零部件清潔度分析

1、清潔度缺乏如圖1清潔度缺乏如圖1滑動(dòng)面卡住渦輪增壓器 曲軸軸承 劑量泵汽缸標(biāo)準(zhǔn)化的零部件清潔度測(cè)試德國(guó) RJL公司的 Markus J. Heneka日期：2015年11月9日摘要：在這篇文章中，我們對(duì) VDA-19和ISO-16232標(biāo)準(zhǔn)中描述到的汽車(chē)行業(yè)零部件清 潔度分析的最相關(guān)技術(shù)進(jìn)展了概述。介紹汽車(chē)行業(yè)中關(guān)于清潔部件的要求，最早是由羅伯特博世公司Robert Bosch在 1996年為了提高柴油汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)共軌噴射系統(tǒng)的生產(chǎn)質(zhì)量而提出的。由于共軌的高壓,羅伯特博世縮小了噴嘴的尺寸至200四甚至更小。但他們很快意識(shí)到，在生產(chǎn)流程過(guò) 后這種小噴嘴很容易被系統(tǒng)中殘留的污染顆粒堵塞。由于這種新觀

2、念的出現(xiàn)，提出了對(duì) 生產(chǎn)中清潔部件的質(zhì)量規(guī)。這也是零部件清潔度測(cè)試的誕生。自此之后，在汽車(chē)系統(tǒng)中很多可靠性問(wèn)題都已被歸因于微粒子污染，也即是零部件閥門(mén)阻塞防抱死裝置 液壓系統(tǒng) 劑量泵制動(dòng)助力器.word.zl-電路故障電子控制裝置電路故障電子控制裝置通訊電子設(shè)備噴油器燃料管液壓系統(tǒng)自1996年開(kāi)場(chǎng)，W塞榔河輛僻度箱螂圍蝴韻平可附汨2005年德國(guó)汽車(chē)行業(yè) 協(xié)會(huì)由此而出版了 VDA-19標(biāo)準(zhǔn)。VDA-19標(biāo)準(zhǔn)從而成為全球圍非常有用的文件，該文 件也成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO-16232的清潔度檢測(cè)的藍(lán)圖。值得注意的是，2009年出版的ISO-16232已經(jīng)開(kāi)展到與德國(guó)VDA-19標(biāo)準(zhǔn)完全兼容。數(shù)年之后，

3、數(shù)百家清潔度實(shí)驗(yàn)室 于汽車(chē)和供給行業(yè)中成立。與此同時(shí)，也有無(wú)數(shù)家獨(dú)立效勞的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)場(chǎng)運(yùn)作。今天， 受影響的眾多公司中的很多職位甚至整個(gè)部門(mén)，都在協(xié)調(diào)零部件清潔度的各個(gè)方面。在第一次VDA-19出版的十年后，德國(guó)汽車(chē)行業(yè)提出修訂和擴(kuò)展規(guī)的要求。其主要 目的是提高清潔度測(cè)試結(jié)果的可比照性，并且增加污染物萃取和分析的新技術(shù)容?；?新的VDA-19標(biāo)準(zhǔn)于2015年3月份出版，一個(gè)ISO-16232修訂委員會(huì)也相應(yīng)成立,目的 是將新VDA-19標(biāo)準(zhǔn)的容轉(zhuǎn)移到國(guó)際水平。新的ISO-16232預(yù)計(jì)將于2016/2017年出版c如今，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)成為了全球圍汽車(chē)行業(yè)中的零部件清潔度的分析框架。特別是VDA-1

4、9標(biāo)準(zhǔn)中，提到了很多實(shí)用并有詳細(xì)說(shuō)明的關(guān)于零部件外表污染物顆粒的萃取和 定量分析的最常用的方法。測(cè)試方法.word.zl-所有清潔度分析都分為三個(gè)步驟圖2。首先，從零部件外表洗掉的污染物顆粒通 過(guò)萃取液來(lái)獲取。第二步，液體用過(guò)濾膜進(jìn)展過(guò)濾。最后一步，將過(guò)濾膜進(jìn)展分析以確 定顆粒的質(zhì)量，數(shù)量，尺寸和類(lèi)型。圖2:零部件清潔度測(cè)試的根本方案萃取最常見(jiàn)的顆粒的萃取方法是用壓力流體沖洗零部件外表。對(duì)于不同的樣品類(lèi)型的一些典型的示如圖3圖3:不同樣品類(lèi)型的壓力沖洗示范VDA-19.1另一個(gè)普遍的方法是用超聲波清洗機(jī)的來(lái)萃取顆粒。雖然在實(shí)驗(yàn)室中很容易實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，但該方法的使用在過(guò)去幾年中慢慢的減少。對(duì)于鑄造的

