面向再制造毛坯污物的湿喷丸绿色清洗机理研究

The surface of remanufacturing workblank would absorb many kinds of contamination during the serving time in the complex environment, which seriously restricts the remanufacturing process of testing and repairmen for the engine key parts. This topic focuses on the complexity of the formation process of the contamination layer on the remanufacturing workblank, making the paint stains on the surface of the retired engine and transmission case as a typical research object, studying the composition of contamination, and revealing the formation process of the contamination layer and the law of evolution, Through the analyzing all kinds of tension, stress state between the matrix and contamination to studying the combination mechanism between those two layers. Wet shot blast cleaning method with microparticles (micron or nm) was carried out to strike the dirt layer from different angles. So as to analysis the elastic deformation and stress wave form, which was caused by the Wet shot blast, from the micro-level. Establishing the stress wave model, and verifying the crack formation and propagation of stress wave model by conducting the stress wave capture test. What’s more, the contamination of three-dimensional crack model is established, then researching and analyzing the dirt layer cracks and stripping model by using different methods such as the single particles in static pressure test. Finally getting the efficient, green remanufacturing cleaning realized.

再制造毛坯在复杂服役过程中表面会产生各种污物，严重制约再制造产品关键零部件在再制造过程中的检测和修复。本课题针对再制造毛坯污染层形成过程的复杂性，以服役期满的再制造发动机及变速箱壳体表面漆层污物典型研究对象，研究其污染层组成，揭示再制造零部件污染层的形成及其演化规律；通过分析与基体之间存在的各种张力、应力状态，以微观角度研究基体表层与污染层之间的结合机制。采用湿喷丸清洗技术的微颗粒（微米甚至纳米级）对污物层进行不同角度冲击，从微观层面分析冲击造成的弹性变形及应力波形式；建立应力波模型，通过应力波捕捉试验，验证裂纹形成和扩展的应力波模型；建立污物的三维裂纹模型，通过单微粒静压试验等手段研究和分析污物层裂纹和剥离模型。最终实现再制造清洗的高效、绿色。

再制造过程中，再制造清洗工程是后续再制造流程（再制造毛坯检测、零件修复等）正常进行的关键影响因素。而机械产品在不同服役环境过程中会产生各种复杂难去除污物，严重制约其在再制造过程中的检测与修复，因此本项目针对再制造毛坯污物的去除进行深入研究，研究开发湿喷丸清洗机理优化工艺及参数，最终实现对污物的高效、绿色清洗，对再制造产业发展具有重要意义。.本课题以服役期满的再制造发动机及变速箱壳体表面漆层污物典型研究对象，沿“漆层的理化特性与形成机理——湿喷丸清洗机理以及工艺参数优化——清洗界面损伤”为主要研究脉络进行研究。主要包括：（1）研究了再制造零部件表面漆层的硬度、抗冲击性能等物理性质，分析了其主要的有机与无机成分，并建立了不同漆层与基体的分子动力学模型，模拟研究了不同漆层与基体结合强度的差异及成因，分析了漆层与基体在分子原子层面的微观结合机理，为后续清洗过程仿真的提供了基础理论；（2）建立了湿喷丸清洗全过程的仿真模型，探究了喷丸与射流冲击漆层瞬间的应力与应变分布，为清洗机理的研究提供了力学支撑；（3）研究了使用不同形状与粒度的磨料的清洗过程的差异，分析其不同清洗效果，探究磨料形状与粒度对清洗机理的影响，为工艺参数优化提供了理论支撑；（4）研究了前混合式与后混合式湿喷丸清洗最优工艺参数，综合清洗效率与对基体影响，获得综合评价指标下的最优工艺参数组合，为实际生产应用提供参考；（5）研究了喷嘴内流场与外流场中射流与磨料的速度分布与压力分布，对喷枪上喷丸和空气入口管道的位置及其与喷嘴轴线的夹角进行结构优化。对再制造产业化具有指导意义。.发表的论文及获得的奖项、专利等主要包括：（1）发表或录用论文10篇，SCI/EI收录11篇，（2）已授权发明专利2项。（3）培养博士研究生2名，硕士研究生9名。