陳兆波，彭 森（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州 545005）

涂裝技術(shù)

電泳銅質(zhì)顆粒缺陷的治理

陳兆波，彭 森（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州 545005）

采用魚骨圖分析工具找出公司某電泳線銅質(zhì)顆粒缺陷的原因——電泳導(dǎo)電銅排過度摩擦磨損。通過對(duì)磨損碎屑的清理以及對(duì)電泳導(dǎo)電銅排進(jìn)行改造，解決了電泳銅質(zhì)顆粒缺陷問題，并提出了電泳工藝及設(shè)備管理的新關(guān)注點(diǎn)，以供電泳工藝管理及涂裝設(shè)備行業(yè)人士參考。

電泳；顆粒缺陷；銅排；摩擦

0 引言

公司某電泳線自建成并正式投產(chǎn)后，電泳出車均車身顆粒缺陷明顯偏多，大大增加了打磨處理的工作量，同時(shí)由于過度打磨而大大降低了車身表面質(zhì)量合格率及車身的防腐性能。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

據(jù)打磨工段的員工反饋，電泳車身的表面顆粒缺陷較多，已經(jīng)影響到生產(chǎn)線的操作節(jié)拍。該前處理amp;電泳線主要工藝流程如圖1所示，因?yàn)楣に嚵鞒涕L(zhǎng)，涉及設(shè)備繁多，且生產(chǎn)期間工藝室體均處于封閉狀態(tài)，所以給問題原因的排查帶來極大的困難，無法快速找出差異點(diǎn)。經(jīng)研究決定，采用顆粒分析技術(shù)，進(jìn)行缺陷數(shù)量趨勢(shì)及成分的調(diào)查與分析。

該生產(chǎn)線生產(chǎn)為3班運(yùn)轉(zhuǎn)，連續(xù)生產(chǎn)。根據(jù)實(shí)際情況，顆粒分析技術(shù)員在每個(gè)班次進(jìn)行顆粒缺陷樣本采集（以電泳車身引擎蓋外表面為抽查對(duì)象，每個(gè)班次采集5臺(tái)車的缺陷樣本，持續(xù)1周）。對(duì)1周的缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)：各個(gè)班次的前5位顆粒缺陷類型分別是焊球、銅質(zhì)、金屬屑、雜質(zhì)纖維、焊渣，具體分布比例如圖2所示。

圖1 前處理電泳線工藝流程示意圖Figure 1 The schematic of pretreatment electrophoresis line

圖2 電泳車身引擎蓋外表面顆粒缺陷分析（前5位）Figure 2 The particle defect analysis of electrophoresis body hood outer surface（top 5）

對(duì)比本公司其它生產(chǎn)線的電泳車身顆粒缺陷情況，該條電泳線的銅質(zhì)顆粒缺陷為新增的缺陷類型，且比例明顯偏高，在前5位電泳缺陷類型中占比高達(dá)30%左右。所以，優(yōu)先進(jìn)行銅質(zhì)顆粒缺陷的攻關(guān)。

顆粒分析技術(shù)員繼續(xù)對(duì)電泳車身缺陷進(jìn)行抽查，為期1個(gè)月。經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：每百臺(tái)車身的銅質(zhì)顆粒缺陷數(shù)為25個(gè)［即PPH（整車評(píng)審每百輛車平均優(yōu)先級(jí)缺陷數(shù)）=25，以引擎蓋為跟蹤對(duì)象］。

圖3 銅質(zhì)顆粒缺陷來源分析魚骨圖Figure 3 Source of coppery particle defects analysis by fishbone diagram

2 銅質(zhì)顆粒來源分析

應(yīng)用魚骨圖，從人、機(jī)、料、法、環(huán)5個(gè)方面，對(duì)銅質(zhì)顆粒缺陷來源進(jìn)行排查，如圖3所示。

通過對(duì)24項(xiàng)潛在可能性較大的原因項(xiàng)進(jìn)行逐一排除，最后鎖定最可疑的原因項(xiàng)：

（1） 電泳導(dǎo)電銅排（陰極）磨損；

（2） 電泳導(dǎo)電電刷磨損。

利用一停產(chǎn)的機(jī)會(huì)，在確認(rèn)能量鎖定的安全條件下，組織設(shè)備操作人員及維修專業(yè)工程師進(jìn)入電泳槽受限空間，對(duì)槽體上方軌道的導(dǎo)電銅排及擺桿導(dǎo)電電刷進(jìn)行觀察及檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)如圖4所示，發(fā)現(xiàn)銅排、電刷均有較明顯的磨損：銅排表面呈“犁溝”狀，電刷與銅排的接觸面邊角出現(xiàn)間隙。

