Analyse de la contamination et classe de propreté de composants automobiles conformément aux normes industrielles

Effets de la contamination sur les composants automobiles

Parmi les composants automobiles, ceux du moteur revêtent une importance particulière. Par exemple, les pistons, qui vont et viennent de façon répétée avec un jeu de seulement quelques micromètres dans la chemise de cylindre du bloc-moteur, sont maintenus à l'abri de l’air par de l’huile moteur. Si une infime particule métallique adhère à la face latérale d’un segment de piston, le va-et-vient répété endommagera la paroi interne de la chemise de cylindre, provoquant des problèmes de moteur.
De plus, l’avènement des véhicules électriques (EV), électriques hybrides (HEV) et électriques hybrides rechargeables (PHEV), équipés de batteries haute capacité, a renforcé l’attention portée à la contamination métallique des composants et matériaux, un problème majeur pouvant entraîner une surchauffe voire un embrasement de la batterie lithium-ion.
Outre le nettoyage complet de ces composants après fabrication, la gestion de la propreté via un contrôle/une analyse de la propreté conforme aux normes industrielles internationales est indispensable.

Normes industrielles internationales ISO 16232 et VDA 19 pour le contrôle de la propreté technique

Dans le but de réguler le contrôle de la propreté technique pour les composants automobiles, la norme VDA 19 a été publiée en 2002 par l’Association allemande de l’industrie automobile et suivie en 2007 par l’ISO 16232 qui instaure une norme internationale. Ces normes ont rendu obligatoire la mesure et l’analyse de la composition des corps étrangers conformément à des exigences de qualité définies.
Elles régissent les procédures de gestion de la propreté technique applicables aux pièces en contact avec de l’huile ou de l’eau, telles que les réservoirs, pompes, soupapes, tuyaux, conduites et boîtiers (d’importants composants des moteurs, turbocompresseurs et transmissions) mais aussi aux batteries lithium-ion et composants électriques/électroniques. Les particules contaminantes, générées lors des différentes étapes de fabrication de ces composants, sont éliminées, dans la mesure du possible, par le procédé de nettoyage. La mesure et l’analyse permettent de s’assurer du respect des exigences de propreté technique définies par les normes ISO 16232 et VDA 19.
Concernant l’huile, fluide largement utilisé en automobile, il existe une norme industrielle internationale relative au contrôle de la propreté technique des liquides. L’ISO 4406 définit le code de propreté applicable au comptage (cumulatif) des particules par millilitre d’échantillon, qui permet de déterminer la distribution des contaminants dans le liquide.

Méthodes de contrôle et d’analyse de la propreté technique

Il existe plusieurs méthodes de contrôle et d’analyse de la propreté technique, parmi lesquelles les deux méthodes exposées ci-après, définies dans les normes ISO 16232 et VDA 19, en tant que méthodes standards d’analyse de la propreté technique dans l’industrie automobile.

Méthode gravimétrique (analyse gravimétrique)

Considérée comme l’une des méthodes les plus aisées, cette analyse basée sur le poids repose uniquement sur les informations liées aux différences de poids.
Il est ainsi impossible de mesurer la taille de chaque particule, la distribution granulométrique et les propriétés des contaminants les plus infimes, tels que les paillettes métalliques ou les fibres. De ce fait, vous ne pouvez pas déterminer la cause de la contamination ni prévenir sa réapparition.

Méthode par diffusion de la lumière (analyse par diffusion de la lumière)

Le contrôle et l’analyse sont réalisés sous microscope optique. Il est possible de déterminer non seulement la présence et le volume de la contamination mais également la taille de chaque particule, la distribution granulométrique et les propriétés des contaminants (paillettes métalliques et fibres, etc.).
En construction automobile, où la contamination par de minuscules particules peut sensiblement altérer la qualité, la performance et la sécurité de composants essentiels, le contrôle de la propreté technique est majoritairement réalisé au microscope via la méthode par diffusion de la lumière.

Extraction, mesure et analyse de la contamination via la méthode par diffusion de la lumière

L’analyse de la propreté technique des composants automobiles est impossible après l’assemblage, notamment pour le moteur, composé de pièces extrêmement complexes et importantes. La procédure suivante est utilisée pour analyser chaque composant.

1. Nettoyez la pièce (produit) au moyen d’une méthode telle que le rinçage haute pression afin d’extraire les corps étrangers.
2. Filtrez le liquide rincé à travers un filtre à membrane pour piéger les corps étrangers.
3. Analysez la membrane employée au microscope.

Lors de la mesure et de l’analyse au microscope, le nombre de particules (comptage des contaminants), la taille des particules et le type de corps étranger (métal, fibre, etc.) sont mesurés, analysés et comparés en appliquant les mêmes paramètres, afin d’éviter toute variation des valeurs mesurées. Ensuite, les particules sont analysées en détail, notamment pour déterminer si elles constituent un facteur de risque pour les composants automobiles.
Les normes ISO 16232 et VDA 19 définissent plusieurs conditions à respecter, allant des méthodes applicables pour l’extraction des corps étrangers à la plus petite taille de particule pour laquelle une analyse est nécessaire. Concernant la mesure automatique, elles définissent également le nombre de pixels et la méthode d’extraction des corps étrangers. De plus, la création de rapports en un format conforme est exigée.

Faciliter et optimiser le contrôle et l’analyse de la propreté technique selon les normes ISO 16232 et VDA

Avec le microscope numérique 4K Série VHX

La Série VHX vous permet de réaliser des contrôles de la propreté technique conformes aux normes de propreté technique ISO 16232 et VDA 19, destinées à l’industrie automobile. L’analyse d’une image haute résolution à grande profondeur de champ, capturée par le microscope numérique 4K, facilite la mesure précise des surfaces les plus irrégulières.

En mode Analyse détaillée, il vous suffit de sélectionner un contaminant cible sur l’image de la totalité du filtre à membrane. La platine se déplace alors automatiquement, vous permettant de poursuivre l’observation détaillée sous fort grossissement. Les corps étrangers sont facilement et rapidement identifiés. De plus, une observation et une quantification précises sont possibles même sur les surfaces irrégulières, grâce à l’utilisation simultanée de la composition en profondeur et de la mesure de hauteur en 3D.

Gain de temps et quantification grâce à la reproduction automatique des paramètres et à l’étalonnage automatique

Avec le microscope numérique 4K Série VHX

Le microscope enregistre et reproduit les conditions de capture d’images antérieures. Il suffit de sélectionner une image à partir de l’album des images capturées pour charger et reproduire automatiquement ses paramètres de capture (tels que le grossissement de l’objectif, la vitesse d’obturation, le gain, le décalage de la lumière, l’accentuation des contours, la balance des blancs et le réglage de l’éclairage). Cette reproduction automatique des paramètres allège considérablement la charge de travail et permet à différents opérateurs d’observer des cibles dans des conditions strictement identiques, pour une analyse parfaitement stable.

Les objectifs haute résolution et le revolver motorisé permettent de profiter d’un zoom continu qui fait rapidement varier le grossissement de 20x à 6000x en fonction de la taille de la contamination, sans avoir à manipuler les objectifs. De plus, la Série VHX identifie automatiquement l’objectif connecté et peut gérer les données de grossissement en lien avec les images capturées.
La fonction d’étalonnage par simple pression sur une touche charge automatiquement les valeurs d’étalonnage requises d’un simple geste. La capacité à reproduire les conditions d’extraction (binarisation) des contaminants évite toute variation des valeurs mesurées.