Přehled běžných technik odběru vzorků v rámci technických kontrol čistoty

Obrázek 2: OLYMPUS CIX100 – Mikroskopové systémové řešení pro technickou čistotu.

Obrázek 3: Pro přípravu následující analýzy je suchá filtrační membrána.

Obrázek 4: Kulaté držáky vzorků s bílým a černým pozadím pro filtrační membrány s průměry 25 mm (vlevo), 47 mm (uprostřed) a 55 mm (vpravo).

Obrázek 5: Umístění filtrační membrány pro filtrování zkoumané filtrační vzorku (a); upevnění filtrační membrány na držák vzorků (b).

Obrázek 5: Umístění filtrační membrány pro filtraci zkoumaného filtračního vzorku (a); upevnění filtrační membrány na držák vzorků (b).

Obrázek 6.a: Montáž lepicí pásky s přiléhajícími částicemi na speciální držák vzorku pro další analýzu

Obrázek 6.b: Software systému OLYMPUS CIX100 umožňuje analýzu částic vzorku lepicí pásky po zachycení pravoúhlé inspekční oblasti.

Obrázek 7.a: Příprava částicové pasti

Obrázek 7.b: Software systému OLYMPUS CIX100 analyzuje zachytávač částic podle normy VDA 19.2.

Obrázek 1: Speciálně navržené držáky vzorků OLYMPUS CIX100 pro různé typy vzorků: a a b) Držáky filtrů s bílým a černým pozadím - dostupné ve třech různých velikostech, c) Držák na zachytávání částic a d) Držák na lepicí pásku.

Obrázek 1: Speciálně navržené držáky vzorků OLYMPUS CIX100 pro různé typy vzorků: a a b) Držáky filtrů s bílým a černým pozadím - dostupné ve třech různých velikostech, c) Držák na zachytávání částic a d) Držák na lepicí pásku.

Obrázek 1: Speciálně vyvinuté držáky vzorků OLYMPUS CIX100 pro různé typy vzorků: a a b) Držáky filtrů s bílým a černým pozadím - dostupné ve třech různých velikostech, c) Držák na zachytávání částic a d) Držák na pásku.

Obrázek 1: Speciálně navržené držáky vzorků OLYMPUS CIX100 pro různé typy vzorků: a a b) Držáky filtrů s bílým a černým pozadím - dostupné ve třech různých velikostech, c) Držák na zachytávání částic a d) Držák na lepicí pásku.

Přehled běžných technik odběru vzorků v rámci technických kontrol čistoty

Technické produkty téměř ve všech odvětvích vyžadují určitou míru čistoty. Kontaminace nežádoucími částicemi a zbytky v výrobních zařízeních, laboratořích a zejména na povrchu technických výrobků často představují značná rizika. Tyto kontaminace zkracují životnost produktu, často zhoršují jeho výkon a mohou také vést k rizikům při používání produktu. Znalost těchto rizik vedla ke stanovení přísnějších národních a mezinárodních norem pro čistotu. Instalace systému inspekce technické čistoty je klíčovým krokem k pravidelnému monitorování čistoty výrobního prostředí, stejně jako k prevenci prostojů ve výrobě, plýtvání materiálem a energií. Příprava vzorků přitom hraje důležitou roli.

Pracovní postup analýzy čistoty

Analýza technické čistoty začíná přípravou vzorků a výběrem kontrolovaných technických dílů. Následně probíhá odběr vzorků ke sběru mikročástic kontaminace. Při odběru vzorků se používají mimo jiné následující metody:

– Filtrační membrány k zachycení kontaminantů po mytí dílů nebo v rámci přímé filtrace kapaliny,
– Tape Lift (speciální lepicí páska) k zachycení částic z citlivých povrchů, které nelze mýt, nebo
– Částicové pasti k zachycení sedimentujících vzdušných kontaminantů v montážních procesech nebo čistých prostorách.

Vzorky získané těmito metodami jsou následně upevněny na speciální držáky vzorků.

U moderních mikroskopických systémů pro technickou čistotu, jako je například OLYMPUS CIX100, je umístění držáku vzorku jednoduchým krokem před následným automatizovaným testem čistoty. Intuitivní pracovní postup v kombinaci s automatizací všech kroků po montáži vzorku přispívá k provádění inspekcí s minimálním rizikem lidské chyby a kontaminace vzorků. Systém dokáže jedním skenem rozpoznat kontaminanty až do velikosti 2,5 μm a rozlišit mezi kovovými částicemi, nekovovými částicemi a vlákny.

