起初,清洁度检测使用一种经典方法,即把混浊液的微粒收集在滤膜或滤芯上,称出并计算过滤后与过滤前滤膜或滤芯的质量差,这就是现行质量法描述的清洁度测量的基础。
自从揭示了微粒大小及分布对清洁度、可靠性的影响以来,相继开发出一些技术,对混浊液中微粒进行计数。开始,把收集的杂质微粒的滤膜放在显微镜下作为计数微粒的视场。后来,经过多次的精心改进,带网格的滤膜以及带测微目镜的显微镜计数法,成了工业上使用的标准方法。以后,又采用完善的自动粒子计数仪和电子扫描显微镜,使计数过程实现了自动化。这时,人工显微镜计数方法几乎被完全取代了。
20世纪60年代初,许多组织如SAE(美国汽车工程师协会)和AIA(美国航空航天工业协会)开始用微粒数来确定清洁度等级。尽管这种方法得到推荐,但还不能作为统一的标准。然而,在早期试用中,被称为SAE 749D—1963《液压油污染度等级》的这个标准,一直是最流行的。美国航空航天工业联合会于1964年提出过一种清洁度规范作为临时标准,它现在仍用于航空航天界,定名为NAS 1638—1964《Cleanliness requirements of partsusedin hydrauliV systems》。这个标准扩充了“SAE清洁度等级”的范围。在1967年8月,又批准通过了美国军用标准MIL std 1246A,它更进一步扩充了所有现行标准的应用范围。
上述标准有一个共同的特点,即都用微粒尺寸的大小及数量来评价清洁度。在某些工业部门,清洁度等级通常用每毫升混浊液中大于10μm的微粒数来描述。表1-2列出了上述各种清洁度的对比表。
表1-2 清洁度对比表
(续)
①ACFTD(空气滤清器细试验粉尘)是ISO承认的试验和标定用的污染物。
随后,利用理论等质量曲线的方法,把清洁度分布曲线的斜率当作部分清洁度指标。1972年AHEM(液压设备制造商协会)提出了一个提案,1973年经BSI(英国标准协会)认可,最后由ISO/TC131-SC6(国际标准化组织流体传动技术委员会污染控制分会)于1974年核准,定为国际标准,它反映了全世界污染控制专家的观点。
该ISO标准是以下述事实为依据的,即微粒浓度按公比为2的等比级数排列,不仅适用于区分两种截然不同的系统,而且也允许测量中有适当的差别。在整个等级范围内,用代码来表示每一级的微粒数。为了统一不同体积的测量值,规定出每单位体积中大于5μm和15μm的微粒数,并各自对应于指定的代码。
为什么选择这两种尺寸来规定清洁度指标呢?这是因为一般认为,5μm左右的颗粒浓度是引起液压系统淤积和堵塞故障的主要原因,而大于15μm的微粒浓度则对液压元件的磨损起主导作用。因此,ISO标准的微粒尺寸分布是用5μm和15μm的粒子数量的代码来描述(两个代码用斜线分开)。(www.daowen.com)
清洁度等级对照见表1-3。
由于该标准适用范围广,几乎无所不包,从而成为统一的应用标准。该标准把微粒数分为粗细两个重要区段,可准确地反映出混浊液的污染状况及磨损程度。由于单位体积内的微粒数可向两个方向无限延伸,从而用这两个数就能完全表征所有污染等级。另外,该标准还可以满足各种液体清洁度的测定和表示的要求。因此,该标准跳出了液压行业,被越来越多的机械行业所采用。
随着检测技术的提高,上述各项标准都进行了修订,如ISO4406—1999,NAS1638—2011,而SAE749D标准现已废止
表1-3 清洁度等级对照表
现在广泛应用的ISO 16232—2007《Road vehiVles—Cleanliness of Vomponents of fluid Vir-Vuits》标准将污染颗粒尺寸分段,每段用英文字母表示,而每一尺寸段内,每1000Vm2组件表面积或100Vm3组件体积,颗粒数量再分段,用数字表示清洁度水平,这样,零件或产品的清洁度就可用字母与数字结合,即CCC代码表示,详细见ISO16232.10—2007《Roadve-hiVles—Cleanliness of Vomponents of fluid VirVuits—Part10:Expression of results》标准中的6.4,这种表示方法简单、详细。
从国外清洁度指标的演变过程,可以得到如下启示:
1)最初的基本方法——质量法,已逐渐被能和寿命、可靠性直接挂钩的计数法所取代。同样,与计数法对应的计数指标已经被越来越广的行业所采用,成为评价清洁度的基本方法。但是,质量法并没有被淘汰,还可作为一种辅助方法。在污染度高、杂质微粒很多的场合下,仍是一种有效的方法。
2)显微镜人工计数法近年来已经逐步让位于简便、快速、准确的自动粒子计数法和电子显微镜法。电子显微镜除具有自动粒子计数器的功能外,还有放大倍数高、能分析化学成分等优点,无需像自动粒子计数器那样严格的标定。
3)建立一个适于各种机械产品使用的、与计数法相对应的清洁度计数指标是完全可能的,也是十分必要的。事实证明,认为计数法只适用于液压、航空航天工业的观点是片面的。
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