◆湯道飛 黃桂紅 汪美珍 / 文

降低GIS殼體缺陷量

◆湯道飛 黃桂紅 汪美珍 / 文

為持續(xù)改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高顧客滿(mǎn)意度，正泰電氣股份有限公司對(duì)外部顧客投訴的關(guān)注度不斷提高，每年開(kāi)展第三方滿(mǎn)意度調(diào)查，并將滿(mǎn)意度指標(biāo)納入績(jī)效考核。從2012年GIS（氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備）產(chǎn)品外部質(zhì)量信息統(tǒng)計(jì)分析得知，下半年共發(fā)生殼體缺陷投訴多起，遠(yuǎn)大于公司的內(nèi)部規(guī)定要求（GIS殼體缺陷量≤10件/年），給產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)了隱患，也影響了顧客滿(mǎn)意度。

為此公司領(lǐng)導(dǎo)要求成立QC專(zhuān)項(xiàng)攻關(guān)小組進(jìn)行整改。課題設(shè)定為：降低GIS殼體缺陷量。

GIS產(chǎn)品以SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)，廣泛用于各種形式的輸配電系統(tǒng)中。而GIS殼體又是GIS產(chǎn)品的關(guān)鍵零部件，它由法蘭、筒體和支架等附件焊接而成，通過(guò)內(nèi)部充入SF6氣體來(lái)檢測(cè)焊縫的氣密性。

目標(biāo)設(shè)定及可行性分析

根據(jù)公司內(nèi)部規(guī)定要求及外部質(zhì)量信息分析結(jié)果，小組將本次活動(dòng)目標(biāo)設(shè)定為：GIS 殼體缺陷量≤4件/半年，并對(duì)目標(biāo)可行性進(jìn)行了分析。

小組成員針對(duì)2012年7月～12月GIS殼體缺陷情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，共有缺陷13件其中殼體漏氣缺陷占?xì)んw缺陷量的84.62%；進(jìn)一步針對(duì)殼體漏氣的不同部位統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，支架焊縫漏氣現(xiàn)象又占?xì)んw漏氣問(wèn)題的81.82%，由此可以看出“殼體支架焊縫漏氣”是造成殼體缺陷量高的關(guān)鍵問(wèn)題。 如果殼體支架焊縫處的漏氣缺陷能夠解決，則GIS殼體缺陷量可降低69.25%（84.62%×81.82%）（即可降低9件），則小組本次活動(dòng)設(shè)定的目標(biāo)：GIS 殼體缺陷量≤4件/半年可以實(shí)現(xiàn)。

針對(duì)GIS殼體焊接缺陷，公司領(lǐng)導(dǎo)指定了兩名工藝主管及一名曾獲第五、六屆焊接技能比武一、二等獎(jiǎng)的GIS殼體焊接熟練工參加攻關(guān)小組，并調(diào)配了優(yōu)良的焊接與檢測(cè)設(shè)備。而小組成員一直致力于GIS 殼體改進(jìn)工作，在GIS殼體制造工藝、工藝裝備設(shè)計(jì)、殼體焊接等方面具備了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和良好的團(tuán)隊(duì)精神與創(chuàng)新意識(shí)，先后完成了如“提高GB殼體多孔翻邊中心尺寸合格率”、“提高GIS支筒圓弧加工效率”等多項(xiàng)技術(shù)工藝攻關(guān)課題，曾獲得 “一種裝焊夾具（201120268681.1）”和“一種車(chē)床夾具（201220736751.6）”等專(zhuān)利。

因素分析，確認(rèn)要因

本次活動(dòng)改進(jìn)的支架焊接環(huán)節(jié)是將筒體和支架有效連接的重要流程。其工藝流程分為清理、打底焊、填充焊接、滲透檢測(cè)等。焊接結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣、接頭質(zhì)量的好壞，直接影響焊縫的氣密性和強(qiáng)度。

小組成員經(jīng)過(guò)討論，應(yīng)用系統(tǒng)圖對(duì)支架焊接漏氣問(wèn)題進(jìn)行了原因分析，總共分析出了4個(gè)末端因素。

針對(duì)這4個(gè)末端因素，小組制定了相應(yīng)的要因確認(rèn)計(jì)劃，明確了確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)和方法。

要因確認(rèn)1，化學(xué)成分不合格。小組成員對(duì)不合格退廠的筒體、支架進(jìn)行取樣，委托公司試驗(yàn)站進(jìn)行化學(xué)成分分析；同時(shí)，公司還委托外部試驗(yàn)部門(mén)進(jìn)行了原材料金相分析。從檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，原材料的化學(xué)成分分析及金相分析與技術(shù)要求比對(duì)均為合格，判定為非要因。

要因確認(rèn)2，抗拉強(qiáng)度不合格。小組成員對(duì)不合格退廠的筒體、支架進(jìn)行取樣，委托公司試驗(yàn)站進(jìn)行抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果均符合技術(shù)要求（樣本：筒 8ZDK.268.086；支架 5ZDK.043.009）。判定為非要因。

要因確認(rèn)3，支架與筒體板材厚度差別大。小組成員查看了設(shè)計(jì)圖紙的技術(shù)要求：筒體材料（鋁板）厚度要求為8mm和支架材料（鋁板）厚度要求為16mm，兩者相差懸殊。依板材焊接受熱變形的基本規(guī)律，筒體壁厚與彎板料厚懸殊大，焊接時(shí)筒體側(cè)則受熱偏多，此處成為影響殼體強(qiáng)度的最薄弱部位。經(jīng)過(guò)小組成員論證，判定此項(xiàng)因素為要因。

