Vyhodnocování čistoty povrchu

Celkovou kvalitu výrobků a zařízení podmiňuje jak samotné technické řešení, tak především technologické zpracování. Pro vysokou užitnou hodnotu výrobků je podstatná kvalita povrchové úpravy.

Měření, zkušebnictví a optimalizace technologických procesů představuje zásadní složky pro zlepšení kvality i v oboru povrchových úprav. Optimální provedení této úpravy je podmíněno řízením kvality při výrobě, konečnou výstupní kontrolou i následným ověřením spolehlivosti a životnosti. Účinné uplatnění zásad řízení kvality a optimalizace výrobních procesů je závislé především na znalostech a zvládnutí dílčích procesů. Mezi procesy, které nejvíce zasahují do kvality povrchových úprav, patří především procesy předúprav povrchu, konkrétně procesy čištění (odmašťování).

Příspěvek pojednává o nových možnostech optimalizace procesu čištění, resp. odmaštění, zavedením tzv. C&C systému pro technologie předúprav povrchů. Zkratka C&C „Cleaning and Control“ znamená spojení procesu odmašťovací technologie s její účinnou kontrolou. Vzniká tím systém, kde jsou procesy odmašťování a jejich parametry kvality plně pod kontrolou technologa.

Pro stanovení stupně čistoty upravovaných součástí existuje řada metod. Metody pro stanovení stupně čistoty povrchu, nebo čisticí schopnosti používaných způsobů a přípravků čištění je možné rozdělit na metody přímé a nepřímé. Přímé metody slouží k detekci zamaštění přímo na analyzovaných součástech, zatímco nepřímé metody využívají možnosti detekce nečistoty pomocí kontrolního rozpouštědla. To extrahuje podíl kontaminujících látek z povrchu měřené součásti a podíl znečištění se z něj následně analyzuje. Přímá metoda je vhodnější pro průmyslové využití než metoda nepřímá, která je svojí časovou náročností a nároky na pomocnou látku z hlediska praktické použitelnosti méně výhodná.

Pro kontrolu čistoty odmašťovaných součástí existuje mnoho přímých i nepřímých metod, avšak většina z nich je buď jen orientační a málo přesná, nebo velmi zdlouhavá a použitelná pouze v laboratorních podmínkách. V technické praxi se častěji využívá metod přímých, jelikož dochází k měření přímo na zamaštěných součástech s okamžitým vyhodnocením.

Pro snadnou a rychlou detekci stupně čistoty povrchu je možné použít přímou metodu založenou na principu luminiscence. Této metody využívá i nové bezkontaktní zařízení pro nedestruktivní detekci nečistot Recognoil od firmy TechTest, s. r. o.

Podstatou principu detekce je vyvolání luminiscence kontaminujících látek, její zachycení a následné vyhodnocení pomocí speciálního softwaru. Toto zařízení umožňuje detekci všech typů nečistot (např. maziv a olejů se syntetickou složkou), které vykazují luminiscenci. Tato vlastnost znečisťujících látek je mimo jiné dána počtem konjugovaných dvojných vazeb a rozvětvením uhlíkatého řetězce. Tyto látky mají předpoklad dostatečné luminiscence a jsou snadno využitelné pro detekci pomocí tohoto zařízení. Obecně slabší luminiscenci mají látky s malým počtem konjugovaných dvojných vazeb a malým rozvětvením uhlíkatého řetězce, jako např. bílé medicinální oleje (čistý parafín), silikonové oleje atd. V těchto případech je nutné použití luminiscenčního činidla.

Výše zmíněný způsob detekce poskytuje přímý výstup hodnoty kvality odmaštění podle potřeby povrchových úprav i dalších oborů. Nový, velmi citlivý přístroj s sebou přináší zcela nové možnosti analýzy mastnoty, které do této doby nebylo možné kvantitativně ani kvalitativně, natož obrazově dokumentovat. Zařízení umožňuje dva režimy detekce. První, základní mód umožňuje pouze kvalitativní vyhodnocení, jehož výsledek vizuálně posuzuje obsluha detektoru. Druhý mód na základě srovnávací kalibrace umožňuje detekci jak kvalitativní, tak i kvantitativní, při znalosti konkrétního druhu znečištění. Základem kvantitativního režimu je matematický model konkrétní nečistoty, s jehož pomocí je převedena „mapa“ intenzit luminiscence na tloušťky vrstvy. Zhotovení matematického modelu je možné díky výslednému číselnému vyjádření luminiscence měřeného povrchu při různém, definovaném stupni zamaštění (tzv. srovnávací kalibrace). Konečným výstupem, kromě tloušťky vrstvy znečištění, může být i číselná hodnota průměrné plošné koncentrace snímané plochy. Rozměry snímané plochy jsou maximálně 40 x 30 mm, je však možné tuto plochu upravit podle potřeby, podle rozměrů aktuálně snímaného předmětu. Toto zařízení umožňuje sekvenční (statickou) a kontinuální detekci nečistot.

