Čistota nasproti velikosti delcev: razumevanje dveh ključnih meril za sprejemljivost pri industrijskem čiščenju

Pregled

Čistost in velikost delcev sta dve najpomembnejši – in pogosto zamenjani – merili za sprejem pri industrijskem čiščenju delov.

Čistost splošno opisuje skupno maso ostankov onesnaženja , medtem ko velikost delcev opisuje velikost ostankov delcev . Ti dve količini merita različne vidike onesnaženja in se zato ne moreta med seboj nadomestiti.

Za komponente avtomobilskih pogonskih sistemov, na primer, tehnična specifikacija lahko zahteva tako največjo dovoljeno raven ostankove kontaminacije v miligramih kot tudi največjo dovoljeno velikost delcev.

V tem članku je razložena razlika med čistočo in velikostjo delcev, pogosto uporabljene metode merjenja in referenčni standardi ter kaj morajo kupci opreme upoštevati pri pregledu specifikacij za čiščenje.

1. Kaj pomeni čistoča?

Pri industrijskem čiščenju delovnih kosov se čistoča običajno nanaša na skupno količino kontaminacije, ki ostane na površini ali znotraj kanalov delovnega koša po čiščenju .

Pogosto se izraža kot masna vrednost v miligramih (mg) .

Tipičen test čistoče izlušči ostankovo kontaminacijo iz komponente z določeno metodo izluščevanja. Glede na delovni kos in postopek preskusa to lahko vključuje:

• Pritiskano izpiranje
• Opravljeno s pritiskom
• Ultrazvočno izluščevanje
• Mešanje ali druge določene metode izvleka

Izvlečeno onesnaženje se nato zbere s filtracijo in stehta pri določenih pogojih.

Čistoča je v bistvu parameter nadzora mase

Ključno vprašanje je:

Koliko onesnaženja ostane skupaj?

Skupna masa lahko vključuje delce različnih velikosti, oblik in materialov.

Na primer rezultat 5 mg pomeni, da skupna masa izvlečenega onesnaženja znaša 5 mg, ne glede na posamezne velikosti delcev v tem ostanku.

Za nekatere uporabe se čistočo lahko izrazi tudi kot normalizirano vrednost, npr. mg/m² , kar predstavlja maso kontaminacije na enoto površine.

2. Kaj pomeni velikost delcev?

Velikost delcev opisuje fizično dimenzijo ostankov delcev po čiščenju.

Pogosto se izraža v mikrometrih (μm) , čeprav nekateri industrijski standardi uporabljajo milimetre.

Analiza delcev lahko vključuje filtriranje in razvrščanje izluščene kontaminacije po območjih velikosti delcev, štetje delcev v različnih kategorijah velikosti ali merjenje največje dimenzije delca.

Velikost delcev je v bistvu parameter za nadzor dimenzij

Ključno vprašanje je:

Koliko velik lahko je posamezen ostankov delček?

To je pomembno, ker celo pri nizki skupni masi kontaminacije lahko relativno velik delček potencialno zamaši prehod, moti natančno stično površino ali poškoduje občutljivo komponento.

Na primer:

• ≤800 μm pomeni, da je določena največja dimenzija delca 0,8 mm.
• ≤300 μm pomeni, da je določena največja dimenzija delca 0,3 mm.

Zato manjša meja velikosti delcev na splošno zahteva strožji nadzor postopka čiščenja.

3. Zakaj morata biti čistota in velikost delcev ocenjeni skupaj?

Čistota in velikost delcev predstavljata dve različni dimenziji nadzora kontaminacije .

Oglejmo si dva poenostavljena primera.

Primer 1: Nizka skupna masa, a vendar velik delček

Sestavni del lahko vsebuje le 5 mg skupno količino ostankov onesnaženja, vendar bi lahko en relativno velik kovinski delček še vedno povzročil težavo, če bi vstopil v občutljiv kanal za olje.

Primer 2: Višja skupna masa, a zelo drobni delčki

Drugi sestavni del bi lahko imel 300 mg ostankov onesnaženja, vendar bi večina ostanka morda sestavljena iz zelo drobnih delčkov pod 10 μm.

Funkcionalno tveganje, povezano z obema situacijama, lahko zelo različno.

Zato avtomobilski proizvajalci in drugi stranki iz točnega proizvodnje pogosto določijo oba parametra.

