נקיון לעומת גודל חלקיקים: הבנת שני קריטריונים מרכזיים לאישור ניקיון תעשייתי

סקירה כללית

ניקיון וגודל חלקיקים הם שני קריטריוני האישור החשובים ביותר — והמבלבלים ביותר — בתחום ניקיון חלקי מכונות תעשייתיים.

ניקיון מתאר בדרך כלל את המסה הכוללת של זיהום שנותר , בעוד שגודל חלקיקים מתאר את גודל החלקיקים שנותרים . שני פרמטרים אלו מודדים היבטים שונים של הזיהום ולכן אינם יכולים להחליף זה את זה.

לרכיבי מערכת הנעה לרכב, לדוגמה, מפרט טכני עלול לדרוש גם רמה מקסימלית של זיהום שאריות במיליגרם וגם גודל מקסימלי מותר של חלקיקים.

מאמר זה מסביר את ההבדל בין ניקיון לגודל חלקיקים, שיטות מדידה נפוצות ותקנים ייחוס, וכן מה קונים של ציוד צריכים לחפש בעת סקירת מפרטי ניקיון.

1. מהו ניקיון?

בניקוי חלקים תעשייתיים, ניקיון מתייחס בדרך כלל ל הכמות הכוללת של זיהום שנותר על פני השטח או בתוך המעברים של חומר גלם לאחר הניקוי .

הוא מוצג בדרך כלל כערך מסה ב מיליגרם (mg) .

מבחן ניקיון טיפוסי מחלץ זיהום שאריות מהרכיב באמצעות שיטת חילוץ מוגדרת. בהתאם לחומר הגלם ולסדרת המבחן, ייתכן שזה יכלול:

• שטיפה תחת לחץ
• טיהור
• חילוץ אולטרסוני
• תהליך עירבוב או שיטות אחרות לשליפת זרנים

הזיהום שנדלף נאסף לאחר מכן באמצעות סינון ושוקל בתנאים מוגדרים.

נקיון הוא ביסודו פרמטר של בקרת מסה

השאלה המרכזית היא:

כמה זיהום נשאר בסך הכול?

המסה הכוללת עלולה לכלול חלקיקים בגודלים, צורות וחומרים שונים.

לדוגמה, תוצאה של 5 מ"ג פירושה שהמסה הכוללת של הזיהום שנדלף היא 5 מ"ג, ללא תלות בגודל החלקיקים הבודדים בתוך השארית.

עבור יישומים מסוימים, נקיון עלול גם להיבטא כערך מנורמל, כגון מ"ג/מ² , מייצג מסת זיהום ליחידת שטח.

2. מה פירוש גודל חלקיק?

גודל חלקיק מתאר את הממד הפיזי של החלקיקים הנותרים לאחר הניקוי.

לרוב מביעים אותו ב מיקרומטרים (μm) , למרות שחלק מהתכונות התעשייתיות משתמשות במילימטרים.

ניתוח חלקיקים עלול לכלול סינון וסיווג הזיהום המופק לפי טווחי גודל חלקיקים, ספירת חלקיקים בקטגוריות גודל שונות או מדידת הממד המקסימלי של חלקיק.

גודל חלקיק הוא בעיקר פרמטר בקרת ממדים

השאלה המרכזית היא:

מהו הגודל המרבי של חלקיק שאריות בודד?

זה חשוב כי גם כאשר מסת הזיהום הכוללת נמוכה, חלקיק יחסית גדול עלול לסתום מעבר, לפגוע בממשק מדוייק או לפגוע ברכיב רגיש.

לדוגמה:

• ≤800 מיקרומטר פירושו שהממד המרבי המוגדר של חלקיק הוא 0.8 מ"מ.
• ≤300 מיקרומטר פירושו שהממד המרבי המוגדר של חלקיק הוא 0.3 מ"מ.

לכן, גבול גודל החלקיקים הקטן יותר דורש בדרך כלל בקרת תהליך הניקוי הדוקה יותר.

3. למה יש להעריך ניקיון וגודל חלקיקים יחד?

ניקיון וגודל חלקיקים מייצגים שני ממדים שונים של בקרת זיהום .

שקלו שני דוגמאות מופשטות.

דוגמה 1: מסה כוללת נמוכה אך חלקיק גדול

רכיב עשוי להכיל רק 5 מ"ג של זיהום שאריות כולל, אך חלקיק מתכת אחד יחסית גדול יכול עדיין ליצור בעיה אם הוא נכנס לנתיב שמן רגיש.

דוגמה 2: מסה כוללת גבוהה יותר אך חלקיקים דקים מאוד

רכיב אחר עשוי להכיל 300 מ"ג של זיהום שאריות, אך רוב השאריות עשויות לה składa מחלקיקים דקים מאוד מתחת ל-10 מיקרומטר.

הסיכון התפקודי הקשור לשתי הנסיבות הללו עלול להיות שונה מאוד.

