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2023-02-16 【水刀應用】水刀化解品質控管難題，大大提升生產效率！
【水刀加工應用】水刀加工化解品質控管的材料切割難題，大大提升生產效率！
品質保證和品質控制是工廠生產流程必經過程，無論在工廠生產或執行多久，都必須定期執行品質檢查以保持相同的品質水準。生產線上的品質控制通常涉及定期測試所生產的樣品，最重要的是這些樣品必須來自生產線。
根據定義，沒有替代的樣品是有效的，否則它不是「樣品」。品質控管過程可能涉及測試原材料以驗證材料特性。測試製造步驟以確保它們正確完成，以及檢查成品以確保符合性。
在品質控管應用中，必須對樣品進行物理切割以準備測試，在設計這些樣品切割程式時，品管工程師會面臨幾個挑戰。首先是速度，由於線上品質檢查可能會拖延一個生產批次，因此必須快速生產樣品。其次，當需要進行目視檢查時，特徵可能不容易看到。最後，在準備進行品質控制測試時，切割材料或生產線的樣品可能會改變材料的完整性。
多元的切割方式，每種方法都有局限性
雖然有多種切割樣品的方法，但每種方法都給品質控管帶來不同的挑戰。現今有許多切割金屬的方式，每種方法一般都只限於某些類型的金屬。傳統的機械加工主要用於金屬坯料，如剪切用於金屬板、雷射切割用於非反射性金屬板、等離子切割用於厚的、導電的金屬板。
對於非金屬材料來說，實用的切割工藝更少。纖維複合材料在用鋸子或旋轉刀片切割時產生有毒的灰塵，陶瓷則會開裂或碎裂，即使用特殊的濕鋸切割也是一樣。塑膠和橡膠材料在用刀片或雷射切割時可能會熔化、膠結或散發煙霧。
更糟是這些切割方式過程中經常會讓材料變形。雷射切割會產生一個熱影響反應，使被切割的邊緣變硬。鋸切或剪切可能會使板材的邊緣彎曲或變形，等離子切割引入的熱能會使薄材料變形。因此，這些切割技術每一種都會影響品質控管的結果。
幸運地是有一種切割工藝適用於所有材料，同時最大限度地減少被切割材料的變形：磨砂水刀切割。水刀切割將狹窄的高壓水流與磨砂顆粒結合，透過噴嘴噴射漿液穿透物件。這是一種微腐蝕材料去除工藝，可在不對材料產生熱量或機械應力的情況下進行切割。由於所有材料都會腐蝕，因此通常使用水刀切割可以更好，並且留下類似於噴砂表面的光滑表面光潔度。
水刀切割技術特別適用於需要確保材料完整性，或零件需完整性的品質控管應用。然而品質控管部門通常無法證明大型水刀切割機的資本投資是合理的，直到最近才有小型的水刀切割機。新上市且價格實惠的水刀切割機，使品管工程師可以使用這種獨工藝技術，快速地切割內部使用的確切材料樣品。
價格實惠的水刀切割機可用於內部品質控管應用。
將水刀導入品質控管流程
考慮到一家汽車供應商執行雷射焊接操作以連接薄鋼部件。必須檢查每個生產線批次的焊縫樣本，以驗證整批焊縫的完整性。如何目視檢查焊縫？在切割過程中，必須切穿焊縫的橫截面而不會扭曲焊縫的完整性。在切割過程中不能導入過多的熱量，因此不能進行雷射切割、等離子切割或使用角磨機。因此，標本通常是用帶鋸手工切割的。即使是一級汽車供應商也會在生產線上用帶鋸手工切割焊接樣品以進行品質控制。
水刀切割技術適合解決這個問題，因為水刀切割時不會加熱，也不會在切割時剪切或以其他方式扭曲焊縫。保留了原始形式的焊縫，因此可以輕鬆檢查焊縫橫截面。
通過水刀切割使雷射焊接接頭的橫截面可見。
在評估薄型沖壓金屬零件時，品管工程師必須準備樣品但不損壞的挑戰。例如一家鋁罐製造商必須在鋁罐沖壓成型後檢查其頂部和底部（"罐頭"），確保脊線的正確形成。作為一個品質控制流程，需定期檢查生產線上的樣本。為了檢查橫截面，必須將罐頭垂直切成兩半。如何切割沖壓好的薄鋁板而不破壞罐頭的沖壓形狀和脊線？答案是：將罐頭嵌入環氧樹脂中。將罐頭嵌入環氧樹脂中，讓其固化，接著用帶鋸鋸開罐頭並去除環氧樹脂。
然而這種耗時的過程會拖延QA資料的收集，進一步可能延遲相關生產缺陷的識別和補救。現在有更快、更簡單、更一致性的解決方案是使用水刀切割機器。能剪切薄金屬，也不會因導入過多的熱量而使其變形。
對於必須驗證原材料材料特性的航空航太公司的品管工程師來說，使用水刀切割器切割拉伸試樣是聰明的選擇。硬化鋼是一種通過淬火然後回火產生的材料，由於刀具磨損很快，用傳統方法進行切割非常繁瑣。公司通常將這項工作外包給水刀切割服務，因為公司內部負擔不起傳統的大型設備。由於只能依賴外部供應商進行關鍵的品質控管程式，這會導致時程延誤並有風險存在。使用經濟實惠的小型水刀切割機可以大大降低風險，並讓品質管理部門可以控制整個生產過程。
使用水刀切割機在內部切割硬化鋼拉伸試樣
加速新材料開發
材料測試和品質評估不只有在生產線上。它也是材料公司產品開發過程的一部分。例如一家聚氨酯材料製造商需要對開發的每個新配方進行樣品測試，以評估材料的品質。雖然已經在使用水刀切割拉伸試樣，但實際切割工作只能外包給水刀切割服務。近期水刀切割設備都是大型且昂貴，只能用於大批量生產環境。小型材料公司的研發部門根本買不起一台。另外，在樣品寄回之前，交貨時間至少要2-3周，不僅嚴重拖延整個測試過程，也會拖垮後續需要反覆驗證的安排。隨著小型水刀切割機的出現，任何規模的材料製造商現在都可以內部做材料試樣切割，縮短反覆驗證週期，加快產品開發進度，同時保持對QA/QC過程的完全控管。
革新的水刀技術控管品質
水刀切割一直與生產製造過程有關，它在品質控管方面的優勢顯而易見。與使用雷射、等離子或傳統加工出來的測試樣品不同，水刀切割提供了乾淨的、可隨時檢查的樣品，同時保有材料的原始特性，如焊接和形狀，如罐頭。而且現在水刀切割機體積更小、更經濟實惠、容易上手使用。因此品管工程師可以隨時在生產、測試或開發等公司內部操作。大大加速測試週期，同時提高品質控管資料的完整性。