顯微分析檢測清潔度的應(yīng)用

何紅霞，夏良雄，繆志橋

顯微分析檢測清潔度的應(yīng)用

何紅霞，夏良雄，繆志橋

（上汽通用五菱汽車股份有限公司重慶分公司，重慶401135）

通過分析清潔度問題對零件性能極其壽命的影響，針對該類問題對清潔度重要指標(biāo)加以控制，根據(jù)現(xiàn)代工業(yè)的清潔度控制要求對顆粒度進(jìn)行顯微分析，因此對顯微分析設(shè)備的性能設(shè)計有極高的要求，分析方法也須按照技術(shù)清潔度檢驗標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行。

清潔度；顆粒度；偏振光；分辨率

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)產(chǎn)品的復(fù)雜度不斷提高，對生產(chǎn)技術(shù)和零部件的清潔要求也不斷提高。在制造和裝配過程中的顆粒污染物殘留，將導(dǎo)致設(shè)備在早期磨合過程出現(xiàn)磨損或使用壽命下降，甚至引起安全等災(zāi)害性失效。由于清潔度控制問題而導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量缺陷，已影響到客戶對產(chǎn)品的滿意度，技術(shù)清潔度檢測如今已經(jīng)引起了業(yè)內(nèi)人士的高度重視。

1 清潔度參數(shù)的重要指標(biāo)

組件與零部件的清潔對其使用性能及壽命至關(guān)重要，在發(fā)動機(jī)運行過程中，由于零件清潔問題產(chǎn)生的失效情況如下：

（1）軸承及滑動面的堵塞及劃傷，多見于渦輪增壓器、曲軸軸承、泵、氣缸襯墊等；

（2）閥門堵塞，如防抱死系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、制動加力裝置等；

（3）噴嘴和過濾裝置堵塞，如噴油器、燃油管堵塞等；

（4）接觸短路，如電子控制系統(tǒng)等。

如上所述，清潔度屬于一個關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)，對于這幾種零件失效情況，產(chǎn)生顆粒污染物造成軸承及滑動面堵塞及劃傷的主要原因是個別“大”顆粒，主要為尺寸大于200 μm的顆粒。而造成噴嘴及過濾裝置堵塞的原因則是大量“小”顆粒堆積，尺寸為數(shù)微米的顆粒。因此，清潔度參數(shù)的重要影響指標(biāo)是顆粒大小及顆粒計數(shù)，即顆粒度。

2 顆粒度檢測設(shè)備

為滿足現(xiàn)代工業(yè)及國家和國際標(biāo)準(zhǔn)的顆粒度檢測標(biāo)準(zhǔn)，檢測設(shè)備需具備卓越的光學(xué)性能、可再現(xiàn)觀察條件以及可重復(fù)性，還可通過自動化執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)功能來減少人為誤差，并在該基礎(chǔ)上持續(xù)優(yōu)化。2.1硬件

基于波長和色彩檢測，光學(xué)顯微鏡利用創(chuàng)新偏光方法對5 μm及以上顆粒實現(xiàn)反光與非反光顆粒物分辨和放大成像，通過與顯微鏡鏡架的集成，這種高效率設(shè)計讓掃描完成的速度達(dá)到傳統(tǒng)調(diào)節(jié)檢偏鏡檢測系統(tǒng)的兩倍，可避免操作員錯誤切換偏光片的操作。錯誤切換偏光片操作可能會對系統(tǒng)設(shè)置造成故障，導(dǎo)致產(chǎn)生錯誤的檢測結(jié)果。一體式掃描技術(shù)增加了被檢測顆粒物的數(shù)量，降低每次檢測的成本，縮短了出現(xiàn)檢測失敗時的應(yīng)對時間。數(shù)碼相機(jī)將光學(xué)顯微鏡下的濾膜顆粒圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，電動掃描載物臺自動掃描濾膜，使數(shù)碼相機(jī)能拍攝下整個濾膜的圖像，最后計算機(jī)與清潔度分析軟件對顆粒大小進(jìn)行計算與統(tǒng)計分析，生成報告及存儲數(shù)據(jù)。

2.2 軟件

所有顆粒物及分類表、全部清潔度登記、顆粒物位置及所使用的標(biāo)準(zhǔn)均在一個視圖內(nèi)顯示，查看按從最大到最小方式排序各類（反光或非反光）顆粒物圖像，通過顆粒物位置、縮略圖以及數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)實現(xiàn)可再現(xiàn)性和可重復(fù)性，并可按照選定標(biāo)準(zhǔn)對檢測結(jié)果進(jìn)行重新計算。計算完成后可獲得標(biāo)準(zhǔn)的分析報告及定制模板，模板與報告輕松調(diào)整，滿足規(guī)范要求。根據(jù)顆粒尺寸大小進(jìn)行高低倍物鏡選擇，最小待測顆粒尺寸≥20 μm的，采用物鏡分辨率的10倍原則，物鏡的分辨率應(yīng)該小于或等于最小待測顆粒尺寸的1/10.最小待測顆粒尺寸＜20 μm的，采用物鏡分辨率的5倍原則，物鏡的分辨率應(yīng)該小于或等于最小待測顆粒尺寸的1/5.如果根據(jù)10倍原則，則需要選用分辨率較高的高倍率物鏡。因為物鏡的視場直徑與物鏡倍率成反比，高倍率物鏡的視場更狹小，這會導(dǎo)致掃描整個濾膜的時間過長，影響測量效率。這時，選擇物鏡分辨率的5倍原則，以兼顧測量精度和測量效率的要求。同時配有用于預(yù)覽的1.25×物鏡，用于觀察10 μm以上顆粒物的5×物鏡、用于觀察5 μm以上顆粒的10×物鏡及配合高度測量的20×物鏡，圖像放大倍率和像素與尺寸之間的關(guān)系可清晰顯示，物鏡在測量過程中被選定使用，軟件可自動進(jìn)行定位。