Na primer, predstavni zahtevki lahko vključujejo:

• Blok motorja: velikost delcev ≤ 800 μm
• Teleso glave valja: čistost ≤ 220 mg, velikost delcev ≤ 1,2 mm
• Vodni kanali glave valja: čistost ≤ 700 mg, velikost delcev ≤ 2,4 mm

Te vrednosti določajo različne meje dovoljene stopnje kontaminacije.

Druge oblike izražanja čistosti

Glede na uporabo lahko specifikacije uporabljajo tudi:

• mg/m² — ostanki kontaminacije na enoto površine
• mg/kg — ostanki koncentracije onesnaževala v primerjavi z določeno količino tekočine ali materiala

Na primer pri šestosnem robotskem čistilnem postopku za ventilske telesa menjalnikov se zahteva po čistoči izrazi kot 1 mg/kg , pri čemer se kot merilo čistoče uporablja koncentracija ostankov onesnaževala.

Enota sama zato zahteva razumevanje v kontekstu preskusne metode in uporabe.

4. Pogosto uporabljani referenčni standardi in preskusne metode

Dva pogosto citirana standarda pri analizi čistoče v avtomobilski industriji sta:

• ISO 16232
• VDA 19

Ti standardi zagotavljajo okvir za izvleček onesnaževala, filtracijo, analizo delcev, meritvene pogoje in poročanje rezultatov.

Cilj je narediti rezultate testov čistosti bolj skladne in primerljive med različnimi dobavitelji in laboratoriji.

Pogosto uporabljane metode izvleka kontaminacije

Glede na delovni kos in veljavno postopkovno določbo lahko metode izvleka vključujejo:

• Pritiskano izpiranje
• Opravljeno s pritiskom
• Ultrazvočno izluščevanje
• Izvlek z agitacijo ali stresanjem

Različne metode izvleka lahko imajo različne učinkovitosti pri odstranjevanju kontaminacije z istega sestavnega dela.

Zato tehnična specifikacija ne bi smela navajati le številčne meje čistosti ali velikosti delcev. Prav tako mora določiti ustrezno metodo izvleka in preskusne parametre kjer je to potrebno.

To je še posebej pomembno med sprejemom opreme, saj lahko dva preskusa z različnimi postopki izvleka povzročita različne rezultate, tudi če se izvajata na istem sestavnem delu.

5. Kako naj kupci razlagajo specifikacije čistosti?

Pri pregledu specifikacije za čistilno napravo ni dovolj le pogledati številsko omejitev čistoče.

5.1 Ali je zahteva glede delcev globalna ali posebna za posamezne cone?

Različna območja sestavnega dela lahko predstavljajo različne tveganje onesnaženja.

Na primer glavni oljni kanal in vodna lupina motorja lahko zahtevata različne omejitve velikosti delcev.

Zato zahteve, posebne za posamezne cone, omogočajo smiselnejši nadzor procesa kot uporaba enake omejitve za celotno sestavno delo.

5.2 Ali »velikost delcev« pomeni največjo dovoljeno velikost ali število delcev?

To nista nujno isti zahtevi.

Specifikacija lahko določa:

• Največja dovoljena dimenzija delca
• Število delcev, večjih od določene velikosti
• Porazdelitev velikosti delcev na več razponov velikosti

Dobavitelj opreme mora natančno razumeti, katero meritev je zahtevana.

5.3 Ali se teleso komponente in notranji prehodi ocenjujeta ločeno?

Na primer glava valja lahko ima ločene zahteve za svoje glavno telo in vodne prehode.

Specifikacija, kot je:

Telo: ≤220 mg
Vodni prehodi: ≤700 mg

ne pomeni nujno, da se za oba območja uporabljata enaka postopka izvleka.

Zato je treba jasno določiti mesto pregleda in metodo izvleka.

5.4 Ali je metoda izvleka jasno določena?

Isto številsko omejitev lahko pri različnih metodah izvleka povzroči različne rezultate preskusa.

Zato mora protokol za sprejem jasno določiti metodo izvleka, opremo, parametre, postopek filtracije in merilne pogoje, kjer je to primerno.

5.5 Kako pogosto se opravljajo nadzori in kakšni so zahtevani vzorci?

Postopek sprejema lahko vključuje:

• Vzorčni pregled prve izdelane enote
• Vzorčenje v procesu
• Obdobje preverjanja čistosti
• Končno preskušanje za sprejem

Te zahteve lahko vplivajo tako na konfiguracijo opreme kot na čas cikla proizvodnje.

