Wanneer u onderdelen levert voor de halfgeleider-, aerospace- of vacuümindustrie, wordt u vroeg of laat geconfronteerd met zogenaamde HIO-elementen. Deze HIO elementen kunnen de werking van optische en vacuüminstrumenten beïnvloeden. Daarom willen opdrachtgevers geen HIO-elementen aantreffen op hun producten en controleren daar uiterst streng op. Reinier van Berge Henegouwen, Operational Excellence Manager én Clean-expert van KSM, legt uit wat HIO-elementen zijn en hoe deze op werkstukken terecht kunnen komen.
Basiselementen
“HIO staat voor ‘Hydrogen Induced Outgassing’ wat betekent dat mogelijke resten van olie, water of metaalbewerkingsvloeistoffen, die achterblijven op een metalen werkstuk, op een later moment onder invloed van een vacuümomgeving of temperatuurverhoging vrijkomen, oftewel uitgassen” legt Van Berge Henegouwen uit. “In de industrie zijn een aantal elementen als HIO-elementen benoemd: Zink (Zn), Indium (In), Lood (Pb), Tin (Sn), Zwavel (S), Fosfor (P), Silicium (Si), Fluor (F), Chloride (Cl), Natrium (Na), Calcium (Ca), Stikstof (N), Magnesium (Mg) en Mangaan (Mn). Deze elementen zijn in veel stoffen aanwezig, waaronder metaallegeringen en koelemulsies. Het basisbestanddeel van de koelemulsie is aardolie dat in ongeraffineerde vorm altijd, zwavel, stikstof, zuurstof en metalen als basiselementen bevat. Daarmee is koelemulsie een potentiële bron van vervuiling. De vraag is dus: op welke wijze komt olie dan op en in het werkstuk terecht en hoe ontstaat het proces van uitgassen precies.”
Hydrogen Induced Outgassing: het proces
Van Berge Henegouwen: “Het ontsnappen van gas is te wijten aan onzuiverheden die zich op of in de oppervlakken van het materiaal bevinden. Opgeloste atomen of moleculen kunnen op, of net onder, het oppervlak van een werkstuk vastzitten. Wanneer het werkstuk zich in een vacuümomgeving bevindt, of er sprake is van oplopende temperatuur, kunnen deze elementen vrijkomen. De vervuiling wordt dus ergens tijdens het fabricageproces opgenomen op, of in, het oppervlak van het werkstuk. Het lastige daarbij is dat het vuil zich vaak in verschillende lagen op en in het werkstuk positioneert.”
Van Berge Henegouwen vervolgt: “De buitenste laag, ook wel de absorptielaag genoemd, van een metalen werkstuk is tijdens de bewerking gevormd en heeft een bepaalde oppervlakteruwheid. Hierdoor is het mogelijk dat water, olie, vet en vuil, afkomstig van machinale bewerkingen, het oppervlak van het materiaal bevuilen en er tevens binnendringen. De ruwe oppervlaktelaag kan vloeistoffen en gas vasthouden die dan later bij verhoogde temperatuur, in een vacuümomgeving, of een combinatie van beiden, in de omgeving vrijkomen. Het reinigen van vervuiling welke zich op het oppervlak van deze laag heeft gevestigd kan relatief eenvoudig plaatsvinden met oplosmiddelen en/of detergenten.”
“Onder deze absorptielaag zit de oxidelaag, waar ook vervuiling in kan ontstaan. Het ontstaan van deze vervuiling is echter veel complexer. Dit laatste heeft onder andere te maken met de vorming van het metaal en het gedrag van elementen op moleculair niveau. De opname van vreemde elementen ontstaat door verontreinigingen in de grondstof, tijdens het smelten of bij thermomechanische bewerkingen waar veel hitte vrijkomt. Bij verspaning kan dit type vervuiling ontstaan bij een werkstuk dat meerdere bewerkingen heeft. Wanneer vervuiling uit een voorgaande stap niet goed verwijderd wordt kan deze in een volgende stap, onbedoeld, door de verspanende bewerking dieper in de huid van het metaal worden gedrongen. Onzuiverheden kunnen zo in holtes en insluitsels worden opgesloten. Deze kunnen vervolgens op een later moment weer vrijkomen.”
Reiniging
Van Berge Henegouwen licht toe: “Vervuiling van deze aard kan worden verwijderd door chemisch etsen. Na de behandeling kan dan een nieuwe oxidelaag worden gevormd die minder kwetsbaar is voor vervuiling. Het nieuwe oxide kan worden gestabiliseerd door specifieke chemische behandelingen, bijvoorbeeld met behulp van salpeterzuur op roestvrij staal of met behulp van chroomzuur op koper. Zo’n behandeling wordt oppervlaktepassivering genoemd. Aangezien men bij een bewerkingsproces altijd gebruik zal maken van procesvloeistoffen, zowel bij verspanen als bij reiniging, zal het compleet zuiver opleveren van werkstukken een lastige uitdaging zijn. Naast oppervlaktereiniging en passivering zijn er ook andere methoden van oppervlaktebehandeling, waar diverse bedrijven in Nederland in gespecialiseerd zijn.”
Meer weten over HIO-elementen in het verspaningsproces?
Van Berge Henegouwen concludeert: “Voor verspanende bedrijven is het dus zeer belangrijk dat men zich bewust is van de wijze waarop HIO-elementen op en in een werkstuk terecht kunnen komen. Net zo belangrijk zijn de methodieken en remedies dit tegen te gaan, vervuiling te minimaliseren of te verwijderen. Dankzij onze expertise kan KSM hierbij een adviserende rol vervullen.
Mocht u meer informatie over dit onderwerp willen, of over alles wat er komt kijken bij clean verspanen, aarzel dan niet en neem contact met ons op via 0318-555129. Of net zo makkelijk: stuur mij een berichtje via LinkedIn.”
Voor meer informatie kunt u altijd contact opnemen.
Volg KSM op LinkedIn
Meteen op de hoogte zijn van o.a. nieuwe producten en/of oplossingen, KSM nieuws en interessante artikelen/video’s? Volg ons dan via LinkedIn en ontvang automatisch updates.
Wilt u ook maximaal produceren tegen minimale kosten?
KSM heeft haar jarenlange ervaring en kennis, topkwaliteit producten én veelzijdige service gebundeld in de RCL (Reliability Centered Lubrication) methode. Hierdoor wordt stapsgewijs, zowel op product- als procesniveau, de klant begeleid naar het maximaal produceren tegen minimale kosten door middel van optimaal (smeertechnisch) onderhoud.
Het resultaat: productiemaximalisatie, een verlaging van risico’s en tot wel 30% kostenbesparingen.
