Áttekintés a szokásos mintavételi technikákról a műszaki tisztasági vizsgálatok keretében

Ábra 2: OLYMPUS CIX100 – Mikroszkóp-alapú rendszermegoldás a műszaki tisztaságért.

Ábra 3: A következő elemzés előkészítése érdekében egy szűrőmembránt szárítanak.

Ábra 4: Kör alakú mintatartó fehér és fekete háttérrel 25 mm-es (balra), 47 mm-es (középen) és 55 mm-es (jobbra) szűrőmembránokhoz.

Ábra 5: A szűrőmembrán pozícionálása a vizsgálandó szűrőmintához (a); A szűrőmembrán felszerelése a mintatartóra (b).

Ábra 5: A szűrőmembrán pozícionálása a vizsgálandó szűrőminta szűréséhez (a); A szűrőmembrán felszerelése a mintatartóra (b).

Ábra 6.a: A ragasztószalag felhelyezése a rajta lévő részecskékkel a speciális mintatartón, további értékeléshez

Ábra 6.b: Az OLYMPUS CIX100 rendszer szoftvere lehetővé teszi egy ragasztószalag-minta részecskeelemzését egy téglalap alakú ellenőrzési terület rögzítése után.

Ábra 7.a: Részecskeszárító készítés

Ábra 7.b: Az OLYMPUS CIX100 rendszer szoftvere egy részecskeszűrőt elemz a VDA 19.2 szabvány szerint.

Ábra 1: Különösen fejlesztett OLYMPUS CIX100 mintatartók különböző mintatípusokhoz: a és b) Szűrőtartók fehér és fekete háttérrel - három különböző méretben elérhető, c) részecskeszűrőtartó és d) ragasztószalag-tartó.

Ábra 1: Különösen fejlesztett OLYMPUS CIX100 mintatartók különböző mintatípusokhoz: a és b) Szűrőtartók fehér és fekete háttérrel - három különböző méretben elérhető, c) részecskeszívó tartó és d) ragasztószalag tartó.

Ábra 1: Különösen fejlesztett OLYMPUS CIX100 mintatartó különböző mintatípusokhoz: a és b) Szűrőtartó fehér és fekete háttérrel - három különböző méretben elérhető, c) részecskeszívó tartó és d) ragasztószalag tartó.

Ábra 1: Különösen fejlesztett OLYMPUS CIX100 mintatartók különböző mintatípusokhoz: a és b) Szűrőtartók fehér és fekete háttérrel - három különböző méretben elérhetőek, c) részecskeszívó tartó és d) ragasztószalag tartó.

Áttekintés a gyakori mintavételi technikákról a technikai tisztasági vizsgálatok keretében

A technikai termékek szinte minden iparágban bizonyos mértékű tisztaságot igényelnek. A szennyeződések, nem kívánt részecskék és maradványok jelenléte a gyártóberendezésekben, laboratóriumokban, különösen a technikai termékek felületén nem ritkán jelentős kockázatokat hordoz. Ezek a szennyeződések lerövidítik a termék élettartamát, gyakran rontják a termék teljesítményét, és alkalmazásuk során kockázatokat is okozhatnak. Ismerete ezekről a kockázatokról a szigorúbb nemzeti és nemzetközi tisztasági szabványok meghatározásához vezetett. A technikai tisztasági ellenőrző rendszer telepítése kulcsfontosságú lépés a gyártási környezet rendszeres ellenőrzésében, valamint a gyártási kiesések, anyag- és energiapazarlás elkerülésében. Ebben a folyamatban a mintavételi előkészítés kiemelt szerepet játszik.

A tisztasági elemzés munkafolyamata

A technikai tisztasági elemzés a mintavétellel és a kontrollálni kívánt technikai alkatrészek kiválasztásával kezdődik. Ezután következik a mintavétel, amely során mikrorészecskék szennyeződéseit gyűjtik össze. A mintavétel során többek között az alábbi eljárásokat alkalmazzák:

– Szűrőmembránok a szennyeződések elfogására az alkatrészek mosása vagy közvetlen folyadékszűrés során,
– Tape Lift (speciális ragacsos szalag) érzékeny felületekről származó részecskék felvételére, amelyek nem moshatók,
– Részecskeszűrők a szedimentáló légszennyeződések elfogására összeszerelési folyamatokban vagy tisztaterekben.

Az ilyen eljárásokkal nyert mintákat ezután speciális mintatartókra helyezik.

A modern mikroszkópos rendszerek, mint például az OLYMPUS CIX100, esetében a mintatartó pozícionálása egyszerű lépés, mielőtt a automatikus tisztasági vizsgálat megtörténne. Egy intuitív munkafolyamat, amely az összes lépést a mintavétel után automatizál, hozzájárul a minimális emberi hibával és mintaszennyezéssel járó ellenőrzések végrehajtásához. Egyetlen szkenneléssel a rendszer képes észlelni a 2,5 μm-ig terjedő szennyeződéseket, és megkülönböztetni a fémes részecskéket, nemfémes részecskéket és szálakat.

