Оценка чистоты автокомпонентов

1. Предпосылка

Качество транспортного средства определяется качеством всех его компонентов, и производители должны обеспечить соответствие этих компонентов жестким стандартам качества. Производители также должны учитывать такие требования, как снижение выбросов вредных веществ, топливную эффективность, долговечность и нормативные стандарты. С учетом возрастающей сложности автозапчастей и компонентов, производители должны уделить особое внимание характеристикам материалов, монтажным допускам и промышленной чистоте, – поскольку все эти параметры влияют на долговечность и прогнозируемый срок службы конечного продукта.

Загрязняющие частицы могут напрямую влиять на надежность детали, особенно если при ее изготовлении используются компоненты от нескольких поставщиков. Поскольку системы и компоненты дают усадку, даже самые мелкие частицы могут привести к катастрофическому отказу; поэтому контроль промышленной чистоты и целостности компонентов и жидкостей крайне необходим.

2. Применение

В процессе производства, изготовленные металлические детали проходят обработку (резка, шлифовка и удаление заусенцев). Серьезные общесистемные проблемы могут возникнуть, если металлическая стружка и другие посторонние вещества, образующиеся во время резки, шлифования и удаления заусенцев, не были удалены с поверхности критических узлов (н-р, подшипников коленчатого вала, блокирующих устройств клапанов, форсунок, инжекторов, фильтров или электронных компонентов). Вся система может выйти из строя, если какая-либо часть топливной системы, тормозной системы, гидравлической системы или электроники не соответствует требованиям чистоты.

Для обеспечения чистоты деталей и узлов, загрязняющие твердые частицы сначала отделяются от компонентов с использованием экстракционного шкафа в чистом помещении. Загрязнения удаляются потоком жидкости или с помощью ультразвуковой ванны. Промывочный раствор затем фильтруют через мембрану для извлечения частиц. Фильтр зажимается в держателе и высушивается для дальнейшего анализа, затем устанавливается на столик микроскопа для получения изображения и анализа.

Поскольку определенный коэффициент увеличения может ограничивать поле зрения камеры, крупные частицы могут быть разделены между двумя или более изображениями. Во избежание повторного обнаружения одних и тех же частиц, для описания каждой частицы могут быть использованы разные параметры. Наиболее важными из них являются максимальный диаметр Ферета и эквивалентный диаметр круга, оба из которых измеряют длину частицы. Другие параметры могут использоваться для измерения площади, формы и отражательной способности частицы. Эти признаки используются для распознавания особых семейств частиц, таких как волокна и отражающие частицы. Различие между металлическими и неметаллическими частицами основано на различном поведении отраженного света.

В отчете выделяется размер (обычно, максимальный диаметр Ферета) каждой частицы. . Для упрощения создания отчета и оптимального сравнения измерений, частицы группируются по размерам в отдельные классы. Абсолютное или экстраполированное количество частиц должно быть приведено к эталонному значению. В зависимости от используемого образца и тестируемого фильтра, количество частиц нормируется на сравнительное значение. Это позволяет сравнивать несколько измерений, даже если образцы имеют разные размеры. Параметры классификации и деление классов определяются в различных международных стандартах. Классы размеров в автомобильной промышленности определяются минимальным и максимальным размерами частиц. Частица может быть отнесена только к одному классу. Типичный стандарт, описывающий дифференциальные классы размеров: VDA 19.1.

• Класс D: Частицы, имеющие максимальный диаметр Ферета более 25 мкм, но менее 50 мкм
• Класс E: Частицы, имеющие максимальный диаметр Ферета более 50 мкм, но менее 100 мкм
• Класс F: Частицы, имеющие максимальный диаметр Ферета более 100 мкм, но менее 150 мкм

В соответствии с данным стандартом, частицы диаметром 75 мкм будут отнесены к классу Е. По завершении анализа, система генерирует отчет с результатами измерений и данными относительно мембранного фильтра.

Рис. 1 Экстракция загрязняющих частиц для контроля.

