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如何使用接触角测量来显着减少废料

预测制造业的生产结果依赖于计算实际对产品的可靠性,性能和寿命等物质的变量的准确数据。有无数的测试来检查每个可想象的生产方面。

Metrology从质量评估中有含糊。但是制造商是否测量保证零缺陷生产过程所需的一切?

如果没有测量和控制粘附等粘连等过程质量的所有方面,那么如何确定每个产品完美无瑕?

粘附的所有形式都没有秘密(例如,粘接,涂料,印刷,涂漆,胶合,层压,包覆成型,密封等)对于几乎所有主要行业的几乎所有制造商都是关注的。并且粘合,粘合剂粘合或涂层,固化过程和所粘附的表面的质量,难以理解,甚至更难以控制。也就是说,除非您具有管理三个元素的正确方法,否则粘附依赖于粘性。

制造商对所需的粘合剂或涂层的适当组成具有坚定的掌握,它们需要对给定的应用。通常没有替代替代品。他们还了解如何治愈它们给定的粘合剂或涂层,并且它们具有许多准确的方法来测量固化过程的成功。

通常留给机会的是粘合表面的质量。金属,聚合物,复合材料或其他基材的顶部1-5个分子层的化学特性可以是完美,强粘合之间的所有能够符合所有性能要求和弱,不可预测的债券间歇性。

化学清洁度是一种特殊清洁状态,其中存在于表面上的分子是粘附促进,或者至少不利于粘合性。这是一种难以测量的难以没有正确的方法,并且很少有很多技术对令人难以置信的小污染物敏感,这可能导致粘合较弱。甚至有更少的设备,可以在生产中的生产或“接近行动附近”中进行这些测量。

使用接触角测量来预测粘附性

nba直播欧宝 对极微小的表面能变化敏感,因此可以以无情的精度检测,如何制备表面用于粘附。由于可以改变表面反应性的处理,清洁,磨损,污染,清洁表面的劣化,清洁表面或数十种其他场景的处理,清洁,磨损,污染,降解,表面能量波动作为表面的分子化妆。在生产过程中的每个地方都有机会改变影响粘附结果的方式被称为关键控制点(CCP)。

当在每个CCP处拍摄接触角测量时,可以确定制造商可以知道它们的材料的表面是否在耐粘附性的公差范围内。

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这些测量的敏感性使它们完美地对根本原因分析,因为它们可以很容易地突出地在过程中发生的东西。世界领先的高性能电线和电缆制造商之一是经历差不同的和间歇性的粘连故障,需要处理。一旦他们采用接触角测量来测量表面能量并准确了解其表面质量看起来的样子,解决方案变得清晰,可以采取果断行动。

粘附失效的成本

几年前,医用电缆和连接器的制造商对其过程进行了关键变化。

它们产生的电缆在每一端都有硅胶包覆成型的连接器。连接器通常是镀铬。为了提高制造效率,它们决定去除镀铬步骤,而是在镀铬层上开始塑造硅胶,但它没有一致粘附

对于大约一年来,他们经历了间歇性的粘合失败,有些日子导致了多达60%的日本生产被报废,然后第二天只有3%将失败 - 可靠性差距无法维持。

重新加工数百部件正在将资源远离生产良好的质量部分。重新编写的每台电缆都等于未产生的电缆。为重新加工电缆运行的循环是新电缆的相同循环运行。因此,每个重整部分代表双重损失。

制造商通过检查清洁和处理过程进行严格的根本原因分析。他们招募了一个实验室的帮助,看看他们是否可以理解使债券失败的内容。不幸的是,他们所接受的数据模糊不清,主要包括口头报告,没有发现任何不寻常的东西。这个死胡同再次留下制造商,试图弄清楚问题的起源。

随后的失效模式和效果分析(FMEA)努力使他们降低努力减少每个部件的触摸数量,以降低污染风险。此外,他们在其设施中进行了运动监测温度和湿度,看看是否存在有意义的影响。不幸的是,这些努力似乎都没有对超模粘附在镀铬的能力产生影响。

去年,他们达到了BTG实验室,启动了BTG实验室表面科学家和电缆制造商的工程师之间的伙伴关系,以帮助调查该问题,诊断根本原因,并实施永久性解决方案。

通过审判和错误,他们在解决问题的原因并且它导致超模连接器成为植物中的头号拒绝的人来说,他们没有看到成功。一旦他们阅读了关于BTG实验室,他们得出结论,他们需要开始监控表面质量。

通过检查部件是如何失效的——在硅酮和金属的界面上——以及在对失效部件进行返工时,如何进行额外的清洗和涂漆步骤,极大地提高了粘合的成功率。很明显,在连接器上存在的不明污染物可能是过度成型失败的根本原因。

