Aperçu des techniques courantes de prélèvement d'échantillons dans le cadre des contrôles de propreté technique

Abbildung 2: OLYMPUS CIX100 – Solution système basée sur un microscope pour la propreté technique.

Figure 3 : Pour préparer l'analyse suivante, une membrane filtrante est séchée.

Figure 4 : Support d'échantillons rond avec fond blanc et noir pour membranes filtrantes de diamètres de 25 mm (à gauche), 47 mm (au centre) et 55 mm (à droite).

Figure 5 : Positionnement de la membrane filtrante pour la filtration de l'échantillon à étudier (a) ; Montage de la membrane filtrante sur le porte-échantillon (b).

Figure 5 : Positionnement de la membrane filtrante pour la filtration de l'échantillon à étudier (a) ; montage de la membrane filtrante sur le porte-échantillon (b).

Figure 6.a : Montage du ruban adhésif avec les particules adhérentes sur le porte-échantillon spécial pour une analyse ultérieure

Figure 6.b : Le logiciel du système OLYMPUS CIX100 permet l'analyse des particules d'un échantillon de ruban adhésif après la détection d'une zone d'inspection rectangulaire.

Figure 7.a : Préparation d'une piège à particules

Figure 7.b : Le logiciel du système OLYMPUS CIX100 analyse une piège à particules conformément à la norme VDA 19.2.

Figure 1 : Support d'échantillons OLYMPUS CIX100 spécialement conçu pour différents types d'échantillons : a et b) Supports de filtres avec fond blanc et noir - disponibles en trois tailles différentes, c) Support pour pièges à particules et d) Support pour ruban adhésif.

Figure 1 : Support d'échantillons OLYMPUS CIX100 spécialement conçu pour différents types d'échantillons : a et b) Supports de filtres avec fond blanc et noir - disponibles en trois tailles différentes, c) Support pour pièges à particules et d) Support pour ruban adhésif.

Figure 1 : Supports d'échantillons OLYMPUS CIX100 spécialement conçus pour différents types d'échantillons : a et b) Supports pour filtres avec fond blanc et noir - disponibles en trois tailles différentes, c) Support pour pièges à particules et d) Support pour ruban adhésif.

Figure 1 : Support d'échantillons OLYMPUS CIX100 spécialement conçu pour différents types d'échantillons : a et b) Supports de filtres avec fond blanc et noir - disponibles en trois tailles différentes, c) Support pour pièges à particules et d) Support pour ruban adhésif.

Vue d'ensemble des techniques courantes de prélèvement d'échantillons dans le cadre des contrôles de propreté technique

Les produits techniques dans presque tous les secteurs nécessitent un certain niveau de propreté. Les contaminations par des particules indésirables et des résidus dans les installations de production, les laboratoires et en particulier sur la surface des produits techniques présentent souvent des risques importants. Ces contaminations raccourcissent la durée de vie du produit, détériorent souvent ses performances et peuvent également entraîner des risques lors de l'utilisation du produit. La connaissance de ces risques a conduit à la définition de normes de propreté nationales et internationales plus strictes. L'installation d'un système d'inspection de la propreté technique est une étape cruciale pour surveiller régulièrement la propreté d'un environnement de production, ainsi que pour éviter les temps d'arrêt de production, le gaspillage de matériaux et d'énergie. La préparation des échantillons joue un rôle important dans ce contexte.

Processus de l'analyse de la propreté

L'analyse de la propreté technique commence par la préparation de l'échantillon et la sélection des pièces techniques à contrôler. Ensuite, un prélèvement d'échantillon est effectué pour collecter les microparticules contaminantes. Parmi les méthodes utilisées pour le prélèvement d'échantillons, on trouve notamment :

– Membranes filtrantes pour capturer les contaminants après le lavage des pièces ou dans le cadre d'une filtration directe par liquide,
– Tape Lift (ruban adhésif spécial) pour recueillir des particules sur des surfaces sensibles qui ne peuvent pas être lavées, ou
– Catches à particules pour capturer les impuretés en suspension dans l'air lors des processus de montage ou dans les salles blanches.

Les échantillons obtenus par ces méthodes sont ensuite montés sur des porte-échantillons spéciaux.

Dans le cas de solutions microscopiques modernes pour la propreté technique, comme l'OLYMPUS CIX100, la position du porte-échantillons est une étape simple avant que ne commence le contrôle automatisé de la propreté. Un flux de travail intuitif combiné à l'automatisation de toutes les étapes après le montage de l'échantillon permet de réaliser des inspections avec le moindre risque d'erreur humaine et de contamination de l'échantillon. Avec un seul scan, le système peut détecter des contaminants jusqu'à 2,5 μm et faire la distinction entre particules métalliques, non métalliques et fibres.