Áttekintés a gyakori mintavételi technikákról

Számos módszer áll rendelkezésre az alkatrészek szennyeződéseinek elkülönítésére. A kiválasztott extrakciós/mintavételi eljárás nagyban függ a technikai tisztaság fő céljától és az iparágtól. Általánosságban három fő extrakciós módszer létezik:

Mosási módszer

Az autóiparban, valamint a gyógyszer- és gépgyártásban a folyadék alapú extrakció a legalkalmasabb technika a legtöbb esetben. Ebben az eljárásban a mikrorészecskék szennyeződéseit mosással, öblítéssel vagy ultrahangos fürdőben távolítják el a komponensekről. Az extrakcióhoz használt folyadéknak kompatibilisnek kell lennie a komponens anyagával, a szűrőberendezéssel és a membránnal. A mosási lépés után az öblítő folyadékot szűrik, majd a szűrőmembránt megszárítják. A legtöbb esetben ezután következik a szárított szűrőmembrán mérlegelése egy analitikai mérlegen. A gravimetrikus eredmény első becslést ad a maradvány részecskékről, azonban a részecskék mérete, alakja és egyéb tulajdonságai ismeretlenek maradnak, ezért szükség van egy utólagos vizuális elemzésre. Végül a szárított, lemért szűrőmembránt a szűrőtartóra helyezik.

A szűrőmembránok különböző átmérőben elérhetők. A használt szűrőmembrán mérete az alkalmazástól és az iparágtól függ:

– 47 mm átmérőjű szűrőmembránokat gyakran alkalmaznak a lég- és űriparban, az autóiparban és az olajiparban. Ez a standard szűrőátmérő, amit a legtöbb esetben használnak.
– Olajanalízishez 25 mm átmérőjű membránokat is alkalmaznak.
– 55 mm átmérőjű szűrőmembránokat nagy részecskeszámú gyártási és karbantartási folyamatokban használnak.

A szűrőméret mellett a szűrőmembránokat fehér vagy fekete háttérrel is kiválaszthatják az alkalmazástól függően.

– Fekete háttér: Ha agresszív vegyszert alkalmaznak a részecskék leöblítésére, a mosószer maradványai a szűrőmembránon maradhatnak. A fekete háttérrel ellátott mintatartó főként eloxált alumíniumból készül, így kémiailag inert, nem reagál vegyszerekkel.
– Fehér háttér: A fehér háttér előnyt jelent szövetes hálós szűrőknél. A hálós szűrőket gyakran alkalmazzák a szűrőfolyamat gyorsítására, mivel a mosófolyadék sokkal gyorsabban áramlik át a szűrőmembránon. Egy hálós szűrő vizsgálatakor a mikroszkóp a hálón keresztül nézhet a mintatartóra. A fekete háttér áttűnik a háló szálain, és tévesen részecskeként értelmezhető. Ezért javasolt fehér háttérrel ellátott mintatartót alkalmazni hálós szűrők vizsgálatakor.

Az OLYMPUS CIX100 rendszerhez különleges mintatartók érhetők el 47 mm, 25 mm és 55 mm átmérőjű membránokhoz, mind fekete, mind fehér háttérrel. A rendszer szoftvere már tartalmaz előbeállításokat a különböző membránméretekhez, így a felhasználó egy gombnyomással automatikusan beállíthatja a szkennelési méretet. Emellett előre definiált paraméterek is rendelkezésre állnak minden mintatípushoz, így a kevésbé tapasztalt kezelők is könnyen elérhetik a szabvány szerinti eredményeket.

Közvetlen folyadékszűrés

Ez az eljárás gyakran alkalmazott az olaj tisztaságának ellenőrzésére. Az olaj elveszíti kenő tulajdonságait, ha mikrorészecskékkel, nedvességgel vagy sóval szennyezett. Ez korrózióhoz, adalékanyagok lebomlásához és gyanták, lerakódások képződéséhez vezet. Mechanikus alkatrészek, például szelepek, elkezdenek beragadni, elakadni és kopni.

Ezeknek a részegységeknek a javítása költséges és időigényes. Ezért fontos a tisztasági elemzés elvégzése az olaj szennyezettségi szintjének felméréséhez. A tiszta folyadék, különösen az olaj, gépekben való alkalmazásának előnyei közé tartozik:

– Minimális karbantartási idő és költség
– Maximális teljesítmény és termelékenység
– Komponensek és gépek hosszabb élettartama
– Kevesebb leállás
– Kevesebb javítás és hardvercsere

Ez az összes előny hozzájárul a pénz megtakarításához, mivel kevesebb szennyeződés a folyadékokban energiamegtakarítást és hosszabb gépvéletkort eredményez. Minél tisztább az olaj, annál alacsonyabb az olzhőmérséklet, annál magasabb az olaj viszkozitása, és annál jobb a teljesítmény. Kevesebb karbantartási idő és javítás csökkenti a személyzeti és hardver költségeket is.

