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#Neues aus der Industrie
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SPONSORED. Mehr als nur ein Standard (von Leica Microsystems)
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Reinheitsklassifizierungen, wie z. B. ISO 4406 oder DIN 51455 für Hydraulik- und Schmierflüssigkeiten, geben wichtige Hinweise auf die Produktqualität. Die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit dieser hochwertigen Flüssigkeiten werden steigen. Modernste Analysemethoden, wie die visuelle mikroskopische Untersuchung in Kombination mit der "Laser-Emissionsspektroskopie" (LIBS), die mit einem nahtlosen Arbeitsablauf und einem einzigen System eingesetzt werden, können dem Anwender helfen, die Anforderungen der immer strengeren Qualitätsstandards zu erfüllen.
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Artikel geschrieben von Bernhard Schroth, James DeRose (PhD), Dr. Kay Scheffler, Dr. Konstantin Kartaschew
Partikuläre Verunreinigungen in Hydraulik- oder Schmierflüssigkeiten können zu Fehlfunktionen oder Schäden an mechanischen Systemen führen. Bei hochpräzisen Systemen, wie z. B. Turboladern, die in Auto-, Boots- und Flugzeugmotoren verwendet werden, erfolgt eine Qualitätskontrolle der Flüssigkeitsverunreinigung, die während des Herstellungsprozesses auftritt. Die Flüssigkeit wird vor der Verwendung gefiltert und die gefundenen Partikel werden weiter analysiert. Bei den meisten mechanischen Systemen, wie z. B. Getrieben von Motoren oder Turbinen, die in Offshore-Windparks eingesetzt werden, erfolgt die Qualitätskontrolle der Fluidverschmutzung nach der Verwendung, wobei das Fluid gesammelt, gefiltert und die Partikel anschließend analysiert werden. Normalerweise wird in beiden Fällen die Größe jedes aufgefangenen Partikels gemessen und die Anzahl der Partikel bestimmt. Die daraus resultierende Partikelgrößenverteilung wird mit standardisierten Methoden in eine vergleichbare und nutzbare Form umgewandelt.
ISO 4406 und DIN 51455 definieren Klassifizierungen für den Grad der Partikelverschmutzung in Hydraulikflüssigkeiten und Schmierstoffen [1,2]. Die Analyse der in einer Flüssigkeit vorhandenen Partikel kann direkt an der Flüssigkeit mit Hilfe von elektronischen oder Lichtstreu- bzw. Extinktionsmethoden erfolgen [3,4] oder die Partikel können nach der Filtration mit einem Mikroskop analysiert werden [2,5].
Ein vollständiger Klassifizierungscode basierend auf der Partikelanalyse mit einem Mikroskop aus ISO 4406 oder DIN 51455 wäre -/X/Y [1,2]. Jeder Wert, X oder Y, repräsentiert eine Position in einer Tabelle mit 30 spezifizierten Partikelmengen, die der Anzahl der Partikel innerhalb eines Referenzvolumens von 100 ml [2] oder 1 ml [1] entsprechen. Jedem ISO/DIN-Code-Wert ist ein Partikelzahlbereich zugeordnet, der darauf basiert, ob die Partikelgröße: ≥ 5 µm (X) oder ≥ 15 µm (Y) ist [1,2].
Nehmen wir als Beispiel den Code -/16/14. Der Wert 16 steht für eine Gesamtpartikelzahl zwischen 32.000 und 64.000 für Partikel mit einer Größe ≥ 5 µm in einem Flüssigkeitsvolumen von 100 ml (entspricht 320 bis 640 Partikeln pro 1 ml). Es bedeutet auch, dass die Flüssigkeit bis zu 64.000 Partikel ≥ 5 µm pro 100 ml enthält. Der Beispielcode besagt auch, dass die analysierte Flüssigkeit zwischen 8.000 und 16.000 Partikel mit einer Größe ≥ 15 µm in 100 ml enthält (entspricht 80 bis 160 Partikeln pro 1 ml).
