電泳槽液參數(shù)穩(wěn)定性控制在降低電泳制造成本中的應用

曾茂格

摘 要：我國的汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)取得飛速發(fā)展，行業(yè)中的競爭趨于白熱化，提升產(chǎn)品質(zhì)量降低制造費用成了各車企的焦點。本文論述在汽車涂裝電泳工藝過程中，結合SPC控制理論、電泳仿真、成本分析等，對電泳槽液參數(shù)進行穩(wěn)定性控制;改善槽液參數(shù)過程能力，并提升電泳膜厚的穩(wěn)定性，為降低電泳制造成本提供理論基礎。

關鍵詞：SPC 電泳仿真;參數(shù)穩(wěn)定性控制;降成本

1 電泳成本組成分析

電泳工序的成本主要分為前處理輔料成本及電泳上膜成本，其中電泳上膜成本是影響總體成本的主要因素。

各個汽車主機廠家都會結合自己的企業(yè)標準及技術要求去制定自己的膜厚標準，例如采用某配套供應商的HT-8000牌號的高泳透力、高外觀質(zhì)量電泳漆，對于膜厚項目中的車身外表面膜厚，要求滿足：車身外表面膜厚≥15μm。為了更好的控制生產(chǎn)制造成本，兼顧車身防腐蝕性能質(zhì)量的要求，在生產(chǎn)制造過程中，會將車身外表面膜厚往技術要求的下限附近進行控制，同時保證車身外表面最低點膜厚不低于15μm。

2 控制電泳成本方法概要

2.1 尋找電泳膜厚最低點

首先我們要尋找某車型的外表面膜厚的最低點位置，以便控制最低點滿足技術要求中的下限要求。采用電泳仿真軟件ECoatMaster對生產(chǎn)線參數(shù)進行建模：數(shù)字化建立電泳槽尺寸、液位、陽極分布、過線軌跡、電泳時間等信息（如下圖）：

建模完成后結合自身生產(chǎn)線輸入電壓參數(shù)、涂料參數(shù)等數(shù)據(jù)，并進行實際生產(chǎn)擬合校正。校正完畢后即可根據(jù)車型數(shù)字化模型采用電泳仿真軟件對車身膜厚隨時間的變化結果進行仿真模擬，以下為某車型在電泳結束時的仿真結果圖：

我們可以看到位于車身頂蓋前部的X點為車身電泳過程的外表面膜厚最低點。

2.2 電泳膜厚最低點現(xiàn)狀統(tǒng)計

明確電泳膜厚最低點后，我們便可以對電泳膜厚最低點進行數(shù)據(jù)分析，通過采取過程參數(shù)穩(wěn)定性控制手段，使膜厚接近且滿足質(zhì)量要求的下限值。

以下為未進行電泳參數(shù)穩(wěn)定性控制的X點膜厚數(shù)據(jù)統(tǒng)計表：

可以看出，該數(shù)據(jù)的均值較高，數(shù)據(jù)較為分散，且統(tǒng)計最低值與規(guī)格下限相差（16.1-15.0）=1.1μm，具有一定的過盈量，存在成本優(yōu)化空間。

2.3 膜厚正態(tài)分布理論基礎

在進行參數(shù)的穩(wěn)定性控制前，我們先來了解一下統(tǒng)計與過程控制SPC中的正態(tài)分布±3σ控制理論：

由于“小概率事件”和假設檢驗的基本思想“小概率事件”通常指發(fā)生的概率小于5%的事件，認為在一次試驗中該事件是幾乎不可能發(fā)生的。由此可見X落在（μ-3σ，μ+3σ）以外的概率小于3‰，在實際問題中常認為相應的事件是不會發(fā)生的，基本上可以把區(qū)間（μ-3σ，μ+3σ）看作是隨機變量X實際可能的取值區(qū)間，這稱之為正態(tài)分布的“3σ”原則[1]。

我們把以上區(qū)間分布的概率P值稱之為對應條件下的置信合格率。為了使電泳膜厚在理論上低于技術要求的情況幾乎不可能發(fā)生，即電泳膜厚需要滿足99.74%的置信合格率，即μ-3σ≥技術要求。為了更好的進行成本控制，應使（μ-3σ）數(shù)據(jù)趨近于技術要求的下限，同時減小σ值的大小。可以通過提升各個槽液參數(shù)的過程能力，改善電泳過程的穩(wěn)定性來實現(xiàn)。

在電泳過程中，影響車身電泳膜厚的關鍵參數(shù)分為兩類：第一類為生產(chǎn)線線體本身所具有參數(shù)，例如節(jié)拍、電泳時間、涂料參數(shù)、電泳陽極分布等，此類參數(shù)為基本不調(diào)整參數(shù)，非重要原因不去更換或調(diào)整。另一類為隨線調(diào)整參數(shù)如電泳槽液溫度、電壓、電導率、固體分含量、PH值?；诓垡簻囟?、電壓為數(shù)字化反饋控制較為穩(wěn)定，因此我們重點管控電泳固體分含量、電泳槽液電導率及電泳PH值的穩(wěn)定性。

3 分析并控制影響電泳膜厚的重要槽液參數(shù)

3.1 現(xiàn)有槽液參數(shù)的過程能力與膜厚結果分析

運用Minitab2.0工具對電泳固體分含量、電泳槽液電導率及電泳PH值參數(shù)進行分析，統(tǒng)計某時間段的槽液過線參數(shù)的波動情況，其過程能力及整體μ±3σ波動范圍情況如下：

電泳固體份含量的過程能力分析：

槽液電導率的過程能力分析：

PH值的過程能力分析：

列表匯總1：改善前電泳槽液參數(shù)能力現(xiàn)狀分析：

根據(jù)參數(shù)的潛在過程能力Ppk的大小，我們可以看出：以上槽液參數(shù)的穩(wěn)定性不足，在此參數(shù)下的膜厚分布分析情況如下圖所示：

因膜厚項為單邊規(guī)格控制，且越靠近規(guī)格下限越有利于車企的成本控制，因此，收窄膜厚項的μ±3σ區(qū)間范圍為我們工作的重點。

3.2 槽液參數(shù)穩(wěn)定性影響因素分析

在實際的工作中，我們對電泳關鍵參數(shù)的過程開展人、機、料、法、環(huán)、測系統(tǒng)工具的應用分析：

3.3 進行槽液參數(shù)穩(wěn)定控制

并做出以下提升措施：

可以看出，通過穩(wěn)定性控制槽液參數(shù)，使槽液參數(shù)的μ±3σ區(qū)間范圍明顯收窄，各參數(shù)的Cpk過程能力提升顯著，此時的產(chǎn)品特性電泳外表面最低點膜厚的μ±3σ區(qū)間范圍也明顯收窄，外表面膜厚的數(shù)據(jù)精準度在提升。

5 總結

改善前電泳外表面膜厚最低點在滿足99.74%置信合格率的情況下，其μ±3σ下界限為16.1μm，均值為17.06μm;改善后，同樣在滿足99.74%置信合格率要求，其μ±3σ下界限僅為15.7μm，均值為16.5μm;在不降低質(zhì)量要求、不增加質(zhì)量風險的前提下為達成全車身理論膜厚降低降成本提供基礎。

我們下一步可以繼續(xù)做獨立單一變量的參數(shù)調(diào)整來降低電泳膜厚，如微調(diào)降低電壓、微調(diào)降低固體分含量等措施，只需保證定電泳最低點膜厚滿足99.74%置信合格率，且其μ±3σ下界限接近并趨于15.0μm（技術要求的下限）即可。

參考文獻：

[1]百度百科-正態(tài)分布——2020.05.09.