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粉末冶金生產(chǎn)追溯的難點(diǎn)及解決思路

作者：Hanthink 發(fā)布時間：2023-06-30 09:15:31 2943

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(fù)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(jī)械加工方法制備的材料和復(fù)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(diǎn)
，且適合大批量生產(chǎn)
。目前已廣泛應(yīng)用于交通
、機(jī)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(jìn)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(jī)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(qiáng)完整性和強(qiáng)度：在保護(hù)氣氛的高溫爐或真空爐中進(jìn)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(kuò)散
、再結(jié)晶
、熔焊
、化合
、溶解等一系列的物理化學(xué)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(jìn)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(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型
，漢思總結(jié)了《借助MES系統(tǒng)實(shí)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(diǎn)
，解決方案以及取得的效果和價值進(jìn)行了詳細(xì)說明
，可點(diǎn)擊鏈接查看。

《借助MES系統(tǒng)實(shí)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(jìn)行探討。

粉末冶金的生產(chǎn)追溯難點(diǎn)

粉末冶金所生產(chǎn)出來的成品
，對機(jī)械性能
、物理性能如硬度
、強(qiáng)度等都有特別的要求
。比如用于發(fā)動機(jī)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(yán)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(zhǔn)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(diǎn)”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?yàn)楹竺鏁?jīng)過燒結(jié)工藝，由于燒結(jié)爐高溫的影響
，無法使用標(biāo)簽或者RFID等技術(shù)進(jìn)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(dá)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
。

圖片

那么一方面是客戶越來越嚴(yán)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(yīng)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?yàn)閴褐频陌氤善纺壳斑€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(jìn)行關(guān)聯(lián)
。若相應(yīng)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
。

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在進(jìn)燒結(jié)爐之前

，對產(chǎn)品車的批號進(jìn)行掃描
，錄入系統(tǒng)。在出燒結(jié)爐時
，依據(jù)進(jìn)入燒結(jié)爐的先后順序，重新生成新的
，相應(yīng)批號信息
，實(shí)現(xiàn)對燒結(jié)以后的，二次操作
、包裝、出庫等過程的追蹤
。

圖片

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(jìn)行追蹤，如產(chǎn)品車和托盤等
，而在燒結(jié)前后，利用進(jìn)出的隊(duì)列批號的對應(yīng)
，從而實(shí)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(jìn)行追溯，而在燒結(jié)前后
，都需要換盤
，如果只針對托盤進(jìn)行追溯，已無法實(shí)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(biāo)簽

，也都需要進(jìn)行單件追溯
。

晶圓通過對載具進(jìn)行區(qū)域劃分

，即載具的每一個具體的位置
，都有對應(yīng)的二維碼進(jìn)行追蹤。通過這個二維碼
，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品的單件追溯
。當(dāng)對載具進(jìn)行切換的時候
，將新舊載具的位置二維碼進(jìn)行對應(yīng)
，在最后完成品可以打刻或粘貼標(biāo)簽的時候，將前面的載具標(biāo)簽與完成品標(biāo)簽進(jìn)行關(guān)聯(lián)
，最終實(shí)施對完成品的單件追蹤
。

圖片

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(jìn)行條形碼的定位
。在進(jìn)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(shí)現(xiàn)燒結(jié)前后產(chǎn)品批號的追溯
。

當(dāng)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(yīng)粉末冶金形狀各異的產(chǎn)品
。

結(jié)語

，研發(fā)了針對醫(yī)藥行業(yè)的Hi Pharma醫(yī)藥行業(yè)MES解決方案。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
。"]]]]" style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">

以上是漢思對粉末冶金生產(chǎn)追溯的難點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，特別是在燒結(jié)過程中的追溯問題進(jìn)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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