Analisi delle particelle con micro  CT-scan secondo ISO 16232

Come ti ho anticipato nell’articolo di presentazione del libro “Prova di Pulizia, Viaggio alla scoperta del cleanliness test), la norma ISO 16232 Road vehicles, Cleanliness of componenets and systems, dedica un intero paragrafo all’analisi delle particelle mediante microfuoco della tomografia industriale computerizzata (Micro CT-scan).

Cos’è il cleanliness test

Il cleanliness test è un’indagine di laboratorio che permette di verificare il livello di pulizia dei componenti industriali utilizzati in ambito automotive, elettronica, aeronautica, biomedicale e in tutti in quei settori dove le prestazioni di utilizzo possono subire danni a causa di residui di sporco all’interno dei componenti stessi.

Questi residui sono di dimensione micrometrica ma devono essere raccolti e misurati per verificare se nel loro insieme superano i limiti  imposti dagli standard di pulizia previsti per il componente in esame.

Cleanliness Test eseguito dal Tecnico di Laboratorio Specializzato

Tecnico di Laboratorio Specializzato di MotivexLab durante l’esecuzione del Cleanliness Test

La valutazione della pulizia dei componenti si è diffusa nel mondo dell’automobile nel corso degli anni Novanta, quando furono introdotti i primi sistemi common rail. L’iniezione ad alta pressione di gasolio attraverso fori molto piccoli imponeva la pulizia totale del sistema di alimentazione carburante, pena il danno e il malfunzionamento del sistema stesso.

Come si fa il cleanliness test

Il cleanliness test, detto anche prova di pulizia o test di contaminazione, si realizza attraverso tre fasi distinte:

  1. lavaggio e estrazione del particolato
  2. analisi delle particelle
  3. valutazione dei risultati

Il lavaggio e l’estrazione del particolato si può fare in diversi modi. Tra questi, i più richiesti sono il lavaggio in soluzioni liquide per immersione o spruzzo, oppure attraverso bagni a ultrasuoni.

Dettaglio del lavaggio a spruzzo nel Cleanliness Test

Dettaglio del lavaggio a spruzzo di un componente durante il Cleanliness Test

Esistono anche modalità meccaniche di estrazione. come per esempio la battitura, la vibrazione, la martellatura.

Lo scopo è raccogliere tutto il residuo presente sulle superfici del componente in esame e caratterizzare le particelle e il peso totale per verificare se rientra negli standard di accettabilità per il livello di pulizia.

Per determinare il peso si procede con l’analisi gravimetrica del contaminante.

Per la caratterizzazione delle particelle oltre ai metodi tramite microscopio ottico, LIBS, analisi SEM EDS, esiste la possibilità di eseguire una microtomografia industriale a raggi X del filtro Millipore contenente il residuo.

Come funziona la microtomografia a raggi-X

Nella Micro CT, un fascio di raggi-X focalizzato finemente è usato per proiettare un’immagine del filtro in una fotocamera a raggi-X. Durante l’acquisizione dei dati, il filtro è ruotato passo dopo passo e viene acquisita un’immagine a raggi-X ad ogni nuovo angolo.

Analisi di componente elettronico con Micro CT

Il componente analizzato è costituito da una membrana a filtro con le particelle raccolte durante le operazioni di estrazione. Attraverso il processo di segmentazione, le particelle vengono separate dallo sfondo e analizzate individualmente. Durante l’analisi vengono misurate le geometrie delle particelle tridimensionali e l’analisi dei valori di grigio permette di valutare la densità delle particelle. E’ quindi possibile discriminare i materiali pesanti e quelli leggeri, identificando così l’origine delle particelle.

Naturalmente questo ultimo aspetto è di fondamentale importanza, infatti in caso di non conformità del livello di sporco dei componenti, sarà più agevole identificare l’origine della sporcizia e quindi intervenire con un’azione correttiva.

Come analizzare il residuo di contaminante con la tomografia industriale 3D

La norma ISO 16232 prescrive le seguenti caratteristiche per poter analizzare micro-particelle:

  1. presenza di sistema di microtomografia a raggi-X ad alta risoluzione (“micro CT”)
  2. il sistema deve essere dotato di una fotocamera a raggi-X ad alta risoluzione una sorgente raggi-X con micro fuoco
  3. il diametro del punto focale dei raggi-X corrisponde alla dimensione più piccola rilevabile delle particelle
  4. per poter analizzare il filtro completo in una singola scansione, un rilevatore superficiale ha la funzione di fotocamera a raggi-X.

Assistente Tecnico Personale durante l'analisi a Micro CT

Le particelle possono essere esaminate singolarmente sul filtro o nell’insieme. Se vengono esaminate particelle singole, vengono fissate su un pezzo di nastro adesivo o su un substrato di polistirene. Il filtro viene poi compattato arrotolandolo o piegandolo in modo da minimizzare il diametro del componente. Ciò permette di ottenere un’alta risoluzione spaziale sul filtro completo.

La scansione è analizzata segmentando i valori ricostruiti di grigio con un apposito software. In più, il software di elaborazione post acquisizione tomografica,  permetterà di misurare le dimensioni di interesse delle particelle: lunghezza, spessore, allungamento, volume di superficie, indice di densità, a seconda di quali sono le prescrizioni previste dagli standard di riferimento.

Cosa succede in un laboratorio specializzato nel cleanliness

In un laboratorio conto terzi specializzato nel cleanliness test secondo ISO 16232, l’iter di analisi del residuo mediante micro tomografia (Micro CT-scan) prevede le seguenti operazioni:

  1. Preparazione del campione da analizzare (isolamento superfici che non devono essere prese in esame con tappi, protezioni ecc.)
  2. Estrazione del particolato previa validazione del metodo con declining curve
  3. Fissaggio delle particelle e preparazione del filtro da analizzare
  4. Scansione a raggi-X e ricostruzione mediante tomografia computerizzata
  5. Segmentazione e analisi delle particelle
  6. Compilazione del report
  7. Documentazione dei parametri di esercizio (energia (kV), corrente del tubo (µA), dimensione del punto focale (µm), tipo di materiale e densità del filtro di raggi-X)
  8. Valutazione dei risultati ed espressione del giudizio di conformità

Se vuoi approfondire le tematiche legate alla prova di pulizia dei componenti, richiedi la tua copia di “Prove di Pulizia. Viaggio alla scoperta del Cleanliness Test” di Ruffino e Pollacino.

Libro Cleanliness Test