5、零部件，超聲波清洗可能會(huì).word.zl- 產(chǎn)生誤導(dǎo)的結(jié)果。超聲波的能量會(huì)損壞鑄造材料的基體，因此可能產(chǎn)生新的顆粒造成顆 粒分析結(jié)果的不正確性。還有其他方法是部清洗和通過(guò)搖晃來(lái)攪拌清洗，這些方法用于 零部件外表的顆粒的萃取。另外，新修訂的 VDA-19標(biāo)準(zhǔn)中又引入了一個(gè)新方法,就是 通過(guò)壓力空氣流來(lái)萃取顆粒。這個(gè)方法的是用于一些在功能使用中不暴露于液體中的零 部件。不過(guò)，空氣萃取的方法還沒(méi)有廣泛建立起來(lái)。關(guān)于萃取液，含外表活性劑洗滌劑的水基溶液是首選，因?yàn)樵谑褂煤罂梢杂媒?jīng)濟(jì)的 方式處理。然而，如果零件的外表是油性或油膩的，那么水機(jī)溶液的萃取效果就不是很 好了。在這種情況下，推薦使用冷清洗溶劑。

6、通常情況下，冷清洗溶劑在進(jìn)展萃取使用 后會(huì)通過(guò)細(xì)過(guò)濾步驟來(lái)回收利用。過(guò)濾通過(guò)液體的真空過(guò)濾，顆粒被制備在過(guò)濾膜上。為了選擇適宜的過(guò)濾膜，必須考慮過(guò)濾膜對(duì)抗液體的化學(xué)穩(wěn)定性和濾膜孔的尺寸。有發(fā)泡膜和網(wǎng)格膜圖 408叩硝酸纖維素發(fā)泡濾膜15叩聚乙烯網(wǎng)膜圖4:發(fā)泡濾膜和網(wǎng)膜的構(gòu)造比照VDA-19.1發(fā)泡濾膜的構(gòu)造是像海綿一樣，因此過(guò)濾效率高。由于這個(gè)原因，泡膜非常適合于.word.zl- 確定總顆粒的質(zhì)量。另外，發(fā)泡濾膜的可用的孔徑可低至亞微米水平，所以甚至有可能 進(jìn)展最小顆粒的分析。另外一方面，如何零件上的顆粒以小顆粒為主或萃取液中有碳黑，那么過(guò)濾后會(huì)得 到一個(gè)黑色背景的濾膜。在這種情況下，顆粒的

7、光學(xué)分析往往是不可能的。出于這個(gè)原 因，VDA-19標(biāo)準(zhǔn)推薦一種孔徑大小為5叩的聚乙烯PET的網(wǎng)膜作為標(biāo)準(zhǔn)膜。網(wǎng)膜 不會(huì)出現(xiàn)黑色的背景，因此，5m的PET過(guò)濾膜非常適合于光學(xué)粒度分析。此外，PET 膜在許多萃取液下都可以表現(xiàn)出很好的化學(xué)穩(wěn)定性。然而，最小的網(wǎng)孔直徑為5g,所以，光學(xué)分析限于顆粒大于25叩到50叩。請(qǐng)注意，這兩種類(lèi)型的濾膜需要時(shí)可以結(jié)合 使用。對(duì)于提取和過(guò)濾，兩個(gè)技術(shù)的在市場(chǎng)上都可以實(shí)現(xiàn)。一種簡(jiǎn)單而經(jīng)濟(jì)的方法是使用 一個(gè)實(shí)驗(yàn)室噴水器用于粒子提取和一個(gè)玻璃真空過(guò)濾器用于過(guò)濾制備濾膜。此方法對(duì)于可以在一個(gè)燒杯中進(jìn)展提取的小到中尺寸的零部件非常適用且很好建立。另一種可能性是使用集噴水器

