浅谈TPM在选择性波峰焊设备管理中的应用

吕文锋，王海军

（南瑞集团（国网电力科学研究院）有限公司，国电南瑞科技股份有限公司，江苏 南京 210061）

全员生产维修体制(Total Productive Maintenance)简称TPM。TPM理念的核心就是点检定修制。点检定修制是一套制度化的、比较完善的科学管理方式，它要求按规定的检查周期和方法对设备进行预防性检查，取得准确的设备状态信息，并据此制订有效的维修对策，在适当的时间里进行恰当的维修，以有限的人力完成设备所需要的全部检修工作量，把维修工作做在设备发生故障之前，使设备始终处于最佳状态，其实质就是以预防维修为基础、以点检为核心的全员维修制度。其主要内容有：

第一，实行全员维修制。凡参加生产过程的一切人员都要参加设备维修工作。生产操作人员负有用好、维护好设备的直接责任，要承担设备的清扫、紧固、调整、给油脂、小修理和日常点检业务。各经营、生产管理职能部门从各自不同的角度都要参加设备管理。设备管理工作纳入公司的经营计划，设备管理目标是公司及车间的长期目标之一。

第二，对设备进行预防性管理。通过点检人员对设备进行点检来准确掌握设备技术状况，实行有效的计划维修，维持和改善设备工作性能，预防事故发生，延长机件寿命，减少停机时间，提高设备的有效作业率，保证正常生产，降低维修费用。

第三，以提高生产效益为目标，提高检修计划性。合理精确地制订定年修计划，统一设定定修模型。提高检修人员的工时利用率，检修工作实行标准化管理。

1 根据TPM理念开展选择性波峰焊设备的维护检修

选择性波峰焊可以进行特殊通孔器件的高质量焊接，近几年在电子加工行业逐渐流行起来，设备主要由助焊剂喷涂、预热和焊接三个模块构成。通过编写焊接程序，助焊剂喷涂模块可对焊点进行选择性喷涂，经预热模块预热，再由焊接模块对焊点逐点焊接。利用TPM管理理念，我们从五个方面开展选择性波峰焊的维护检修：定点、定法、定标、定期、定人。

1.1 定点

所谓定点指的是设定维修检查的部位、项目和内容。针对我们使用的德国某品牌的选择性波峰焊设备，维护检修主要关注以下模块：助焊剂喷涂模块、预热模块、焊接模块、传感器、输送及夹持系统。

（1）助焊剂喷涂模块。助焊剂喷涂模块可以对每个焊点依次进行选择性喷涂，正确的维护是保证喷涂精确度和喷涂量的必要条件。在喷涂的过程中，必然有部分助焊剂残留在喷嘴上，有机溶剂挥发后就会产生凝结，每次开机生产前必须用蘸了酒精的无尘布清洁助焊剂喷头和周围，去除喷头上的助焊剂残留，避免喷头被堵住导致生产前几块PCB时助焊剂喷涂不良（助焊剂中含有溶剂，如果不清洁喷头，开机一段时间助焊剂也能喷出，但喷涂不稳定）。我们建议在以下三种情况下要进行彻底的保养：①设备连续运行3000小时；②设备连续运行1年；③设备停用1周以上后重新开机前，这时应按照作业指导书进行全面维护。彻底保养时要做好对喷头的内部清洁，清洁喷头内部雾化装置的最好的办法就是用超声波清洗这些被严重污染的零件（使用超声波前将清洁溶剂加热到65摄氏度左右，这样能大大增强去污能力）。我们还要彻底检查助焊剂喷涂模块的管路和密封部件，任何管路损坏和部件松动都会影响到助焊剂的实际喷涂效果，甚至会污染传感器，造成信号的紊乱。

（2）预热模块。PCB板焊接前进行预热可以防止线路板以及电子零件因温度突变造成的损坏，还能让助焊剂充分浸润金属表面去除金属表面的氧化层，从而达到最好的焊接效果。若线路板得不到良好的预热，还会产生桥连、空焊、冷焊、虚焊等焊接缺陷。所以每次开机前要检查预热模块，看看预热玻璃是否有破裂和皲裂，如有要及时更换。若没有破损只需用柔软的棉布蘸水或者酒精擦去预热玻璃表面的附着物。

长时间的使用会使预热玻璃表面留下顽固的助焊剂残留物，助焊剂残留会影响预热模块红外线的传导，从而影响预热效果。此时需要用清洁剂对预热玻璃表面进行清洁，最好使用助焊剂厂商推荐的清洁剂，清洁工作必须在预热玻璃冷却的状态下进行。其实，只要能坚持做好日常清洁工作，我们发现并不需要清洁剂，清水完全可以达到清洁效果。热电偶是预热温度的监督者，是良好预热的保证。热电偶和加热管平行安装在同一平面上，当然它损坏时会发生变形，因此在保养过程中发现热电偶与加热管不平行时，则需要更换热电偶。

