Allgemeine Informationen zur Technischen Sauberkeit

Sauberkeitsanalyse nach VDA 19/ ISO 16232 oder Werksnorm

1.Begriffe und Erklrung aus den Normen

Blindwert

Der Blindwert reprsentiert die zustzliche Verunreinigung bei der Prfung des/

der Bauteile die sich beginnend beim Auspacken des Bauteils bis einschlielich

der Analyse der Partikelfracht einstellen knnen.

Faktoren die das Analyseergebnis beeinflussen knnen sind

Umgebung( Luft /Personal/Arbeitsplatz)

Prfflssigkeit

Gegenstnde die in Kontakt mit dem Bauteil und der Prfflssigkeit

kommen

Die Sauberkeit des Prfumfelds muss dem von dem Bauteil geforderten

Sauberkeitsniveau angepasst sein. Dies wird bei der Bestimmung des

Blindwertes berprft.

Der zulssige Blindwert darf 10 % des geforderten Sauberkeitswerts des

Bauteils nicht berschreiten.

Extraktion

Extraktion beschreit ein probenehmendes Verfahren um Partikel mittels

Prfflssigkeit vom Bauteil abzutragen und diese auf einen Analysefilter zu

sammeln.

Extraktionsmethoden

Spritzen - Prfflssigkeit wird mittels Feinstrahl auf das Bauteil oder

bestimmte Bauteilflchen aufgebracht um Partikel zu lsen.

Ultraschall - lsen der Partikel mittels Ultraschallbad.

Splen - Bei der Extraktion mittels Splstand wird ein geschlossenes

Bauteil mit einer Prfflssigkeit innen durchstrmt um die Partikel

der benetzten Oberflche abzulsen und auszutragen

Schtteln Das Bauteil (zb. Rohrleitung) wird mit Prfflssigkeit befllt

und die ffnungen werden verschlossen. Durch Schtteln untersttzt,

werden Partikel gelst und auf die Prfflssigkeit bertragen.

Gravimetrie

Die abgelste Partikelfracht des/der Bauteile wird durch den Massenzuwachs

eines Analysefilter bestimmt. (Differenzwgung).

Hierzu wird ein Analysefilter vor und nach der Filtration der Analyseflssigkeit

mittels einer empfindlichen Analysenwaage gewogen.

Exsikkator

Zur przisen Wgung ist eine sorgfltige Prparation und Trocknung des

Analysefilters im Trockenofen bei anschlieender Rckkhlung im Exsikkator

erforderlich. Im Exsikkator befinden sich Indikationstrockenperlen, die beim

Abkhlen des Analysefilters auf Raumtemperatur verhindern, dass

Luftfeuchtigkeit vom Filter aufgenommen wird. Mikroskopie

Durch Mikroskopie werden Partikelgre und -anzahl ermittelt.

Zur Analyse der Partikelgre und -anzahl auf dem Analysefilter wird ein

computergesteuertes System der Firma Jomesa eingesetzt, das das automatische

Auszhlen und Vermessen von Partikeln ermglicht.

Hierdurch werden genaue und reproduzierbare Ergebnisse bei der Mikroskopie

erzielt.

2 .Problemstellung

Die Entwicklung der Automobilindustrie in den letzten zwei Jahrzehnten ist

geprgt durch entscheidende Faktoren. Die Leistungsdichte der

Kraftfahrzeugmotoren, insbesondere von Dieselfahrzeugen, wurde mit

einhergehender Verringerung des

Schadstoffausstoes kontinuierlich erhht. Gleichzeitig konnten in diesem

Zeitraum der Fahrkomfort und die Fahrsicherheit stetig verbessert werden.

Erreicht wurden die Trends durch den Einsatz elektronischer

Steuer- und Regelsysteme sowie von immer enger tolerierten und hher

belasteten

mechanischen Komponenten, whrend Gewicht und Baugre der Aggregate

und Systeme kontinuierlich reduziert wurden.

Einhergehend mit dieser Entwicklung ist die steigende Sensibilitt der

eingesetzten elektronischen und mechanischen Komponenten empfindlich

gegenber Feststoffrckstnden, sogenannter Partikel. So betrgt z. B. die

Dsenffnung der aktuellen Dieselinjektoren weniger als 100 m. Das

Eindringen grerer Partikel in den Injektor kann daher zum Verstopfen der

Dsennadel fhren. Weitere typische Fehlerbilder aufgrund von Partikeln sind

Verstopfen von Ventilen, Verklemmen von Schiebern, Kurzschlsse

elektronischer Schaltungen, Undichtigkeiten in hydraulischen Drucksystemen,

Schdigung von Lagern sowie hherer Verschlei durch Abrieb. Betroffen sind

beinahe smtliche Kraftstoff, l, Wasser und Luft fhrende Systeme sowie

elektronische Bauteile. Selbst im Abgastrakt, wie im Turbolader, reagieren

einzelne Komponenten kritisch auf Partikel. Aus dieser Entwicklung heraus hat

sich die sog. Technische Sauberkeit von Komponenten und Baugruppen in der

Zuliefererkette der Automobilindustrie zu einem verbindlichen

Qualittsmerkmal etabliert.

