再制造发动机典型污垢的熔盐清洗工艺研究

摘要

随着国家对节能减排的不断强化，再制造工程作为绿色节能技术日益受到人们的重视。再制造过程中的清洗工艺是保证再制造过程中机械加工、热处理、涂装、电镀、装配、防锈等质量必不可少和需要反复进行的一道工序。
　　再制造毛坯表面的污垢类型复杂，污染程度大，分布广;坯料结构复杂，尺寸多样;另外，再制造坯料的清洗工程往往是再制造过程中污染产生的主要来源。传统的清洗技术远远不能满足再制造的发展要求。因此，需要研究和发展新的再制造清洗技术，从而获得良好的清洗效果，有效降低清洗成本以及减少对环境的影响。
　　熔盐作为清洗介质，本身具有工作温度高、性质稳定、流动性好等优点，熔盐清洗是再制造清洗的一个重要分支，它可以高效地从金属表面去除各种污染物，但是熔盐清洗在国内不论是在学术研究方面还是在实际应用方面都十分有限。针对这一不足，本文从熔盐清洗的清洗机理入手分别研究了再制造发动机毛坯表面典型污垢的盐浴清洗技术，通过试验得到盐浴清洗的最佳工艺参数并探究了适用于盐浴清洗的再制造毛坯材料。
　　详细分析了再制造毛坯表面常见污垢（油污、积碳、水垢、锈垢、有机涂层等）的形成机制以及熔盐清洗各类污垢的清洗机理，熔盐的清洗机制主要有热冲击作用，物理溶解作用，表面张力作用，润湿、乳化、抗絮凝作用以及化学反应作用。
　　利用曲面响应法分析了配方和温度的改变对熔盐清洗积碳的清洗能力的影响，试验表明熔盐清洗积碳随着温度和配方中亚硝酸钠质量分数的升高，清洗积碳的能力增强。建立了熔盐清洗积碳的周期模型和2min净洗力模型。通过熔盐清洗积碳的周期试验和2min净洗力试验，得到熔盐清洗积碳的最佳工艺参数:温度在330-360℃，NaOH质量分数控制在30％，NaNO2质量分数在40％以上。
　　利用正交试验方法分析了配方和温度的改变对熔盐清洗水垢和锈垢的影响，并和稀盐酸除水垢的方法进行了对比。试验表明熔盐清洗水垢随着温度和配方中氢氧化钠质量分数的增加清洗能力增强，但氢氧化钠质量分数的增加对清除锈垢的量并没有明显的变化。被锈垢均匀覆盖的试件经熔盐清洗一小时后，表面的锈垢并没有明显的去除，但是经熔盐处理后，试件表面的锈垢很容易被稀盐酸清除，几乎是单靠稀盐酸清洗时间的1/15。通过试验给出熔盐清洗水垢和锈垢的工艺推荐:熔盐除水垢时，NaOH质量分数控制在30-50％，温度在330-360℃，清洗时间在30-60min;清洗锈垢时先经熔盐处理一段时间后用稀盐酸清洗，可大大的减少酸洗时间。
　　最后本文测量了经熔盐处理前后的不同金属基体的硬度和抗拉强度，分析了熔盐清洗对不同金属基体的影响，显示了熔盐清洗合金钢和铸铁件的可行性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 再制造的概念

1．1．2 再制造清洗技术

1．2 熔盐清洗技术

1．2．1 熔盐的概念

1．2．2 熔盐的性质

1．2．3 熔盐清洗在再制造清洗中的优势

1．2．4 熔盐清洗的国内外研究现状

1．3 课题的提出与研究的意义

1．4 课题来源

1．5 研究内容

第2章 熔盐清洗机理及其清洗的表面污染物

2．1 KNO3-NaNO2-NaOH熔盐性质

2．2 熔盐的清洗机理

2．3 熔盐清洗工艺

2．4 污染物的成长机理

2．5 熔盐清洗的表面污染物

2．5．1 油污

2．5．2 积碳

2．5．3 油漆和涂料

2．5．4 水垢

2．5．5 锈垢

2．6 本章小结

第3章 基于三元熔盐的再制造发动机积碳清洗工艺试验研究

3．1 试验样品及设备

3．2 清洗工艺条件的选定

3．3 中心复合试验设计

3．4 清洁度检测及设备开发

3．5 清洗效果试验

3．5．1 清洗周期试验

3．5．2 净洗力试验

3．5．3 试验结论

3．6 本章小结

第4章 基于三元熔盐的再制造发动机水垢和锈垢清洗试验

4．1 熔盐清除水垢试验

4．1．1 试验设计

4．2．2 试验步骤和现象

4．3．3 试验分析

4．2 熔盐除锈试验

4．2．1 试验设计

4．2．2 试验结果与讨论

4．2．3 盐酸清洗试验

4．3 本章小结

第5章 熔盐清洗对基体的影响试验

5．1 样品和盐处理

5．2 硬度试验

5．2．1 试验设备

5．2．2 试验数据及分析

5．3 拉伸试验

5．3．1 试验设备

5．3．2 试验数据及分析

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读学位期间发表论文和参与的科研项目

致谢