Kontrola technické čistoty pomocí povrchového počítače částic s technologií osvětlování pruhy

Obrázek 1: Přímé měření součásti. Jsou patrné stopy po zpracování válcováním.

Obrázek 1: Přímé měření součásti. Je patrné zanechané stopy po válcování.

Obrázek 2: Otisk na předem definovaném místě k určení křivky útlumu (vlevo); určená křivka útlumu (vpravo)

Obrázek 2: Otisk na předem definovaném místě pro stanovení křivky útlumu (vlevo); stanovená křivka útlumu (vpravo)

Obrázek 2: Otisk na předem stanoveném místě pro stanovení křivky útlumu (vlevo); stanovená křivka útlumu (vpravo)

Nezpracovaná data křivky útlumu

Šetření zdrojů je klíčovým tématem naší společnosti. V tomto kontextu dochází u mnoha dílů a komponent k vývoji směrem k menšímu použití materiálu a stále menším strukturám. Odpovídajícím způsobem se díly stávají citlivějšími, takže požadavky na čistotu dílů rostou, aby byla zajištěna správná funkce. U čistoty dílů je třeba rozlišovat mezi technickou čistotou a optickou čistotou. Technická čistota se týká nečistot, které jsou kritické pro funkci, zatímco optická čistota označuje nečistoty, které narušují optický vzhled.

Standard VDA 19, známý z automobilového průmyslu, a od něj odvozený „Průvodce technickou čistotou v elektrotechnice“ od ZVEI jsou užitečnými nástroji pro posouzení technické čistoty. V minulosti byly v automobilovém průmyslu částice často zajímavé pouze tehdy, pokud měly alespoň 50 µm. U převodovek a hnacích hřídelí jsou částice často považovány za kritické až od 600 µm. Firma PMT GmbH však stále častěji dostává dotazy na spolehlivé detekování částic menších než 50 µm. Osvědčenou technologií je v tomto případě tzv. šířková technologie osvětlení uvedená v ISO 14644-9. Při ní je světlo téměř paralelně dopadáno na povrch. Na každém měření je světlo odraženo a rozptýleno. I částice o velikosti několika mikrometrů lze takto spolehlivě detekovat. Praktické použití tohoto měřicího principu naleznete ve zařízení „PartSens 4.0“ od firmy PMT Partikel-Messtechnik GmbH.

Příprava vzorků nevyžaduje mokrou extrakci. V závislosti na geometrii a vlastnostech povrchu může být díl přímo odebrán nebo mohou být částice suchou metodou extrahovány. Tato metoda je proto vhodná pro všechny díly, které nesmějí být navlhčeny, jsou pevně na místě nebo z jiných důvodů není vhodná mokrá extrakce. Tím představuje velmi dobrou alternativu nebo doplněk k tradiční mokré extrakci a standardní analýze podle VDA-19.

Jako příklad jsou zde představeny dvě praktické aplikace. V prvním příkladu jde o posouzení čistoty válcovaných kovových desek a fólií. Výzvou je co nejrychleji získat platné údaje o průměrné kontaminaci. To umožňuje v běžném provozu spolehlivě identifikovat negativní trendy, například rostoucí počet částic kvůli opotřebení strojů. Přímé měření na povrchu je vzhledem ke strukturám válcování jen omezeně vhodné, protože přináší vysoký zkreslení. Lepší je suchá extrakce částic pomocí adhezivních podložek.

Pro ověření vhodnosti extrakční metody stanoví VDA 19 křivku útlumu. Při ní je díl šestkrát po sobě vyčištěn v mycím komoru. Počítadlo extrahovaných částic nesmí při šestém měření přesáhnout 10 % počtu z prvního měření. V návaznosti na tento postup byl díl šestkrát po sobě poklepán na stejném místě a byla stanovena křivka útlumu. Jak ukazuje následující diagram na obrázku 2, lze tuto metodu považovat za vhodnou.

Druhý příklad jasně ukazuje roli člověka v čistých prostorách. Byly zkoumány dvě různá pracoviště. Pracoviště 1 se nacházelo v čistém prostoru ISO 7 s turbulentním prouděním vzduchu. Pracoviště 2 bylo v prostoru ISO 6 s laminárním prouděním. Navíc bylo pracoviště 2 od chodby odděleno plexisklem zavěšeným ze stropu do výšky asi 50 cm nad pracovní plochou. To zabránilo míchání vzduchu pohybem personálu. Dále byly v oblasti pracoviště 2 instalovány tzv. ionizační lišty, například AeroBar 5225s od firmy SIMCO ION. Tyto zabránily statické elektřině na površích a tím i přilnavosti částic. Obě pracoviště byla den předem vyčištěna.

Na obou pracovištích byly odebrány vzorky metodou poklepání. Výsledky jasně ukazují účinnost opatření. Většina detekovaných částic měla velikost mezi 10 a 50 µm. U menších i větších částic se počet snižuje. Vzhledem k tomu, že se jedná o čisté prostory, musela kontaminace vzniknout přímo v prostoru. Předpokládá se, že nalezené částice jsou lidské odumřelé kožní šupiny. Zda a jak jsou tyto kontaminace kritické, závisí na vyráběném produktu a musí být posouzeno oddělením kvality / kontrolou.

Často jsou čisté místnosti vybaveny stacionárním systémem monitorování částic pro sledování vzdušných částic. Je třeba se ptát, zda detekované částice v testu vůbec byly zachyceny systémem monitorování částic. V závislosti na potenciálu škody způsobené nalezenými částicemi je vhodné zřídit monitoring částic větších než 10 µm. Osvedčené řešení je opět uvedeno v VDA 19, kde je popsáno použití částicových pasti.

Na základě dvou praktických příkladů byla ukázána citlivost a flexibilita šířkové metody, realizované přenosným přístrojem na měření povrchových částic PartSens+ 4.0.