Avaliação de limpeza técnica de peças automotivas

1. Cenário

A qualidade global de um veículo é igual à soma de suas peças, para os fabricantes é de extrema importância manter padrões rígidos de excelência para cada um dos componentes. Os fabricantes também devem levar em conta as exigências de redução de emissão de poluentes, economia de combustível, durabilidade de longo prazo e normas regulatórias. O aumento na complexidade das peças e componentes de automóveis exige que os fabricantes se concentrem nas características do material, na tolerância a ajustes e limpeza técnica, que desempenham papel importante na durabilidade, durabilidade de longo prazo e vida útil do produto final.

As partículas contaminantes podem afetar diretamente a confiabilidade da peça, especialmente quando a peça é montada com componentes de fornecedores diferentes. À medida que os sistemas e componentes ficam menores, até mesmo as menores partículas podem provocar falhas graves, por isso avaliar a limpeza técnica e a integridade de componentes e líquidos é fundamental.

2. Aplicação

Durante a produção, as peças metálicas fabricadas são processadas, incluindo corte, trituração e rebarbamento. Pode ocorrer problemas graves no sistema se farpas de metal e outras matérias estranhas durante o corte, trituração e rebarbamento não forem limpas adequadamente e removidas de sistemas críticos (por exemplo, grampos dos mancais do virabrequim, bloqueio de válvulas, bocais injetores, filtros ou peças eletrônicas). Todo o sistema fica vulnerável a falhas se qualquer peça do sistema de combustível, freios, circuito hidráulico ou eletrônico não atender às normas de limpeza técnica.

Para garantir a limpeza das peças e dos sistemas, as partículas contaminantes primeiramente são separadas dos componentes por meio de um gabinete de limpeza em uma sala de limpeza. Os contaminantes são removidos das peças por intermédio de lavagem líquida e ultrassônica. O enxágue é filtrado em uma membrana para separar as partículas. O filtro é fixado em um suporte e seco para análise posterior, que depois é colocado na platina do microscópio para aquisição de imagem e análise.

Como o aumento dedicado pode limitar o campo de visão da câmera, as partículas maiores podem ser divididas em duas ou mais imagens. Para garantir que elas são detectadas apenas uma vez, cada partícula pode ser descrita por parâmetros diferentes. Os mais importantes são o diâmetro máximo de Feret e o diâmetro do círculo equivalente, ambos medem o comprimento da partícula. Os outros parâmetros da partícula podem ser usados para medir a área, a forma e a refletividade da partícula. Estes traços são utilizados para reconhecer famílias de partículas especiais, como fibras e partículas refletivas. A distinção entre partículas metálicas e não metálicas é baseada no comportamento diferente da luz refletida.

O processo de detecção da partícula resulta em uma ficha que apresenta o tamanho (normalmente o diâmetro máximo de Feret) de cada partícula. As partículas são classificadas por tamanho para simplificar o relatório e proporcionar uma melhor comparação entre as medições. A contagem absoluta ou extrapolada das partículas deve ser normalizada em um valor de referência. Dependendo do padrão usado e o filtro testado, o número de partículas é normalizado para comparação de valores. Isso permite que os usuários comparem várias medições, mesmo as das amostras de tamanhos diferentes. Os parâmetros de classificação e a divisão da classe são definidos por vários padrões internacionais. As classes de tamanho da indústria automotiva são definidas pelo tamanho mínimo e máximo da partícula. Cada partícula é atribuída a apenas uma classe. Um padrão típico com classes de tamanhos diferenciais é o VDA 19.1:

• Classe D: todas as partículas em que o diâmetro máximo de Feret é maior que 25 µm mas menor que 50 µm
• Classe E: todas as partículas em que o diâmetro máximo de Feret é maior que 50 µm mas menor que 100 µm
• Classe F: todas as partículas em que o diâmetro máximo de Feret é maior que 100 µm mas menor que 150 µm

Neste padrão, uma partícula com diâmetro de 75 µm é classificada como classe E. Finalmente, o sistema gera um relatório que contém todos os resultados de medição e dados para a membrana do filtro.

Figura 1. Extração de partículas contaminantes para inspeção.