8、、過(guò)濾、液體循環(huán)于一體的自動(dòng)提取柜。相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室的簡(jiǎn)單裝置，使 用提取柜手動(dòng)操作的提取物會(huì)少一些，同時(shí)本錢(qián)會(huì)更高。稱(chēng)重法顆粒分析通過(guò)稱(chēng)重，獲取顆粒的總質(zhì)量是相當(dāng)簡(jiǎn)單的。也就是只需稱(chēng)出過(guò)濾膜在過(guò)濾前和過(guò) 濾后的重量，兩者之間的差異就等于顆粒的總質(zhì)量。為了得到正確的結(jié)果，對(duì)過(guò)濾膜進(jìn) 展前處理是非常重要的。通常的，將膜浸入萃取液中，然后在烘箱中枯燥，最后儲(chǔ)存在 預(yù)先設(shè)置好時(shí)間的枯燥器中。請(qǐng)注意，在技術(shù)上是很難去量化顆粒質(zhì)量小于 3mg的顆粒 因此要求一個(gè)高端的天平和一間環(huán)境條件恒定的房間。如果重量要求嚴(yán)格，那么建議一 大批樣品一起測(cè)試。.word.zl-粒度式顆粒分析Granulometric Pa

9、rticle AnalysiS新VDA-19標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)認(rèn)可簡(jiǎn)化粒子分析的儀器如光學(xué)掃描儀的開(kāi)展趨勢(shì)。在修訂過(guò)程中,VDA-19工作組將多家自動(dòng)化光學(xué)顯微鏡與 MicroQuickTM顆粒清潔度掃描儀進(jìn)展 了循環(huán)測(cè)試的考驗(yàn)。這種比擬的目的是建立一套儀器參數(shù)，可針對(duì)結(jié)果進(jìn)展更好比照。測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)以一致的方式調(diào)節(jié)照明水平和顆粒檢測(cè)閾值，所得到的定量結(jié)果幾乎一致。關(guān)于粒度標(biāo)準(zhǔn)分析，光學(xué)顯微鏡和平板掃描儀被認(rèn)為是可以同等的依據(jù)新的VDA-19（圖5）提到的程序工作。照明水平顆粒探測(cè)閾值照明水平顆粒探測(cè)閾值圖5：光學(xué)顆粒分析的儀器設(shè)置VDA-19.1根據(jù)VDA-19的描述，弱化/避開(kāi)最小顆粒測(cè)試是近來(lái)

10、的開(kāi)展趨勢(shì)。對(duì)于許多實(shí)際案例，5-50即是沒(méi)有相關(guān)性的，并且對(duì)那么小的顆粒進(jìn)展分析甚至是一種工作的阻礙，因?yàn)閷?duì)那么小的顆粒進(jìn)展分析工作量很大。因此，現(xiàn)在已將顆粒大于50叩的顆粒分析作為標(biāo)準(zhǔn)化。而只有少數(shù)的特殊案例需要分析顆粒小于50微米的。通常的，大小分布.word.zl-表示為不同粒級(jí)以及對(duì)應(yīng)可容納的顆粒數(shù)量圖 6。Number perlength dmss (prn)Tots(E125;判l(wèi);100)L1K;倒)1153;200)1200;疑0)400; 喇I&03：1000)1000;即15M;2M0：iL2000:3000)13 mGranules nrstt,157052746921

11、813S17233B:110Granule metallic qlcssy*4?|1910上13332000Fibres matt的369)I slI研1611500Fibres flossy00000J o|_Q0g00cPsrtid in sdectE classes161256479219136175361&3I10tolerable pandes200000圖6:零部件清潔度分析中的顆粒尺寸分布的標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)式根據(jù)定義，在過(guò)濾膜上檢測(cè)到的任何物狀都稱(chēng)為顆粒。在這些顆粒中，有軟纖維和 硬粒子。在任何的光學(xué)系統(tǒng)中，纖維和粒子之間是根據(jù)形狀來(lái)識(shí)別區(qū)分的，另外，光學(xué) 儀器能夠檢測(cè)金屬反射。因此，這

