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粉末冶金生產(chǎn)追溯的難點及解決思路

作者：Hanthink 發(fā)布時間：2023-06-30 09:15:31 2931

粉末冶金，正如字面意思

，是利用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)
，制造金屬材料、復合材料以及各種類型制品的工藝技術(shù)
。其生產(chǎn)工藝與陶瓷的生產(chǎn)工藝有相似的地方，均屬于粉末燒結(jié)
。

利用粉末冶金技術(shù)，可以制造各種金屬產(chǎn)品

，其中部分無法采用傳統(tǒng)鑄造方法和機械加工方法制備的材料和復雜零件也可用粉末冶金技術(shù)制造。

該技術(shù)具備顯著節(jié)能

、省材、性能優(yōu)異
、產(chǎn)品精度高且穩(wěn)定性好等優(yōu)點
，且適合大批量生產(chǎn)。目前已廣泛應用于交通
、機械、電子
、航空航天、兵器
、生物、新能源
、信息和核工業(yè)等領(lǐng)域。

粉末冶金的生產(chǎn)工藝

粉末冶金的生產(chǎn)工藝

，主要過程包含粉末的生產(chǎn)
、利用模具，將粉末壓制成型
、對成型的毛坯進行燒結(jié)、二次作業(yè)包含擠壓
、淬火等工藝
。

圖片

（1）粉末生產(chǎn)：粉末的生產(chǎn)過程包括粉末的制取

、粉料的混合等步驟
。為改善粉末的成型性和可塑性通常加入機油
、橡膠或石蠟等增塑劑。

（2）將混合粉末制成壓塊：粉末在15-600MPa壓力下

，壓成所需形狀
。主要的固結(jié)過程涉及壓入剛性工具箱，該工具箱包括模具
，沖頭，可能還包括心軸或芯棒
。

圖片

（3）燒結(jié)坯以增強完整性和強度：在保護氣氛的高溫爐或真空爐中進行

。燒結(jié)不同于金屬熔化，燒結(jié)時至少有一種元素仍處于固態(tài)
。燒結(jié)過程中粉末顆粒間通過擴散、再結(jié)晶
、熔焊、化合
、溶解等一系列的物理化學過程，成為具有一定孔隙度的冶金產(chǎn)品
。

圖片

（4）二次作業(yè)：對于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度

、耐磨性的制件還要進行燒結(jié)后處理。后處理包括精壓
、滾壓、擠壓
、淬火
、表面淬火
、浸油
、及熔滲等
。

隨著粉末冶金技術(shù)的發(fā)展，中國粉末冶金在國際的占有率不斷攀升

，國內(nèi)粉末冶金企業(yè)為提升競爭力，紛紛進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型
，漢思總結(jié)了《借助MES系統(tǒng)實現(xiàn)粉末冶金行業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型》，針對粉末冶金生產(chǎn)過程中的痛點
，解決方案以及取得的效果和價值進行了詳細說明，可點擊鏈接查看
。

《借助MES系統(tǒng)實現(xiàn)粉末冶金行業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型》

本文在上文的基礎(chǔ)上

，針對不同的生產(chǎn)方式
，如大批量生產(chǎn)和小批量生產(chǎn)方式
，所采取的不同的生產(chǎn)追溯方式進行探討。

粉末冶金的生產(chǎn)追溯難點

粉末冶金所生產(chǎn)出來的成品
，對機械性能
、物理性能如硬度
、強度等都有特別的要求
。比如用于發(fā)動機或變速箱的齒輪等產(chǎn)品
，客戶對產(chǎn)品的品質(zhì)要求極其嚴格
，會定期至生產(chǎn)現(xiàn)場審核產(chǎn)品的追溯情況，要求產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中具有完整的、準確的追溯信息
。

圖片

在粉末冶金生產(chǎn)過程中

，主要的追溯“斷點”在燒結(jié)工藝
。在混合粉末制成壓塊后
，所生產(chǎn)的產(chǎn)品已經(jīng)成型了
，針對產(chǎn)品的單件追溯
，在這時候已經(jīng)開始
，在燒結(jié)前
，對生產(chǎn)的追溯采用常見的方法都可以解決
，現(xiàn)場執(zhí)行的情況一般也較好
；但是因為后面會經(jīng)過燒結(jié)工藝，由于燒結(jié)爐高溫的影響
，無法使用標簽或者RFID等技術(shù)進行追蹤
。另外
，在燒結(jié)前半成品還較松散
，其狀態(tài)不允許在該表面上打刻條碼
。而且在燒結(jié)后，產(chǎn)品的尺寸會收縮（收縮的幅度各異
，部分可達40%以上）
，若在產(chǎn)品上打印條碼等信息
，從燒結(jié)爐出來后，條碼的尺寸也會發(fā)生變化而無法識別
。所以
，采用打刻條碼的方式也行不通
。