圖4 導(dǎo)電銅排及擺桿導(dǎo)電電刷現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)Figure 4 Site status of conductive copper plate and pendulum conductive brush

3 銅質(zhì)顆粒缺陷形成機(jī)理及對(duì)策

圖5 電泳槽剖面示意圖Figure 5 The schematic of electrophoresis tank section

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備設(shè)施布局，對(duì)銅排、電刷磨損所致銅質(zhì)顆粒缺陷的形成過程進(jìn)行剖析。如圖5所示，該電泳線采用了擺桿鏈取電技術(shù)：銅排與直流電源相連，組成供電側(cè)；銅電刷，是載車擺桿上的硬連接，通過擺桿專用導(dǎo)線導(dǎo)通，與車身形成導(dǎo)電通道。銅排與銅電刷組成摩擦副（實(shí)物狀態(tài)參見圖4）。該電泳線采用的是陰極電泳工藝。在車身電泳過程中，車身通過銅電刷與銅排間穩(wěn)定而又緊密的滑動(dòng)摩擦接觸，形成“銅排-銅電刷-擺桿導(dǎo)線-車身”導(dǎo)電通路（即電泳陰極），從供電側(cè)源源不斷地獲取所需的電能，確保電泳反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。

通過現(xiàn)場(chǎng)的跟蹤觀察，電泳導(dǎo)電銅排（陰極）、電刷產(chǎn)生不同程度的磨損，磨損所產(chǎn)生的粉狀碎屑（下文簡(jiǎn)稱為“銅粉”）滯留在槽液中，在電泳過程中，跟隨電泳漆沉積在車身表面，從而形成顆粒缺陷。經(jīng)分析，銅粉通過以下方式進(jìn)入電泳槽槽液中：

（1） 摩擦副正下方的雜物接收槽偏小，未被接收到的銅粉，受重力作用而直接掉落到槽液中；

（2） 下落的輕質(zhì)銅粉，或飄落在陽極支架、銅排支架、擺桿輸送鏈及支架等的平面結(jié)構(gòu)的受電泳室體內(nèi)的輕質(zhì)銅粉，被紊亂的風(fēng)向吹落入槽液中；

（3） 飄落在陽極支架、銅排支架、擺桿輸送鏈及支架等的平面結(jié)構(gòu)上的輕質(zhì)銅粉，受機(jī)械震動(dòng)的作用，掉落在槽液中；

（4） 混入槽液中的銅粉，沒有被及時(shí)過濾清除掉，而滯留在槽液中。

綜上所述，影響銅質(zhì)顆粒缺陷的主要因素是：銅排和銅電刷自然磨損產(chǎn)生碎屑下落、雜物接收槽偏小、室體內(nèi)風(fēng)向紊亂、機(jī)械震動(dòng)、下落的銅粉未被及時(shí)過濾清除，其中銅排和銅電刷自然磨損所致碎屑下落是問題的根源。針對(duì)上述因素，制訂了行動(dòng)對(duì)策，見表1。

表1 銅質(zhì)顆粒缺陷治理行動(dòng)對(duì)策Table 1 The management action countermeasures for coppery particle defects

4 銅排和銅電刷摩擦副的耐磨性改進(jìn)

銅排與銅電刷組成的摩擦副，是金屬與金屬接觸，且是在加電狀態(tài)下恒定載荷的滑動(dòng)摩擦。據(jù)相關(guān)研究認(rèn)為：摩擦和磨損過程受到摩擦副、潤(rùn)滑劑、工作參數(shù)、環(huán)境和工作歷史等許多因素的影響。材料的強(qiáng)度或者說材料對(duì)外加載荷的響應(yīng)與溫度、載荷作用速度、材料的應(yīng)變量、應(yīng)變速率和應(yīng)變歷史等都有密切關(guān)系。尤其在通電狀況下，其摩擦和磨損過程更加復(fù)雜。另外，材料還受到電流、電壓等多因素的影響。由此得出材料磨損量與行程成正比，與載荷成正比，與較軟材料的屈服應(yīng)力或硬度成反比。

