CN103954631B - 快速识别汽车面板线状缺陷的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速识别汽车面板线状缺陷的方法。该方法，包括：1)将有缺陷的样片，用碳化硅砂纸除去缺陷部位的表面锌层，露出铁基；2)在火花光谱仪上用设定的分析条件分析试样，分析完毕后导出数据；3)根据导出的数据，若缺陷部位元素的测量值与正常区的测量值之差超过3σ，则认定属于夹杂物缺陷，反之则属于划伤缺陷。本发明可将线状缺陷中的元素激发，通过建立识别规则，能将缺陷所含铝、钙等元素与正常铁基中的铝、钙区分开来，能快速识别汽车面板线状缺陷的夹杂物缺陷和划伤缺陷。本发明分析样品时间短，可解决现场库区待测样品积压的问题，不会影响生产顺利进行；而且准确、直观，不存在定性模糊的问题。

Description

快速识别汽车面板线状缺陷的方法

技术领域

本发明涉及汽车面板质量检测方法，具体地指一种快速识别汽车面板线状缺陷的方法。

背景技术

高级汽车用钢对面板表面质量要求极高，有的缺陷在面板喷漆后即可覆盖，但有的缺陷(如线状缺陷)会影响喷漆效果。对于很明显的缺陷质检员可直接识别并加以判定，但是有的缺陷如线状缺陷靠肉眼不易准确区别。线状缺陷可能来自炼钢时带入钢坯的非金属夹杂物，也可能于是轧钢工序产生的划伤，经过镀锌工艺后，表现为一条淡淡的“白线”，人工识别很困难。

发现这类线状缺陷后通常的做法，样品通过扫描电镜进行能谱分析，此法过程繁复，耗时较长，分析一个样的时间大约需2h，加上送样时间，至少在4h以上，很容易造成现场库区爆满，影响生产顺利进行。目前也有用问世不久的激光诱导击穿光谱进行测定，由于其测量精度、长期稳定性不及火花光谱法，这种方法在工厂不普及，限制了其应用。

火花光谱仪是钢铁企业现场应用极为普及的分析仪器，主要用来进行钢铁中元素含量的分析。但是，线状缺陷成分不同于铁基，主要含保护渣类的元素，铝、钙等；线状缺陷产生在镀层与铁基交界处，或铁基表层很浅的下方，几何宽度很窄；汽车板表面镀有一层锌层，锌的熔点只有五百多度。如果用火花光谱仪在常规条件(分析钢铁元素含量的火花条放电件)下对线状缺陷进行分析，非稳定状态下的放电，如图1所示，斑点中灰色的区域显示铁基未能击穿，未见重熔痕迹；进行放电时检测信号紊乱，无法捕捉到特征信号，无法辨别线状缺陷。如果降低火花能量又不足以击穿铁基使下层的夹杂物元素得以激发。

发明内容

本发明的目的就是要克服现有技术所存在的不足，提供一种快速识别汽车面板线状缺陷的方法。

为实现上述目的，本发明快速识别汽车面板线状缺陷的方法，包括以下步骤：

1)样品处理：将有缺陷的样片，用碳化硅砂纸除去缺陷部位的表面锌层，露出铁基；

2)样品分析：在具有单火花检测功能的火花光谱仪上分析试样，分析条件为分析间隙3mm，氩气冲洗时间3s，预放电次数400次，测量次数1000～2000次，火花脉冲峰值电流200A～250A，正常区域激发3次，异常区域缺陷部位至少激发1次，分析完毕后导出数据；

3)数据处理：

根据导出的数据计算缺陷部位的可能夹杂物元素异常光强之

和I_d、铁基正常区域的可能夹杂物元素异常光强之和I_Fe和铁基正常区域的可能夹杂物元素异常光强之和的标准偏差σ_Fe，当满足公式1时，认定缺陷为夹杂物缺陷，否侧为划伤缺陷：