Standardně používaná „statická“ sekvenční metoda detekce je vysoce citlivou metodou pro skenování plochých povrchů. Provádí se přiložením ručního detektoru na předmět zkoumání a stlačením spouště. Po dobu expozice (50 ms až maximálně 9 sekund, podle požadované citlivosti) musí zůstat přístroj nehybně ve výchozí poloze, zatímco software řídí celý proces expozice, provádí analýzu luminiscence nečistot a její vyhodnocení ve formě obrazových dat uloží. Výsledkem je zaznamenaný obraz detekovaného povrchu s viditelnou „mapou“ intenzit luminiscence nečistot. Tato intenzita udává, kde se mastnota nachází.

V případě, že známe druh aktuálně kontaminující látky, u které byla laboratorně provedena srovnávací kalibrace a její data jsou uložena v databázi nečistot, je možné stanovit konkrétní hodnotu tloušťky nečistoty, popřípadě průměrnou plošnou koncentraci vztaženou na celkovou snímanou plochu.

Nový způsob skenování v reálném čase lze využít jak při kontrole rovných ploch, tak i v případě složitých a členitých předmětů. Přístroj přibližně desetkrát za vteřinu ozařuje povrch a porovnává ho s „mezisnímkem“ povrchu bez ozáření. Mezitím probíhá vyhodnocení těchto dat, jehož výsledkem je přenos obrazových dat map intenzit luminiscence v reálném čase (ve formě videa) na displej notebooku nebo tabletu. Tato mapa přehledně zobrazuje, kde se mastnota nachází.

Tuto detekci je možné využít například pro namátkové kontroly povrchů se zaměřením na mastné, ale i prachové nečistoty, při defektoskopii, lze jej napevno nainstalovat na produkční lince a v neposlední řadě lze použít i k lokalizaci daktyloskopických stop.

Kontinuální detekce je velice univerzální metodou a lze ji využít přímo za provozu, protože nevyžaduje žádné speciální světelné podmínky. Při stlačení a držení spouště probíhá nepřetržitá aktualizace obrazu, ručním detektorem lze objekt naskenovat, a tudíž důkladně zkontrolovat ze všech směrů.

Využití zařízení Recognoil lze nalézt především v kontrole kvality odmaštění v průmyslových aplikacích, kde jsou kladeny vysoké požadavky na čistotu povrchu. Toto zařízení je možné využít i pro detekci vad při svařování a kontrolu vrstev nanesených konzervačních prostředků. Speciálním využitím je zajišťování daktyloskopických stop a detekce čistoty ve zdravotnictví, popřípadě všude jinde, kde lze využít detekci na principu luminiscence látek.

Pro zajištění potřebné kvality povrchových úprav strojních součástí je nutné zabezpečit dokonalou čistotu povrchu. Nejdůležitější operací v technologickém procesu povrchových úprav je operace odmašťování. Čistota povrchu je dosahována nejen volbou technologií odmašťování, ale i volbou prostředků a optimalizací parametrů. Proto je důležité věnovat procesu odmašťování vždy náležitou pozornost.

Důležitým faktorem a stupněm kvality analýzy je dosažitelná čistota povrchu. Pro kontrolu čistoty povrchu je proto vhodné použít detekční zařízení Recognoil, které je schopno zaručit kontrolu odmaštění součástí v reálném čase a při poruše ihned upozornit na chybu a zamezit tak případným škodám. Tato progresivní detekční metoda, pracující na principu luminiscence, umožňuje kontrolovat technologický proces odmašťování a případně volit optimální parametry odmašťovacích lázní, což se projeví na prodloužení jejich životnosti, na snížení doby odmašťovacích operací a tudíž i na snížení výrobních nákladů.

Ing. Jan Kudláček, Ph.D.
Ing. Petr Chábera

TechTest

petr@chabera.com
jan.kudlacek@fs.cvut.cz