與傳統(tǒng)的濕式清洗機具備相同效果，甚至更優(yōu)于濕式清洗機。當然鑒于濕式清洗機兼具清洗和涂油功能，干式清洗機尚需與涂油機搭配使用。另外在實際應用中，對于設備備件的預算投入，干式清洗機也有著濕式清洗機不可比擬的優(yōu)勢。

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