從質(zhì)量控制到過程監(jiān)控

在制造復(fù)雜的機械設(shè)備時，每個組件都必須遵守*高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)并始終按預(yù)期執(zhí)行，這一點至關(guān)重要。然而，保證高質(zhì)量有時是一項艱巨的挑戰(zhàn)，需要大量資金和人力投入。

為了最大限度地減少浪費并提高生產(chǎn)力，質(zhì)量控制已從生產(chǎn)結(jié)束時的質(zhì)量檢查演變?yōu)閷δ承┙M件生產(chǎn)過程中環(huán)境的主動檢查。這種方法被稱為過程監(jiān)控，當(dāng)然也包括一系列避免零件不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的管控措施。

生產(chǎn)中的異物顆粒：質(zhì)量工程的噩夢

為保證高組件質(zhì)量而進(jìn)行的最常見的檢查之一是清潔度分析。這是根據(jù) ISO 16232 或 VDA 19（針對德國市場）標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的，包括檢查制造的組件是否存在污染顆粒。

這些顆粒對機械設(shè)備的性能和長期功能構(gòu)成威脅，因為它們會造成劃痕、阻塞噴嘴或短路觸點。因此，該分析對于流體循環(huán)系統(tǒng)、高速運動部件和印刷電路板 (PCB) 中使用的所有組件的制造至關(guān)重要。

為了確保組件不會在機械設(shè)備中引入顆粒，可分析作為批次參考的幾個部件，以確定是否存在污染物。

該分析包括三個階段：

1. 從生產(chǎn)現(xiàn)場取得零件并在零件清洗機中使用有機溶劑進(jìn)行清洗，確保將零件表面的污染物全部洗掉。

2. 通過濾膜過濾含有污染物的有機溶劑，捕獲所有顆粒（濾膜通常是尼龍或硝酸纖維素，直徑 47 毫米）。

3. 濾膜準(zhǔn)備好后，采用一系列儀器掃描污染物顆粒。

然后對污染物進(jìn)行分析并與驗收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，確定是否需要對某一生產(chǎn)過程進(jìn)行維護干預(yù)，以避免生產(chǎn)出不符合質(zhì)量要求而報廢的零件。

用戶決定做清潔度分析的原因

Nobuhito Fukasawa 是日本一家生產(chǎn)汽車空調(diào)系統(tǒng)的公司的總工程師。他的團隊在制造環(huán)境中引進(jìn)了帶有能譜儀 (EDS) 的 Phenom ParticleX - TC 飛納全自動汽車清潔度分析系統(tǒng)，并迅速將該分析儀器的使用推廣到全球其他工廠。我們邀請 Fukasawa 先生分享了他選擇 Phenom ParticleX 的原因以及給他的團隊帶來了哪些收益。

許多日本制造企業(yè)成功的秘訣在于對質(zhì)量無盡的追求和奉獻(xiàn)精神。Phenom ParticleX 的用戶也不例外。當(dāng)被問及在他們的生產(chǎn)制造過程中引入該設(shè)備的原因時，F(xiàn)ukasawa 先生回答:“為了保證產(chǎn)品質(zhì)量。”他解釋了高硬度顆粒對組件的性能和預(yù)期壽命的影響。 “當(dāng)硬質(zhì)顆粒進(jìn)入組件間隙時，會阻礙組件的運動，”這是生產(chǎn)環(huán)境中污染物可能產(chǎn)生的眾多負(fù)面影響中很重要的一項。

圖 1. Al₂O₃ 顆粒的 SEM 圖像及 EDS 譜圖。Phenom ParticleX 使用這些信息來表征顆粒的形態(tài)及化學(xué)成分

用戶對清潔度的認(rèn)識越來越深入

Fukasawa 先生的團隊對清潔度分析并不陌生。“我們過去常常通過重量法分析污染物的總體重量，通過光學(xué)顯微鏡分析污染物的數(shù)量。隨著 SEM 和 EDS 的引入，我們現(xiàn)在可以研究更小的顆粒物，并區(qū)分出對產(chǎn)品性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響的高硬度顆粒。”

Al₂O₃、SiC、SiO₂ 和玻璃等硬質(zhì)顆粒是最危險的污染物之一，因為它們更容易在表面上產(chǎn)生劃痕或卡住移動部件。檢測此類顆粒的挑戰(zhàn)在于，其中一些具有高透明度或低對比度（與濾膜相比），無法用光學(xué)顯微鏡檢測到。

EDS+SEM 的自動化解決方案允許用戶識別各類污染物顆粒并采集其化學(xué)成分信息，然后分析污染物具體的構(gòu)成并分類。這使 Fukasawa 先生的團隊能夠精確監(jiān)控清洗過程中收集的硬質(zhì)顆粒的數(shù)量。

“由于有了顆粒的成分信息，我們降低了硬質(zhì)顆粒帶來的風(fēng)險，并以創(chuàng)新的方式改進(jìn)了我們的產(chǎn)品線。”了解污染物的化學(xué)成分后，F(xiàn)ukasawa 先生的團隊可以在零件中的污染物達(dá)到臨界水平之前，確定污染源并對其進(jìn)行改進(jìn)。

這種預(yù)防方法幫助 Fukasawa 先生的團隊提高了生產(chǎn)力，同時減少了報廢件，節(jié)省了成本。原材料的節(jié)省也進(jìn)一步減少了其對環(huán)境的影響。“由于分析速度快，收益很快就超過了投資”Fukasawa 先生說?？焖偬峁╆P(guān)鍵信息對于及時調(diào)整生產(chǎn)線至關(guān)重要。

“這套系統(tǒng)每天運行的時間甚至超過 20 小時，”他解釋道。“我們計劃將其用于新組件制造的監(jiān)控，這將縮短公司新產(chǎn)品的上市時間”。

Phenom ParticleX 作為目前市場上分析速度最快和測量結(jié)果重復(fù)性*高的清潔度自動化分析解決方案，為 Fukasawa 先生的公司帶來了更精確的材料分析方法。

圖 2. Phenom ParticleX 的報告功能示例，其中顆粒按化學(xué)成分和尺寸分布進(jìn)行分類。根據(jù)硬度自動用不同顏色將顆粒分開。玻璃、碳化硅、氧化鋁和氧化硅是生產(chǎn)車間中常見的硬質(zhì)材料

Phenom ParticleX 全自動汽車清潔度分析系統(tǒng)
 

自動化、同步分析，獲取顆粒粒度分布、形貌和雜質(zhì)信息：