呂學(xué)益LV Xue-yi；劉偉萍LIU Wei-ping；鄭羽健ZHENG Yu-jian；徐鴻飛XU Hong-fei；王榮康WANG Rong-kang

（柳州東方工程橡膠制品有限公司，柳州 545025）

0 引言

隨著世界工業(yè)高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)要求的提升，在減隔震領(lǐng)域各類(lèi)支座產(chǎn)品的性能要求也日益升高。其中隔震橡膠支座產(chǎn)品對(duì)極限抗剪性能的要求，尤其是高大建筑、跨海大橋或LNG 等大型工程項(xiàng)目要求進(jìn)行不小于400%的極限剪切變形檢測(cè)合格（部分地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)要求甚至達(dá)到450%）。對(duì)于400%的極限剪切變形檢測(cè)來(lái)說(shuō)，橡膠與鋼板的表面附著力也要求非常高。因橡膠類(lèi)支座本體是由不同尺寸、形狀的膠片和鋼板層疊鑲嵌，在一定的溫度、壓力下經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間硫化、粘合而成。支座鋼板清洗后表面的潔凈度是影響橡膠與鋼板粘結(jié)剝離強(qiáng)度的一個(gè)非常關(guān)鍵的因素，《GB 20688.4-2007 橡膠支座 第4 部分：普通橡膠支座》中表3 中要求，橡膠與鋼板粘結(jié)剝離強(qiáng)度＞10kN/m，所以支座內(nèi)部上下內(nèi)連接鋼板及加勁鋼板，涂膠前需要進(jìn)行嚴(yán)格的清洗控制鋼板表面的潔凈度來(lái)達(dá)到相應(yīng)的剝離強(qiáng)度要求。以下分別對(duì)橡膠支座鋼板生產(chǎn)中所采用的3 種清洗方式進(jìn)行分析類(lèi)比，主要針對(duì)不同集成流線清洗方式進(jìn)行介紹。

1 清洗原理

工業(yè)清洗實(shí)際上是對(duì)工件附著的各種復(fù)雜污垢進(jìn)行清理，根據(jù)清洗方法和原理可分為：化學(xué)清洗、物理清洗和微生物清洗；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)備工業(yè)側(cè)或水側(cè)表面污垢的方法。它是借助清洗劑對(duì)物體表面污染物或覆蓋層進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化、溶解、剝離以達(dá)到清洗的目的。常見(jiàn)的化學(xué)清洗包括用各種無(wú)機(jī)或有機(jī)酸去除金屬表面的銹垢、水垢，用漂白氧化劑去除物體表面的色斑等。物理清洗是借助各種機(jī)械外力和能量使污垢粉碎、分解并剝離離開(kāi)物體表面，達(dá)到清洗的效果。即凡是利用熱學(xué)、力學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、電學(xué)的原理去除表面污垢的方法都應(yīng)該歸為物理清洗范圍。目前常用的物理清洗方法有高壓水射流清洗、干冰清洗、激光清洗和超聲波（爆破）清洗等。微生物清洗是利用微生物將設(shè)備表面附著油污分解，轉(zhuǎn)化成為無(wú)毒無(wú)害的水溶性物質(zhì)的方法。這種清洗把污染物（如油類(lèi)）和有機(jī)物徹底分解，是真正意義上的環(huán)保型清洗技術(shù)。

2 橡膠支座待洗鋼板的特點(diǎn)

通常橡膠支座鋼板的生產(chǎn)需要經(jīng)過(guò)機(jī)加工、拋丸、校平、清洗、涂膠等工序，其待洗鋼板主要是加勁鋼板、內(nèi)連接鋼板及內(nèi)封層鋼板。支座鋼板的材質(zhì)主要為：Q235、Q345 鋼板、1Crl8Ni9T 及0Cr19Ni13Mo3 不銹鋼板等。支座鋼板尺寸跨度范圍較大，一般尺寸范圍100～1800mm，厚度在2～50mm 之間。鋼板的形狀類(lèi)型各異，主要有圓形或矩形，部分鋼板中間存在大小不同、形狀各異的通孔、螺紋孔或者盲孔；大部分鋼板因?yàn)樾枰克⒛z粘劑，所以這些鋼板都經(jīng)過(guò)拋丸處理。對(duì)于不同的要求分為2#，5#標(biāo)準(zhǔn)，要求不同標(biāo)準(zhǔn)的鋼板，表面的拋丸的麻度不同。經(jīng)過(guò)拋丸處理后的鋼板表面存在凹凹凸凸的槽、坑，這些槽、坑非常容易存儲(chǔ)污垢。