Přehled běžných technik odběru vzorků

Pro oddělení kontaminantů od součásti jsou k dispozici různé metody. Výběr extrakčních / odběrových metod závisí silně na hlavním účelu technické čistoty a odvětví průmyslu. Obecně existují tři hlavní extrakční metody:

Metoda mytí

V automobilovém průmyslu nebo také ve farmaceutické a strojírenské výrobě je ve většině případů nejvhodnější technikou extrakce kapalina. Mikročástice kontaminace jsou touto metodou odstraněny mytím, propláchnutím nebo v ultrazvukové lázni. Kapalina používaná k extrakci by měla být kompatibilní s materiálem součásti, filtračním zařízením a membránou. Po mytí se propláchnutá kapalina filtruje a filtrační membrána se suší. Většinou následuje vážení suché filtrační membrány na analytické váze. Gravimetrický výsledek slouží jako první odhad zbytkových částic, avšak velikost, tvar a další vlastnosti částic zůstávají neznámé a vyžadují následnou vizuální analýzu. K tomu se nakonec suchá vážená filtrační membrána upevní na držák vzorků.

Filtrační membrány jsou dostupné v různých průměrech. Velikost použité filtrační membrány závisí na aplikaci a odvětví:

– Filtrační membrány s průměrem 47 mm jsou často používány v letectví a kosmonautice, automobilovém průmyslu a ropném průmyslu. Toto je standardní průměr filtru používaný ve většině případů.
– U analýzy oleje jsou také používány membrány s průměrem 25 mm.
– Filtrační membrány s průměrem 55 mm se používají v údržbě strojů a ve výrobě s vysokým výskytem částic.

Kromě velikosti filtru se v závislosti na aplikaci používají filtrační membrány s bílým nebo černým pozadím.

– Černé pozadí: Pokud je při proplachu částic používána agresivní chemikálie, mohou na filtrační membráně zůstat zbytky proplachovací kapaliny. Držák vzorku s černým pozadím je převážně vyroben z eloxovaného hliníku a je proto do značné míry inertní vůči chemickým látkám (nepůsobí chemickou reakcí).
– Bílé pozadí: Bílé pozadí poskytuje výhodu při použití tkaných síťových filtrů. Tkané filtry se často používají ke zrychlení filtračního procesu, protože proplachovací kapalina může mnohem rychleji protékat filtrační membránou. Při zkoumání síťového filtru může mikroskop skrz síť nahlédnout na držák vzorku. Černé pozadí by mohlo skrz oka sítě prosvítat a být mylně interpretováno jako částice. Proto se při zkoumání síťových filtrů doporučuje držák s bílým pozadím.

Pro systém OLYMPUS CIX100 jsou k dispozici speciální držáky vzorků pro membrány s průměrem 47 mm, 25 mm a 55 mm s černým i bílým pozadím. Software systému již obsahuje přednastavení přizpůsobená různým velikostem membrán pro inspekci, takže uživatel může automaticky upravit velikost skenu jedním kliknutím. Současně jsou k dispozici předdefinované parametry pro každý typ vzorku, což umožňuje i méně zkušeným operátorům dosáhnout normou odpovídajících výsledků.

Přímé filtrování kapaliny

Tato metoda se často používá k inspekci čistoty oleje. Olej ztrácí své mazací vlastnosti, pokud je vystaven mikročásticím, vlhkosti a soli. To vede ke korozi, rozkladu aditiv a tvorbě pryskyřic a usazenin. Mechanické díly, například ventily, začínají zadrhávat, zasekávat se a opotřebovávat.

Oprava těchto dílů je nákladná a časově náročná. Proto je důležité provádět analýzu čistoty, aby se posoudila míra znečištění oleje. Mezi výhody čistého kapalného média, zejména oleje, ve strojích patří:

– Minimalizace údržby a nákladů na údržbu
– Maximalizace výkonu a produktivity
– Zlepšení životnosti součástí a strojů
– Méně prostojů zařízení
– Méně oprav a výměn hardware

Všechny tyto výhody přispívají k úsporám peněz, protože méně kontaminantů v kapalinách vede ke snížení spotřeby energie a delší životnosti strojů. Čím čistší je například olej, tím nižší je teplota oleje, tím vyšší je viskozita oleje a tím lepší je výkon. Méně údržby a méně oprav také šetří personální a hardwarové náklady.

