A análise de limpeza é primordial na indústria aeroespacial, onde pequenos contaminantes, geralmente invisíveis a olho nu, podem encurtar a vida útil de um sistema, causar mau funcionamento e até mesmo levá-lo a entrar em pane. Isso é particularmente importante para sistemas onde a contaminação é crítica, como em turbinas, mangueiras de combustível e tanques de combustível. Para tratar desses riscos, a detecção microscópica da contaminação por partículas nos componentes aeroespaciais fabricados se tornou um aspecto fundamental do controle de qualidade.
Neste artigo, mergulhamos nas normas e processos de análise de limpeza na indústria aeroespacial, destacando as soluções que podem facilitar o processo de trabalho da inspeção e aumentar a confiança nos dados.
Normas de limpeza técnica para a indústria aeroespacial
O reconhecimento dos possíveis riscos à segurança e ao desempenho do produto levou ao desenvolvimento de rigorosas normas de limpeza técnica, tanto específicas da empresa quanto internacionais. Essas normas exigem informações detalhadas sobre a natureza e a quantidade da contaminação por partículas dos componentes fabricados.
Para cumpri-las, muitos fabricantes de componentes aeroespaciais se voltaram para os sistemas de microscópio especificamente projetados para a avaliação da limpeza técnica. Esses sistemas são compatíveis com o monitoramento da limpeza nos ambientes de produção, ajudando a minimizar o tempo de inatividade, assim como o desperdício de energia e de materiais.
Exemplo de um sistema de limpeza técnica com base em microscópio.
Como a limpeza de componentes aeroespaciais é avaliada
O processo de análise da limpeza normalmente começa com uma seleção aleatória de peças da linha de produção. Essas peças passam por uma amostragem, que envolve um processo de extração para remover as partículas da superfície da peça para análise.
Em suma, o processo de extração envolve as etapas a seguir:
- As peças são lavadas para que as partículas sejam capturadas em um fluido de limpeza
- As partículas são filtradas e coletadas em uma membrana
- Depois de secar, a membrana é pesada para indicar o nível de contaminação nas peças lavadas
É importante observar que a pesagem da membrana oferece informações limitadas. Para compreender as especificidades da contaminação por partículas, como o tipo e o tamanho das partículas, é realizada uma análise usando um microscópio de luz.
Os resultados dessa análise são cruciais, pois classificam as partículas de acordo com as normas internacionais. Relatórios detalhados sobre a natureza dessas partículas são compilados, incluindo os formatos, distribuição de tamanho e níveis de contaminação de cada categoria de partículas.
Coleta de informações de partículas metálicas e outros tipos de partículas
As informações sobre a natureza das partículas também são críticas para distinguir entre partículas fibrosas e não fibrosas, assim como metálicas e não metálicas. A identificação das partículas metálicas é crucial em várias aplicações de limpeza pelos motivos a seguir:
- As partículas metálicas são mais duras do que as partículas não metálicas e potencialmente mais prejudiciais aos componentes que estão sendo testados
- As partículas metálicas podem ter efeitos drásticos nas propriedades mecânicas e elétricas
Por exemplo, as partículas metálicas em um motor de combustão interna não entram em combustão. Com o passar do tempo, elas podem reduzir a vida útil dos componentes. As partículas metálicas também representam um risco na produção de baterias de íons de lítio devido à alta condutividade elétrica dos materiais metálicos. Sobretudo, as impurezas metálicas introduzidas no processo de produção podem causar um curto-circuito e levar à pane da bateria.
Se os resultados da análise microscópica indicarem que o número de partículas em qualquer uma dessas categorias excede o limite estabelecido, a peça testada é reprovada na análise de limpeza.
Outras técnicas de amostragem para limpeza de componentes aeroespaciais
Nos componentes em que a lavagem das partículas é indesejável ou impossível, os inspetores da indústria aeroespacial podem usar métodos de amostragem alternativos.
