某继电器内部多余物分析及控制措施

张朝权

（贵州航天电器股份有限公司,贵阳 550009）

1 前言

在密封继电器的生产过程中，受工艺水平限制，由于生产操作人员素质、生产原料、产品控制方法、生产环境和生产工艺等原因，引入外部多余物质，称之为多余物。有些多余物在随整机测试过程中未被发现，吸附或粘接在腔体内部的某个角落，在后续应用过程中，由于受到振动、噪声失重等极限环境的影响，很容易被激活游离出来，并在密封腔体内无规则的运动，可能造成继电器断路、短路卡死等严重危害。继电器内部可动多余物是导致密封继电器失效的主要原因之一，据相关文献记载，国内外20%以上密封元器件失效都是由于密封腔体内部存在多余物导致，由此可见，多余物问题严重威胁了密封继电器的可靠性。

我公司某系列继电器在筛选过程中有较大比例的多余物失效，长期以来一直没有得到有效控制，严重制约了该系列产品投入产出率及产品可靠性，为此，我公司进行了该系列继电器工艺攻关，以求彻底解决该系列继电器内部多余物问题。

2 继电器内部产生多余物的机理分析

攻关前，该系列继电器PIND筛选合格率低，平均只有91.42%，同时用户现场使用发生的由于多余物而产生的故障率也居高不下。造成这些问题的因素众多，包括了从材料、产品生产的过程控制以及检测等多方面的原因。继电器内部产生多余物的因果分析树图见图1。

2.1 操作人员因素

主要指从事多余物控制岗位的部分操作人员对工艺文件执行不到位，操作技能不高，责任心差等。

2.2 金属多余物

金属多余物主要有焊接飞溅物，金属零组件的易落毛刺产生的多余物，金属零件由于镀层受损伤产生的脱落物等。

（1）焊接飞溅物。焊接产生的飞溅物都是金属，危害极其严重，且不容易去除。易产生多余物的点焊工序主要集中在轴固定片、支架、总装焊接等工序上。产生这种飞溅与零件表面质量、设备、工艺参数等都有关系。金属飞溅物是目前继电器内部多余物的主要来源之一。

（2）金属零、组件毛刺。继电器金属零件和组件上由于加工（比如铰孔、切边等）所产生的毛刺、飞边等是难免的，在装配的过程中极易脱落，即使是未脱落在使用或环境力学作用下随时可能脱落而形成隐患。

（3）镀层损伤脱落物。在继电器组装过程中，金属零件表面被端部较尖的硬物（如尖嘴钳、镊子钳、校正棒、去飞溅刀等）划伤后，就容易使镀层脱落，即使未脱落，在产品使用或环境力学作用下也随时可能脱落而形成隐患。

2.3 非金属多余物

非金属多余物主要有非金属材料的毛刺、飞边产生的易落多余物，装配环境中掉入产品内部的细小多余物，零件材料表面由于静电作用吸附的微小多余物等。

（1）非金属零、组件毛刺多余物。由于加工（比如绝缘薄膜冲孔落料）所产生的飞边是难免的，在装配的过程中极易脱落，即使是未脱落在使用或环境力学作用下随时可能脱落而形成隐患。

（2）装配环境中多余物。产品的整个装配环境如果不达标，则在这种环境中的产品非常容易被污染。

（3）继电器零件吸附多余物。继电器所使用的材料包括金属与非金属两大类，它们都会因静电吸附微小多余物，特别是非金属材料的作用最为强烈，使多余物去除难以彻底。

2.4 其它方面

继电器装配工艺流程造成的二次污染、工装夹具方面的原因、PIND检查等都对产品内部多余物的去除产生影响。

（1）产品二次污染。继电器装配工艺布局、工艺流程的安排容易造成产品二次污染。

（2）工装夹具。攻关前用于多余物控制的工装夹具，其操作性不理想，有的不方便使用，难免使产品的多余物漏网。用于多余物检查的显微镜的光源是固定的，不可调节，不方便小产品窄缝中的多余物检查。

