低溫等離子清洗技術處理發動機涂膠面

目前,在汽車發動機領域,油底殼與曲軸箱、曲軸箱與缸體等密封面通常采用硅膠密封,這些硅膠密封面常因殘留有機物(如珩磨油、切削液、清洗液等)造成硅膠的附著力不足,從而導致密封失效,發動機漏油。目前的常規工藝為涂膠前對涂膠面進行人工擦拭,而人工擦拭存在諸多缺點,無法達到清潔的要求。等離子清洗技術的應用能夠很好地解決這些問題,目前已經應用到光學行業、航空工業、半導體業等領域,并成為關鍵技術,變得越來越重要。

等離子清洗原理

等離子體

等離子體是物質的第4種形態,當氣態物質溫度不斷上升,將會發生電離,當電離達到一定程度后,物質的狀態發生根本變化,物質的這種形態我們稱之為物質的第四態,即等離子態。

在等離子體中主要存在以下幾種物質:電子、激發態的原子、分子和原子團(自由基)、離子(離子態原子、離子態分子)、分子解離反應過程中生成的紫外線、未反應的原子、分子等,但物質在總體上仍保持電中性狀態,如圖1所示。

等離子體

圖 1 等離子體組成

等離子清洗機

等離子體根據溫度可以分為高溫等離子體和低溫等離子體,高溫等離子體對物質表面的作用太過強烈,因此基本不會用于清洗領域;而低溫等離子體,其放電過程中雖然電子溫度很高,但是其他重粒子溫度較低(具有低溫特性),因此整體呈低溫狀態;低溫等離子體內富含大量活性粒子,如氣體離子、電子、激發態原子、分子、自由基等,這些活性粒子可以在極短時間內與有機化合物發生化學反應和物理反應,將有機物分解,因此可以將等離子技術應用到清洗領域。

等離子清洗發動機涂膠面上的應用發動機涂膠面殘留的有機物薄膜,通常為碳氫氧化合物(CXHYOZ);等離子清洗的過程如下:將壓縮空氣電離成低溫等離子體,通過噴槍噴射到涂膠表面,利用等離子體(主要利用壓縮空氣中的氧氣作為反應氣體)對有機物的分解作用,將涂膠表面殘留的有機物進行分解,以達到清潔目的。

反應過程主要有兩種:第一種化學反應,將壓縮空氣電離后獲得大量氧等離子體;氧等離子體與有機物作用,把有機物(CXHYOZ)分解成二氧化碳和水,如圖2所示。第二種是物理反應,壓縮空氣電離成等離子體后,等離子體內的高能粒子以高能量、高速度轟擊涂膠面表面,使分子分解。

圖 2 化學反應過程

在等離子清洗后,想測試油底殼表面處理的結果,通常用水滴角或達因值來衡量,測試結果如下:

水滴角越小,說明固體表面(油底殼涂膠面)的潤濕性能越好,表示該表面的清潔程度越好,利于硅膠密封;水滴角越大,說明固體表面(油底殼涂膠面)的潤濕性能越差,表示該表面的清潔程度越差,不利于硅膠密封。如圖8所示,油底殼涂膠面在使用等離子處理前,水滴角檢測結果為78.699°;如圖9所示,等離子處理后,水滴角檢測結果為19.649°,提升效果非常明顯。對標國際案例,水滴角達到20°左右說明涂膠面表面清潔程度已經很好,不會因硅膠附著力不足導致漏油。

等離子處理前后對比

通過使用等離子束對油底殼涂膠表面進行處理,以去除涂膠表面上的有機化合物;經過驗證,等離子處理后,水滴角從78.699°提升至19.649°,達因值從32提升到50,大幅度提升了涂膠表面的清潔程度,從而提升了涂膠表面硅膠的附著力,保證了質量,消除涂膠面的漏油風險。

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