清洗的目的主要是將污垢從鋼板表面去除，獲得理想潔凈的表面來(lái)滿(mǎn)足后續(xù)涂膠工序?qū)︿摪鍧崈舯砻娴囊?。在清洗過(guò)程中從清洗對(duì)象表面取出的雜質(zhì)統(tǒng)稱(chēng)為污垢，因橡膠支座鋼板通過(guò)復(fù)雜的車(chē)、銑、刨、磨、鉆等機(jī)械加工（部分經(jīng)過(guò)熱處理）及拋丸后獲得，通常會(huì)攜帶有粉塵、冷卻油、沖壓油、拋丸后的鐵粉、砂輪油石粉和氧化皮等污垢。這些污垢雜質(zhì)大多數(shù)是附著在鋼板的外部表面上，此時(shí)可以用比較常規(guī)的方法進(jìn)行清洗。如一些裸露環(huán)境下的鋼板在與空氣中的水分、氧氣及二氧化碳的接觸過(guò)程中，表面會(huì)被氧化生產(chǎn)鐵銹，將給清洗增加難度。還如經(jīng)過(guò)拋丸后的鋼板表面會(huì)產(chǎn)生一層硬質(zhì)的氧化皮，以及大量拋丸后的鐵粉及沙粉會(huì)存留在鋼板的孔、槽內(nèi)，這些將大大增加清洗難度。

3 橡膠支座鋼板的清洗現(xiàn)狀

由于減隔震行業(yè)的特殊性、制造工藝的復(fù)雜性，國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段對(duì)各種減隔震橡膠制品組成的鋼板清洗方式主要有：傳統(tǒng)手工洗及部分自動(dòng)、半自動(dòng)清洗。一般采用人工溶劑采用毛刷進(jìn)行刷洗，主要存在清洗效率低下、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、清洗質(zhì)量存在人為因素影響，質(zhì)量不穩(wěn)定，清洗不徹底問(wèn)題。部分采用簡(jiǎn)單的半自動(dòng)設(shè)備清洗，清洗不徹底，清洗效率低。部分清洗線只是單一進(jìn)行清洗或者單一進(jìn)行干燥，清洗不徹底，有的干燥效果差，局部干燥不全，有的清洗與干燥銜接不當(dāng)沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行干燥，造成干燥不全出現(xiàn)反銹現(xiàn)象，難以得到長(zhǎng)效防銹保證。另，鋼板的除污溶劑，有的采用有毒、有害破壞環(huán)境的液體（如：三氯乙稀，三氯乙烷，二氯甲烷，四氯化碳），存在毒性對(duì)操作人員造成危害及對(duì)環(huán)境（對(duì)臭氧層有破壞作用）造成破壞；有的為了提高清洗去污力，采用易燃、易爆液體，如汽油等，容易引起火災(zāi)及爆炸事故的發(fā)生。

4 清洗方式的比較

清洗溶劑及清洗方式的選擇是清洗中關(guān)鍵的兩個(gè)環(huán)節(jié)，鋼板使用不同的溶劑采用不同的清洗方式、方法，所獲得鋼板的表面潔凈程度會(huì)有所不同。普通方式的清洗存在潔凈度不高、干燥不全造成反銹都會(huì)影響支座鋼板與橡膠之間的附著力，進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)的支座出現(xiàn)部分鋼板與膠層粘接不牢、鋼板與膠層出現(xiàn)脫離等現(xiàn)象或經(jīng)過(guò)《GB-T 20688.1-2007 隔震橡膠支座試驗(yàn)方法》5.6 中的粘合性能試驗(yàn)（GB7760-2003 粘合強(qiáng)度的測(cè)定），粘結(jié)剝離強(qiáng)度檢測(cè)不合格。因此提升支座加勁鋼板涂膠前鋼板表面的潔凈程度，是保障產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。

清洗溶劑基本分為3 大類(lèi)：ODS 清洗劑、碳?xì)洌–H）清洗劑和水基清洗劑，不同的溶劑適用于不同材料、不同類(lèi)型的工件清洗，水基清洗劑中又分為：酸、堿性及中性清洗劑，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證配合以下清洗方式選擇無(wú)色半透明的XL-A堿性水基清洗劑，成分主要為氫氧化鈉鉀、碳酸鈉、及去離子水等，pH 值在11.0~12.0 之間，它去油污能力強(qiáng)，無(wú)毒無(wú)害適用于大多數(shù)材料，非常適用于橡膠支座鋼板Q235、Q345 鋼板材質(zhì)的清洗，清洗工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備成本低經(jīng)濟(jì)性好，唯一存在的易返銹問(wèn)題可以選擇帶防銹功能清洗液（添加三元酸類(lèi)水性防銹劑）來(lái)彌補(bǔ)，另外選擇XL-A 堿性金屬清洗防銹劑對(duì)鋼件、膠粘劑不反應(yīng)，且對(duì)支座鋼板不腐蝕、對(duì)支座橡膠無(wú)影響、環(huán)保無(wú)毒無(wú)害。