要因確認(rèn)4，支架與筒體接觸面小。小組成員對(duì)不合格退廠的殼體支架與筒體處的焊縫數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得出焊接長(zhǎng)度為880mm，受力面積僅有7680mm2 ，同時(shí)經(jīng)過(guò)仿真軟件（ANSYS Workbench），對(duì)殼體支架的底架連接處施以?xún)蓚€(gè)方向的外力，分析發(fā)現(xiàn)支架與筒體的焊縫為應(yīng)力最大位置，判斷此處為薄弱點(diǎn)。小組成員經(jīng)過(guò)論證，判定此項(xiàng)因素為要因。

小組成員經(jīng)過(guò)對(duì)末端因素逐項(xiàng)確認(rèn)，確定了導(dǎo)致殼體支架焊縫開(kāi)裂的兩個(gè)主要因素：支架與筒體板材厚度不均、支架與筒體接觸面小等。

制定計(jì)劃，實(shí)施對(duì)策

根據(jù)確認(rèn)的兩個(gè)要因，小組通過(guò)矩陣分析，選擇最佳實(shí)施方案，制定了對(duì)策表。

對(duì)策實(shí)施1，原結(jié)構(gòu)中，設(shè)計(jì)圖紙支架厚度采用16mm為行業(yè)經(jīng)驗(yàn)值,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)支架等零部件無(wú)明確要求。小組將支架厚度由16mm改為公司常用規(guī)格12mm，并進(jìn)行了受力分析，從4個(gè)直徑為22的光孔處施加了水平方向的交變力，進(jìn)行交變載荷運(yùn)輸顛簸試驗(yàn)，顯示支架可承重約1.5噸（而筒體自重僅有55kg），實(shí)踐證明，能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。

改進(jìn)后，在筒體厚度不改變的情況下，在筒體與支架之間增加了一層過(guò)渡板，板厚為8mm,支架厚度采用12mm，不但有效減少了各焊接件間的厚度差，而且減小了熱輸入不均勻現(xiàn)象，保證了焊接的可靠性。

對(duì)策實(shí)施2，增加分體式補(bǔ)強(qiáng)板。小組成員通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)?zāi)M，并結(jié)合焊接實(shí)際，采取如下措施：

1）在支架處增加4件半圓形補(bǔ)強(qiáng)板。補(bǔ)強(qiáng)板緊貼筒體焊接，采用圓弧形；筒體與支架焊接處有一縱焊縫，需避讓開(kāi)，所以一處支架上分別增加兩件補(bǔ)強(qiáng)板。一個(gè)筒體上安裝兩件彎板，需增加4件補(bǔ)強(qiáng)板。

2）圓弧半徑與筒體外徑一致。圓弧半徑確定：主母線(xiàn)外殼筒體外徑為Φ508mm，為此補(bǔ)強(qiáng)板內(nèi)徑采用R254mm；厚度的確定：考慮到與筒體焊接時(shí)受熱均勻，補(bǔ)強(qiáng)板厚度采用與筒體板厚一致，采用8mm厚鋁板5052-H112；外形尺寸的確定：從增加焊縫長(zhǎng)度、受力面積考慮，兼顧殼體安裝手孔位置，預(yù)定尺寸為寬度130mm，角度為48度。

小組成員對(duì)改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論驗(yàn)證，將改進(jìn)前后的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析，焊縫長(zhǎng)度及焊接受力面積均提高了55%。將改進(jìn)后的彎板、筋板、補(bǔ)強(qiáng)板等零部件與筒體進(jìn)行焊接試制。焊接過(guò)程順利，原有焊接工藝適用于改進(jìn)后的支架焊接。經(jīng)檢驗(yàn)，焊縫外觀滿(mǎn)足質(zhì)量要求，尺寸符合圖紙要求。

小組將本次活動(dòng)的成果經(jīng)公司審批、入庫(kù)歸檔保存，并下發(fā)實(shí)驗(yàn)。

通過(guò)殼體結(jié)構(gòu)改進(jìn)并實(shí)施，殼體支架焊縫開(kāi)裂漏氣問(wèn)題得到了解決。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，改進(jìn)后生產(chǎn)的GIS殼體，發(fā)貨及安裝現(xiàn)場(chǎng)無(wú)支架開(kāi)裂漏氣問(wèn)題的信息反饋。

小組成員總結(jié)了PDCA循環(huán)的總效果，對(duì)GIS殼體缺陷量情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，半年內(nèi)僅發(fā)生2件殼體輕微缺陷的投訴，且為外觀磕碰和尺寸偏差問(wèn)題，無(wú)一例漏氣發(fā)生。遠(yuǎn)低于小組目標(biāo)GIS 殼體缺陷量≤4件/半年?；顒?dòng)目標(biāo)達(dá)成。

這次QC項(xiàng)目中，支架彎板和筋板厚度由16mm改為12mm, 改進(jìn)后可實(shí)現(xiàn)每件材料成本降低82.5元，鞏固期內(nèi)共節(jié)約了11550元，加之間接經(jīng)濟(jì)效益5萬(wàn)多元，創(chuàng)造年度經(jīng)濟(jì)效益9.6萬(wàn)多元。

小組將有效的措施固化成了5項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)文件。

（作者單位：正泰電氣股份有限公司）