A közvetlen folyadékszűrés munkafolyamata az olajminta kivételével kezdődik a vizsgálandó rendszerből. Az olaj egy vákuumszűrő gépen halad át, ahol a benne lévő szuszpendált részecskéket szűrik és egy szűrőmembránon gyűjtik össze. Ahogyan a mosási eljárásnál, itt is a szűrőmembránt speciális mintatartóra helyezik, amelyet vizuális ellenőrzésre és elemzésre használnak.

Tape Lift mintavétel

A Tape Lift mintavételi módszer gyors és egyszerű technika a felületről származó részecskék eltávolítására, és ezzel a felület tisztasági szintjének meghatározására. Ez a módszer minden olyan helyen alkalmazható, ahol alkatrészek felületeinek szennyeződéstől mentesnek kell lenniük, mivel a szennyeződések befolyásolhatják a termék teljesítményét és megbízhatóságát. Ide tartoznak olyan iparágak, mint a lég- és űripar, űrtechnológia, de elektronikai vagy napelemgyártók is.

A Tape Lift módszer akkor alkalmazható, amikor a ragacsos szalag felhelyezése nem károsítja a felületet. Általában fémek, fémbevonatok és oxidrétegek nem változnak meg ezzel a módszerrel. Felületeken lakkozott, párolt vagy optikai bevonattal ellátott felületek vizsgálata előtt érdemes külön tesztet végezni, hogy kizárjuk a károsodás lehetőségét.

A mintavételhez speciális ragacsos szalagot helyeznek a vizsgálandó felületre. Ez közvetlenül átviszi a részecskéket a felületről a szalagra. A levétel után a szalagon lévő részecskékkel együtt egy speciális Tape Lift mintatartóra helyezik. Az OLYMPUS CIX100 nemcsak a megfelelő mintatartókat kínálja, hanem az ASTM E1216-11 szabvány szerint integrált elemzési folyamatot is. Ez a szabvány statisztikailag határozza meg a mintavételi terület méretét és helyzetét, hogy pontos becslést adjon a nagy felületek tisztasági szintjéről. A felhasználó a mintavételi tervet a felület geometriája és irányultsága, valamint a gázáramlás, a gravitáció és az obstrukció figyelembevételével határozza meg a vonatkozó szabványos utasítások szerint. Ezek a tényezők befolyásolhatják a részecskék lerakódását és a felületen való megfogását.

Részecskeszűrő

A részecskeszűrők gyakran alkalmazott módszerek mintavételre, a gyártási és logisztikai folyamatok környezeti tisztaságának ellenőrzésére a gyártó- és tisztaterekben. Egy részecskeszűrő, amely egy, a szűrőmembrán méretű ragacsos lapból áll, meghatározott időre helyezik el potenciálisan szennyezett helyeken, hogy elfogja a levegő részecskéinek lerakódását. Az időt, ameddig a szűrő aktív, szedimentációs időnek nevezik. A mintavétel befejezése után a részecskeszűrőt a rajta lévő részecskékkel egy speciális mintatartóra helyezik, majd elemzik. Ez az elemzés meghatározza a részecskék számát és méreteloszlását, valamint kiszámítja a szedimentációs értéket (más néven Illig-érték). A szedimentációs érték egy egyedi számérték, amely a szedimentációs idő alatt észlelt részecskék számán alapul, különböző méretkategóriák szerint. A számítás során a részecskéket méretük szerint súlyozzák, mivel a nagyobb részecskék sokkal nagyobb károsodási potenciállal rendelkeznek, mint a kisebbek. A szedimentációs érték alapján a berendezések összehasonlíthatják a környezeti tisztaságot különböző helyszíneken egy adott időszak alatt. Ez segít az olyan területek azonosításában, ahol magasabb a szennyeződés szintje. Emellett lehetővé teszi ezen területek optimalizálását, hogy megakadályozza a részecskék behatolását, amelyek károsíthatják a komponenseket és összeszerelt rendszereket. A szedimentációs érték szerepel a végső elemzési jelentésben. A vizsgáló a jelentésben nemcsak az általános tisztasági eredményeket, hanem a szedimentációs időt és a részecskeszűrő helyét is dokumentálja.

Összegzés

A növekvő minőségi követelmények miatt a technikai tisztaság egyre inkább a gyártási folyamatok középpontjába került. Nemzetközi és nemzeti irányelvek írják le a szennyeződések meghatározására szolgáló módszereket és dokumentációs követelményeket, valamint részletesebb információkat kérnek a szennyeződés típusáról, például a részecskék számáról, méreteloszlásáról és tulajdonságairól. Egy szennyezésellenőrző rendszerben a részek véletlenszerűen kerülnek kiválasztásra a gyártósorról, és vizsgálatra. Ehhez különböző mintavételi módszerek és speciális mintatartók alkalmazhatók, a felhasználás szerint. Az értékelést ezután a vonatkozó szabványok szerint végzik. Az alábbi táblázat áttekintést ad az OLYMPUS CIX100 rendszerhez elérhető szűrőtartókról, azok alkalmazási területeiről és a támogatott szabványokról.