3 顯微分析

在進(jìn)行清潔度顯微分析之前，顆粒提取與過濾是基礎(chǔ)步驟，基礎(chǔ)過程出現(xiàn)錯誤，之后的分析也就毫無意義。因此清潔度分析的前期準(zhǔn)備工作充分，不可省略任何一步驟。

3.1 清潔度檢測步驟

（1）顆粒提取：通過清潔度專用清洗設(shè)備，使用清洗溶液，調(diào)整沖洗噴槍壓力到一定值，對零件按照預(yù)設(shè)時間進(jìn)行沖洗。

（2）過濾顆粒：清洗溶液通過兩級濾芯過濾，最終顆粒污染物過濾沉積在濾膜上，小心取出進(jìn)行烘干處理。

（3）烘干：取出的濾膜含有大量清洗溶液，放置在烘干箱，設(shè)定一定的溫度與時間進(jìn)行烘干。

（4）顯微分析：根據(jù)清潔度規(guī)范的相關(guān)要求，對處理后的濾膜進(jìn)行分析。

3.2 顆粒度顯微分析

1）顆粒度檢測污染物以非金屬顆粒、金屬顆粒、纖維類型呈現(xiàn)，上文所述，選取合適的物鏡，通過偏光法探測反光金屬與非反光顆粒。當(dāng)偏振光反射于非金屬顆粒，各個波長的光都不發(fā)生偏振，獲取的圖像和之前沒有變化。當(dāng)藍(lán)色偏振光反射于金屬顆粒，各種波長的光的偏振都不同，檢偏鏡專門檢出金屬顆粒反射的藍(lán)色偏振光，顏色可以區(qū)分出金屬的反光。與傳統(tǒng)方法不同，傳統(tǒng)方法需要在平行偏光和正交偏光條件下，分別采集兩幅濾膜圖像，檢測時間長，新方法只需要采集一幅濾膜圖像，檢測時間大大縮短（見圖1）.

圖1 兩種區(qū)分金屬顆粒的方法對比

纖維的來源廣泛，有可能為工作服、手套、擦拭布、環(huán)境中飛塵等，相比金屬顆粒而言，纖維在技術(shù)性組件功能中的影響不是非常關(guān)鍵，但過長或過多的纖維會包裹清潔度檢測中的其他金屬或非金屬顆粒。所以，纖維檢測也就顯得至關(guān)重要，纖維的識別以纖維度定義，纖維度=纖維長度/纖維寬度，纖維度范圍從10∶1～20∶1不等，不同的公司選用標(biāo)準(zhǔn)有所不同，若選用的是20∶1的標(biāo)準(zhǔn)，則拉伸長度/最大內(nèi)切圓直徑＞20 mm（見圖2），最大內(nèi)切圓直徑≤50 μm.

圖2 纖維的定義與識別

顆粒計數(shù)按選定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計數(shù)與篩選（見圖3），需注意的是，濾膜上顆粒物堆積會造成計數(shù)結(jié)果不準(zhǔn)確，因此當(dāng)顆粒數(shù)量過多，需要使用分級過濾的方法，按清潔度顆粒尺寸分成兩次以上過濾，最終對幾次過濾結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)計算統(tǒng)計。或?qū)V膜進(jìn)行后處理，對濾膜再次使用液體沖洗，使顆粒均勻分布。

圖3 顆粒分類計數(shù)統(tǒng)計

4 結(jié)束語

配置，必須按照正確的步驟對分析試樣進(jìn)行處理，并按照技術(shù)清潔度檢驗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量統(tǒng)計。

使用顯微分析方法確定顆粒度和顆粒計數(shù)，除了選用可靠、精確的測量系統(tǒng)，以及測量系統(tǒng)的合理

Application of Microscopic Analysis in Cleaning Test

HE Hong-xia，XIA Liang-xiong，MIU Zhi-qiao
（SAIC，Wuling Automobile，Limited by Share Ltd.，Chongqing Branch，Chongqing 401135，China）

Through the analysis of the influence of cleanliness of parts performance extremely life，aiming at the problem to control the cleanliness of the important indicators，according to the modern industrial control requirements of the cleanliness of the microscopic analysis of particle size，so the microscopic analysis performance design of equipment have very high requirements，analysis methods must be implemented in strict accordance with the technology cleanliness inspection standard.

cleanliness；graininess；polarized light；resolution

TH742

B

1672-545X（2017）07-0170-02

2017-04-05

何紅霞（1987-），女，甘肅定西人，本科，助理工程師，研究方向：發(fā)動機(jī)零部件理化分析及精密測量。