Monitoraggio dei processi di impianto di pulizia industriale delle parti

Particella grigliata © BIDAG

La pulizia tecnica, riferita a una purezza di particelle nel senso della VDA 19, è oggi un importante criterio di qualità nella produzione di componenti complessi nell'industria automobilistica. Particolare interesse mostrano i produttori di sistemi di assistenza alla guida e di sicurezza, principalmente per i componenti elettronici e nei sistemi a fluido. Poiché la produzione in camere bianche nell'industria automobilistica, a causa dei metodi di lavorazione prevalentemente asportativi impiegati, può essere realizzata solo in modo limitato, si fa affidamento su una pulizia finale di tutte le componenti. Negli ultimi anni sono entrati sul mercato molti produttori di impianti di pulizia. Lo sviluppo dei concetti di pulizia, dal detergente industriale fino a impianti di pulizia altamente moderni e a controllo numerico, è stato guidato dall'aumento delle esigenze dell'industria automobilistica.

Ma qual è il livello di pulizia di un tale impianto? Quale caratteristica dovrebbe essere utilizzata come controllo di capacità per la carta di regola di un impianto di pulizia? Le esigenze dell'industria automobilistica si stanno spostando sempre più da specifiche di purezza gravimetrica verso limiti massimi consentiti di dimensione delle particelle. Considerando che il potenziale di danno di una contaminazione, nella maggior parte dei casi, dipende molto più dalla lunghezza e dalla larghezza, piuttosto che dalle dimensioni massima e secondaria di una particella, e meno dalla somma di tutte le particelle indipendentemente dalla loro morfologia, si comprende perché la rilevazione gravimetrica di residui di sporco sia ormai quasi superflua. Tuttavia, il processo di pulizia di un impianto industriale di pulizia componenti ha quasi esclusivamente un'influenza sull'inquinamento complessivo di un pezzo. La intensità di pulizia può essere influenzata da parametri come ultrasuoni, temperatura o tempo. La dimensione delle particelle, invece, non può essere influenzata direttamente da parametri controllabili. Solo la porosità dei filtri impiegati, attraverso i quali il mezzo di pulizia liquido viene continuamente fatto passare, può essere definita come fattore di influenza sulle particelle residue rimaste nel bagno.

Per il monitoraggio dell'impianto di pulizia, rimane pertanto valido anche in futuro il risultato gravimetrico dell'analisi di purezza. La differenza di massa di un filtro di analisi contaminato da particelle di residuo di sporco rispetto alla sua massa prima dell'estrazione non dovrebbe essere inferiore a 1 mg per una rilevazione affidabile. Per le analisi gravimetriche in ambienti non climatizzati, si raccomandano anche 3 mg di massa di sporco secondo le norme VDA 19 e ISO 16232. Per caricare un filtro di analisi con una quantità di sporco così elevata, è necessario di solito un campione molto grande di pezzi di prova preparati per l'analisi di purezza, poiché di norma presentano uno stato di altissima pulizia dopo il processo di pulizia. Se il filtro di analisi contiene un numero di particelle sufficiente per la determinazione gravimetrica della massa di sporco, diventa difficile rilevare singole particelle residue di sporco a causa di sovrapposizioni. La lunghezza di una particella di sporco come caratteristica più importante per stimare il suo potenziale di danno non può più essere riconosciuta su un tale filtro. Di conseguenza, informazioni importanti vengono perse durante l'analisi di purezza. Per rilevare comunque questa informazione, nella maggior parte dei casi è necessaria una seconda analisi, che richiede di testare un numero molto inferiore di pezzi. Un'analisi di purezza, rispetto ad altri metodi di prova nel settore della qualità delle case automobilistiche, comporta un impegno molto elevato. Di conseguenza, si deve riconsiderare la validità di una doppia verifica.

La necessaria determinazione del potenziale di danno di una particella rende necessario progettare il tipo di riempimento del filtro in modo che le singole particelle possano essere rilevate in base alla loro morfologia. Tuttavia, ciò può avvenire quasi esclusivamente a spese della possibilità di monitoraggio parallelo della macchina tramite il risultato gravimetrico di un'analisi di purezza.

Si pone quindi il problema di una soluzione adeguata ed economica per il monitoraggio degli impianti di pulizia industriale. Si segnala qui la possibilità di un monitoraggio chimico dei mezzi di pulizia. A tale scopo, sono disponibili diversi mezzi di prova per vari tipi di mezzi. Tuttavia, poiché l'efficacia della pulizia di un impianto è influenzata da molte altre variabili, questa possibilità non verrà approfondita qui. La cosa fondamentale è infine il numero e le dimensioni delle particelle residue rimaste su una componente dopo la pulizia. A causa della grande variabilità della lunghezza massima di una particella più grande rilevata durante un'analisi di purezza, il monitoraggio statistico tramite carte di controllo è ormai difficile da realizzare.

Alcuni produttori di impianti di pulizia industriale offrono un controllo di purezza automatizzato dopo il processo di pulizia. In questo modo, vengono estratte automaticamente componenti pulite a campione. In questo modo, è possibile verificare la capacità dell'impianto di pulizia durante il processo in corso. Ciò consente di intervenire tempestivamente in caso di deviazioni dallo stato desiderato. Se un investimento in questa soluzione, piuttosto complessa, sia giustificato, deve essere deciso caso per caso.

Un'altra soluzione consiste nel monitoraggio continuo del mezzo di pulizia tramite un conteggio di particelle liquide. Durante il processo di pulizia, le particelle rimosse dal pezzo vengono trasportate via con questo mezzo, determinando inevitabilmente un aumento del numero di particelle in questa fase. In base alla velocità di filtrazione, dopo il processo di pulizia si verificherà una diminuzione del numero di particelle. Poiché il valore può essere soggetto a forti variazioni, si pone la domanda di una definizione di limite appropriata riguardo al numero e alle dimensioni massime di particelle consentite nel mezzo di pulizia.

La possibilità più affidabile attualmente è tuttavia il monitoraggio tramite particelle di prova, come descritto nella versione rivista della VDA 19, per determinare il tasso di recupero durante l'estrazione di un'analisi di purezza. Si tratta di trucioli prodotti in classi di dimensione definite, come riportato nelle norme di riferimento. Le componenti da pulire possono essere contaminate con un numero prestabilito di queste particelle. Attraverso un'analisi di purezza, è possibile determinare il numero di particelle residue sulla componente dopo la finitura. La differenza nel numero di particelle nelle varie classi di dimensione consente di calcolare una percentuale di grado di pulizia di diverse dimensioni di particelle.