A műszaki tisztaság ellenőrzése felületi részecskeszámlálóval, streiflicht technológiával

Ábra 1: A komponens közvetlen mérése. Láthatók a hengerlés nyomai a megmunkálás során.

Ábra 1: A komponens közvetlen mérése. Láthatók a hengerlés nyomai a megmunkálás során.

Ábra 2: Nyomaték egy előre meghatározott helyen a csillapodási görbe meghatározására (bal); meghatározott csillapodási görbe (jobb)

Ábra 2: Nyomtatás a meghatározott helyen a csillapítási görbe meghatározásához (bal); meghatározott csillapítási görbe (jobb)

Ábra 2: Nyomtatás a előre meghatározott helyen a csillapítási görbe meghatározásához (bal); meghatározott csillapítási görbe (jobb)

Nyers adatok csökkenési görbéje

A források takarékos használata társadalmunk egyik központi témája. Ebben az összefüggésben sok alkatrész és komponens fejlesztése egyre kevesebb anyagfelhasználással és egyre kisebb struktúrákkal történik. Ennek megfelelően az alkatrészek érzékenyebbé válnak, így nőnek az alkatrész tisztaságával szembeni követelmények, hogy hibátlan működést biztosítsanak. Az alkatrész tisztaságánál meg kell különböztetni a műszaki tisztaságot és a vizuális tisztaságot. A műszaki tisztaság azokra a szennyeződésekre vonatkozik, amelyek funkcionálisan kritikusak, míg a vizuális tisztaság a vizuálisan zavaró szennyeződéseket jelenti.

A gépjárműiparban ismert VDA 19 szabvány, valamint a ZVEI által kidolgozott „Műszaki tisztaság az elektrotechnikában” című irányelv hasznos eszköz a műszaki tisztaság értékeléséhez. A gépjárműiparban a részecskék korábban csak akkor voltak érdekesek, ha legalább 50 µm-esek voltak. Az áttételeknél és hajtószáraknál sok helyen csak 600 µm feletti részecskék számítanak kritikusnak. A PMT GmbH azonban egyre gyakrabban kap megkereséseket, amelyekben arról van szó, hogy a 50 µm-nél kisebb részecskéket is megbízhatóan észleljék. Ehhez bevált módszer az ISO 14644-9-ben említett fénysugárzási technológia. Ez során a fényt szinte párhuzamosan vetítik a felülethez. Minden felmérésnél a fény visszaverődik és szóródik. Még néhány mikrométeres méretű részecskék is biztonságosan észlelhetők így. A mérési elvet a PMT Partikel-Messtechnik GmbH „PartSens 4.0” nevű készüléke gyakorlati alkalmazásban is használja.

A minták előkészítése nem igényel nedves extrakciót. Az alkatrész felületgeometria és -állapotától függően az alkatrész közvetlenül mintázható vagy száraz extrakcióval nyerhetők ki a részecskék. Ez a módszer kiválóan alkalmas minden olyan alkatrészre, amelyeket nem szabad nedvesíteni, amelyek nem mozdíthatók el vagy amelyek esetében más okokból nem alkalmazható a nedves extrakció. Ez így kiváló alternatívát vagy kiegészítést jelent a hagyományos nedves extrakcióhoz és a VDA-19 szerinti standard elemzéshez.

Az itt bemutatott két gyakorlati példán keresztül szemléltetjük a módszer alkalmazhatóságát. Az első példában a hengerelt fémlemezek és fémfóliák tisztaságának értékeléséről van szó. A kihívás az, hogy a lehető leggyorsabban megbízhatóan tudjunk átlagos szennyezettségi értékeket mondani. Ez lehetővé teszi a rutinműködés során a negatív trendek, például a gépek kopásából eredő növekvő részecskeszámok biztonságos felismerését. A felület közvetlen mérés csak korlátozottan alkalmas, mivel a hengerelési struktúrák torzítást okozhatnak. Jobban megfelel a száraz részecskék extrakciója ragacsos párnák segítségével.

Az extrakciós módszer alkalmasságának ellenőrzésére a VDA 19 előírja egy csillapodási görbe meghatározását. Ennek során az alkatrészt hatszor egymás után megtisztítják a mosókabinban. Az extrahált részecskék száma a hatodik alkalommal nem haladhatja meg az első alkalom 10%-át. Ennek a módszernek a alapján az alkatrészt hatszor ugyanazon a helyen ütögetve határozták meg a csillapodási görbét. Ahogy az az 2. ábrán látható, ez a módszer alkalmasnak bizonyult.

A második példában a tisztaterekben betöltött ember szerepét mutatjuk be. Két különböző munkahelyet vizsgáltunk. Az első munkahely egy ISO 7-es tisztatérben volt, turbulens levegőáramlással. A második munkahely egy ISO 6-os tisztatérben, lamináris levegőáramlással. Emellett a második munkahelyen a folyosótól elzárva, a mennyezetről kb. 50 cm-rel a munkafelület fölé plexiüveg volt lógatva, így megakadályozva a levegő keveredését a személyzet mozgása által. Továbbá a második munkahelyen ionizációs paneleket is telepítettek, például a SIMCO ION AeroBar 5225s típusút, amelyek megakadályozzák az elektrosztatikus töltést és így a részecskék tapadását. Mindkét munkahelyet egy nappal korábban takarították.

Mindkét munkahelyen tapasztalati teszttel mintákat vettek. Az eredmények lenyűgöző módon mutatják a beavatkozások hatékonyságát. A detektált részecskék nagy része 10 és 50 µm között volt. A kisebb és nagyobb részecskék száma csökkent. Mivel tisztaterekről van szó, a szennyezésnek a tisztatérben kellett keletkeznie. Feltételezzük, hogy a talált részecskék emberi bőrhulladékok lehetnek. Az, hogy ez mennyire kritikus, végső soron a gyártott terméktől függ, és a minőségbiztosítási osztálynak kell értékelnie.

Gyakran a tisztaterekben állandó részecskeszintet tartó levegőmonitorozó rendszer van telepítve. Felmerül a kérdés, hogy a kísérlet során észlelt részecskék valóban bekerültek-e a monitorozó rendszer által. A talált részecskék potenciális veszélyességétől függően érdemes lehet egy 10 µm-nél nagyobb részecskék monitorozását is bevezetni. Egy bevált megoldás ismét a VDA 19-ben található, ahol részecskeszűrőket írnak le.

Két gyakorlati példán keresztül mutattuk be a fénysugárzási módszer érzékenységét és rugalmasságát, a hordozható felületi részecskeszámláló PartSens+ 4.0 alkalmazásával.