Чистота срещу размер на частиците: разбиране на два ключови критерия за приемане при промишлено почистване

Общ преглед

Чистота и размер на частиците са два от най-важните — и често бъркани — критерия за приемане при промишленото почистване на детайли.

Чистотата обикновено описва общата маса на остатъчното замърсяване , докато размерът на частиците описва размера на остатъчните частици . Тези два параметъра измерват различни аспекти на замърсяването и затова не могат да се заменят един друг.

За компоненти на автомобилната трансмисия, например, техническата спецификация може да изисква както максимално допустимо ниво на остатъчно замърсяване в милиграми, така и максимално допустим размер на частиците.

В тази статия се обяснява разликата между чистота и размер на частиците, обикновено използваните методи за измерване и референтните стандарти, както и какво трябва да търсят купувачите на оборудване при преглед на спецификациите за почистване.

1. Какво означава чистота?

При почистването на промишлени части чистотата обикновено се отнася до общото количество остатъчно замърсяване, останало по повърхността или в канали и проходи на работната част след почистването .

Обикновено се изразява като масова стойност в милиграми (mg) .

Типичен тест за чистота извлича остатъчното замърсяване от компонента чрез предварително определен метод на извличане. В зависимост от работната част и процедурата за теста това може да включва:

• Промиване под налягане
• Спълване
• Ултразвуково извличане
• Разбъркване или други посочени методи за екстракция

Извлеченото замърсяване след това се събира чрез филтрация и се претегля при посочени условия.

Чистотата по същество е параметър за контрол на масата

Ключовият въпрос е:

Колко замърсяване остава общо?

Общата маса може да включва частици с различни размери, форми и материали.

Например резултат от 5 mg означава, че общата маса на извлеченото замърсяване е 5 mg, независимо от индивидуалните размери на частиците в този остатък.

За някои приложения чистотата може също да се изразява като нормализирана стойност, например mg/m² , представляваща масата на замърсяването на единица повърхност.

2. Какво означава размерът на частиците?

Размерът на частиците описва физическото измерение на остатъчните частици след почистването.

Обикновено се изразява в микрометри (μm) , макар някои промишлени спецификации да използват милиметри.

Анализът на частиците може да включва филтриране и класифициране на екстрактирания материал според диапазоните на размерите на частиците, броене на частиците в различни категории по размер или измерване на максималния размер на частиците.

Размерът на частиците е по същество параметър за контрол на измеренията

Ключовият въпрос е:

Колко голяма може да бъде отделна остатъчна частица?

Това е важно, защото дори когато общата маса на замърсяването е ниска, сравнително голяма частица потенциално може да блокира проход, да наруши прецизен интерфейс или да повреди чувствителен компонент.

Например:

• ≤800 μm означава, че зададената максимална размерност на частицата е 0,8 мм.
• ≤300 μm означава, че зададената максимална размерност на частицата е 0,3 мм.

Следователно по-малък лимит за размера на частиците обикновено изисква по-строг контрол върху процеса на почистване.

3. Защо чистотата и размерът на частиците трябва да се оценяват заедно?

Чистотата и размерът на частиците представляват две различни измерения на контрола върху замърсяването .

Разгледайте два опростени примера.

Пример 1: Ниска обща маса, но голяма частица

Компонентът може да съдържа само 5 mg от общото остатъчно замърсяване, но един сравнително голям метален включване все още може да предизвика проблем, ако попадне в чувствителен маслен канал.

Пример 2: По-голяма обща маса, но много фини частици

Друг компонент може да има 300 mg остатъчно замърсяване, но по-голямата част от остатъка може да се състои от много фини частици с размер под 10 μm.

Функционалният риск, свързан с тези две ситуации, може да е много различен.

Затова производителите на автомобили и други клиенти от областта на прецизното производство често задават изисквания за двата параметъра.

