Kiểm soát chất lượng hay giám sát quá trình?
Khi sản xuất một máy móc cơ khí phức tạp, điều quan trọng là mỗi thành phần phải đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng cao nhất và luôn hoạt động đúng như mong đợi. Tuy nhiên, việc đảm bảo chất lượng cao đôi khi là một thử thách lớn, đòi hỏi đầu tư đáng kể và kỹ thuật chuyên sâu.
Để giảm thiểu lãng phí và nâng cao năng suất của các nhà máy, kiểm soát chất lượng đã phát triển từ một bước kiểm tra ở cuối quá trình sản xuất thành một hình thức kiểm tra chủ động các nguyên nhân môi trường gây ra sự cố cho các thành phần nhất định. Phương pháp này được gọi là giám sát quá trình và bao gồm một loạt các hoạt động nhằm ngăn ngừa việc sản xuất các bộ phận không đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng.
Hạt bụi trong sản xuất: Thách thức lớn đối với kỹ thuật chất lượng
Một trong những kiểm tra phổ biến được thực hiện để đảm bảo chất lượng cao của thành phần là phân tích độ sạch kỹ thuật. Kiểm tra này được thực hiện theo tiêu chuẩn ISO 16232 hoặc VDA 19 (đối với thị trường Đức) và bao gồm việc kiểm tra các bộ phận đã sản xuất để phát hiện các hạt bụi gây ô nhiễm.
Những hạt bụi này là mối đe dọa đối với chức năng lâu dài của các thiết bị cơ khí, vì chúng có thể gây trầy xước, tắc nghẽn các vòi phun, hoặc gây chập mạch các tiếp điểm. Vì lý do này, phân tích độ sạch kỹ thuật có vai trò rất quan trọng trong sản xuất tất cả các thành phần được sử dụng trong các hệ thống tuần hoàn chất lỏng, các bộ phận chuyển động tốc độ cao và bảng mạch in (PCB).
Để đảm bảo rằng các bộ phận không gây ra ô nhiễm cho các thiết bị cơ khí, một số bộ phận được coi là đại diện cho một lô sản xuất sẽ được phân tích để kiểm tra sự có mặt của các chất ô nhiễm. Phân tích này bao gồm ba giai đoạn:
- Bộ phận (hoặc bộ phận mẫu) được lấy ra từ khu vực sản xuất và rửa bằng máy rửa chuyên dụng sử dụng dung môi hữu cơ để đảm bảo tất cả các chất bẩn được loại bỏ.
- Nước chứa các chất ô nhiễm sau đó được lọc để thu gom các hạt bụi trên một bộ lọc (thường là nylon hoặc nitrocellulose, đường kính 47 mm).
- Bộ lọc sau đó được chuẩn bị để phân tích và quét bằng một loạt các thiết bị để xác định lượng chất ô nhiễm.
Các chất ô nhiễm này sau đó được phân tích và so sánh với các ngưỡng chấp nhận để xác định liệu có cần phải can thiệp bảo trì trong nhà máy để tránh việc sản xuất các bộ phận sau này bị loại bỏ vì không đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng yêu cầu.
Lý do người dùng quyết định thực hiện phân tích độ sạch kỹ thuật
Ông Nobuhito Fukasawa, Kỹ sư trưởng, là người phụ trách các hoạt động sản xuất tại một công ty lớn ở Nhật Bản chuyên sản xuất các hệ thống điều hòa không khí cho ứng dụng ô tô. Nhóm của ông đã triển khai kính hiển vi điện tử quét (SEM) Thermo Scientific™ Phenom ParticleX™ TC với hệ thống quang phổ tia X phân tán năng lượng (EDS) trong môi trường sản xuất và nhanh chóng mở rộng việc sử dụng thiết bị này ra tất cả các cơ sở sản xuất khác trên toàn cầu.
Bí quyết thành công của nhiều công ty sản xuất Nhật Bản là sự cam kết để đạt được các tiêu chuẩn chất lượng cao nhất, và những người sử dụng này cũng không phải ngoại lệ. Khi được hỏi về lý do đưa phân tích này vào quy trình sản xuất, ông Fukasawa đã trả lời “Để bảo vệ hiệu suất sản phẩm.” Ông giải thích cách mà sự hiện diện của các hạt nhỏ với độ cứng cao có ảnh hưởng tiêu cực đến tuổi thọ và hiệu suất hoạt động của các bộ phận. “Các hạt nhỏ có thể làm tắc nghẽn chuyển động của các bộ phận khi chúng xâm nhập vào khoảng trống giữa các bộ phận,” ông nhấn mạnh như một trong nhiều tác động tiêu cực mà các chất ô nhiễm trong môi trường sản xuất có thể gây ra.