3. Definitionen

Stoffe, welche potenziell eine negative Auswirkung auf die Qualitt eines

Erzeugnisses aufweisen, werden als Kontamination bezeichnet und knnen

chemischer, physikalischer, biologischer oder radiologischer Natur sein. Partikel

gehren zu den physikalischen Verunreinigungen und sind einzeln vorliegende

Teilchen in festem Zustand. Diese knnen sich auf Produktionsoberflachen, in

der umgebenden Raumluft, in Prozessmedien oder auf dem Produkt befinden.

Restschmutzpartikel oder kurz Restschmutz sind Partikelrckstande auf

Komponenten im Automobil, welche deren korrekte Funktion oder die des

Systems, in welche die Komponente verbaut ist, beeintrchtigen knnen.

Technische Sauberkeit bewertet Restschmutzpartikel auf Komponenten und

Systemen im Automobil. Bauteile frei von den spezifisch kritischen Partikeln

gelten als technisch sauber. Einzelne Partikel, welche aufgrund ihrer

physikalischen Eigenschaften (Gre, Form und Material) zum Totalausfall

einer Komponente oder ganzer Systeme fhren knnen, werden als

Killerpartikel bezeichnet. Die Verfahren zur Bestimmung der

Technischen Sauberkeit werden im VDA-Band 19 und in der ISO 16232

beschrieben.

Nicht metallische Partikel, die bei gleichzeitig einheitlichem Querschnitt eine

sehr groe Lnge im Vergleich zur Breite aufweisen, gelten als Fasern

4. Schdigungspotenzial von Partikeln

Partikulre Kontaminationen fhren im Automobil zu unterschiedlichsten

Ausfllen. Die Partikel bedingten Fehlerbilder knnen abgesehen von

genereller Verkrzung der

Lebensdauer in folgende Kategorien unterteilt werden:

Verstopfen von Ventilen und Dsen

Verklemmen von bewegten Komponenten

Beschdigung von Lagerlaufflchen

Leckagen in Fluid fhrenden Dichtungssystemen

Kurzschlsse in elektronischen Schaltungen

Ob ein Partikel zu einem dieser Schdigungsmechanismen fhren kann, wird

von dessen Gre, Form, Anzahl und Material bestimmt. Wichtigstes Kriterium

zur Beurteilung des Schdigungspotenzials eines Partikels in der

Qualittssicherung der Automobilindustrie ist die Partikelgre, welche ber

die Lnge eines Partikels gegeben ist. Wird das Partikel

durch einen Quader angenhert, so ist die grte der drei Dimensionen des

Quaders die Lnge und somit die Partikelgre. Die Partikelbreite ist die zweite

Dimension, senkrecht zur Partikellnge.

5. Festlegung von Sauberkeitsgrenzwerten in der Automobilindustrie

Knnen Partikelrckstande die Funktion einer Komponente beeintrchtigen, so

wird die Komponente als sauberkeitskritisch bezeichnet. Aus diesem Grund

wird die Komponente mit Sauberkeitsanforderungen belegt, die durch die

Partikelmerkmale Masse, Gre, Anzahl und Material beschrieben werden

/Daimler 2004/.

Gesamtmasse aller Partikel

Die Gesamtmasse aller auf den relevanten Bauteiloberflchen befindlichen

Partikel darf bei Anwendung dieses Kriteriums einen bestimmten Wert (in mg)

nicht berschreiten.

Dabei handelt es sich um ein integrales Merkmal zur Einordnung des

Sauberkeitsniveaus, welches jedoch keine Rckschlsse auf Gre und Art der

Partikel zulsst. Aus diesem Grund wird die Bestimmung der Gesamtmasse der

Partikel nur zur berwachung des Sauberkeitsniveaus von starker

verunreinigten Komponenten eingesetzt.

Grtes Partikel

Auf den relevanten Bauteiloberflchen drfen sich bei Reglementierung der

Partikelgre keine Partikel oberhalb einer bestimmten Gre befinden,

whrend die Anzahl kleinerer Partikel nicht reglementiert wird.

Anzahl von Partikeln bestimmter Grenbereiche

Zustzlich zur maximal zulssigen Gre der Partikel kann die Anzahl von

Partikeln bestimmter Grenbereiche reglementiert werden. Zur einheitlichen

Angabe solcher Sauberkeitsanforderungen definiert der VDA-Band 19 und die

ISO 16232 Grenklassen mit diskreten Klassengrenzen von 5 bis 1000m

entsprechend Tabelle B-K

6. Technische Sauberkeitsanalysen nach VDA-Band 19

Automobilbauteile, die mit Sauberkeitsanforderungen belegt sind, weisen

grtenteils komplexe Geometrien mit Sacklchern, Bohrungen und Kanlen

auf. Deshalb ist es nur in Ausnahmefllen mglich, die Partikel direkt auf dem

Bauteil z. B. mittels Labormikroskop zu detektieren und zu vermessen. Partikel

werden zuerst nasschemisch von den relevanten Bauteiloberflchen abgereinigt.

Dieser Vorbereitungsschritt fr die eigentliche messtechnische Bestimmung der

Partikel wird als Extraktion bezeichnet. Zur anschlieenden Analyse der

Partikel werden in Abhngigkeit von den zu ermittelnden Partikelmerkmalen

folgende Analysemethoden eingesetzt:

Bestimmung der Gesamtmasse der Partikel ber eine Differenzwgung -

Gravimetrie

Bestimmung der Partikelgre und -anzahl mittels Mikroskopie

Bei dem erwhnten Verfahren mssen die Partikel zunchst

auf ein sog. Analysefilter bertragen werden. Welches Verfahren dabei

eingesetzt wird, rich