从质量控制到过程监控

在制造复杂的机械设备时，每个组件都必须遵守*高质量标准并始终按预期执行，这一点至关重要。然而，保证高质量有时是一项艰巨的挑战，需要大量资金和人力投入。

为了最大限度地减少浪费并提高生产力，质量控制已从生产结束时的质量检查演变为对某些组件生产过程中环境的主动检查。这种方法被称为过程监控，当然也包括一系列避免零件不符合质量标准的管控措施。

生产中的异物颗粒：质量工程的噩梦

为保证高组件质量而进行的最常见的检查之一是清洁度分析。这是根据 ISO 16232 或 VDA 19（针对德国市场）标准执行的，包括检查制造的组件是否存在污染颗粒。

这些颗粒对机械设备的性能和长期功能构成威胁，因为它们会造成划痕、阻塞喷嘴或短路触点。因此，该分析对于流体循环系统、高速运动部件和印刷电路板 (PCB) 中使用的所有组件的制造至关重要。

为了确保组件不会在机械设备中引入颗粒，可分析作为批次参考的几个部件，以确定是否存在污染物。

该分析包括三个阶段：

1. 从生产现场取得零件并在零件清洗机中使用有机溶剂进行清洗，确保将零件表面的污染物全部洗掉。

2. 通过滤膜过滤含有污染物的有机溶剂，捕获所有颗粒（滤膜通常是尼龙或硝酸纤维素，直径 47 毫米）。

3. 滤膜准备好后，采用一系列仪器扫描污染物颗粒。

然后对污染物进行分析并与验收标准进行比较，确定是否需要对某一生产过程进行维护干预，以避免生产出不符合质量要求而报废的零件。

用户决定做清洁度分析的原因

Nobuhito Fukasawa 是日本一家生产汽车空调系统的公司的总工程师。他的团队在制造环境中引进了带有能谱仪 (EDS) 的 Phenom ParticleX - TC 飞纳全自动汽车清洁度分析系统，并迅速将该分析仪器的使用推广到全球其他工厂。我们邀请 Fukasawa 先生分享了他选择 Phenom ParticleX 的原因以及给他的团队带来了哪些收益。

许多日本制造企业成功的秘诀在于对质量无尽的追求和奉献精神。Phenom ParticleX 的用户也不例外。当被问及在他们的生产制造过程中引入该设备的原因时，Fukasawa 先生回答:“为了保证产品质量。”他解释了高硬度颗粒对组件的性能和预期寿命的影响。 “当硬质颗粒进入组件间隙时，会阻碍组件的运动，”这是生产环境中污染物可能产生的众多负面影响中很重要的一项。

图 1. Al₂O₃ 颗粒的 SEM 图像及 EDS 谱图。Phenom ParticleX 使用这些信息来表征颗粒的形态及化学成分

用户对清洁度的认识越来越深入

Fukasawa 先生的团队对清洁度分析并不陌生。“我们过去常常通过重量法分析污染物的总体重量，通过光学显微镜分析污染物的数量。随着 SEM 和 EDS 的引入，我们现在可以研究更小的颗粒物，并区分出对产品性能产生严重影响的高硬度颗粒。”

Al₂O₃、SiC、SiO₂ 和玻璃等硬质颗粒是最危险的污染物之一，因为它们更容易在表面上产生划痕或卡住移动部件。检测此类颗粒的挑战在于，其中一些具有高透明度或低对比度（与滤膜相比），无法用光学显微镜检测到。

EDS+SEM 的自动化解决方案允许用户识别各类污染物颗粒并采集其化学成分信息，然后分析污染物具体的构成并分类。这使 Fukasawa 先生的团队能够精确监控清洗过程中收集的硬质颗粒的数量。

“由于有了颗粒的成分信息，我们降低了硬质颗粒带来的风险，并以创新的方式改进了我们的产品线。”了解污染物的化学成分后，Fukasawa 先生的团队可以在零件中的污染物达到临界水平之前，确定污染源并对其进行改进。

这种预防方法帮助 Fukasawa 先生的团队提高了生产力，同时减少了报废件，节省了成本。原材料的节省也进一步减少了其对环境的影响。“由于分析速度快，收益很快就超过了投资”Fukasawa 先生说。快速提供关键信息对于及时调整生产线至关重要。

“这套系统每天运行的时间甚至超过 20 小时，”他解释道。“我们计划将其用于新组件制造的监控，这将缩短公司新产品的上市时间”。

Phenom ParticleX 作为目前市场上分析速度最快和测量结果重复性*高的清洁度自动化分析解决方案，为 Fukasawa 先生的公司带来了更精确的材料分析方法。

图 2. Phenom ParticleX 的报告功能示例，其中颗粒按化学成分和尺寸分布进行分类。根据硬度自动用不同颜色将颗粒分开。玻璃、碳化硅、氧化铝和氧化硅是生产车间中常见的硬质材料

Phenom ParticleX 全自动汽车清洁度分析系统
 

自动化、同步分析，获取颗粒粒度分布、形貌和杂质信息：