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那么一方面是客戶越來越嚴格的追溯要求，另一方面是在燒結(jié)過程中

，各種追溯技術(shù)的失效，到底應該如何解決這個問題呢
。

粉末冶金的生產(chǎn)追溯解決方案

要解決粉末冶金的生產(chǎn)追溯問題

，首先需要區(qū)分粉末冶金企業(yè)的生產(chǎn)方式，是大批量小品種的生產(chǎn)方式
，還是小批量的生產(chǎn)方式
。這決定了在燒結(jié)爐的入口和出口，是采用批次追溯的方式
，還是單件追溯的方式。

批次追溯：

在壓制成型后

，將壓制成型的半成品放到產(chǎn)品車上，因為壓制的半成品目前還不受壓
，故在產(chǎn)品車上，將半成品每層分隔開來
。并為每個產(chǎn)品車賦一個追溯碼，將粉末的批次信息
、工單信息
、模具
、設(shè)備等系統(tǒng)進行關(guān)聯(lián)
。若相應的粉末批次
，或者模具等發(fā)生變化
，則會重新生成不同的批號信息
。

圖片

在進燒結(jié)爐之前，對產(chǎn)品車的批號進行掃描

，錄入系統(tǒng)。在出燒結(jié)爐時，依據(jù)進入燒結(jié)爐的先后順序
，重新生成新的
，相應批號信息
，實現(xiàn)對燒結(jié)以后的
，二次操作
、包裝
、出庫等過程的追蹤
。

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可以看出，針對批次追溯

，在生產(chǎn)過程中，主要是針對載具進行追蹤
，如產(chǎn)品車和托盤等
，而在燒結(jié)前后
，利用進出的隊列批號的對應
，從而實現(xiàn)了對產(chǎn)品生產(chǎn)過程的追溯。

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單件追溯：

小批量生產(chǎn)，一般需要對單件進行追溯

，而在燒結(jié)前后
，都需要換盤
，如果只針對托盤進行追溯
，已無法實現(xiàn)對單件的追溯了，只能采用其它的追溯方式
。我們結(jié)合晶圓的追溯方式，為此種追溯的解決方案提供一個思路
。

晶圓在倒裝焊的生產(chǎn)過程中的追溯與粉末冶金在燒結(jié)過程中的追溯有諸多相似之處，比如產(chǎn)品上都無法通過打刻條碼和標簽

，也都需要進行單件追溯
。

晶圓通過對載具進行區(qū)域劃分，即載具的每一個具體的位置

，都有對應的二維碼進行追蹤
。通過這個二維碼
，實現(xiàn)對產(chǎn)品的單件追溯
。當對載具進行切換的時候
，將新舊載具的位置二維碼進行對應，在最后完成品可以打刻或粘貼標簽的時候
，將前面的載具標簽與完成品標簽進行關(guān)聯(lián)
，最終實施對完成品的單件追蹤。

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參考晶圓的追溯方式

，也可以對燒結(jié)過程中使用的載具的具體區(qū)域進行條形碼的定位。在進燒結(jié)爐前
，將單個毛坯的批號與載具具體位置的批號關(guān)聯(lián)；出燒結(jié)爐時
，將載具具體位置批號與成品批號再次關(guān)聯(lián)
；利用載具具體位置批號這個橋梁
，實現(xiàn)燒結(jié)前后產(chǎn)品批號的追溯
。

當然

，粉末冶金的產(chǎn)品不會像晶圓這么尺寸一致
，我們可以靈活設(shè)定載具具體位置的批號，以適應粉末冶金形狀各異的產(chǎn)品
。

結(jié)語

。Hi Pharma基礎(chǔ)技術(shù)架構(gòu)采用Hanthink SmartWork平臺，該平臺已發(fā)展10余年
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以上是漢思對粉末冶金生產(chǎn)追溯的難點進行了總結(jié)

，特別是在燒結(jié)過程中的追溯問題進行分析。對于批次追溯而言
，已經(jīng)有比較成熟的解決方案
，而對于單件追溯來說，所需投入的資源肯定比批次追溯更多
，我們結(jié)合晶圓的追溯方式，提出追溯的思路
。

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