Surveillance des processus des installations industrielles de nettoyage de pièces

Particule grillée © BIDAG

La propreté technique, en référence à une pureté particulaire au sens de la VDA 19, est aujourd'hui une caractéristique de qualité déterminante dans la fabrication de composants complexes dans l'industrie automobile. Un intérêt particulier est porté par les fabricants de systèmes d'aide à la conduite et de sécurité, principalement pour les composants électroniques et dans les systèmes à fluide. Comme la fabrication en salle blanche dans l'industrie automobile est difficile à réaliser en raison des procédés de fabrication principalement usinants utilisés ici, on dépend d'un nettoyage final de tous les composants. Ainsi, de nombreux fabricants d'installations de nettoyage sont apparus sur le marché ces dernières années. Le développement des concepts de nettoyage, du nettoyant industriel à la machine de nettoyage à commande numérique ultramoderne, a été stimulé par l'augmentation des exigences de l'industrie automobile.

Mais quel est le degré de nettoyage d'une telle installation ? Quel critère devrait être utilisé pour la carte de contrôle comme surveillance de la capacité d'une machine de nettoyage ? Les exigences de l'industrie automobile s'éloignent de plus en plus des spécifications gravimétriques de propreté pour se diriger vers des limites maximales de taille des particules. En considérant que le potentiel de dommage d'une contamination dépend dans la majorité des cas beaucoup plus de la longueur et de la largeur, que des dimensions maximale et secondaire d'une particule, et moins de la somme de toutes les particules indépendamment de leur morphologie, il devient évident pourquoi la détection gravimétrique de résidus de saleté est de moins en moins nécessaire. Le processus de nettoyage d'une installation de nettoyage de pièces industrielles n'a cependant qu'une influence presque exclusive sur la pollution totale d'une pièce. La intensité du nettoyage peut ainsi être influencée par des paramètres ultrasonores, la température ou le temps. La taille des particules en tant que telle ne peut pas être influencée directement par des paramètres contrôlables. Seule la porosité des filtres utilisés, par lesquels le liquide de nettoyage est continuellement passé, peut être considérée comme un facteur influent sur la taille des particules restantes dans le bain.

Pour la surveillance de l'installation de nettoyage, seul le résultat gravimétrique de l'étude de propreté reste pertinent. La différence de masse d'un filtre d'analyse contaminé par des particules de saleté résiduelles par rapport à sa masse avant l'extraction ne doit pas être inférieure à 1 mg pour une détection fiable. Lors d'une étude gravimétrique en environnement non contrôlé, il est même recommandé dans les règlements VDA 19 et ISO 16232 d'utiliser 3 mg de masse de saleté. Pour charger un filtre d'analyse avec une masse de saleté aussi élevée, il faut généralement un échantillonnage très important des pièces de référence destinées à l'étude de propreté, car celles-ci présentent généralement un état très propre après le processus de nettoyage. Si le filtre d'analyse est chargé avec un nombre suffisant de particules pour la détermination gravimétrique de la masse de saleté, il devient presque impossible d'identifier des particules de saleté résiduelles individuelles en raison de superpositions. La longueur d'une particule de saleté résiduelle, qui est le critère le plus important pour évaluer son potentiel de dommage, ne peut plus être détectée sur un tel filtre. Ainsi, des informations importantes sont perdues lors de l'étude de propreté. Pour les détecter néanmoins, une deuxième analyse est souvent nécessaire, impliquant beaucoup moins de pièces à examiner. Une étude de propreté, comparée à d'autres méthodes d'essai dans le domaine de la qualité chez les fabricants automobiles, demande un effort très important. Il faut donc reconsidérer la pertinence d'une double vérification.

La nécessité d'évaluer le potentiel de dommage d'une particule oblige à concevoir la disposition des filtres de manière à pouvoir détecter la morphologie de chaque particule. Cependant, cela se fait presque exclusivement au détriment de la possibilité de surveillance parallèle de la machine via le résultat gravimétrique d'une étude de propreté.

La question se pose alors quant à une solution adaptée et économique pour la surveillance des installations de nettoyage de pièces industrielles. La possibilité d'une surveillance chimique des médias de nettoyage est simplement mentionnée ici. Différents moyens d'essai sont disponibles pour différents médias. Cependant, comme l'effet de nettoyage d'une installation est influencé par de nombreux autres paramètres, cette option ne sera pas approfondie ici. L'essentiel reste le nombre et la taille des particules restantes sur une pièce après le nettoyage. En raison de la grande dispersion de la longueur maximale d'une particule détectée lors d'une étude de propreté, la surveillance statistique à l'aide de cartes de contrôle devient presque impossible.

Certains fabricants d'installations de nettoyage industrielles proposent un contrôle automatisé de la propreté après le processus de nettoyage. Des composants nettoyés de manière aléatoire sont extraits automatiquement. Cela permet de vérifier la capacité de l'installation de nettoyage en cours de processus. Une intervention rapide en cas de déviation par rapport à l'état cible est ainsi possible. La décision d'investir dans cette solution, qui reste relativement coûteuse, doit être prise au cas par cas.

Une autre approche consiste à surveiller en continu le média de nettoyage à l'aide d'un compteur de particules en liquide. Pendant le processus de nettoyage, les particules nettoyées du composant sont transportées par ce média, ce qui entraîne inévitablement une augmentation du nombre de particules à cette étape. En fonction du taux de filtration, on observera une diminution du nombre de particules après le processus de nettoyage. Étant donné que la valeur est alors fortement dispersée, la question se pose quant à la définition d'une limite appropriée concernant le nombre maximal et la taille des particules autorisées dans le média de nettoyage.

La méthode la plus fiable actuellement consiste cependant à surveiller à l'aide de particules d'essai, comme celles décrites dans la version révisée de la VDA 19 pour déterminer le taux de récupération lors de l'extraction d'une étude de propreté. Il s'agit de copeaux, fabriqués selon des classes de taille définies dans le règlement. Les composants à nettoyer peuvent être contaminés à l'avance avec un nombre prédéfini de ces particules. Une étude de propreté permet de déterminer le nombre de particules restantes après le nettoyage fin. La différence du nombre de particules dans chaque classe de taille permet de calculer un pourcentage d'efficacité de nettoyage pour différentes tailles de particules.