L'analisi della pulizia tecnica rappresenta un aspetto fondamentale nel settore aerospaziale, nel quale i contaminanti di ridotte dimensioni, spesso invisibili a occhio nudo, possono ridurre la durata di vita, causare un malfunzionamento o addirittura produrre un guasto grave in un sistema. Questo è particolarmente importante nel caso dei sistemi sensibili alla contaminazione come le turbine, le tubazioni del carburante e i serbatoi di carburanti. Per annullare questi rischi il rilevamento al microscopio della contaminazione di particelle sulle componenti prodotte nel settore aerospaziale risulta un aspetto fondamentale del controllo qualità.
Di seguito vengono approfonditi le norme e i processi relativi alle analisi della pulizia tecnica nel settore aerospaziale, concentrandosi sulle soluzioni che possono facilitare il flusso di lavoro dell'ispezione, incrementando l'affidabilità nei dati inerenti la pulizia tecnica.
Norme della pulizia tecnica nel settore aerospaziale
Una maggiore sensibilizzazione relativa alle prestazioni potenziali dei prodotti e ai rischi sulla sicurezza ha portato allo sviluppo di rigorose norme sulla pulizia tecnica aziendali e internazionali. Queste norme richiedono delle informazioni dettagliate sul tipo e l'entità di contaminazione da particelle nelle componenti prodotte.
Per raggiungere questo obiettivo i produttori di componenti nel settore aerospaziale si sono orientati verso i sistemi di microscopia specificatamente progettati per la valutazione della pulizia tecnica. Questi sistemi supportano il monitoraggio della pulizia tecnica in ambienti produttivi, riducendo i tempi di inattività del processo produttivo oltre allo spreco di materiali e energia.
Esempio di un sistema di microscopia per la pulizia tecnica
Modalità di valutazione della pulizia tecnica per le componenti del settore aerospaziale
Il processo di analisi della pulizia in genere inizia con una scelta casuale di componenti dalla linea di produzione. Queste componenti sono sottoposte a un campionamento, il quale prevede un processo di rimozione delle particelle dalla superficie della componente per l'analisi.
In sintesi il processo di estrazione include le seguenti fasi:
- Le componenti sono sottoposte a lavaggio in modo che le particelle siano incorporate nel liquido di lavaggio
- Le particelle vengono filtrate e raccolte su una membrana
- In seguito alla fase di essiccazione la membrana viene pesata per indicare il livello di contaminazione nelle componenti sottoposte a lavaggio
È importante notare che il peso della membrana fornisce scarse informazioni. Per comprendere le specifiche relative alla contaminazione da particelle come il tipo e le dimensioni delle particelle, viene realizzata un'analisi mediante un microscopio ottico.
I risultati determinati da questa analisi sono fondamentali visto che permettono di classificare le particelle in base alle norme internazionali. Vengono realizzati dei report sulle caratteristiche di queste particelle, incluse le dimensioni, la distribuzione dimensionale e i livelli di contaminazione per ogni classe di particelle.
Acquisizione di informazioni su particelle metalliche e altri tipi di particelle
Risulta fondamentale anche l'acquisizione di informazioni sul tipo di particelle in modo da distinguere le fibre dalle non fibre, oltre alle particelle metalliche dalle particelle non metalliche. L'identificazione delle particelle metalliche è fondamentale in numerose applicazioni per la pulizia tecnica per i seguenti motivi:
- Le particelle metalliche sono più dure rispetto a quelle non metalliche, rendendole potenzialmente più dannose per le componenti sottoposte a ispezione
- Le particelle metalliche possono avere degli effetti drastici sulle proprietà meccaniche ed elettriche
Per esempio le particelle metalliche non bruciano in un motore a combustione interna. Nel corso del tempo possono ridurre la durata delle componenti. Anche le particelle metalliche rappresentano un rischio per la produzione di batterie agli ioni di litio a causa dell'alta conduttività elettrica dei materiali metallici. In modo particolare le impurità metalliche presenti nel processo di produzione possono causare un cortocircuito e provocare un guasto della batteria.
Se i risultati dell'analisi microscopica indicano che il numero di particelle di ogni classe eccede la soglia definita, l'esito dell'analisi della pulizia tecnica della componente ispezionata sarà negativo.
Altre tecniche di campionamento per la pulizia tecnica in componenti per il settore aerospaziale
Per le componenti nelle quali è sconsigliato o impossibile la procedura di campionamento con lavaggio, gli operatori del settore aerospaziale possono impiegare metodi di campionamento alternativi.