לכן יצרני רכב ולקוחות אחרים בתחום היצרנות המדויקת עשויים לציין שני הפרמטרים.

למשל, דרישות נציגות עשויות לכלול:

• בלוק מנוע: גודל חלקיקים ≤800 מיקרומטר
• גוף ראש הצילינדר: נקיון ≤220 מיליגרם, גודל חלקיקים ≤1.2 מילימטר
• מעברי המים בראש הצילינדר: נקיון ≤700 מיליגרם, גודל חלקיקים ≤2.4 מילימטר

ערכים אלו מגדירים גבולות שונים למצב הנטיה המותר.

דרכים אחרות להבעת ניקיון

בהתאם ליישום, المواصفות עשויות להשתמש גם ב:

• מ"ג/מ² — נטיה שארית ליחידת שטח
• מג'\קג' — ריכוז נטיה שארית ביחס לכמות נוזל או חומר מסוימת

לדוגמה, יישום רובוטי שמשתמש בשישה צירים לניקוי גוף שסתום תיבת הילוכים יכול להביע את דרישת הניקיון כ- 1 מג׳/קג , תוך שימוש בריכוז זיהום שאריות כמדד ניקיון.

היחידה עצמה חייבת לפיכך להיות מובנת בהקשר של שיטת הבדיקה והיישום.

4. סטנדרטים ושיטות בדיקה נפוצים כבסיס השוואה

שני הסטנדרטים המוזכרים לעיתים קרובות בניתוח ניקיון בתעשיית הרכב הם:

• ISO 16232
• VDA 19

סטנדרטים אלו מספקים מסגרות לאיסוף זיהומים, סינון, ניתוח חלקיקים, תנאי מדידה ודיווח תוצאות.

המטרה היא להפוך את תוצאות בדיקות הניקיון לעקביות יותר וניתנות להשוואה בין ספקים מעבדות שונות.

שיטות נפוצות לאיסוף זיהומים

תלוי בפריט והשיטה הניתנת ליישום, שיטות ההוצאה יכולות לכלול:

• שטיפה תחת לחץ
• טיהור
• חילוץ אולטרסוני
• הוצאה על ידי עירוב או ניעור

לשיטות הוצאה שונות עלולות להיות יעילויות שונות בהסרת זיהום מהרכיב אותו עצמו.

לכן, מפרט טכני לא אמור לציין רק גבול מספרי של ניקיון או גודל חלקיקים. עליו גם להגדיר את שיטת ההוצאה ופרמטרי הבדיקה כאשר זה נדרש.

זה חשוב במיוחד בעת קבלת הציוד, משום ששתי בדיקות המשתמשות בשיטות הוצאה שונות עלולות להניב תוצאות שונות, גם אם מבוצעות על אותו רכיב.

5. כיצד קונים צריכים לפרש מפרטי ניקיון?

בעת סקירת מפרט מכונת ניקיון, דיוק הגבול המספרי של הניקיון אינו מספיק.

5.1 האם דרישה החלקיקים היא כללית או מוגבלת לאיזור מסוים?

לאזורים שונים של רכיב עלולים להיות סיכונים שונים של זיהום.

לדוגמה, המעבר העיקרי של השמן והחלקה המאגרת מים ברכיב מנוע עלולים לדרוש מגבלות שונות בגודל חלקיקים.

לפיכך, דרישות שמתאימות לאיזור מסוים יכולים לספק שליטה תהליכית משמעותית יותר מאשר יישום מגבלה זהה לכל הרכיב.

5.2 האם 'גודל חלקיק' פירושו הגודל המרבי או מספר החלקיקים?

אלו לא בהכרח דרישות זהות.

מסמך הדרישות עלול להגדיר:

• הממד המרבי המותר של חלקיק
• מספר החלקיקים שגודלם עולה על גודל מוגדר
• התפלגות גודלי החלקיקים בטווחי גודל מרובים

ספק הציוד חייב להבין במדויק איזו מדידה נדרשת.

5.3 האם גוף הרכיב והמעבר הפנימי שלו נבדקים בנפרד?

למשל, לראש צילינדר עלולות להיות דרישות נפרדות לגוף העיקרי שלו ולמעברי המים.

הנחייה הבאה:

גוף: ≤220 מ"ג
מעברי מים: ≤700 מ"ג

אינה בהכרח פירושה שהשתי אזורים משתמשים באותה שיטת חילוץ.

לפיכך יש להגדיר בבירור את מיקום הבדיקה ושיטת החילוץ.

5.4 האם שיטת החילוץ מוגדרת בבירור?

אותו גבול מספרי יכול לייצר תוצאות בדיקה שונות כאשר משמשות שיטות חילוץ שונות.

לפיכך יש להגדיר בבירור בפרוטוקול הקבלה את שיטת החילוץ, הציוד, הפרמטרים, תהליך הסינון ותנאי המדידה, לפי הצורך.

5.5 מהו תדר הבדיקה והדרישות לדגימה?