$I_d\≥{\stackrel{\‾}{I}}_{\mathrm{Fe}}+{3\mathrm{\σ}}_{\mathrm{Fe}}$ 公式1。

上述方案中，步骤3)数据处理的具体步骤如下：

用迭代法筛选出铁基正常区域的正常脉冲，计算铁基正常区域的正常脉冲光强的平均值

${\stackrel{\‾}{I}}_i=\mathrm{\Σ}{I}_i/n$ 公式2

公式2中，I_i—正常脉冲光强；n—正常放电次数；

计算铁基正常区域的正常脉冲光强的标准偏差S_Fe：

$S_{\mathrm{Fe}}=\sqrt{\mathrm{\Σ}(I_i-{\stackrel{\‾}{I}}_i)/(n-1)}$ 公式3

以为阈值，凡超过阈值的脉冲认定为异常脉冲；

将铁基正常区域的可能夹杂物元素异常脉冲光强求和：

$I_{\mathrm{Fe}}=\mathrm{\Σ}{I}_{\mathrm{Fe}}^i$ 公式4；

计算铁基正常区域的可能夹杂物元素异常脉冲光强之和的平均值

计算铁基正常区域的可能夹杂物元素异常脉冲光强之和的标准偏差σ_Fe，

仍以正常区域的为阈值，从异常区域缺陷部位的全部脉冲中筛选出异常脉冲后对其求和，得到缺陷部位的可能夹杂物元素异常脉冲光强之和I_d：

$I_d=\mathrm{\Σ}{I}_d^i$ 公式5

当满足公式1时，认定缺陷为夹杂物缺陷，否侧为划伤缺陷：

$I_d\≥{\stackrel{\‾}{I}}_{\mathrm{Fe}}+{3\mathrm{\σ}}_{\mathrm{Fe}}$ 公式1。

本发明的有益效果在于：采用本发明的分析方法，可将线状缺陷中的元素激发，通过建立识别规则，能将缺陷所含铝、钙等元素与正常铁基中的铝、钙区分开来，从而达到快速识别汽车面板上线状缺陷的夹杂物缺陷和划伤缺陷的目的。采用本发明火花光谱法在生产现场分析一个样品大约只需5min，分析时间短，可解决现场库区待测样品积压的问题，不会影响生产顺利进行；而且准确、直观，不存在定性模糊的问题。本发明极易普及，可便利、快速地帮助质检员识别汽车面板线状缺陷，应用前景可观，经济效益和社会效益显著。

附图说明

图1为光谱分析通常条件下缺陷部位放电斑点图。

图2为本发明设定条件下缺陷部位放电斑点图。

图3为正常区域Al的脉冲光强序列图。

图4为缺陷部位Al的脉冲光强序列图。

图5为正常区域Ca的脉冲光强序列图。

图6为缺陷部位Ca的脉冲光强序列图

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但它们不对本发明构成限定。

实施例

快速识别汽车面板线状缺陷的方法，包括以下步骤：

1)样品处理：将有缺陷的样片，用碳化硅砂纸打磨缺陷部位，除去表面锌层，露出铁基即可；

2)样品分析：在具有单火花检测功能的火花光谱仪上分析试样，分析条件为分析间隙3mm，氩气冲洗时间3s，预放电次数400次，测量2000次，火花脉冲峰值电流200A，正常区域激发3次，异常区域缺陷部位至少激发1次，分析完毕后导出数据；

在本发明的分析条件下能形成稳定的放电，如图2所示，熔化残留物周围明亮的放电区域表明与无缺陷区域的放电外观上无差别，可看到铁基重熔的现象。

而且，夹杂物产生的光信号与铁基中的固溶元素产生的能够明显地区分开来，如图3～6所示。

图3为正常区域铝的脉冲光强，400次预放电后很难见到强度极高(超过正常放电波动3西格玛倍数)的脉冲。

图4为缺陷区域的铝脉冲放电，可见400次预放电后仍有很多超出正常放电波动3西格玛倍数的脉冲，且强度值已溢出。只有大量含铝夹杂物被激发发光才会出现这种现象。

图5为正常区域的钙放电脉冲，400次预放电后只有为数不多的异常脉冲。

图6为缺陷区域的钙放电脉冲，400次预放电后仍有大量异常脉冲。

3)数据处理：

根据统计学原理，在99％的置信水平下，测量结果应在μ±3σ的范围内波动，超出这一范围可认为是小概率事件，是异常的结果。汽车板正常区域或多或少也含有铝、钙的夹杂物，但毕竟很少，而异常区域缺陷部位包裹了大量的夹杂物，所以其含量要远远超过正常区域的含量。因此，若缺陷部位铝、钙元素的测量值与正常区的测量值之差超过3σ，则认定属于夹杂物缺陷，反之则属于划伤缺陷。