3. Soluções Olympus

Concebido para atender às exigências de limpeza técnica da indústria moderna e das diretivas nacionais e internacionais como VDA-19.1 e ISO-16232, o OLYMPUS CIX100 é um sistema dedicado integral para contagem, análise e classificação em mícrons de partículas contaminantes e estranhas menores que 2,5 µm. A solução de varredura tudo-em-um do sistema permite que a varredura seja concluída duas vezes mais rápida do que a de outros sistemas de inspeção, já que as partículas metálicas e não metálicas são detectadas simultaneamente. Todas as partículas contadas e triadas são exibidas em tempo real enquanto ferramentas poderosas simplificam a consulta dos dados de inspeção. O software intuitivo do sistema guia os usuários em cada etapa do processo, permitindo que até mesmo operadores iniciantes obtenham dados de limpeza técnica fácil e rapidamente. Embora, historicamente, a detecção de partículas metálicas exige a captação de duas imagens individuais (um processo demorado) girando o analisador a 90°, o OLYMPUS CIX reconhece partículas refletivas e não refletivas em uma única varredura.

Figura 2: A luz incidente na membrana do filtro nas partículas não metálicas é espalhada difusamente. A incidência da luz não importa, a luz “refletida” não é polarizada. Mesmo se a luz incidente estiver polarizada, isso não terá nenhum efeito na análise da polarização. A membrana do filtro é mais brilhante que as partículas nela contida.

Figura 3: Quando a luz incidente atinge uma partícula metálica, ela produz uma reflexão real. A luz refletida em uma superfície metálica não altera a polarização da luz. Essa diferença é explorada no método “clássico” de inspeção de limpeza técnica. A polarização da luz refletida pode ser analisada pela câmera e pelo software. As partículas metálicas brilham bastante quando o polarizador e o analisador ficam em paralelo.

O sistema OLYMPUS CIX funciona de maneira diferente (Figura 4). O feixe de luz incidente também é polarizado. A polarização de uma banda do espectro de luz é alterada usando uma lâmina de retardo. Como resultado, a polarização da luz incidente é diferente para cada cor (Figura 5).

Figura 4a: A reflexão difusa de partículas não metálicas ou da membrana do filtro é idêntica à da configuração clássica. A luz refletida não é polarizada em todas as variações de cores e não precisa ser analisada. A membrana do filtro é mais brilhante que as partículas escuras nela contida.

Figura 4b: A reflexão de partículas metálicas também segue o princípio clássico e preserva a polarização da luz. Mas, como a polarização de cada cor é conhecida, é possível detectar partículas metálicas diretamente na imagem colorida. As partículas metálicas ficam brilhantes apenas para uma cor específica.

Figura 5: Apenas uma imagem de uma cor é necessária para separar as partículas refletivas (metálicas) e não refletivas (não metálicas). Não é preciso realizar uma segunda varredura, isso economiza tempo. Além disso, nenhuma peça mecânica precisa ser girada, evitando o desgaste do instrumento.

Todos os dados relevantes, incluindo imagens ao vivo e visão global, são exibidos em tempo real em uma única tela durante a inspeção para permitir que o operador pare ou interrompa a inspeção se uma membrana do filtro possuir muitos contaminantes (Figura 6). O sistema conta e classifica as partículas refletivas e não refletivas em classes de tamanho definidas na configuração de inspeção e no padrão selecionado. O OLYMPUS CIX100 atende aos principais padrões internacionais utilizados pela indústria automotiva:

• ISO 16232-10 (A) (N) (V)
• VDA 19.1 (A) (N) (V)
• ISO 4406
• ISO 4407
• ISO 12345
• NAS 1638
• NF E48-651
• NF E48-655
• SAE AS4059

A função de gráfico de controle estatístico ilustra visualmente o nível de conformidade da classe de partículas para aumentar a confiabilidade. As miniaturas das imagens de todos os contaminantes detectados pelo sistema são vinculadas a medições dimensionais, facilitando a revisão dos dados. Os usuários podem recuperar facilmente as informações de um determinado contaminante.

O sistema OLYMPUS CIX100 fornece boa performance e produtividade em todo o processo de inspeção. O fluxo de trabalho intuitivo e o guia de usuário passo-a-passo ajuda a reduzir a duração do ciclo, os custos por teste e os erros de manipulação. As ferramentas de relatórios inteligentes usam modelos predefinidos que atendem aos padrões do setor. Os resultados são criados no Microsoft Word 2016 e podem ser exportados em formato PDF (figura 7). Os modelos ajudam usuários inexperientes a evitar erros, mas podem ser facilmente modificados para atender às necessidades de qualquer operador. A varredura da membrana é salva automaticamente para reprocessamento ou recálculo.