תהליך הקבלה עשוי לכלול:

• בדיקה ראשונית של הפריט הראשון
• דגימת תהליך
• אימות מחזורי של ניקיון
• בדיקות קבלה סופיות

דרישות אלו עלולות להשפיע הן על תצורת הציוד והן על זמן מחזור הייצור.

6. יש לשקול דרישות ניקיון בשלב תכנון הציוד

נדרש להגדיר מראש את דרישות הניקיון וגודל החלקיקים לפני תכנון מכונת הניקוי.

הן משפיעות באופן ישיר על:

• לחץ ניקוי
• תצורת נועלים
• סדר הניקוי
• ניקוי ממוקד של מעברים פנימיים
• דרישות שטיפה
• הגדרת היבוש
• מערכת סינון
• מיקום חלקי העבודה
• בקרת ניקיון ואישור הניקיון

לדוגמה, רכיב שדורש גודל חלקיקים ≤300 מיקרומטר עשוי לדרוש אסטרטגיה שונה של ניקיון וסינון מאשר רכיב עם ≤1.2 מ״מ דרישה.

באופן דומה, דרישה מחמירה לניקיון של צינור שמן פנימי עשויה לדרוש ניקיון מדויק על ידי הכנסת כלים, ולא רק סleaning כללי באמצעות ספראי.

ולכן יש לעצב את ציוד הניקיון בהתאם לסטנדרטים המפורשים של הלקוח, ולא לבחור בו רק על פי מידות חלקי העבודה או קיבולת הייצור.

7. שאלות נפוצות

למה ניקיון נמדד במיליגרם?

ניקיון מייצג בדרך כלל את מסת הזיהום הנותר הכוללת שנשלפה מהחלק.

לאחר שהזיהום מוסר באמצעות ההליך שצוין, הוא נמזר ומאוכסן למדידה. מסת הזיהום המתקבלת יכולה אז להיערך במיליגרם.

לשטחים גדולים יותר, התוצאה עלולה גם להיות מנורמלת ל- מ"ג/מ² להשוואה בין רכיבים או אזורים ניסיוניים.

איך יש להבין את הגבול של גודל חלקיקים במיקרומטר (μm)?

מיקרומטר (μm) הוא אחד המיליון של מטר.

1 מ"מ = 1,000 μm.

לפיכך:

• ≤800 μm = ≤0.8 מ"מ
• ≤300 μm = ≤0.3 מ"מ

גבול קטן יותר של גודל חלקיקים פירושו בדרך כלל שמתודת הניקוי חייבת לשלוט באופן מדויק יותר בחלקיקים הנותרים.

מה ההבדל בין ISO 16232 ל-VDA 19?

שניהם מוזכרים באופן רגיל בבדיקות ניקיון של כלי רכב ומספקים מסגרות לחילוץ זרמים ולניתוח חלקיקים.

עם זאת, ההליכים והגישות לדיווח שלהם אינם בהכרח זהים. יצרן או לקוח עשויים לציין איזו סטנדרטית יש להשתמש בה.

לכן, בעת קניית ציוד לניקוי, יש לאשר את הסטנדרטית וההליך הניסיוני החלים בתיאור הטכני, ולא להניח שתוצאות שהושגו על-פי הליכים שונים ניתנות להחלפה ישירות.

אם הניקיון תואם לדרישות, האם זה אומר גם שגודל החלקיקים תואם לדרישות?

לא בהכרח.

שני הפרמטרים מודדים היבטים שונים של זיהום.

רכיב יכול לקיים את דרישת המסה הכוללת של הזיהום, ובכל זאת להכיל חלקיק בודד שגודלו עולה על הגבול המרבי שנקבע.

לעומת זאת, רכיב יכול להכיל מסה כוללת יחסית גבוהה של חלקיקים עדינים מאוד, למרות שלא מכיל כלל חלקיקים שגודלם עולה על הגודל המרבי שנקבע.

לכן, ניקיון וגודל חלקיקים חייבים להימדד בנפרד ולהיערך בנפרד כאשר שניהם כלולים בקריטריוני הקבלה.

סיכום

הניקיון וגודל החלקיקים הם מדדים משלימים ולא מדדים ניתנים להחלפה.

הניקיון פועלת בעיקר על כמות הזיהום שנותר, בעוד שגודל החלקיקים פועלת על הגודל המרבי של חלקיקים נותרות בודדות.

עבור רכיבי תחנת כוח לרכב ואחרים של ייצור מדויק, שני הפרמטרים יכולים להשפיע ישירות על עיצוב הציוד, בחירת תהליך הניקוי, סינון, ניקוי של מעברים פנימיים, וביצוע בדיקות קבלה סופיות.

Big Bird Industrial עובדת עם דרישות ניקיון וגודל חלקיקים שהוגדרו על ידי הלקוח במהלך פיתוח תהליך הניקוי ואישור הציוד, ותומכת בתהליך הקבלה והאימות המתאים.