（3）焊接模块。焊接模块是选择性波峰焊机器上最复杂最重要的模块，它由位于上部的热风加热模块、位于中间的传输模块和位于下面的焊接喷头三部分组成，它的工作状态直接影响到线路板焊接的精度和质量，所以焊接模块的维护检修是最复杂但又最重要的。当波峰开关打开的时候喷嘴应该完全被焊锡浸润，如果出现没有浸润的部分，焊锡的流动将受阻，波峰的稳定性和焊接的准确性会受到很大的影响。此时应及时进行去氧化操作，否则还可能造成喷嘴的迅速氧化，使喷嘴报废。

在使用小（外径为6mm，内径为3mm）喷嘴时，大约每20小时会产生170g的氧化物（主要是锡灰和锡渣），氧化物过多会影响锡的流动性，它是造成空焊、连条等焊接缺陷的主要因素，当锡的液位较高的时候，较多的氧化物甚至会导致氮气出口堵塞，使氮气保护作用部分或完全丧失，使焊锡快速氧化，严重破坏焊接质量。根据所使用的喷嘴不同，为保证生产的持续性，应在保证焊接质量的前提下，设定尽可能长的清理间隔，建议每次氧化物的重量不要超过200克，否则可能会对焊接质量产生不利影响。清理过程中应尽量清除锡灰、锡渣，以最大限度地延长清锡的时间间隔。还要注意检查氮气出气口是否被堵，如果有异物应及时清除。另外，在清锡过程中，要注意对氮气罩的“轻拿轻放”，氮气罩是陶瓷制品，极易损坏，它的损坏会使氮气的保护作用丧失。在打开并拿出锡锅锅盖的过程中往往会有焊锡滴落，这些焊锡可能会堵塞氮气接口，因此在拆走锅盖之前要把两个外部接口水平压倒。

（4）传感器。选择性波峰焊是机电一体化设备，使用各种传感器来监视和控制生产过程中的各种参数，在机器关闭的状态下目视检查所有的传感器，用柔软的无尘布或无尘纸清洁各传感器。由于我们生产的线路板外形各异，传感器也需要根据需要进行适当的灵敏度的调节，才能让传感器正常的工作。

（5）输送及夹持系统。手工插装好的线路板要保持原有状态到达三个工作区并准确定位，输送和夹持系统就必须保持平滑和稳定。

生产中要留意输送链条和夹板机构发出的声音，当声音不规律时，往往说明传送和夹板机构已经不够平稳了。不平稳主要由三大原因造成：①输送和夹持的零件被助焊剂和灰尘污染，需要及时清洁；②输送和夹持的零件松动或损坏，要及时上紧或更换；③润滑不良，要定期进行润滑，加润滑油时，要让部件持续运动，以保证润滑油均匀的分布到所有位置，避免润滑油积聚后滴落，当油污覆盖到传感器上时会导致传感器失灵。一层薄薄的油膜就可以保证润滑了，添加过多的润滑油容易造成污染。

1.2 定法

所谓定法即是定维修检查的方法。针对选择性波峰焊设备，主要采用五感法，配合相应工具和仪器。首先采用眼看，从外观上观察是否存在缺陷，譬如螺丝松动或者类似的问题；其次采用耳听，设备是否有异响；接着采用专有的工具对设备的一些部位进行定期检查，确保设备的完好性，做到防患于未然；最后时时留意PCB板件的焊接质量，如有质量问题，则要深入研究产生这些质量问题的原因，分析究竟是PCB板件问题、焊接材料问题，还是设备问题。

1.3 定标

所谓定标即是制订维修检查的标准。针对选择性波峰焊设备，我们分别制定了维修技术标准和点检标准，参照厂家的技术图纸和使用说明书，国内外同类设备或使用性质类似设备的技术资料，以及我们的实践经验。标准的主要内容包括作业名称、使用工具、作业条件、作业人数、作业时间、总工时、作业要素（项目）、作业内容、作业者等。

1.4 定期

所谓定期即是设定维修检查的周期。针对选择性波峰焊设备，我们制定了日常点检、一级保养及年度保养三级保养制度。

1.5 定人

所谓定人即是确定维修检查由谁实施，明确操作者、线长及设备管理部门在选择性波峰焊维护检修工作中各自的职责。通过TPM管理理念在我公司选择性波峰焊维护检修工作中的应用，近几年设备故障率及设备综合效率一直保持在良好的水平，达到预期的效果。