零部件清洁度测试是使用液体介质通过一种或多种机械清洗方法,将零部件表面的污染物分离到液体介质中,并通过滤膜收集液体介质中的污染物,然后利用仪器分析污染物的重量、尺寸、数量、类型等的测试方法。
零部件清洁度刚开始应用于航空航天工业,逐步向汽车、手机、钟表行业发展,目前随着汽车工业的发展,在汽车行业运用非常广泛,并且随着分析设备的发展,从初只通过称重法来评估产品的清洁度水平,到现在通过污染物尺寸、数量、类型、来评估产品的清洁度水平。
1.
产品清洁度水平一般在以下情况评估与检测:
● 首件认可与评估
● 进货和出货检测
● 与清洁度相关的生产过程的质量控制或监控(如:清洗、表面处理或组装)
2.
在流体系统(液体和气体)内部具有对污染颗粒敏感的部件,非常有必要评估部件的清洁度水平。而在该系统中污染颗粒是移动的,因此通常是整个系统链中“薄弱的环节”决定了整个系统的清洁度水平。如:
● 燃油系统
● 润滑系统和液压油(发动机和变速箱)
● 制动系统
● 空调和制冷系统
● 进气和排气道
● 排气后处理系统
3.
而零部件表面颗粒污染物的来源是多方面的,从生产到储存都有可能,有如下几种来源:
● 处理过程(生产过程)
● 包装
● 运输
● 环境条件
● 仓储
● 检测前的预处理(例如塞住某些部分,拆解或者安装支架)
4.
颗粒污染物来源众多,如果没把控好零部件表面的颗粒污染物,造成系统内部过多、过大的颗粒污染物,会非常容易造成设备的寿命降低甚至失效。例如,在汽车行业中常见由污染物引起的失效机理,有如下几种情况:
从以上几种失效机理可以看出,颗粒污染物检测在汽车行业中是非常重要的,会影响汽车的可靠性与寿命。
因此,在汽车行业零部件的清洁度把控非常严格,常用测试标准主要有ISO 16232和VDA 19.1。两个常用测试标准均将零部件清洁度测试分为两大部分,即萃取部分和分析部分。萃取污染物过程的方法主要有超声波法、冲洗法、晃动法;分析污染物过程的方法有重量分析法、光学显微镜对颗粒数量及尺寸分析法、颗粒成分分析法。
5.
下面简单介绍一下零部件清洁度常用的萃取与分析方法。
1) 超声波法萃取污染物:
超声波萃取颗粒污染物的原理是经由液体介质传导的超声波,在一定频率范围内的机械振动作用到对象的表面上,产生空化气泡,气泡爆破产生的高压力使得颗粒物脱离,达到萃取的效果。因此,超声波萃取过程需要将试样浸入清洗液,并在配有超声振动设备的清洗设备内进行。影响超声波萃取效果主要有频率、时间等因素,适用于试样外部以及部分超声波能进去的试样内部清洗。
『 超声波萃取 』
2) 冲洗法萃取污染物
冲洗萃取颗粒物主要是通过射流到样品上的清洗液产生冲击力,来实现清洗效果,主要受清洗液体的冲洗量与冲洗距离影响,适用于试样外部与可接触的内部清洗。
『 冲洗萃取 』
3) 晃动法萃取污染物
晃动法的原理是样品应按比例加注检测液体,并密封开口,通过晃动整个样品,内部液体会产生晃动,与颗粒物形成作用力,从而达到萃取的效果。晃动萃取主要受晃动的次数与时间影响,适用于清洗内部空间的试样。
『 晃动萃取 』
4) 颗粒污染物重量分析
通过用分析天平对过滤清洗液之前和之后分析滤膜的称重,将得到检测对象所有提取杂质颗粒的总重量。
『 分析天平 』
5) 光学显微镜对颗粒数量及尺寸分析
将用适合的照明灯来照亮带有从试样上洗下颗粒的滤膜,并通过透镜放大成像,通常情况下在摄像机传感器上以像素方式显示,随后通过图像处理器识别颗粒的尺寸特征、数量尺寸等。
『 光学显微镜 』
6) 颗粒成分分析
颗粒成分分析的方法有很多,常用的SEM/EDS分析与FTIR分析,SEM/EDS分析可以分析出金属颗粒的主要元素,FTIR可以分析出非金属颗粒的主要成分,通过元素或成分的确认,达到找到颗粒污染物的来源。
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