12、樣通過(guò)看顆粒上的金屬光澤可更簡(jiǎn)單的區(qū)分無(wú)光澤和 金屬光澤粒子。.word.zl-MAX MlTotalP業(yè)修MaxiiTum15.0-ISO)【154250)50.0)ISO.O- lOOkOJOO-O-二印.口)Il瓠* 2DC.D)1290 a-400.0-60&.0):皿訃 10QQ.CI)*StHBl179.62J1711Ljow-Ct Steel140.738271JLxjw-Mh Stee*116.23424104* St Ottier：471 17)93sHighSteel2369湖上際立&2 hi射*心LQ5323gi R -ch&11.5M5103%3S1112431C2re

13、rous 強(qiáng)i如92496M7*72+3H713131Mn-P19&632772Cting VCMrtk g Cr1730112n 占翊133299希1352&22CwrtJng ZtpCjt65328.041127111Ljoatirg Zn-h【5117.21221Opting ?ri67229-3I1?E11Coating Zn-P12211:5Brass Cu-2n222X2Bhzb Cu-5n513 JTrtarfiium472.B317211NEFerrou占 MetdMl52717.i11234231A Aloy SiSi5+2325.8107151Sokter Flux A-K

14、-F5122.Mtierai BiKQng4疫工25107411COfKldirn ALE0三z5.62r12102IA14M,6h.；引/hat21*54工過(guò)氐的261-6w27ShAH*券B3-?1?5?3螂上廿*1 S - Al-Cd-096127 2652252Mineral Fare3&1徹B251721111MEe聞寫(xiě)川*2952313196-557433Mreral With la2242.055513916143Other Mineral73?SM-5457IM為125144t曲篙mt（現(xiàn)不FQ4fl.tfiB74Caltiim QrtiQFMEiS-h395 J474742*

15、10fr25rcskiiJTii Compiiund13Ml B12LIOOO1H513S憎ID31uubdmnn mbb-532I T? 0M2227FRkPTTECl Rei- . pvc3liUziDthyr PflrUJttJ24&弭y14G&443耳317E1圖7:用自動(dòng)化SEM-EDX術(shù)得出的顆粒材料分類(lèi)結(jié)果表擴(kuò)展式顆粒分析如VDA-19標(biāo)準(zhǔn)中描述的擴(kuò)展式顆粒分析技術(shù)。用 X射線元分析SEM-EDX的自動(dòng)掃描電子顯微鏡廣泛用于世界各地的清潔度實(shí)驗(yàn)室。由德捷萊公司制造的顆粒物清潔度儀是針對(duì)汽車(chē)清潔中顆粒分析的特殊需求而定制的儀器。該系統(tǒng)能夠以驚人的速度全自動(dòng)地識(shí)別顆粒的各類(lèi)材料見(jiàn)圖7

16、，.word.zl-德捷萊清潔度檢測(cè)儀清潔實(shí)驗(yàn)室如果不愿意購(gòu)置一臺(tái)高本錢(qián)的設(shè)備，那么可將其實(shí)驗(yàn)的分析任務(wù)逐案外包給有資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室效勞機(jī)構(gòu)推薦以下的設(shè)備和效勞機(jī)構(gòu)ExtractionMicro Ex laboratory extraction systemFibrationSartorius glass vacuum fVtrationt included in Micro Ek packageMernbranesCN and PET membranes, included in MtcroEx p才ukag起Exsiccatorincluded in MicroEx packageCold-d

17、ening solventKluthe Haku 1025-921Water-based solventKluthe Hakupur 325Mernbrane dryingMemmert univerial oven series UNGravimetric anal/sisKern precision laboratory balance, accuracy 0.1 mg or 0.01 mgGranulormetHc analysisOptical partis愴 scanner MicroQuick 1001Particle standardProof of measuring capability included in MkroQukk packageVisual inspectionMicroMag mini mncrcccpEInorganics typingFEI Aspex