Vue d'ensemble des techniques courantes de prélèvement d'échantillons

Différentes méthodes sont disponibles pour séparer les contaminants du composant. Le choix des méthodes d'extraction/prélèvement dépend fortement de l'objectif principal de la propreté technique et du secteur industriel. En général, il existe trois principales méthodes d'extraction :

Méthode de lavage

Dans l'industrie automobile ou dans la fabrication pharmaceutique et mécanique, l'extraction par liquide est généralement la technique la plus appropriée. Les microparticules contaminantes sont éliminées de ces composants par lavage, rinçage ou dans un bain à ultrasons. Le liquide utilisé pour l'extraction doit être compatible avec le matériau du composant, le dispositif de filtration et la membrane. Après le lavage, le liquide de rinçage est filtré et la membrane filtrante est séchée. Dans la plupart des cas, l'étape suivante consiste à peser la membrane filtrante sèche à l'aide d'une balance analytique. Le résultat gravimétrique donne une première estimation des particules résiduelles, mais la taille, la forme et d'autres propriétés des particules restent inconnues et nécessitent une analyse visuelle ultérieure. Pour cela, la membrane filtrante sèche et pesée est montée sur le porte-échantillons.

Les membranes filtrantes existent en différents diamètres. La taille de la membrane utilisée dépend de l'application et du secteur :

– Membranes de 47 mm de diamètre, couramment utilisées dans l'aéronautique, l'industrie automobile et le secteur pétrolier. C'est le diamètre standard pour la plupart des applications.
– Pour l'analyse des huiles, des membranes de 25 mm de diamètre sont également utilisées.
– Membranes de 55 mm de diamètre, utilisées dans la maintenance des machines et dans la production avec un volume élevé de particules.

En plus de la taille, les membranes filtrantes sont disponibles avec un fond blanc ou noir selon l'application.

– Fond noir : Lorsqu'une substance chimique agressive est utilisée pour rincer les particules, des résidus du liquide de rinçage peuvent rester sur la membrane. Le porte-échantillons avec fond noir est principalement en aluminium anodisé, ce qui le rend largement inerte vis-à-vis des substances chimiques (il ne réagit pas chimiquement).
– Fond blanc : Un fond blanc offre un avantage lors de l'utilisation de filtres en mesh tissé. Ces filtres sont souvent employés pour accélérer le processus de filtration, car le liquide de rinçage peut s'écouler beaucoup plus rapidement à travers la membrane. Lors de l'examen d'un filtre en mesh, le microscope peut voir à travers le maillage jusqu'au porte-échantillons. Un fond noir pourrait faire apparaître le maillage comme des particules, ce qui pourrait induire en erreur. Il est donc recommandé d'utiliser un porte-échantillons avec fond blanc pour l'examen de filtres en mesh.

Pour l'OLYMPUS CIX100, des porte-échantillons spéciaux pour membranes de 47 mm, 25 mm et 55 mm, avec fonds noirs ou blancs, sont disponibles. Le logiciel du système intègre déjà des réglages prédéfinis pour différentes tailles de membranes, permettant à l'utilisateur d'ajuster automatiquement la taille du scan d'un simple clic. Des paramètres prédéfinis pour chaque type d'échantillon sont également intégrés, permettant même à des opérateurs peu expérimentés d'obtenir des résultats conformes aux normes.

Filtration directe par liquide

Cette méthode est couramment utilisée pour inspecter la propreté de l'huile. L'huile perd ses propriétés lubrifiantes lorsqu'elle est exposée à des microparticules, à l'humidité et au sel. Cela entraîne la corrosion, la dégradation des additifs, la formation de résines et de dépôts. Les pièces mécaniques, comme les vannes, commencent à se bloquer, à se gripper ou à s'user.

Réparer ces pièces est coûteux et chronophage. Il est donc important de réaliser une analyse de la propreté pour évaluer le degré de contamination de l'huile. Les avantages d'une huile propre dans les machines incluent :

– Réduction du temps et des coûts de maintenance
– Performance et productivité maximales
– Durée de vie améliorée des composants et des machines
– Moins d'arrêts d'installation
– Moins de réparations et de remplacements de matériel

Ces avantages permettent d'économiser de l'argent, car moins de contaminants dans l'huile se traduisent par des économies d'énergie et une durée de vie prolongée des machines. Plus l'huile est propre, plus la température de l'huile est basse, plus sa viscosité est élevée et meilleure est la performance. Moins de maintenance et de réparations permettent également de réduire les coûts de personnel et de matériel.

