Vérification de la propreté technique à l'aide d'un compteur de particules de surface avec technologie de lumière rasante

Figure 1: Mesure directe du composant. Les traces de traitement par roulage sont visibles.

Figure 1: Mesure directe du composant. On peut voir les traces de traitement dues au laminage.

Figure 2 : Empreinte à l'emplacement prédéfini pour déterminer une courbe de décroissance (à gauche) ; courbe de décroissance déterminée (à droite)

Figure 2 : Empreinte à l'emplacement prédéfini pour déterminer une courbe de décroissance (à gauche) ; courbe de décroissance déterminée (à droite)

Figure 2 : Empreinte à l'emplacement prédéfini pour déterminer une courbe de décroissance (à gauche) ; courbe de décroissance déterminée (à droite)

Courbe de décroissance des données brutes

Conserver les ressources est un enjeu central de notre société. Dans ce contexte, le développement de nombreux composants et pièces tend vers une utilisation toujours moindre de matériaux et des structures de plus en plus petites. En conséquence, les pièces deviennent plus sensibles, ce qui augmente les exigences en matière de propreté des pièces afin de garantir leur bon fonctionnement. En ce qui concerne la propreté des pièces, il faut faire la distinction entre la propreté technique et la propreté optique. La propreté technique concerne les contaminations qui sont critiques pour la fonction, tandis que la propreté optique concerne les contaminations qui nuisent à l’aspect visuel.

La norme VDA 19, connue de l’industrie automobile, ainsi que le « Guide de la propreté technique en électrotechnique » élaboré par le ZVEI, constituent un outil utile pour l’évaluation de la propreté technique. Dans l’industrie automobile, par le passé, les particules n’étaient souvent considérées comme pertinentes que si leur taille était d’au moins 50 µm. Pour les engrenages et arbres d’entraînement, les particules ne sont généralement critiques qu’à partir de 600 µm. Cependant, la société PMT GmbH reçoit de plus en plus de demandes visant à détecter de manière fiable des particules plus petites que 50 µm. La technologie de lumière rasante, mentionnée dans la norme ISO 14644-9, s’est avérée efficace à cet effet. Elle consiste à éclairer la surface avec une lumière presque parallèle à celle-ci. Lors de chaque mesure, la lumière est réfléchie et diffusée. Même des particules de quelques micromètres peuvent ainsi être détectées avec certitude. Cette méthode de mesure est utilisée dans l’appareil « PartSens 4.0 » de la société PMT Partikel-Messtechnik GmbH.

La préparation des échantillons ne nécessite pas d’extraction humide. Selon la géométrie et la nature de la surface, la pièce peut être directement échantillonnée ou les particules extraites à sec. Cette méthode convient donc parfaitement à toutes les pièces qui ne doivent pas être humidifiées, qui sont fixes ou pour lesquelles une extraction humide n’est pas envisageable pour d’autres raisons. Elle constitue ainsi une excellente alternative ou un complément à l’extraction humide classique et à l’analyse standard selon VDA-19.

Deux applications pratiques seront présentées à titre d’exemple. Dans le premier exemple, il s’agit d’évaluer la propreté de plaques métalliques laminées et de films métalliques. Le défi consiste à pouvoir fournir des déclarations valides sur la contamination moyenne dans un délai aussi court que possible. Cela permet, en routine, d’identifier en toute sécurité des tendances négatives, comme une augmentation du nombre de particules due à l’usure des machines. Une mesure directe sur la surface est peu adaptée en raison des structures de laminage, qui introduisent un biais élevé. La meilleure solution est l’extraction sèche des particules à l’aide de tampons adhésifs.

Pour vérifier la fiabilité de la méthode d’extraction, la norme VDA 19 prévoit la détermination d’une courbe de décroissance. La pièce est nettoyée six fois de suite dans une cabine de lavage. Le nombre de particules extraites lors de la sixième extraction ne doit pas dépasser 10 % du nombre obtenu lors de la première extraction. Sur la base de cette procédure, la pièce a été frappée six fois de suite au même endroit pour établir une courbe de décroissance. Comme le montre le diagramme ci-dessous dans la figure 2, cette méthode peut être considérée comme appropriée.

Le deuxième exemple illustre de manière frappante le rôle de l’humain en salle blanche. Deux postes de travail ont été étudiés. Le poste 1 se trouvait dans une salle blanche ISO 7 avec un flux d’air turbulent. Le poste 2 était situé dans une salle blanche ISO 6 avec un flux d’air laminaire. De plus, le poste 2 était isolé du couloir par une cloison en plexiglas suspendue à environ 50 cm au-dessus de la surface de travail. Cela empêche le mélange de l’air par les mouvements du personnel. Par ailleurs, des barres d’ionisation, comme l’AeroBar 5225s de la société SIMCO ION, ont été installées dans la zone du poste 2. Ces dispositifs empêchent une charge électrostatique des surfaces et, par conséquent, l’adhérence des particules. Les deux postes ont été nettoyés la veille.

Des échantillons ont été prélevés par la méthode du frottement dans les deux zones. Les résultats montrent l’efficacité remarquable des mesures. La majorité des particules détectées mesurent entre 10 et 50 µm. Le nombre de particules plus petites ou plus grandes diminue. Étant donné qu’il s’agit de salles blanches, la contamination doit provenir directement de l’environnement contrôlé. Il est probable que ces particules soient des squames de peau humaine. La gravité de cette contamination dépend finalement du produit fabriqué et doit être évaluée par le service Qualité / Assurance Qualité.

Souvent, les salles blanches sont équipées d’un système de surveillance stationnaire des particules pour les particules en suspension dans l’air. Il faut se demander si les particules détectées lors de l’essai auraient été effectivement enregistrées par ce système de surveillance. En fonction du potentiel de dommage des particules trouvées, il peut être judicieux de mettre en place une surveillance pour les particules > 10 µm. Une solution éprouvée est également décrite dans la norme VDA 19, qui prévoit l’utilisation de pièges à particules.

Grâce à deux exemples pratiques, la sensibilité et la flexibilité de la méthode par lumière rasante, mise en œuvre avec le compteur de particules de surface portable PartSens+ 4.0, ont été démontrées.