Eine Filteranalyse nach ISO 4406 und DIN 51455 kann mit einem Mikroskopsystem mit motorisiertem Scanningtisch, wie dem DM6 M, durchgeführt werden. Die automatisierte visuelle Filterauswertung, die mit der Cleanliness Expert Software und dem Mikroskop DM6 M von Leica Microsystems durchgeführt werden kann, hat spezifische Vorteile. Neben den Partikelgrößen liefert die visuelle Auswertung wertvolle Daten über die Morphologie und Art der Partikel. So können zahlreiche metallische und nicht-metallische Partikeltypen unterschieden werden. Die Software Cleanliness Expert liefert Analyseergebnisse, die nach ISO 4406 oder DIN 51455 durchgeführt werden. Auch Berichte und Dokumentationen der Ergebnisse können schnell und einfach erstellt werden.
Die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von technischen Anlagen und Komponenten steigen ständig. Aktuelle Anforderungen geltender Normen können zuverlässig erfüllt werden, aber wie werden sie in Zukunft aussehen? Analysemethoden, die über die aktuellen Anforderungen der geltenden Normen hinaus Informationen über die Produktqualität liefern, werden zukünftige Änderungen der Normen leichter erfüllen können. Ein solches System, das in dieser Hinsicht mit zukünftigen Anforderungen mithalten zu können scheint, ist die DM6 M LIBS-Materialanalyse-Lösung.
Basierend auf dem DM6 M Mikroskop und der Cleanliness Expert Software ist das DM6 M LIBS eine leistungsstarke und effiziente 2-Methoden-in-1-Lösung. In einem nahtlosen Arbeitsablauf werden die Partikel auf einem Filter visuell untersucht und anschließend mittels Laser-Emissionsspektroskopie (LIBS) chemisch analysiert. Die DM 6 M LIBS-Lösung optimiert automatisch die spektroskopischen Rohdaten und identifiziert das Material über eine Datenbanksuche. Die Ergebnisse werden in einer Tabelle zusammen mit den Spektren des analysierten Partikels und dem Referenzspektrum der Datenbank aufgelistet. Mit dem DM6 M LIBS-System lassen sich gängige Metalle wie Eisen (Fe), Kupfer (Cu) oder Zink (Zn) sowie einzelne Alkalien wie Natrium (Na) oder Lithium (Li) und Erdalkalimetalle wie Magnesia (Mg) oder Calcium (Ca) leicht nachweisen.
Die Kenntnis der Partikelzusammensetzung ist ein großer Vorteil. Sie hilft dem Anwender, das Schadenspotenzial der Partikel besser einzuschätzen. Bei Hydraulik- oder Schmierflüssigkeiten, die in hochpräzisen Systemen mit engsten Toleranzen, wie z. B. Turboladern, eingesetzt werden, kann zudem die Quelle der Partikelverunreinigung innerhalb des Produktionsprozesses noch weiter eingegrenzt werden. Letztlich können mit einer höheren technischen Sauberkeit für Hydraulik- oder Schmierflüssigkeiten, die in mechanischen Systemen eingesetzt werden, die Qualität und Zuverlässigkeit der Produkte verbessert, Anlagenschäden minimiert und die industriellen Produktionsprozesse weiter optimiert werden.
Referenzen
ISO 4406:2021 Hydraulic fluid power - Fluids - Method for coding the level of contamination by solid particles, Internationale Organisation für Normung.
DIN 51455 :2020-12 Flüssige Mineralölerzeugnisse - Bestimmung der Partikelanzahl und Partikelgröße in Ölen, Deutsches Institut für Normung
ISO 11171:2020 Hydraulic fluid power - Kalibrierung von automatischen Partikelzählern für Flüssigkeiten, Internationale Organisation für Normung.
ISO 11500:2008 Hydraulic fluid power - Determination of the particulate contamination level of a liquid sample by automatic particle counting using the light-extinction principle, Internationale Organisation für Normung.
ISO 4407:2002 Hydraulische Fluidtechnik - Flüssigkeitsverunreinigung - Bestimmung der Partikelverunreinigung durch das Zählverfahren unter Verwendung eines optischen Mikroskops, Internationale Organisation für Normung.
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