《GB 20688.4-2007 橡膠支座 第4 部分：普通橡膠支座》明確了橡膠支座的抗壓、抗剪性能要求及允許偏差。明確規(guī)定了平面尺寸偏差及厚度尺寸偏差。采用化學(xué)清洗方法會(huì)對(duì)鋼板的金屬層存在一定的腐蝕作用，腐蝕后的鋼板對(duì)性能會(huì)存在一定的影響顯然不適用，對(duì)于橡膠支座鋼板的清洗，本文主要以物理的清洗方法進(jìn)行類(lèi)比探究。表1對(duì)3 種清洗方式及其效果進(jìn)行了分析比較。

表1 3 種清洗方式比較

表1 是目前在工業(yè)上常用的幾種清洗方式中優(yōu)選出3 種物理清洗方式進(jìn)行比較，詳細(xì)分析如下：

方式1：通過(guò)式毛刷+淋浴方式（圖1）

圖1 通過(guò)式毛刷+淋浴方式

此方式工件從一端入從另一端出，過(guò)程中采用噴淋、風(fēng)切、干燥等工序?qū)⒐ぜ磧粼俑稍铩Ｋ俣瓤鞂?duì)軟粘的污垢清洗效果較好，適合清洗大、且平整表面，但因經(jīng)拋丸鋼板坑洼，毛刷輥滾刷清理效果不佳，從圖1 可很明顯地看出毛刷輥軟刷部分有一定范圍T（即可刷至范圍），當(dāng)h1 及h2 大于T 時(shí)，毛刷無(wú)法達(dá)到槽、坑凹底部進(jìn)行清洗。因?yàn)槊⑤佒睆紻 的尺寸固定，而支座鋼板尺寸跨度范圍較大（厚度在2～50mm 之間）對(duì)于需要調(diào)整厚度尺寸范圍較大的鋼板，需要根據(jù)不同鋼板厚度尺寸調(diào)節(jié)毛刷輥的相對(duì)高度來(lái)使之接觸工件表面。如鋼板厚度H 縮小至小于上下豎直一對(duì)毛刷外輪廊間距時(shí)，毛刷輥沒(méi)有進(jìn)行上下調(diào)節(jié)則無(wú)法接觸到鋼板工件表面。

另，不同毛刷輥的材質(zhì)會(huì)對(duì)工件表面產(chǎn)生不同程度的影響，如尼龍毛刷易磨損，鋼絲刷會(huì)損傷工件表面。支座鋼板尺寸跨度范圍較大，一般尺寸范圍100～1800mm，厚度在2～50mm 之間。

方式2：槽浸泡式超聲波震動(dòng)沖擊清洗方式（圖2）

圖2 槽浸泡式超聲波震動(dòng)沖擊清洗方式

通過(guò)超聲波震動(dòng)在液體中傳播產(chǎn)生的“空化”效應(yīng)，對(duì)工件進(jìn)行沖擊清洗。對(duì)于沒(méi)有布置超聲波的頂面清洗效果欠佳，也不太適宜于尺寸變化范圍較大、工件質(zhì)量重的場(chǎng)合；對(duì)于槽式清洗而言，每個(gè)槽的設(shè)計(jì)大小根據(jù)工件的尺寸跨度范圍而定，過(guò)大的槽體設(shè)計(jì)將會(huì)增加溶劑消耗及加熱系統(tǒng)及循環(huán)系統(tǒng)的能耗，大大增加了單件工件清洗的生產(chǎn)成本。另外當(dāng)清洗完畢機(jī)械手需要把工件從一個(gè)槽提搬運(yùn)到下一個(gè)清洗槽，搬運(yùn)過(guò)程會(huì)耗費(fèi)一定的時(shí)間，從節(jié)拍上對(duì)比時(shí)間占比較長(zhǎng)。對(duì)于橡膠支座鋼板尺寸跨度范圍大，單件工件質(zhì)量重，要求節(jié)拍速度快的批量生產(chǎn)作業(yè)來(lái)說(shuō)，優(yōu)勢(shì)明顯略低于通過(guò)式連續(xù)清洗的方式。比較適合節(jié)拍清洗精密的零部件且對(duì)工件清洗要求比較高的場(chǎng)合清洗（汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、閥芯、手表零件及電腦零件的清洗）。

