Dohled nad procesem čištění průmyslových dílů

Částice gefräst © BIDAG

Technická čistota, vztahující se na částice v souladu s normou VDA 19, je dnes klíčovým znakem kvality při výrobě složitých komponentů v automobilovém průmyslu. Zvláštní zájem o ni projevují výrobci asistenčních a bezpečnostních systémů, především u elektronických součástek a v systémech s kapalinovým vedením. Jelikož výroba ve třídách čistoty v automobilovém průmyslu je vzhledem k převážně obráběcím výrobním metodám téměř nemožná, je nutné provést konečné čištění všech komponentů. V posledních letech vstoupilo na trh mnoho výrobců čistících zařízení. Další vývoj čistících konceptů, od průmyslových čisticích prostředků po vysoce moderní numericky řízené čistící stroje, byl poháněn rostoucími požadavky automobilového průmyslu.

Avšak jaká je úroveň čištění takového zařízení? Jaký znak by měl být použit jako schopnostní ukazatel v řídicí kartě pro monitorování schopnosti čistícího zařízení? Požadavky automobilového průmyslu se stále více odklánějí od gravimetrických požadavků na čistotu směrem k požadavkům na maximální povolené velikosti částic. Pokud si uvědomíme, že škodlivý potenciál kontaminace je ve většině případů mnohem závislejší na délce a šířce částice než na jejích rozměrech největší a druhé největší dimenze, a méně závisí na součtu všech částic bez ohledu na jejich morfologii, je jasné, proč je gravimetrické sledování zbytkového znečištění téměř zbytečné. Proces čištění průmyslového dílenského zařízení má však téměř výhradně vliv na celkové znečištění dílce. Čistící intenzitu lze ovlivnit například ultrazvukovými parametry, teplotou nebo časem. Velikost částic jako taková však nelze přímo ovlivnit pomocí parametrů, které lze řídit. Pouze velikost pórů použitých filtrů, jimiž je kapalné čistící médium kontinuálně vedené, může být definována jako faktor ovlivňující částice zůstávající v lázni.

Pro sledování čistícího zařízení je proto nadále relevantní pouze gravimetrický výsledek zkoušky čistoty. Rozdíl hmotnosti analyzovaného filtru s kontaminujícími částicemi a jeho hmotnost před extrakcí by neměl k přesnému záznamu klesnout pod 1 mg. Při gravimetrickém vyšetření za nepodmíněného prostředí bez klimatické kontroly jsou v normách VDA 19 a ISO 16232 doporučovány dokonce 3 mg znečišťující hmotnosti. Aby bylo možné analyzovat filtr s tak vysokou znečišťující hmotností, je obvykle třeba velmi velkého vzorku vzorových dílů určených k testování čistoty, protože po procesu čištění mají tyto díly obvykle velmi vysokou úroveň čistoty. Pokud je analyzovací filtr naplněn dostatečným počtem částic pro gravimetrické stanovení znečišťující hmotnosti, je téměř nemožné zaznamenat jednotlivé zbytkové částice kvůli překryvům. Délka zbytkové částice jako nejdůležitější znak pro odhad jejího škodlivého potenciálu již na takovém filtru není rozpoznatelná. Důležité informace tak při zkoušce čistoty přicházejí odes. Abychom je mohli stále zachytit, je často nutné provést druhou analýzu, při níž je třeba méně dílů. Zkouška čistoty je ve srovnání s jinými metodami kontroly v systému kvality výrobců automobilů velmi náročná. Proto je třeba zvážit smysluplnost dvojího ověření.

Nutnost stanovení škodlivého potenciálu částice vyžaduje, aby byla navržena metoda filtrace tak, aby bylo možné zaznamenat morfologii jednotlivých částic. To však může být téměř výhradně na úkor možnosti paralelního sledování stroje pomocí gravimetrického výsledku zkoušky čistoty.

Otázkou je tedy vhodné a cenově dostupné řešení pro sledování průmyslových zařízení na čištění dílů. Použití chemického sledování čistících médií je zde pouze naznačeno. Pro různé média jsou k dispozici různé testovací prostředky. Jelikož však účinnost čištění zařízení ovlivňuje řada dalších parametrů, nebude tato možnost dále rozebírána. Klíčové je nakonec množství a velikost částic, které zůstávají na komponentě po čištění. Vzhledem k vysoké rozptylové variabilitě maximální délky největší detekované částice při zkoušce čistoty je statistické sledování pomocí řídicích karet téměř nemožné.

Někteří výrobci průmyslových čistících zařízení nabízejí automatizované testování čistoty po procesu čištění. Při něm jsou náhodně extrahovány vzorkované vyčištěné komponenty. Tím lze ověřit schopnost čistícího zařízení během běhu procesu. To umožňuje včas zasáhnout při odchylce od požadovaného stavu. Zda je taková investice do této poměrně náročné metody oprávněná, je třeba posoudit individuálně.

Dalším přístupem je kontinuální sledování čistícího média pomocí kapalinového počítače částic. Během čištění jsou částice uvolněné z dílu odváděny tímto médiem, což v dané fázi nutně povede ke zvýšení počtu částic. V závislosti na filtrační rychlosti dojde po procesu čištění ke snížení počtu částic. Protože je hodnota ovlivněna velkými rozptyly, je otázkou stanovení vhodného limitu maximálního počtu a velikosti částic povolených v čistícím médiu.

Nejvíce vypovídající možností je však sledování pomocí testovacích částic, jak je popsáno v revidované verzi normy VDA 19 pro stanovení míry záchytu při extrakci zkoušky čistoty. Jedná se o třísky, které jsou vyráběny v definovaných velikostních třídách uvedených v normě. Komponenty určené k čištění lze kontaminovat předem stanoveným počtem těchto částic. Pomocí zkoušky čistoty lze určit počet částic, které zůstaly na dílu po jemném čištění. Rozdílem v počtu částic v jednotlivých velikostních třídách lze tak vypočítat procentuální stupeň čistoty různých velikostí částic.