浅谈汽车工业里显微镜高效清洁度分析的关键因素

2020-10-09 14:17:15 admin 0

在汽车工业和电子工业高度发展的今天,对于配件的清洁度和表面的处理,尤其是发动机气缸和火花塞之类的精密汽车配件,尤其要做到表面光滑无痕,不留任何瑕疵。因此对于表面的清洁度检测提出了更高的要求。显微镜在清洁度分析仪的配合下,能够更加清晰的看见配件表面的表象。

本文概述了对于涉及汽车和电子制造的有效清洁度分析过程至关重要的因素。

在汽车和电子行业中,即使是小的零件或部件上的颗粒污染也可能影响其性能,从而导致它们发生故障或缩短使用寿命。对于汽车,过滤器系统特别脆弱。对于电子产品,印刷电路板(PCB)或连接器上的污染可能会导致短路。因此,清洁度在现代制造的质量控制中起着中心作用,尤其是在使用由多家供应商生产的组件时。车辆或设备的关键组件受到污染会导致整个系统崩溃。因此,必须在供应商一级开始有效的清洁度分析过程。

本文解决了以下几点:

  • 高效清洁度分析的重要因素

  • 优化整体分析流程


介绍

对于汽车和电子行业中的许多产品,零部件在生产和装配过程的所有阶段都必须没有灰尘或有害颗粒。微粒污染是造成组件缺陷的原因,会降低组件的性能和使用寿命。因此,两个行业花费大量的时间和金钱来跟踪粒子并在组件和产品的制造过程中消除它们并不奇怪。但是,保持技术清洁度的效率低下的方法会增加生产成本。

在汽车工业中,燃油喷射系统,燃油,润滑剂和尿素的过滤器系统(排放物的选择性催化还原),泵,发动机和变速箱控制单元,混合动力驱动部件以及其他微机械部件中的残留污染可能会产生严重影响。关于可靠性和使用寿命。

在电子工业中,部件清洁度非常重要,因为小颗粒会增加具有高功率密度功能部件的故障风险。诸如印刷电路板(PCB)之类的组件通常具有亚微米间隙和纳米级特征。例如,通过在两个触点之间形成直接的传导路径,或者通过缩短主题之间的距离并增加电介质击穿的机会,导电粒子会导致PCB短路。

电动汽车(电动汽车)同时具有机械和电子部件,因此需要两个行业的技术清洁要求。

本文讨论了有效清洁度分析的重要因素以及如何优化整个工作流程。

图1:技术清洁度对于汽车和电子行业中使用的零部件很重要:A)各种汽车零部件,包括轮毂,滤清器滤壳,泵,火花塞电缆等,以及B)发动机,动力传动系统,悬架,车轮和同时显示电子和汽车部件的混合动力汽车电池。


高效清洁度分析规范

为了实现高效,经济高效的清洁度分析,生产中涉及的所有各方(通常是零件供应商和产品制造商)必须根据产品要求事先就规格达成一致。必须决定应该测量什么,例如指示造成损坏风险的颗粒性质,遵循哪些标准和规范,以文件形式记录结果的方法,等等。

自动化的颗粒分析有助于实现有效的清洁过程。光学显微镜是广泛应用的标准方法,用于对提取的颗粒进行快速自动分析,以确定其数量,大小和其他特定特性。通过使用其他技术,例如粒子计数或扫描电子显微镜,获得的结果无法与光学显微镜相比,因为使用了完全不同的检测方法。


哪些测量参数有用?