Например типичните изисквания могат да включват:

• Блок на двигателя: размер на частиците ≤800 μм
• Тяло на цилиндричната глава: чистота ≤220 mg, размер на частиците ≤1,2 mm
• Водни канали на цилиндричната глава: чистота ≤700 mg, размер на частиците ≤2,4 mm

Тези стойности определят различни граници за допустимото състояние на замърсяване.

Други начини за изразяване на чистотата

В зависимост от приложението, спецификациите могат също да използват:

• mg/m² — остатъчно замърсяване на единица повърхност
• мг/кг — концентрация на остатъчно замърсяване спрямо определено количество течност или материал

Например, шестоосно роботизирано приложение за почистване на корпуси на предавки може да изрази изискването за почистване като 1 mg/kg , като използва концентрацията на остатъчно замърсяване като метрика за чистота.

Следователно самата единица трябва да се разбира в контекста на метода за изпитване и приложението.

4. Често използвани референтни стандарти и методи за изпитване

Два често цитирани стандарта в анализа на чистотата в автомобилната промишленост са:

• ISO 16232
• VDA 19

Тези стандарти предоставят рамки за екстракция на замърсявания, филтриране, анализ на частици, условия за измерване и докладване на резултатите.

Целта е резултатите от изпитванията за чистота да бъдат по-съгласувани и сравними между различни доставчици и лаборатории.

Често използвани методи за екстракция на замърсявания

В зависимост от работната част и приложимата процедура методите за екстракция могат да включват:

• Промиване под налягане
• Спълване
• Ултразвуково извличане
• Екстракция чрез разклащане или встръхване

Различните методи за екстракция могат да имат различна ефективност при премахване на замърсявания от един и същ компонент.

Следователно техническата спецификация не трябва да посочва само числена граница за чистота или за размер на частиците. Тя трябва също така да определя съответния метод за екстракция и изпитателните параметри когато това е необходимо.

Това е особено важно по време на приемане на оборудването, тъй като два изпита, извършени с различни процедури за екстракция, могат да дадат различни резултати дори когато се извършват върху един и същ компонент.

5. Какво трябва да означават за покупателите спецификациите за почистване?

При преглед на спецификацията за машина за почистване не е достатъчно да се обърне внимание само на числената граница за чистота.

5.1 Изискването за частици е глобално или зона-специфично?

Различните области на един компонент могат да имат различни рискове от замърсяване.

Например главният маслен канал и водната рубашка на двигателен компонент може да изискват различни граници за размера на частиците.

Затова изискванията, специфични за зоната, могат да осигурят по-смислен контрол на процеса в сравнение с прилагането на една и съща граница за целия компонент.

5.2 Какво означава „Размер на частиците“ – максимален размер или брой частици?

Това не са непременно едни и същи изисквания.

Спецификацията може да определя:

• Максимално допустимият размер на частица
• Броя на частиците над определен размер
• Разпределението на размерите на частиците в няколко диапазона от размери

Доставчикът на оборудването трябва да разбира точно кое измерване се изисква.

5.3 Дали корпусът на компонента и вътрешните му канали се оценяват отделно?

Например цилиндричната глава може да има отделни изисквания за основния си корпус и за водните й канали.

Спецификация като:

Корпус: ≤220 mg
Водни канали: ≤700 mg

не задължително означава, че за двете области се използват еднакви процедури за екстракция.

Затова местоположението на инспекцията и методът на екстракция трябва да бъдат ясно дефинирани.

5.4 Дали методът на екстракция е ясно специфициран?

Една и съща числена граница може да доведе до различни резултати от изпитванията при използване на различни методи на екстракция.

Затова протоколът за приемане трябва ясно да определя метода на екстракция, оборудването, параметрите, процедурата за филтриране и условията за измерване, когато това е приложимо.

5.5 Какви са честотата на инспекцията и изискванията за проби?

Процесът на приемане може да включва:

• Инспекция на първото изделие
• Проби от процеса
• Периодично потвърждаване на чистотата
• Финално тестване за приемане

Тези изисквания могат да повлияят както върху конфигурацията на оборудването, така и върху времето на производствения цикъл.