3. Решения Olympus для металлических и неметаллических частиц

Разработанная в соответствии с национальными и международными стандартами ( VDA 19.1 и ISO 16232), а также с учетом требований к чистоте промышленных объектов, система OLYMPUS CIX100 представляет собой готовое решение для подсчета, анализа и классификации загрязняющих посторонних частиц (зачастую микронного размера) до 2,5 мкм. Решение «все в одном» позволяет сканировать в два раза быстрее, по сравнению с другими системами контроля, поскольку металлические и неметаллические частицы выявляются одновременно. Подсчитанные и отсортированные частицы отображаются в режиме реального времени, а мощные и простые в использовании инструменты позволяют быстро просматривать и редактировать данные контроля. Интуитивное программное обеспечение направляет пользователя на каждом этапе процесса, поэтому даже неопытные операторы могут быстро и легко получить данные о чистоте. Тогда как выявление металлических частиц всегда требовало от пользователя получения двух отдельных изображений (трудоемкий процесс) путем разворота анализатора на 90 °, система OLYMPUS CIX распознает отражающие и неотражающие частицы за одно сканирование.

Рис. 2: Свет, падающий на мембранный фильтр и неметаллические частицы, рассеивается (диффузно отражается). Вне зависимости от падающего света, «отраженный» свет не поляризован. Даже если падающий свет поляризован, при анализе поляризации эффект теряется. Мембрана фильтра всегда ярче, чем частицы на ней.

Рис. 3: Когда падающий луч попадает на металлическую частицу, он производит реальное отражение. Свет, отраженный от металлической поверхности, не меняет поляризацию света. Это различие используется в «классическом» методе контроля чистоты. Поляризация отраженного света может быть проанализирована с помощью камеры или ПО. Металлические частицы – очень яркие, когда поляризатор и анализатор используются параллельно.

Система OLYMPUS CIX работает по-другому (Рис. 4). Падающий луч также поляризован. Поляризация одной полосы светового спектра изменяется с помощью замедляющей пластины. В результате, поляризация падающего света различна для разных цветов (Рис. 5).

Рис. 4a: Рассеянное отражение неметаллических частиц или мембраны фильтра аналогично классической настройке. Отраженный свет не поляризован ни в одной цветовой гамме и не требует анализа. Мембрана фильтра ярче, чем частицы на ней.

Рис. 4b: Отражение металлических частиц также следует классическому принципу и сохраняет поляризацию света. Но поскольку поляризация каждого цвета известна, можно определить металлические частицы прямо на цветном изображении. Металлические частицы становятся ярче только для определенного цвета.

Рис. 5: Требуется всего одно цветное изображение для разделения отражающих (металлических) и неотражающих (неметаллических) частиц. Второе сканирование не требуется, что экономит время. Кроме того, нет необходимости вращения механических деталей, что сокращает износ инструмента.

Все релевантные данные, включая прямые и обзорные изображения, отображаются на экране в режиме реального времени, что позволяет оператору остановить или прервать контроль в случае скопления на мембранном фильтре слишком большого количества загрязняющих частиц (Рис. 6). Система подсчитывает и сортирует отражающие и неотражающие частицы по классам размеров, определенных конфигурацией контроля и выбранным стандартом. Система OLYMPUS CIX100 поддерживает основные международные стандарты, используемые в автомобильной промышленности, включая:

• 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

Карта статистического контроля наглядно иллюстрирует степень соответствия класса частиц, в целях улучшения показателей надежности. Изображения-миниатюры обнаруженных загрязняющих веществ сопоставляются с линейными и угловыми измерениями, что упрощает просмотр данных. Пользователи могут легко получить информацию для конкретного загрязнителя.

Система OLYMPUS CIX100 отличается улучшенными рабочими характеристиками и высокой производительностью. Интуитивно понятные рабочие процессы и пошаговые инструкции позволяют сократить время цикла, уменьшить расходы на тестирование и избежать ошибок исполнения. «Умные» инструменты построения отчетов используют предустановленные шаблоны, соответствующие отраслевым стандартам. Отчет генерируется в Microsoft Word 2016 и может быть экспортирован в формате PDF (Рис. 7). Шаблоны помогают неопытным операторам избежать ошибок, но их также можно редактировать в соответствии с требованиями вашей компании. Отсканированная мембрана автоматически сохраняется для повторной обработки или перерасчета.