可以根据粒子的尺寸(长度,宽度和高度)以及材料特性将其分类为不同的类别。通常,由碳化物,金属或陶瓷(例如刚玉(氧化铝))组成的颗粒坚硬且具有磨蚀性,而由塑料和其他有机材料组成的颗粒则较软且磨蚀性较小。金属和半导体陶瓷颗粒也具有导电性,因此具有很高的电势来损坏电子组件。

就潜在损坏部件而言,对于汽车工业而言,高度较大的硬质颗粒(例如,碳化物,金属,陶瓷等)比起长而柔软的塑料纤维,由于其研磨和磨蚀性,更容易造成损坏。性质。对于电子行业,金属颗粒具有高导电性,尺寸大于200 μm的金属颗粒有可能引起电路板上的短路问题。

图2:通过光学显微镜对颗粒高度进行测量,方法是将注意力集中在A)下部过滤器背景和B)颗粒顶部。


图3:用光学显微镜测量弯曲纤维的宽度或长度。使用可以在光纤内部施加的大圆形直径(13 μm),可以对其造成损坏的可能性进行更实际的评估。对于这种情况,小的费雷特直径(Feretmin = 180 μm)是不合适的,因为它大大高估了潜在的伤害。


图4:清洁度分析过程中获得的LIBS光谱,该颗粒由以下物质组成:A)主要是铝(Al)和B)钢(主要是Fe)


国际和区域清洁标准

标准化的方法和方法可帮助制造商和用户获得可再现,可靠和可比的清洁度结果。

在汽车工业中,主要标准是VDA 19.1和ISO 16232,它们给出了公认的常用参数定义和范围,例如,在尺寸和成分方面,颗粒类别,用于颗粒识别的阈值,图像设置等等,用于清洁度分析。

VDA 19.1标准提到,除了光学显微镜之外,还必须使用其他方法(例如SEM,能量色散光谱法(EDS)和激光诱导击穿光谱法(LIBS))来可靠而自信地确定颗粒污染的来源。LIBS是使用光学显微镜直接在空气中对样品执行的,因此无需进行额外的耗时的样品制备工作,也无需将样品运输到另一台仪器进行分析。结果,LIBS可以比SEM/ EDS 更快地确定颗粒成分,从而更有效地识别污染源。

在电子行业中,清洁度标准的通用参考是ZVEI准则(ZVEI =德国电气和电子制造商协会),标题为“电气工程中的技术清洁度”。


清洁度分析工作流程

汽车零部件的清洁工作流程包括5个主要步骤:

  1. 清洁/清洗组件;

  2. 通过过滤清洁液提取颗粒;

  3. 分析过滤器上的颗粒;

  4. 根据大小和其他特征记录颗粒;和

  5. 评估造成损害的潜在风险并确定污染源。


图5:汽车零部件的清洁度分析工作流程。


徕卡显微系统公司与颇尔公司之间的合作协议旨在帮助用户实现整体清洁工作流程。用户可以同时与有关颗粒分析的Leica专家和有关颗粒提取的PALL专家进行互动,以优化整个样品制备和清洁过程。

对于某些敏感的电子组件,只有在无尘室内进行生产和清洁以大程度地减少空气污染的情况下,才能达到可接受的技术清洁水平。对于对污染不太敏感的组件,可以在生产结束时进行清洁过程。通过液体喷涂或溶液洗涤可从组件表面去除残留的颗粒。然后将液体或溶液过滤,干燥过滤器,然后分析过滤器上的颗粒。

电子零件的清洁工作流程与汽车的清洁工作流程非常相似,也有5个主要步骤:

  1. 组件的液体喷涂或溶液洗涤;

  2. 通过过滤喷雾的液体或清洁溶液来提取颗粒;和

  3. 分析过滤器上的颗粒;

  4. 根据大小和其他特征记录颗粒;和

  5. 评估引起问题的潜在风险。


总结

汽车和电子行业的零件或零件上的微粒污染会产生有害影响,导致性能下降或过早失效。对于汽车,例如是发动机零件或过滤器系统。对于电子产品,印刷电路板(PCB)上的污染会导致短路。在过去几年中,对电动汽车(电动汽车)的需求一直在增长。制造它们需要两个行业的清洁实践。

显然,技术清洁度对现代制造过程的质量控制很重要。如果生产中使用了多个供应商的零件或部件,则必须在供应商级别开始高效,经济高效的清洁过程。

在本文中,已解决了进行有效清洁度分析和优化整个工作流程的重要因素。