1. Amostragem de componentes aeroespaciais com fita adesiva
Um exemplo é a técnica da fita adesiva. Detalhado na norma ASTM E1216-11, o método da fita adesiva consiste na aplicação de uma fita adesiva sensível à pressão na superfície da peça para coletar os contaminantes. Essas partículas extraídas são analisadas sob o microscópio para obter informações detalhadas sobre o nível de contaminação. A fita adesiva (com as partículas fixadas) é montada em um suporte especial, onde as partículas são contadas usando o microscópio.
Um operador prepara uma amostra na fita adesiva para análise de limpeza sob o microscópio.
O número de partículas encontrado na área analisada é então extrapolado para uma área de 1000 cm² para obter valores de comparação. Como resultado, o número de partículas encontrado também pode ser calculado como um grau de limpeza ou um índice de limpeza da superfície (SCI, surface cleanliness index).
Com o SCI, os resultados da medição da partícula são pesados com base no tamanho da partícula, pois o potencial de danos das partículas maiores é muito maior do que o potencial das partículas menores. O número de partículas em cada categoria de tamanho é multiplicado por este fator de pesagem para obter o SCI por categoria de tamanho. Em seguida, os SCIs de cada categoria são somados para obter o SCI total da inspeção (como mostrado na captura de tela abaixo).
Resultados da análise de limpeza de uma amostra na fita adesiva capturados no sistema de microscópio mostrando o índice de limpeza da superfície.
2. Amostragem de peças aeroespaciais onde a contaminação é crítica
Em outro exemplo, a norma IEST-STD-CC1246E define métodos para a especificação e determinação do grau de limpeza da superfície de componentes aeroespaciais onde a contaminação é crítica. Essa norma também se refere a uma superfície do componente de 1000 cm².
Para o teste, a norma descreve que as partículas sejam primeiro lavadas da superfície do objeto e filtradas sobre uma membrana. Como alternativa, é possível identificar as partículas removidas da superfície usando o método da fita adesiva com base na classificação da norma IEST-STD-CC1246E.
É possível uma combinação de vários métodos de extração e de apresentação dos resultados da análise de partículas. Deste modo, a inspeção da limpeza técnica pode ser adaptada às especificações de qualidade e condições técnicas.
Automação nas inspeções de limpeza de peças aeroespaciais
A adoção de soluções integrais automatizadas está simplificando as inspeções de limpeza de componentes aeroespaciais e aumentando a confiança nos dados. Por exemplo, o nosso sistema de inspeção CIX100 foi projetado para simplificar todo o processo, desde a montagem da amostra até a geração de relatórios profissionais em conformidade.
Exemplo de relatório mostrando o índice de limpeza da superfície de uma amostra na fita adesiva de acordo com a norma ASTM E1216-11.
Uma vez que o usuário monta a amostra, o sistema CIX100 usa fluxos de trabalho guiados e automação para acelerar a inspeção. Esses recursos ajudam a fornecer medições sem intervenção do operador e a reduzir a probabilidade de contaminação da amostra. Em apenas um rastreamento, o sistema consegue detectar contaminantes tão pequenos quanto 2,5 µm e diferenciar partículas metálicas, não metálicas e fibrosas.
O software também otimiza a área de inspeção e as configurações de imagem com base no tipo de amostra, seja uma membrana de filtro, uma amostra na fita adesiva ou uma armadilha de partículas. O software produz os resultados e os relatórios de acordo com a norma selecionada, tornando o sistema altamente flexível para diferentes objetivos de inspeção nas variadas indústrias. Um relatório profissional é gerado com apenas um clique.
Nas indústrias em que a integridade e a rastreabilidade dos dados são essenciais, recursos como o gerenciamento dos direitos do usuário são de suma importância. Esses recursos no sistema CIX100 restringem o acesso de determinados usuários a parâmetros-chave como:
- Calibração
- Modificação das normas e da configuração da inspeção
- Personalização do modelo de relatório
Essas restrições fornecem um processo de trabalho mais simples, portanto, até mesmo operadores iniciantes podem realizar inspeções de limpeza confiáveis e repetíveis de acordo com as normas aplicáveis. Para ver como esse processo simplificado funciona desde a amostragem até a geração de relatórios, entre em contato com a nossa equipe hoje mesmo para uma demonstração.
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