6. Изискванията за чистота трябва да се вземат предвид по време на проектирането на оборудването

Изискванията за чистота и за размер на частиците трябва да бъдат определени преди проектирането на машината за почистване.

Те оказват пряко влияние върху:

• Миячно налягане
• Конфигурация на дюзи
• Последователност на почистването
• Целенасочено почистване на вътрешни канали
• Изисквания за изплакване
• Конфигурация за сушене
• Филтрираща система
• Позициониране на обработваната детайла
• Инспекция и валидация на чистотата

Например компонент, който изисква размер на частиците ≤300 μm може да изисква различна стратегия за почистване и филтрация в сравнение с компонент, който има ≤1,2 mm изисквания.

По подобен начин строгото изискване за чистота на вътрешен маслен канал може да изисква специализирано почистване чрез вмъкване, а не само обща струйна очистка.

Затова оборудването за почистване трябва да се проектира според действителните критерии за приемане от страна на клиента, а не да се избира единствено според размерите на обработваната детайл или производствената мощност.

7. Често задавани въпроси

Защо чистотата се измерва в mg?

Чистотата обикновено представлява общата маса на остатъчното замърсяване, екстрактирано от работната част.

След като замърсяването е екстрактирано чрез определената процедура, то се филтрира и подготвя за измерване. Получената маса на замърсяването може да се изрази в милиграми.

За по-големи повърхности резултатът може също да се нормализира към mg/m² за сравнение между компоненти или тестови области.

Как трябва да разбирам ограничение за размера на частиците в μm?

Микрометър (μm) е един милионен дял от метър.

1 mm = 1 000 μm.

Следователно:

• ≤800 μm = ≤0,8 mm
• ≤300 μm = ≤0,3 mm

По-малко ограничение за размера на частиците обикновено означава, че процесът на почистване трябва да осигурява по-строг контрол върху остатъчните частици.

Каква е разликата между ISO 16232 и VDA 19?

И двете стандарта се цитират широко при изпитвания за чистота в автомобилната промишленост и предоставят рамки за екстракция на замърсявания и анализ на частици.

Обаче техните процедури и подходи към отчитане не са непременно идентични. Производител на автомобили или клиент може да посочи, кой от двата стандарта трябва да се прилага.

При закупуване на почистващо оборудване следователно трябва да се потвърди приложимият стандарт и изпитателната процедура в техническата спецификация, а не да се предполага, че резултатите, получени по различни процедури, са директно взаимозаменяеми.

Ако чистотата е в рамките на спецификацията, това означава ли, че и размерът на частиците е в рамките на спецификацията?

Не задължително.

Тези два параметъра измерват различни аспекти на замърсяването.

Един компонент може да отговаря на изискването за общата маса на замърсяването, но все пак да съдържа отделна частица с размер, надхвърлящ зададения граничен размер.

Обратно, компонентът може да съдържа относително голяма обща маса от много фини частици, без да има частици над определения максимален размер.

Следователно чистотата и размерът на частиците трябва да бъдат измервани и оценявани отделно когато и двете са включени в критериите за приемане.

Заключение

Чистотата и размерът на частиците са допълващи показатели, а не взаимозаменяеми измервания.

Чистотата главно контролира количеството останала замърсяваща примес, докато размерът на частиците контролира максималния възможен размер на отделните останали частици.

За автомобилни компоненти на силовите предавки и други прецизно произведени части и двата параметъра могат директно да повлияят върху конструкцията на оборудването, избора на процеса за почистване, филтрацията, почистването на вътрешни канали и крайното приемно тестване.

Big Bird Industrial работи с чистотни и размерни изисквания за частиците, дефинирани от клиента, по време на разработването на процеса за почистване и валидирането на оборудването, като подкрепя съответните процеси за приемане и верификация.