这导致更接近对金属组分进行的清洁过程的检查。在第一次访问制造商的设施之一期间,BTG实验室能够展示他们的技术人员,如果你花了很长时间擦洗金属外壳的一侧,你可能对表面能产生积极影响。这种简单的演示使其显而易见,无论污染物在表面上,它都是可拆卸的。然而,坐在那里并擦洗生产中的每个部件显然不是生产可行的情况。

BTG实验室能够将金属外壳上的污染物作为烃和硅胶识别,我们看看制造商目前正在使用的清洁工艺的策略。

医疗器械制造过程变化的挑战

在医疗设备制造中,OEM在他们可以实施的变化中受到限制。一旦确定了某种清洁化学品或设备,对该化学或设备的任何变化都需要通过额外的审查和批准过程。这些产品验证程序可能需要大量努力,并且可以是时间密集的,因此对该过程的任何修改都需要完全验证为正确的,以便在沿着这条路之前制作。

在进行超模工艺之前,该电缆制造商一直在使用蒸气脱脂器进行初级清洁步骤。使用表面分析师(手持式接触角度测量仪)进行分子敏感的接触角度测量,调查小组能够看到表面能量水平的主要不一致,从蒸汽脱脂器出来的部件。

使用FTIR和接触角测量的根本原因分析

制造商的蒸气脱脂剂清洁液的样品被送到了BTG Labs的表面实验室看看在清洁过程中是否在金属表面上传递的污染物。

通过FTIR光谱分析脱脂剂浴溶液发送到BTG实验室,我们能够确定清洁液中有硅树脂,因此我们能够识别可能的污染源。

下图表显示了我们对二手脱脂剂化学分析的结果,与同一品牌的原始品牌,未使用的清洁剂。在橙色和绿色中突出显示的峰值表明通过制造比强粘合所需的反应性(低表面能)表面较小的反应性(低表面能)表面来产生弱粘合的硅氧烷。

Pristine-VS二手脸盆 - 图表博客

下面的图表显示了无法粘合的连接器外壳的分析,并将其发送到我们的实验室(图的上半部分)。图的下半部分显示通过典型的清洁过程后的壳体的分析。我们在用过的洗涤溶液中发现的硅氧烷(如上图所示)转移到壳体上。硅氧烷显示在绿色和橙色峰的这些光谱上。

利用这些知识来进行明智的制造过程决策,电缆制造商的工程师开始在预防性维护(PM)计划中进行大修。清洁化学的更频繁变化,以及一旦移除流体,就会更彻底清洁罐内部的清洁,有助于降低从垫圈流体拖出的部件之间交叉污染的风险。

表面分析师以两种方式使用以协助该过程。首先,作为常规质量控制度量,以确保离开脱脂剂的部件是充分的清洁和第二作为预测趋势指标,让优质工程团队在需要清洁坦克转换时预期。

随着时间的推移,利用这种新的数据驱动方法,很明显,蒸气脱脂剂无法产生所需的清洁度。所以,而不是花钱来改变他们的设备,而且经历昂贵的保险过程的痛苦,工程团队选择将蒸汽脱脂器转化为超声波垫圈。

在下面的图表中,您可以看到我们从表面分析师收集的数据,以评估清洁过程的有效性。蒸气脱脂剂显示出过多的可变性,以对其清洁能力充满信心。通过在新零件上使用表面分析师测量的制造商尚未显示出最高数量(即最低表面质量)测量的接触角。

水接触角接收后蒸汽脱脂 - 蒸汽脱脂 - 新样品 - 图形博客

在下面的图表中,我们用超声波垫圈和手持等离子体笔处理在清洁它们后测量了新样品的表面质量。结果表明,通过适当的监测,超声波清洁将导致表面准备粘合。但他们还表明,30秒的等离子体治疗将带来污染,以毫无疑问的低水平。

测量表面清洁度导致可测量的粘附结果更好

使用Surface分析师在进入垫圈之前和后,使用表面分析师测试100%的金属壳体,然后将表面质量数据与表面分析师提供的相关性,已经用最终的清洁过程配备了这家着名的电缆制造商producing the level of successfully bonded connectors they need to satisfy their customers’ demands.

他们开始看到这些连接器的废除率下降95%,几个月就似乎不可能。他们能够完成他们的生产和质量目标,同时还避免了重大资本支出获取和调试新的清洁设备。

与他们寻求帮助的第一个实验室不同,BTG实验室提供的综合数据允许它们进行知识渊博的决策,并从新方法中看到可衡量的收益。

没有可编程设置在模制机上,这将保证它将粘合。这将使制造商的生活更容易。相反,如果您可以保证住房的100%的时间,那么粘接将成功100%的时间。一旦电缆制造商能够测量​​金属表面的清洁度并根据需要验证每个人总是干净,那么它们的粘接程序自然更加成功。

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