Le processus de filtration directe par liquide commence par l'échantillonnage de l'huile dans le système à analyser. Le liquide passe à travers une machine à filtration sous vide, où les particules en suspension sont filtrées et collectées sur une membrane. Comme pour la méthode de lavage, la membrane filtrante est montée sur un porte-échantillons spécifique, puis utilisée pour une inspection visuelle et une analyse.

Prélèvement par tape lift

Le prélèvement par tape lift est une technique rapide et simple pour recueillir des particules sur une surface et ainsi déterminer le niveau de propreté de cette surface. Cette méthode est utilisée partout où les surfaces des composants doivent être exemptes de contaminants, car ceux-ci peuvent nuire à la performance et à la fiabilité du produit. Les secteurs concernés incluent l'aéronautique, l'aérospatiale, mais aussi la fabrication d'électronique ou de modules solaires.

La méthode tape lift peut être utilisée lorsque l'application du ruban adhésif ne doit pas endommager la surface. En général, les métaux, les revêtements métalliques et les couches d'oxyde ne sont pas modifiés par cette méthode. Avant de l'appliquer sur des surfaces peintes, vaporisées ou avec des revêtements optiques, il est conseillé de réaliser un test préalable pour exclure tout dommage potentiel.

Pour le prélèvement, un ruban adhésif spécial est appliqué sur la surface à examiner. Cela permet de transférer directement des particules de la surface vers le ruban adhésif. Après retrait, ce ruban est monté sur un porte-échantillons spécifique pour le tape lift. L'OLYMPUS CIX100 offre non seulement les porte-échantillons adaptés, mais aussi un processus d'analyse intégré conforme à la norme ASTM E1216-11. Selon cette norme, la taille et la position de la zone de prélèvement sont déterminées statistiquement pour une estimation précise de la propreté de grandes surfaces. Le plan de prélèvement est défini par l'utilisateur en tenant compte de la géométrie de la surface et de son orientation par rapport au flux de gaz, à la gravité et aux obstructions, conformément aux instructions standard. Ces facteurs peuvent influencer la chute des particules et leur capture à la surface.

Collecteur de particules

Les collecteurs de particules sont souvent utilisés comme méthode de prélèvement pour surveiller la propreté environnementale des processus de montage et de logistique dans les environnements de production et de salles blanches. Un collecteur de particules, constitué d'un patch adhésif de la taille d'une membrane filtrante, est placé pendant une durée définie à des endroits potentiellement contaminés pour capturer les particules en suspension dans l'air. La durée d'utilisation du collecteur est appelée temps de sédimentation. Une fois le prélèvement terminé, le collecteur avec les particules adhérentes est monté sur un porte-échantillons spécifique pour analyse. Cette analyse détermine le nombre de particules, leur distribution en taille et calcule la valeur de sédimentation (également appelée valeur Illig). La valeur de sédimentation est un chiffre unique calculé à partir du nombre de particules détectées dans différentes classes de taille durant le temps de sédimentation. Lors du calcul, les particules sont pondérées selon leur taille, car les grosses particules présentent un potentiel de dommage bien supérieur à celui des petites. La valeur de sédimentation permet aux installations de comparer la propreté environnementale à différents endroits sur une période donnée. Cela aide à identifier les zones à contamination plus élevée. Elle permet également d'optimiser ces zones pour empêcher l'entrée de particules pouvant endommager les composants ou les systèmes assemblés. La valeur de sédimentation est incluse dans le rapport d'analyse final. L'examinateur doit, en plus des résultats de propreté générale, documenter la durée de sédimentation et l'emplacement du collecteur dans le rapport.

Conclusion

Face à des exigences de qualité accrues, la propreté technique des composants, des liquides ou des environnements est devenue un aspect central du processus de fabrication. Les directives internationales et nationales décrivent les méthodes et les exigences de documentation pour la détection des contaminations et exigent des informations plus détaillées sur la nature de la contamination, telles que le nombre de particules, la distribution de leur taille et leurs propriétés. Dans un système de contrôle de la contamination, les pièces sont prélevées au hasard dans la ligne de production et analysées. Selon l'application, différentes méthodes de prélèvement et porte-échantillons spécifiques sont utilisées. L'évaluation est ensuite réalisée conformément aux normes en vigueur. Le tableau suivant donne un aperçu des porte-échantillons disponibles pour les méthodes décrites pour l'OLYMPUS CIX100, leurs domaines d'application et les normes supportées.