方式3：通過(guò)式高壓噴淋沖刷方式（圖3）

圖3 通過(guò)式高壓噴淋沖刷方式

橡膠支座鋼板通常是經(jīng)過(guò)拋丸后處理的矩形或圓形板，對(duì)于此類(lèi)鋼板通常存在以下特點(diǎn)：

①拋丸處理后的鋼板表面會(huì)存在大大小小的坑、槽，這些深度不一大小不等的坑、槽易藏污納垢，給清洗帶來(lái)很大的難度，加上不同工藝要求的產(chǎn)品拋丸的標(biāo)準(zhǔn)不一樣（如行業(yè)規(guī)定的2#和5#標(biāo)準(zhǔn)，表面麻度和凹坑深度均不一樣），造成鋼板表面的麻度及坑、槽深度更不一樣。

②鋼丸與鋼板碰撞會(huì)脫落很多鐵粉、丸粉，對(duì)比常規(guī)金屬零件的清洗和過(guò)濾難度大大增加。

③拋丸后脫落的高溫氧化層會(huì)在鋼板表面因局部高溫而粘附在鋼板上，特別是高溫氧化混合粉塊粘附在坑、槽內(nèi)，大大增加了清理去除的難度。

高壓噴淋沖刷方式通過(guò)噴嘴把加有壓力的清洗液噴射出來(lái)沖擊清洗物體表面，因?yàn)閲娚湫谐谭秶L(zhǎng)，所以對(duì)于橡膠制品鋼板上存在的坑、槽以及表面的孔、洞，只要噴嘴選型及排布得當(dāng)都可以起到非常好的清洗效果。也特別適用于支座鋼板平面及厚度尺寸跨度范圍大、形狀類(lèi)型各異的鋼板。高壓噴淋沖刷方式其清洗作用力包括清洗液體本身具有的洗凈力和通過(guò)噴嘴噴射出的壓力以及流體的速度動(dòng)能轉(zhuǎn)換成對(duì)工件的沖擊力等作用力的合力。此合力作用于拋丸后粘附在鋼板上的氧化皮上起到了非常好的清理去除效果。對(duì)于生產(chǎn)線連續(xù)輸送的鋼板進(jìn)行不斷的噴淋沖刷清洗，能夠把鋼板表面的冷卻液、切削沖壓油、拋丸后的鐵粉、丸粉、砂輪油石粉進(jìn)行較好的分離。當(dāng)然高壓水沖刷方式對(duì)噴嘴的選型、布置、噴嘴水的打擊力和噴洗系統(tǒng)都有一定的要求，詳細(xì)介紹可以參看《高壓水射流清洗鋼板系統(tǒng)參數(shù)分析與研究》相關(guān)的參數(shù)及其分析。

根據(jù)表1 及以上分析對(duì)比，橡膠支座鋼板涂膠前表面清洗優(yōu)先采用通過(guò)式高壓噴淋沖刷方式對(duì)橡膠支座鋼板的清洗要優(yōu)于其余2 種清洗方式，更適合用于各異類(lèi)表面（如：異形孔、臺(tái)階、盲孔），清洗工件尺寸跨度范圍大，產(chǎn)線要求速度快，清洗難度大、潔凈度要求較高的場(chǎng)合。

5 結(jié)論

通過(guò)類(lèi)比，采用堿性防銹清洗溶劑配合網(wǎng)鏈通過(guò)式高壓噴淋沖刷方式進(jìn)行清洗然后連續(xù)進(jìn)行干燥，是橡膠類(lèi)支座鋼板表面清洗較優(yōu)的一種方式，采用此清洗方式清洗鋼板后，鋼板的表面和異形孔、臺(tái)階、盲孔都可達(dá)到非常好的潔凈度程度。此方式較好地集成了清洗、防銹、干燥、冷卻于一體，適用于現(xiàn)代化的集成流水線作業(yè)連續(xù)生產(chǎn)，可提高清洗多樣化類(lèi)型的產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率，降低器械的損耗，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。生產(chǎn)節(jié)拍快、產(chǎn)能高，適合清洗潔凈度要求較高的鋼板。

此方式可清洗的支座鋼板尺寸跨度范圍大，用于各異類(lèi)表面（如：異形孔、臺(tái)階、盲孔）清洗，工件的外形種類(lèi)不受限制，適合于清洗尺寸復(fù)雜、類(lèi)型多樣化的減、隔震類(lèi)橡膠支座鋼板，以及對(duì)同類(lèi)鋼板的清洗具有參考性推廣意義。