针对再制造零部件油漆涂层的高温熔盐清洗技术研究

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再制造作为我国大力发展的新兴产业,是我国循环经济中最为活跃且极具技术含量的要素,是实现资源高效循环利用的最佳途径之一。再制造清洗是机械产品再制造过程中的重要一环,清洗质量的好坏直接影响产品后续检测、修复等环节的进行,最终影响再制造产品的质量。实现清洗过程的高效、高质和绿色化是再制造清洗领域亟需解决的重点难题。熔盐清洗技术是以高温熔融状态的无机盐作为清洗介质,同时结合物理及化学去除作用,实现对再制造零部件表面各种复杂有机污物的高效清洗。本文聚焦零部件表面油漆涂层的清洗开展了熔盐清洗技术的相关研究,通过对开发的新型高温熔盐除漆机理、熔盐热稳定性和除漆效果的研究,验证了高温熔盐在清洗漆层方面的优越性;然后通过对清洗配方和工艺参数的优化,以及对最优配方熔盐的热物性研究,实现了漆层的快速、优质清洗,并为熔盐清洗的仿真模拟及工业化应用提供指导。本文首先对NaOH-KCl-Na2CO3高温熔盐配方的理化性质及机械零部件漆层的结构组成进行分析,证实了熔盐除漆的可行性。对高温熔盐除漆机理进行了分析,利用热重-红外-质谱分析及DSC分析方法研究了漆层热分解作用去除机理,证实了在熔盐清洗漆层过程中,当达到一定的清洗温度时,热分解反应开始发挥显著作用,清洗效率也会显著提高。通过对高温熔盐进行热重分析,证实采用NaOH-KCl-Na2CO3组合配方的熔盐在600℃以内具有较高的热稳定性。利用高温熔盐开展清洗试验,结果表明清洗温度和NaOH浓度是影响清洗效率和金属基体表面质量的关键因素,在高温碱性环境下,金属材料表面会发生不同程度的氧化,表面粗糙度也会提高,而高温对残余应力则起到一定的消除作用,由于清洗时间较短,材料硬度基本不发生变化。然后,针对清洗效率和清洗质量进行高温熔盐清洗配方及工艺优化,选取45钢为基体材料,采用中心复合表面试验设计方法,以样件清洗时间和表面氧元素含量为响应变量,优化清洗温度和NaOH质量分数,得到各响应变量与自变量的关系回归方程。以兼顾熔盐清洗效率和清洗质量为目标,对两个响应变量进行协同优化,目的是同时获得较短的清洗时间和较低的表面氧元素含量,最终确定熔盐清洗温度为500℃,配方中NaOH质量分数为50%。最后,通过对不同配比的高温熔盐进行熔点测试,最终得到当NaOH、KC1和Na2C03质量分数之比为5:3:2时,熔盐熔点最低,为268.50℃。对确定最优配方比例的高温熔盐进行各项热物性参数的计算与测量,探明了熔盐密度、粘度、比热和导热系数随温度的变化规律,并拟合回归方程用于高温熔盐清洗仿真模拟及工程应用指导。
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