1. Campionamento adesivo per le componenti del settore aerospaziale
Un esempio è rappresentato dalla tecnica di campionamento adesivo. Descritta in dettaglio nella norma ASTM E1216-11, il metodo di campionamento adesivo prevede l'applicazione di un adesivo sensibile alla pressione alla superficie della componente, in modo da raccogliere i contaminanti. Queste particelle estratte vengono analizzate sotto un microscopio per acquisire delle informazioni dettagliate relativamente al livello di contaminazione. L'adesivo con le particelle attaccate viene montato su un supporto speciale, in modo da poter contare le particelle mediante un microscopio.
Un operatore prepara un campione adesivo per l'analisi della pulizia tecnica mediante un microscopio.
Il numero di particelle rilevate nell'area esaminata viene quindi estrapolata per un area di 1 000 cm² per ottenere dei valori comparativi. Di conseguenza il numero di particelle rilevato può inoltre essere calcolato in termini di grado di pulizia o Indice di pulizia superficiale (SCI - surface cleanliness index).
Mediante l'SCI i risultati di misura delle particelle vengono ponderate in base alle dimensioni delle particelle, visto che l'alterazione potenziale provocata da particelle di dimensioni maggiori è superiore rispetto a quella provocata da particelle di dimensioni minori. Il numero di particelle per ogni classe dimensionale viene moltiplicato dal fattore ponderato per ottenere l'SCI per ogni classe dimensionale. In seguito gli SCI di ogni classe vengono sommati per ottenere l'SCI generale dell'ispezione, come illustrato nella seguente immagine).
Risultati di analisi della pulizia tecnica per un campione adesivo acquisiti mediante microscopio con l'indice di pulizia superficiale
2. Campionamento di componenti sensibili alla contaminazione per il settore aerospaziale
In un altro esempio la norma IEST-STD-CC1246E definisce i metodi per la caratterizzazione e la determinazione del grado di pulizia tecnica superficiale per le componenti sensibili alla contaminazione per il settore aerospaziale Questa norma inoltre si riferisce alla superficie di una componente di 1000 cm².
Per l'ispezione la norma stabilisce che le particelle vengano asportate con lavaggio dalla superficie del campione e vengano filtrate mediante una membrana. Inoltre è possibile identificare le particelle rimosse dalla superficie mediante il metodo di campionamento adesivo in base alla classificazione della norma IEST-STD-CC1246E.
È possibile applicare una combinazione dei diversi metodi di estrazione e di presentazione dei risultati dell'analisi di particelle. In questo modo l'ispezione della pulizia tecnica può essere adattata alle specifiche di qualità e alle condizioni tecniche.
Automatizzazione delle ispezioni di pulizia tecnica di componenti per il settore aerospaziale
L'applicazione di soluzioni di automatizzazione all'avanguardia permette di semplificare le ispezioni di pulizia tecnica per le componenti per il settore aerospaziale, incrementando, allo stesso tempo, l'affidabilità dei dati. Per esempio il nostro sistema di ispezione CIX100 è progettato per semplificare l'intero processo: dal caricamento del campione alla produzione di un report professionale conforme alle norme.
Esempio di report che mostra l'indice di pulizia tecnica superficiale per un campionamento adesivo in conformità alla norma ASTM E1216-11.
Una volta che l'operatore carica il campione, il sistema CIX100 si avvale dei flussi di lavoro guidati e delle procedure di automatizzazione per velocizzare l'ispezione. Queste funzionalità forniscono delle misure oggettive riducendo la probabilità di contaminazione del campione. In una scansione, il sistema può rilevare contaminanti di dimensioni minime di 2,5 µm e può differenziare le particelle metalliche, le particelle non metalliche e le fibre.
Inoltre il software ottimizza l'area di ispezione e le configurazioni delle immagini in base al diverso tipo di campione (membrana filtro, campione adesivo o filtro di particelle. Il software produce i risultati e i report in base alla norma selezionata, rendendo il sistema altamente flessibile per diversi obiettivi di ispezione in svariati settori. Un report professionale può essere generato con un solo clic.
In settori nei quali l'integrità dei dati e la tracciabilità risultano essenziali, sono fondamentali funzionalità come quella di gestione dei diritti utente. Nel sistema CIX100 queste funzionalità limitano l'accesso specifici utenti di fondamentali parametri come i seguenti:
- Taratura
- Modifica della configurazione di ispezione e delle norme
- Personalizzazione del modello di report
Queste limitazioni semplificano il flusso di lavoro, in modo che anche operatori apprendisti possano realizzare ispezioni di pulizia tecnica affidabili e ripetibili in base a specifiche norme. Per verificare di persona il funzionamento di questo processo semplificato dal campionamento alla creazione di report, contatta oggi stesso il
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