從質量控制到過程監(jiān)控

在制造復雜的機械設備時，每個組件都必須遵守*高質量標準并始終按預期執(zhí)行，這一點至關重要。然而，保證高質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，質量控制已從生產(chǎn)結束時的質量檢查演變?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，當然也包括一系列避免零件不符合質量標準的管控措施。

生產(chǎn)中的異物顆粒：質量工程的噩夢

為保證高組件質量而進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）標準執(zhí)行的，包括檢查制造的組件是否存在污染顆粒。

這些顆粒對機械設備的性能和長期功能構成威脅，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重要。

為了確保組件不會在機械設備中引入顆粒，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. 濾膜準備好后，采用一系列儀器掃描污染物顆粒。

然后對污染物進行分析并與驗收標準進行比較，確定是否需要對某一生產(chǎn)過程進行維護干預，以避免生產(chǎn)出不符合質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)汽車空調系統(tǒng)的公司的總工程師。他的團隊在制造環(huán)境中引進了帶有能譜儀 (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量無盡的追求和奉獻精神。Phenom ParticleX 的用戶也不例外。當被問及在他們的生產(chǎn)制造過程中引入該設備的原因時，F(xiàn)ukasawa 先生回答:“為了保證產(chǎn)品質量。”他解釋了高硬度顆粒對組件的性能和預期壽命的影響。 “當硬質顆粒進入組件間隙時，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)及化學成分

用戶對清潔度的認識越來越深入

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)生嚴重影響的高硬度顆粒。”

Al₂O₃、SiC、SiO₂ 和玻璃等硬質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成分信息，然后分析污染物具體的構成并分類。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顆粒的數(shù)量。

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

這種預防方法幫助 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鍵信息對于及時調整生產(chǎn)線至關重要。

“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果重復性*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，其中顆粒按化學成分和尺寸分布進行分類。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、形貌和雜質信息：