因銅電刷的更換量比較大，所以銅電刷保持不變，更換銅排材質(zhì)?；谏鲜瞿Σ聊p的機(jī)理，提高銅排的表面硬度，是改進(jìn)耐磨性的可行方向?，F(xiàn)用材質(zhì)：銅排為“紫銅T2”（HB 100~120），銅電刷為“鈹銅合金”（硬度HB 80~90）。經(jīng)對(duì)設(shè)備廠家推薦的鉻鋯銅、高鈹銅板、鈹青銅板等型號(hào)的銅合金產(chǎn)品進(jìn)行綜合評(píng)估，決定采用QBe1.9-0.1型號(hào)的鈹青銅板（布氏硬度HB 175）。

5 改進(jìn)效果跟蹤

銅排更換于次月完成后，銅質(zhì)顆粒缺陷明顯減少，從初始狀態(tài)的PPH25，下降到PPH5.34。于第9個(gè)月全部改進(jìn)措施實(shí)施完成后，銅質(zhì)顆粒缺陷PPH穩(wěn)定下降到3.07以下。連續(xù)數(shù)月的跟蹤數(shù)據(jù)（圖6）顯示：治理行動(dòng)對(duì)策有效，達(dá)到治理目標(biāo)（PPH≤6）。

圖6 銅質(zhì)顆粒缺陷改進(jìn)效果跟蹤Figure 6 The improvement effect tracking of coppery particle defect

6 結(jié)語

通過本次顆粒缺陷的分析驗(yàn)證與治理過程發(fā)現(xiàn)：尋找到問題的原因并不容易。前處理和電泳線工序長(zhǎng)、設(shè)備繁雜，且整個(gè)工藝過程的室體都是封閉狀態(tài)，給問題的排查帶來較多的阻礙。但是，應(yīng)用合適的問題分析工具，如魚骨圖為指導(dǎo)，還是可以有效找到問題根源的。同時(shí)，對(duì)于電泳工藝及設(shè)備的管理，補(bǔ)充了新的關(guān)注點(diǎn)：

（1） 在電泳導(dǎo)電銅排的材料選用方面，除了考慮材料的強(qiáng)度、彈性、耐熱性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、可加工性外，還應(yīng)考慮材料的表面硬度。硬度過低，會(huì)導(dǎo)致過度的摩擦磨損，導(dǎo)致持續(xù)影響電泳質(zhì)量問題。

（2） 電泳導(dǎo)電銅排與電刷的摩擦磨損不可避免。對(duì)于產(chǎn)生的碎屑，為了減少其掉入電泳槽槽液中的幾率，應(yīng)重視雜物接收槽的設(shè)計(jì)與安裝，接收槽需有足夠大的覆蓋寬度，能有效收納飄落的碎屑。否則一旦投產(chǎn)后，再改造的可行性就相當(dāng)?shù)土恕?/p>

（3） 日常工藝過程中，需要對(duì)陽極支架、銅排支架、擺桿輸送鏈及支架等的平面結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)接收盤的潔凈度進(jìn)行管理，并做好清潔維護(hù)，減少污染源。

The Treatment of the Coppery Particle Defects on the ED-Car-Body

Chen ZhaoBo，Peng Sen
（SAIC-GM-Wuling Automobile Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi，545005，China）

The reasons of the coppery particle defects on the ED-car-body were found with the help of the fishbone diagram. The over friction and wear between copper plates and electric brush led to the coppery particle defects. The problem was solved successfully by coppery particle clearing and copper plates changing. At the same time，some new concerns about electrophoresis process and equipment management were proposed for industry reference.

electrophoresis；particle defect；copper plate；friction

TQ 639

A

1009-1696（2017）06-0034-04

2017-05-26

陳兆波（1982—），男，大學(xué)本科，涂裝車間經(jīng)理，主要從事汽車涂裝現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)及質(zhì)量管理工作。