Pracovní postup přímého filtrování kapaliny začíná odebráním vzorku oleje z testovaného systému. Kapalina prochází vakuovou filtrační jednotkou, kde jsou zachyceny suspendované částice a shromažďovány na filtrační membráně. Stejně jako u metody mytí je filtrační membrána upevněna na speciální držák a používá se pro vizuální inspekci a analýzu.

Odběr vzorků pomocí Tape Lift

Metoda Tape Lift je rychlá a jednoduchá technika pro odebrání částic z povrchu a určení stupně čistoty povrchu. Tato metoda se používá všude tam, kde je třeba, aby povrchy součástí byly bez kontaminace, protože kontaminace mohou ovlivnit výkon a spolehlivost produktu. Patří sem odvětví jako letectví a kosmonautika, technika kosmických letů, ale také výrobci elektroniky nebo solárních panelů.

Metoda Tape Lift může být použita vždy, když nanesení lepicí pásky nepoškodí povrch. Obecně se tímto způsobem nemění kovové povrchy, metalické vrstvy a oxidové vrstvy. Před použitím na lakovaných, naprašovaných nebo optických površích je vhodné provést samostatný předtest, aby se předešlo možnému poškození.

Pro odběr vzorků se na zkoumaný povrch nanese speciální lepicí páska. Tím dojde k přímému přenosu částic z povrchu na pásku. Po odstranění je páska s přilnutými částicemi upevněna na speciálním držáku Tape Lift. Systém OLYMPUS CIX100 nabízí nejen vhodné držáky vzorků, ale také integrovaný proces analýzy podle normy ASTM E1216-11. Tento standard stanoví statisticky velikost a polohu vzorkovací oblasti, aby bylo možné správně odhadnout čistotu velkých ploch. Uživatel při tom definuje plán odběru vzorků s ohledem na geometrii povrchu a jeho orientaci vzhledem k proudění plynu, gravitaci a překážkám podle příslušných standardních pokynů. Tyto faktory mohou ovlivnit spad částic a zachycení částic na povrchu.

Částicové pasti

Částicové pasti jsou často používány jako metoda pro odběr vzorků k monitorování environmentální čistoty montážních a logistických procesů v výrobních a čistých prostorách. Částicová past, složená z lepicové podložky velikosti filtrační membrány, je umístěna na místa s potenciální kontaminací na stanovenou dobu, aby zachytila usazené částice ve vzduchu. Doba, po kterou je past aktivní, se nazývá sedimentační doba. Po ukončení odběru je past s přilnutými částicemi upevněna na speciálním držáku vzorků pro následnou analýzu. Tato analýza určuje počet částic a jejich velikostní rozdělení a vypočítává sedimentační hodnotu (také zvanou Illigova hodnota). Sedimentační hodnota je jediná číselná hodnota vypočtená z počtu detekovaných částic během sedimentační doby v různých velikostních třídách. Při výpočtu jsou detekované částice váženy podle jejich velikosti, protože velké částice mají mnohem větší potenciál poškození než menší. Na základě sedimentační hodnoty mohou zařízení porovnávat environmentální čistotu na různých místech během určitého časového období. To pomáhá identifikovat oblasti s vyšší kontaminací. Umožňuje také optimalizaci těchto oblastí, aby se zabránilo pronikání částic, které by mohly poškodit součásti a sestavené systémy. Sedimentační hodnota je součástí závěrečné zprávy o analýze. Kontrolor musí v ní kromě obecných výsledků čistoty dokumentovat také sedimentační dobu a místo, kde byla částicová past umístěna.

Závěr

V důsledku rostoucích požadavků na kvalitu se technická čistota dílů, kapalin nebo i prostředí stále více dostává do centra výrobního procesu. Mezinárodní a národní směrnice popisují metody a požadavky na dokumentaci při stanovení kontaminace a vyžadují podrobnější informace o druhu kontaminace, například počet částic, velikostní rozdělení částic a jejich vlastnosti. V systému kontroly kontaminace jsou díly náhodně odebrány z výrobní linky a analyzovány. Při tom se podle použití používají různé metody odběru vzorků a speciální držáky vzorků. Vyhodnocení následuje podle příslušných norem. Následující tabulka poskytuje přehled dostupných držáků filtrů pro popsané metody u systému OLYMPUS CIX100, jejich oblasti použití a podporované standardy.