表面处理质量控制现状及改进Present Situation And Improvement Of Surface Treatment Quality Control

表面处理质量控制现状及改进 Present Situation And Improvement Of Surface Treatment Quality Control

姜晓晴 李警 张正波

■ /海山实业发展总公司

摘 要：基于表面处理质量控制现状及存在的问题，本文阐述了质量控制改进方法，通过有效策划、引入技防手段、应用先进设备，完善表面处理质量控制，并描述了信息化、智能化系统建设框架，为表面处理质量控制改进提供参考。

关键词：表面处理 质量控制 改进

Keywords：surface treatment；quality control； improvement

0 引言

表面处理即采用物理、化学或电化学方法，在金属或非金属材料表面沉积、涂覆单层或多层膜层、涂层、镀层、渗层等，或者使金属或非金属材料表面的化学成分、组织结构发生变化，从而获得所需性能的特种工艺。

表面处理是航空修理过程中的重要环节，既能够恢复航空产品的外观，又能使耐腐蚀、耐磨、导电及装饰性能等达到要求，通用性强、应用面广等特点，是航空修理系统中不可或缺并不断发展的行业。

航空修理系统中表面处理质量控制体系已运行几十年，形成了一套成熟的管理流程。但是，随着装备质量要求的不断提高，对表面处理产品质量提出了更严格的要求。科学技术迅猛发展，为改进、完善表面处理质量控制手段提供了新的技术支撑。

1 表面处理质量控制方法现状及存在的问题

1.1 表面处理质量控制措施

表面处理工艺大多为特种工艺，按照GJB 1405A-2006，特种工艺指直观不易发现、不易测量或不能经济地测量的产品内在质量特性的形成过程。目前，航空修理系统表面处理质量控制主要包括生产前确认、过程控制、质量检验以及日常监督检查。

1.1.1 生产前确认

按照GJB 9001C-2017要求：若输出结果不能由后续的监视或测量加以验证，应对生产和服务提供过程实现策划结果的能力进行确认，并定期再确认。目前，各航空修理工厂都已建立了内部的确认程序，并按程序对过程设计的人、机、料、法、环、测各要素开展确认及再确认。确认流程如图1。

图1 特殊过程确认流程

1.1.2 过程控制

表面处理车间依据内部规定的特殊过程控制要求开展过程控制，以确保产品质量。过程控制包括在生产全流程中，对产品质量直接或间接产生影响的各因素的控制，主要包括槽液定期化验与维护、除氢设备及要求、质量记录填写与保存、工艺纪律执行等。

1.1.3 质量检验

表面处理质量检验一般包括过程检验、产品完工检验以及定期试验。一是在生产加工的过程中，对关键加工节点、加工参数施行的检查，以确保结果符合要求。例如，对镀铜、镀锌等工序实施过程检验。二是产品表面处理完工后，操作者、互检者以及专职检验员对产品实行检验，检验主要包括：外观、尺寸、结合力、粗糙度等项目。三是按照标准要求定期开展性能检测，确保工艺的持续符合性，如镉镀层每3个月开展一次的耐蚀性检验、每3年开展一次氢脆试验。

1.1.4 日常监督检查

按照质量管理体系要求，生产单位、各职能部门负责对表面处理实行日常监督检查，包括工艺纪律检查、体系内审以及各归口部门开展的专项检查等，以确保表面处理始终满足工艺规程要求，保证产品实物质量以及体系运行的有效性。日常监督检查流程见图2。

图2 日常监督检查流程

1.2 表面处理质量控制存在的问题

1.2.1 过程确认的局限性

特殊过程确认的方法包括评审、样件（试件、试样）检测与评定、典型零件或模拟件的过程操作和过程检查。确认实施一般由生产单位依据特殊过程确认准则，制作典型零件或工艺试样，收集相关证明文件，技术主管部门组织有关人员按照人、机、料、法、环、测、产品分别进行确认。

特殊过程确认的重点是对已通过评审后的表面处理工艺的加工流程进行确认。虽然在确认准备阶段已经完成并获得了相关试验项目的检测报告，以及顺利完成了典型零件或工艺试样的加工，但是并非对该工艺涉及的所有产品加工过程进行确认。该过程不能保证后续实际生产在按照确认的工艺规程进行时，产品质量均可达到要求。特别是针对于形状复杂、要求特殊的零件，如何确保产品质量满足标准要求、满足图纸要求、满足客户要求，还要考虑与之匹配的工装以及最佳的过程控制参数。

1.2.2 过程控制技术手段有待加强

由于表面处理，特别是大修产品的再次表面处理，涉及的环节多，质量问题隐蔽，并且航空修理系统表面处理产品多呈现“多品种、小批量”的特点，工序的繁杂性、不同产品的加工过程一致性差，导致目前航空修理系统表面处理加工以手工作业为主。过程控制的结果过分依赖于操作人员的技能、经验、诚信等个人因素，不可控因素多，技能水平高、经验丰富、工艺纪律执行好的人员，产品质量可靠、稳定，反之，产品质量不稳定，甚至会造成严重质量问题，人为差错发生率较高。另一方面质量的可追溯性差，当发生质量问题时，质量记录不能够确保真实、全面的反映产品加工的全过程以及实物质量。