（3）PIND检查。目前国内通常采用微粒碰撞噪声检测（PIND）方法检测多余物，而PIND检测准确程度与产品结构设计和装配质量、PIND检测方向、微粒判断标准、设备灵敏度、工作环境以及操作者素养等有关，在一定程度上影响了检查的准确性。

3 攻关采取的技术路线及措施

3.1 人员方面

人员定期培训，培训包含报告技能技巧培训和质量责任心的培训；建立PIND淘汰产品DPA检查制度，形成有效的监督检查和反馈机制。

3.2 金属多余物控制

（1）焊接飞溅物。设备上，采用机械和电参数可调并稳定的进口点焊机，替换已有的老式焊机，关键部位焊接的电极材料更换。在点焊工艺方面，优化点焊电参数、机械参数等工艺参数的选定，同时加强点焊后点焊飞溅物的显微镜检查和去除。

（2）金属零、组件毛刺。改进模具精度和优化模具结构，使零件本身制造质量提高，同时优化零件光饰工艺技术，去除易脱落毛刺。

（3）镀层损伤脱落物。改进继电器校正工具，避免尖锐工具对零件镀层的损伤；对零件镀层损伤的脱落物（包括未脱落的），通过镜检控制去除；强化操作工人质量教育，避免人为原因对零件表面造成不必要的损伤。

3.3 非金属多余物控制

（1）非金属零、组件毛刺。提高非金属零件的模具精度，优化模具结构，使零件本身的质量提高，保证冲模的精度，使冲模刀口的间隙保持在最小状态，从模具上保证了绝缘零件的毛刺、飞边要求。

对零件采用光饰技术等工艺手段去除易脱落毛刺。比如，继电器绝缘垫片、垫圈就采用钢球进行滚光去刺处理。

（2）装配环境中多余物。改造装配环境，保证装配环境等级达标，通过环境洁净度控制攻关保证了环境指标达到超净100级、普通100000级的标准。

（3）继电器零件吸附多余物。继电器线圈的外包层由原来静电作用极强的材料改为静电作用比较弱的材料，大大减少了这种静电吸附作用，同时也使得制成的零件毛刺和飞边大为减少。另一方面，通过超声波清洗、漂洗、多槽动态复合清洗、去离子水冲洗、氮气喷吹和封壳前的显微镜检查等措施就能够较好的解决这些问题。

3.4 其它方面

（1）二次污染控制。改进工艺布局，调整工艺流程，改变原高低环境交叉流程为低到高单一流向，防止二次污染及再污染。

（2）工装夹具。改善多余物检查工具，配备可调光源显微镜等，方便操作。

（3）PIND检查。优化设计，严格控制产品装配过程中各旋转件的轴孔配合和衔铁窜动，减少产品的机械噪声；增加PIND检测方向。

4 批产验证

按攻关采取的技术路线及措施进行进行一年来的批产验证，零件、组件的易落毛刺问题得到了有效控制，焊接飞溅物得到了有效的控制，十万级洁净室（继电器调试间）洁净度达到标准规定要求，关键工序及成品车间的工艺卫生管理制度得到了重新规划、修订与完善，PIND检测多余物漏判问题得到了有效改善。该系列继电器产品的PIND筛选合格率达到了97.71%，较攻关前提升6.29%。因此，以上措施对多余物的控制是可行有效的。

5 结论

本文通过对产生多余物的机理进行分析，分别从人员方面、金属多余物、非金属多余物等方面采取措施，通过一年来的批产验证，使得继电器多余物控制水平有了较大的提高，证明加强人员培训，控制金属多余物及非金属多余物能有效控制继电器内部多余物，并且进行了工艺文件的固化，进而使整个工艺攻关得以闭环。希望本文能够为类似继电器内部多余物控制提供参考。

[1]王国涛等.密封电子元器件多余物检测技术综述[J].机电元件,2017(01).