Prüfung der Technische Sauberkeit: Überlagerung von Analysefiltern - Was tun?
In der Technischen Sauberkeit werden zur Prüfung der Bauteilsauberkeit Partikelrückstände durch Extraktion vom Bauteil gelöst und durch Analysefiltration auf Analysefiltern abgeschieden. Kommt es bei der Analysefiltration zu einer Überlagerung des Analysefilters, so kann dies negative Auswirkungen auf die mikroskopische Auswertung haben, bis hin zur Nicht-Auswertbarkeit. In diesem Beitrag wird auf die Ursachen und Maßnahmen bei einer Überlagerung von Analysefiltern eingegangen.
Was sind Überlagerungen von Analysefiltern und was sind mögliche Ursachen?
Eine Filterüberlagerung liegt vor, wenn Partikel auf einem Filter so dicht beieinander liegen, dass sie nicht mehr eindeutig voneinander unterschieden werden können und eine getrennte optische Erfassung nicht mehr möglich ist. Dies kann die Genauigkeit der Partikelanalyse erheblich beeinträchtigen oder sogar unmöglich machen. Siebgewebefilter zeigen ab einer Belegungsdichte von ca. 3 %, geschäumte Membranen ab ca. 1,5 % zunehmend Schwierigkeiten bei der lichtoptischen Analyse.
Mögliche Ursachen einer Filterüberlagerung:
- Hohe Partikelfracht: Wenn die Partikelfracht auf dem Prüfling sehr hoch ist, kann es zu einer Überlagerung auf dem Filter kommen.
- Zu kleine Maschenweite des Filters: Eine zu kleine Maschenweite des Filters kann dazu führen, dass die Partikel nicht ausreichend abgeschieden werden.
- Ungleichmäßige Partikelverteilung: Eine ungleichmäßige Verteilung der Partikel auf dem Filter kann ebenfalls zu Überlagerungen führen.
- Ungeeignete Extraktionsmethode oder -medium: Eine Überlagerung kann auch darauf hinweisen, dass das Extraktionsmedium oder die Extraktionsmethode für das Bauteil zu aggressiv ist. Eine Sichtprüfung, ggf. unter dem Mikroskop, kann diesen Verdacht bestätigen, wenn auf dem Analysefilter viele gleichförmige Partikel des gleichen Materials zu finden sind.
Mögliche Maßnahmen gegen überlagerte Analysefilter
- Sauberkeitsspezifikation überprüfen:
- Prüfung, ob die Sauberkeitsspezifikation für das Bauteil auf den fertigungsbedingten Sauberkeitszustand und das Schädigungspotential hin angepasst werden sollten.
- Anpassung der Sauberkeitsspezifikation basierend auf den spezifischen Anforderungen des Bauteils und der Anwendung.
- Extraktionsmethode oder –medium optimieren:
- Sofern sich der Verdacht auf Ablösen von Partikel aus dem Bauteilmaterial bestätigt (z.B. Ultraschall bei Gußbauteilen), muss die Extraktionsmethode angepasst
- Wiederholung der Qualifizierungsuntersuchung mit angepassten Parametern.
- Priorität auf wichtigste Partikelgrößen bzw. Partikelart:
- Ausgehend von der Überprüfung der Grenzwerte sollte der Fokus auf die kritischen Partikel mit hohem Schädigungspotential gesetzt werden.
- Identifizierung der Partikelgrößen und -arten, die die Funktionalität des Bauteils am stärksten beeinflussen.
- Filtermaschenweite und Filteranzahl (Kaskade) bestimmen:
- Auswahl der entsprechenden Filtermaschenweite basierend auf den Grenzwerten und dem Partikelfokus.
- Bestimmung der möglichen Filteranzahl für eine Filterkaskade.
- Einzelne Filter werden mikroskopisch analysiert und zusammenfassend ausgewertet. Für die einzelnen mikroskopischen Auswertungen entstehen Mehrkosten.
- Umlagerung und mikroskopische Auswertung:
- Bei dennoch vorhandener Überlagerung können die Partikel auf einzelne Filter mit verschiedenen Maschenweiten per Filterkaskade umgelagert werden.
- Die Analysefilter werden einzeln mikroskopisch analysiert und zusammenfassend ausgewertet. Für die Umlagerung und die mikroskopischen Auswertungen entstehen entsprechende Mehrkosten, die zu berücksichtigen sind.
- Gravimetrische Auswertung:
- Als letzte mögliche Maßnahme, wenn die zuvor genannten Massnahmen weder zielführend noch wirtschaftlich sind oder der Analysefilter komplett belegt ist, ist die gravimetrischen Auswertung. Damit gibt zumindest das Rückstandsgewicht der Partikel eine Aussage über den generellen Verschmutzungsgrad der Bauteile.
Fazit
Die Überlagerung von Analysefiltern stellt eine Herausforderung in der Prüfung der Technischen Sauberkeit dar. Durch die gezielte Überprüfung von Grenzwerten, Priorisierung der wichtigsten Partikel, Auswahl der passenden Filtermaschenweite und Bestimmung der optimalen Filteranzahl kann die Genauigkeit der Partikelanalyse verbessert werden. Die Umlagerung und mikroskopische Auswertung bieten zusätzliche Sicherheit und Präzision bei der Bestimmung der Partikelverunreinigung. Dabei sollten auch die wirtschaftlichen Aspekte berücksichtigt werden. Um die Kosten zu minimieren, können folgende Maßnahmen ergriffen werden:
- Vermeidung zu hoher Partikelfrachten: Durch eine Reduktion der Partikelfrachten kann die Überlagerung auf den Filtern verringert werden.
- Angepasste Sauberkeitsspezifikationen: Die Spezifikationen sollten so angepasst werden, dass sie den tatsächlichen Anforderungen entsprechen und unnötige Kosten vermieden werden.
- Möglichst geringe Filteranzahl: Die Anzahl der verwendeten Filter sollte optimiert werden, um die Kosten für die mikroskopischen Auswertungen zu reduzieren.
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