2 表面处理质量控制改进

2.1 完善质量控制策划

2.1.1 将特殊过程确认向产品加工延伸

进一步完善表面处理产品生产前的确认工作，在对工艺过程进行确认的基础上，进一步将确认的深度向产品加工工艺延伸。即开展产品工艺的鉴定确认，一是围绕产品，通过鉴定确认，固化具体的加工方法、详细的过程参数以及适用的专用工装等，形成完善、可行的固定化专用工艺；二是与新制件的首件鉴定相关联，在对产品机械尺寸及装配要求进行评审的同时，开展表面处理加工的鉴定评审，确保产品整体满足设计要求。

2.1.2 以NADCAP为抓手，全面推进质量管理

NADCAP认证是国际上特种工艺的顶级认证，是目前世界航空制造业在特种工艺方面最全面、最深入的技术性审核，是对客户需求的符合性全面的、细致的专业评估，代表着国际特种工艺的先进水平。充分借鉴NADCAP理念，以产品为中心，以流程为关注焦点，识别出每个生产流程中的控制环节和控制要素，加强细节管理和控制，对人员技能及培训、设备工装夹具检测及维护、工艺验证及特殊过程确认、原辅材料化验及控制、水质检测及使用、产品防护要求及检查、清洗的方法及要求等每个加工环节，提出具体的控制要求。通过深入推进NADCAP，将原来的质量安全意识逐步转化为风险控管意识，形成标准规范，提升特种工艺质量控制水平。

2.2 提高过程控制的技防水平

提高过程控制是提升表面处理质量控制的重要落脚点。提升过程的标准化、规范化，降低人为因素的不可控性，进而提高质量控制水平。

技防手段是预防人为差错、确保产品加工质量的有效途径。随着中国制造向数字化、智能化发展，表面处理行业转型升级势在必行，适用于表面处理的技术手段逐渐完善。

在表面处理过程中，通过集中控制系统，一是实现设备控制联动，当设备不满足使用要求或维护保养要求时，设备处于停运状态，生产无法进行。如送风、排风、电源及电动槽盖等联动，当不满足生产条件时，槽盖不能开启，生产无法进行，通过技术手段进行有效管控，可以避免随意性大的问题。 二是实现过程参数的自动监控，当运行参数超出标准范围时，系统触发报警或停止状态，生产暂停，如温度、电流、电压、时间等。三是实现过程保障因素的自动调整，在过程异常状态启动后，系统通过分析自动启动纠正程序，在过程异常问题解决后，重新启动流程。如电镀槽液成份的自动分析检测与调整。

2.3 先进设备应用

先进设备的应用是表面处理质量控制改进的有效途径。例如采用脉冲电镀电源提升产品加工质量，解决镀层致密性差、耐蚀性差等问题。采用X-射线镀层测厚仪，能够摆脱零件表面状态及形状的影响，解决了涡流及磁性测量厚度结果发散的问题，能够快速、准确地测量镀层厚度，从而确保产品质量。在槽液分析化验及污水处理控制方面，采用自动电位滴定仪、槽液成份在线检测设备、原子吸收-分光光度计等先进设备，对生产现场的槽液、污水及产品进行检测，确保了槽液成分合格及产品质量满足使用要求，提高检测准确度及效率。

3 信息化、智能化系统建立

在表面处理生产车间建立信息化或智能化管理系统，通过搭建车间级、班组级、工位级三级管理系统，融合物料管理、生产管理、质量控制、产品检测、设备管理等于一体，实现全流程的可监控、可追溯。

3.1 物料管理模块

物料管理主要包括物料的批次管理、出入库管理、库存状态管理以及“三期”管理。将所需物料的信息，通过数据采集工具，按照名称、规格、重量、批次、“三期”等内容，统一收集记录，并按照管理要求，设置提醒或警示功能，一方面确保物料的领用、投加符合要求，并且实现批次可追溯；另一方面确保物料供应及补充的及时性，促进生产顺利开展。

3.2 生产管理模块

生产管理主要包括来件的接收与检查、完工产品的交接以及加工状态管理。通过表面处理信息化管理系统，实现生产进度管理在线管控，委托加工登记、周期控制、待投产、正常生产、交付管理在线运行，能够确认生产停顿的环节，跟踪产品加工进度及状态，使得管理人员及时发现问题并处理。

3.3 过程控制模块

过程控制主要包括参数的设定及监控。通过扫描系统将产品信息同步保存到信息管理系统，传感器采集加工过程中的温度、电流、电压、时间等参数并自动保存到计算机集中控制系统，并与系统中的标准工艺参数进行比对，实现加工过程的有效管控，以及质量记录的自动、及时、准确保存。

3.4 状态管理模块

对设备、量具、仪表、槽液、周期试验等实行状态管理，实现设备状态管理（正常、故障、在用、待确认），自动统计每台设备的运行时长、使用情况；自动监控量具、设备配套仪表、槽液、周期性试验等的信息、自动监控周期要求，具有自动提醒功能，并通过不同颜色进行显示。

3.5 质量检测联网

基于产品质量检测的管理要求，实现镀层质量检测设备与信息管理系统联网，检测结果通过网络接口上传到信息化系统并自动保存到指定位置，确保产品质量信息的完整性，便于后续查询。在槽液成份监控方面，槽液取样、自动化验、化验结果自动上传到信息管理系统，技术人员确认是否需要调整，当需要进行调整时，填写调整信息，并重新取样化验。

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