基于此，根据导出的数据计算缺陷部位的可能夹杂物元素异常光强之和I_d、铁基正常区域的可能夹杂物元素异常光强之和I_Fe和铁基正常区域的可能夹杂物元素异常光强之和的标准偏差σ_Fe，当满足公式1时，认定缺陷为夹杂物缺陷，否侧为划伤缺陷：

$I_d\≥{\stackrel{\‾}{I}}_{\mathrm{Fe}}+{3\mathrm{\σ}}_{\mathrm{Fe}}$ 公式1。

具体步骤如下：

用迭代法筛选出铁基正常区域的正常脉冲，计算铁基正常区域的正常脉冲光强的平均值

${\stackrel{\‾}{I}}_i=\mathrm{\Σ}{I}_i/n$ 公式2

公式2中，I_i—正常脉冲光强；n—正常放电次数；

计算铁基正常区域的正常脉冲光强的标准偏差S_Fe：

$S_{\mathrm{Fe}}=\sqrt{\mathrm{\Σ}(I_i-{\stackrel{\‾}{I}}_i)/(n-1)}$ 公式3

以为阈值，凡超过阈值的脉冲认定为异常脉冲；

将铁基正常区域的可能夹杂物元素异常脉冲光强求和：

$I_{\mathrm{Fe}}=\mathrm{\Σ}{I}_{\mathrm{Fe}}^i$ 公式4；

计算铁基正常区域的可能夹杂物元素异常脉冲光强之和的平均值

计算铁基正常区域的可能夹杂物元素异常脉冲光强之和的标准偏差σ_Fe，

仍以正常区域的为阈值，从异常区域缺陷部位的全部脉冲中筛选出异常脉冲后对其求和，得到缺陷部位的可能夹杂物元素异常脉冲光强之和I_d：

$I_d=\mathrm{\Σ}{I}_d^i$ 公式5

当满足公式1时，认定缺陷为夹杂物缺陷，否侧为划伤缺陷。

将5个线状缺陷样分别用SEM/能谱法与本发明的方法进行测试，均得出3个夹杂物试样与2个划伤样的报告，吻合率达100％。

Claims (1)

1.一种快速识别汽车面板线状缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)样品处理：将有缺陷的样片，用碳化硅砂纸除去缺陷部位的表面锌层，露出铁基；

2)样品分析：在具有单火花检测功能的火花光谱仪上分析试样，分析条件为分析间隙3mm，氩气冲洗时间3s，预放电次数400次，测量次数1000～2000次，火花脉冲峰值电流200A～250A，正常区域激发3次，异常区域缺陷部位至少激发1次，分析完毕后导出数据；

3)数据处理：根据导出的数据计算缺陷部位的可能夹杂物元素异常脉冲光强之和I_d、铁基正常区域的可能夹杂物元素异常脉冲光强之和I_Fe和铁基正常区域的可能夹杂物元素异常脉冲光强之和的标准偏差σ_Fe，当满足公式1时，认定缺陷为夹杂物缺陷，否侧为划伤缺陷：

其中，数据处理的具体步骤如下：

用迭代法筛选出铁基正常区域的正常脉冲，计算铁基正常区域的正常脉冲光强的平均值

公式2中，I_i—正常脉冲光强；n—正常放电次数；

计算铁基正常区域的正常脉冲光强的标准偏差S_Fe：

以为阈值，凡超过阈值的脉冲认定为异常脉冲；

将铁基正常区域的可能夹杂物元素异常脉冲光强求和：

计算铁基正常区域的可能夹杂物元素异常脉冲光强之和的平均值

计算铁基正常区域的可能夹杂物元素异常脉冲光强之和的标准偏差σ_Fe，

仍以正常区域的为阈值，从异常区域缺陷部位的全部脉冲中筛选出异常脉冲后对其求和，得到缺陷部位的可能夹杂物元素异常脉冲光强之和I_d：

当满足公式1时，认定缺陷为夹杂物缺陷，否侧为划伤缺陷：