Nâng cao kinh nghiệm người dùng với độ sạch kỹ thuật
Nhóm của ông Fukasawa không phải là người mới bắt đầu với phân tích độ sạch kỹ thuật. “Chúng tôi đã từng phân tích khối lượng của sự ô nhiễm [bằng phương pháp phân tích trọng lượng] và đếm số lượng hạt bụi [bằng kính hiển vi quang học],” ông Fukasawa cho biết khi mô tả công việc đầy thách thức mà nhóm của ông phải đối mặt.
Với việc sử dụng kính hiển vi điện tử quét (SEM) và quang phổ tia X phân tán năng lượng (EDS), “Chúng tôi hiện có thể nghiên cứu sự xuất hiện của các hạt bụi nhỏ hơn, cũng như phân biệt các hạt có độ cứng cao, những hạt này có tác động tiêu cực nghiêm trọng đến hiệu suất sản phẩm.”
Các hạt cứng, như Al₂O₃, SiC, SiO₂ và thủy tinh, là những chất ô nhiễm nguy hiểm nhất, vì chúng dễ tạo ra vết xước trên bề mặt hoặc làm kẹt các bộ phận chuyển động. Thách thức trong việc kiểm soát những vật liệu này là một số trong chúng có độ trong suốt cao hoặc độ tương phản thấp (so với bộ lọc), và không thể phát hiện được bằng kính hiển vi quang học.
Giải pháp tự động SEM với EDX cho phép người dùng xác định mọi chất ô nhiễm và trích xuất thành phần hóa học, từ đó giúp nhận diện vật liệu cấu thành các hạt bụi. Điều này giúp nhóm của ông Fukasawa theo dõi chính xác số lượng các hạt cứng thu được trong quá trình rửa.
“Nhờ vào thông tin về thành phần hóa học của các hạt bụi, chúng tôi đã giảm được rủi ro từ các hạt cứng và cải thiện dây chuyền sản phẩm theo những cách mà trước đây chúng tôi không thể làm được.” Biết được thành phần hóa học của các chất ô nhiễm đã giúp nhóm của ông Fukasawa xác định được nguồn gốc của sự ô nhiễm và can thiệp kịp thời trước khi các chất ô nhiễm trong bộ phận có thể đạt đến mức độ nguy hại.
Cách tiếp cận phòng ngừa này đã giúp nhóm của ông Fukasawa tăng năng suất, đồng thời giảm lượng sản phẩm bị loại bỏ, tiết kiệm chi phí và giảm tác động đến môi trường bằng cách tiết kiệm nguyên liệu thô. “Chúng tôi đã nhanh chóng thu hồi được vốn đầu tư nhờ vào tốc độ của quá trình phân tích,” ông Fukasawa cho biết. Việc cung cấp thông tin quan trọng một cách nhanh chóng là rất quan trọng để can thiệp kịp thời vào dây chuyền sản xuất.
“Hệ thống đang hoạt động hơn 20 giờ mỗi ngày,” ông giải thích. “Và chúng tôi dự định sử dụng nó trong sản xuất các bộ phận mới,” điều này sẽ giúp giảm thời gian đưa sản phẩm mới ra thị trường.
Mối quan hệ giữa nhóm của ông Fukasawa và Thermo Fisher Scientific đã phát triển rất nhiều trong hai năm qua, và kết quả hợp tác giữa hai công ty đã dẫn đến việc tăng cấp độ sạch mà công ty của ông có thể đạt được và chứng nhận cho quá trình sản xuất. Nhờ vào việc cải tiến liên tục kính hiển vi điện tử quét Phenom ParticleX Desktop SEM + EDX, hiện là máy phân tích hạt nhanh nhất trên thị trường cho độ sạch kỹ thuật và có độ lặp lại cao nhất, nhóm của ông Fukasawa đã có được các phân tích vật liệu chính xác hơn và rút ngắn thời gian đưa sản phẩm mới ra thị trường.
Minh Khang là nhà phân phối và nhập khẩu trực tiếp các thiết bị Kính hiển vi điện tử quét (SEM) hãng Thermo Fisher
EN