6. Zahteve glede čistosti je treba upoštevati že pri oblikovanju opreme

Zahteve glede čistosti in velikosti delcev je treba določiti pred oblikovanjem čistilne naprave.

Neposredno vplivajo na:

• Čiščilni tlak
• Konfiguracija šob
• Postopek čiščenja
• Ciljno čiščenje notranjih prehodov
• Zahteve za izpiranje
• Nastavitev sušenja
• Filtralni sistem
• Položaj obdelovanega predmeta
• Preverjanje in potrjevanje čistosti

Na primer, komponenta, ki zahteva velikost delcev ≤300 μm lahko zahteva drugačno strategijo čiščenja in filtracije kot komponenta z ≤ 1,2 mm zahteve.

Podobno lahko stroga zahteva glede čistosti notranjega oljnega prehoda zahteva posebno čiščenje z vstavljanjem namesto, da bi se zanašali izključno na splošno pršilno čiščenje.

Zato naj oprema za čiščenje temelji na dejanskih merilih za sprejem stranke, ne pa da bi bila izbrana izključno glede na dimenzije predmeta ali proizvodno zmogljivost.

7. Pogosto zastavljena vprašanja

Zakaj se čistočo meri v mg?

Čistoča na splošno predstavlja skupno maso ostankov onesnaženja, ki jih izdelka izvlečemo.

Ko onesnaženje izvlečemo z določeno metodo, ga filtriramo in pripravimo za merjenje. Nastalo maso onesnaženja lahko nato izrazimo v miligramih.

Za večje površine se rezultat lahko tudi normalizira na mg/m² za primerjavo med komponentami ali preskusnimi območji.

Kako naj razumem omejitev velikosti delcev v μm?

Mikrometer (μm) je en milijonink meter.

1 mm = 1.000 μm.

Zato:

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

Manjša meja velikosti delcev na splošno pomeni, da mora postopek čiščenja zagotavljati natančnejši nadzor nad ostanki delcev.

Kakšna je razlika med standardoma ISO 16232 in VDA 19?

Oba sta široko uporabljena pri preskušanju čistosti v avtomobilski industriji ter zagotavljata okvirja za izvleček onesnaževalcev in analizo delcev.

Postopki in pristopi k poročanju pa niso nujno enaki. Proizvajalec avtomobilov (OEM) ali stranka lahko določita, katerega standarda se je treba držati.

Zato je pri nakupu opreme za čiščenje treba tehnično specifikacijo potrditi glede na veljavni standard in preskusni postopek, namesto da bi predpostavili, da so rezultati, dobljeni po različnih postopkih, neposredno zamenljivi.

Če je čistost znotraj specifikacije, to pomeni tudi, da je velikost delcev znotraj specifikacije?

Ne nujno.

Oba parametra merita različne vidike onesnaženja.

Sestavni del lahko izpolnjuje zahteve glede skupne mase onesnaževalcev, hkrati pa vsebuje posamezen delec, ki presega določeno mejo velikosti.

Nasprotno lahko sestavni del vsebuje relativno visoko skupno maso zelo drobnih delcev, hkrati pa nima nobenega delca, večjega od določene največje velikosti.

Zato morata biti čistost in velikost delcev merjena ločeno in ocenjevana ločeno v primeru, ko sta obe vključeni v kriterije sprejemljivosti.

Zaključek

Čistost in velikost delcev sta dopolnjujoča kazalca, ne pa zamenljivi meritvi.

Čistost predvsem nadzoruje količino ostale kontaminacije, medtem ko velikost delcev nadzoruje največjo dovoljeno velikost posameznih ostankov.

Pri avtomobilskih komponentah za pogonski sistem in drugih natančno izdelanih delih lahko oba parametra neposredno vplivata na konstrukcijo opreme, izbiro postopka čiščenja, filtracijo, čiščenje notranjih kanalov ter končno preskusno sprejemno preverjanje.

Big Bird Industrial sodeluje z naročnikom pri določanju zahtev glede čistosti in velikosti delcev v fazi razvoja postopka čiščenja in potrjevanja opreme ter podpira ustrezne procese sprejema in preverjanja.