The Science of Forming


 

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Empleo de un Verificador de Espesor Ultrasnico para Resolver Problemas de Conformabilidad

By: Stuart Keeler

Sunday, July 01, 2012
 

En ediciones anteriores hemos comentado sobre el diagnóstico de problemas a través del control estadístico de las deformaciones (SDC, por sus siglas en inglés). Este proceso emplea gráficas de control estandarizadas en conjunto con mediciones de la severidad de la deformación (deformación normal al espesor) para evaluar la probabilidad de fisuras. Al emplear un verificador de espesor ultrasónico (UTG, por sus siglas en inglés) se pueden realizar mediciones rápidas sin dañar la pieza o conformado.

En este artículo presentaré 5 casos de estudio para demostrar un proceso simple para el seguimiento de problemas de conformabilidad empleando un UTG sin generar gráficas de control. Mejor dicho, la empresa de conformado toma una serie de mediciones por medio del UTG y los grafica contra el tiempo hasta que se identifica o se vuelve evidente un patrón de deformación severa. Similar al SDC, se hacen mediciones en dos puntos —el punto con la deformación más severa de acuerdo al diagrama de límite de conformabilidad (FLD, por sus siglas en inglés) y otro con deformación cero—. Esto permite calcular la deformación normal al espesor (severidad) sin realizar una medición preliminar del espesor de la platina.

Caso de Estudio 1

Un conformado que se fisura. La deformación severa identificada por las mediciones con el UTG en la zona de falla y en la zona con deformación cero en el conformado es representada por una X en la esquina superior derecha de la gráfica. Esta severidad excede el inicio de la estricción o altura de falla. El primer paso del análisis: tomar mediciones en varias piezas previas para crear un historial de deformación.

Problema A: Los conformados anteriores se localizaron sobre el nivel base. Los intentos por fabricar conformados adicionales dieron como resultado fallas idénticas. No se realizaron cambios al proceso de conformado. Al inspeccionar tanto la prensa como los herramentales se encontró una falla repentina del troquel.

Problema B: Se realizó un muestreo de piezas anteriores de diferentes contenedores hasta que se identificó el momento del cambio de severidad del nivel base al nivel de estricción. Revisando los registros de producción de las prensas, se identificó que un cambio de bobina se realizó en ese preciso momento. Otros cambios repentinos pueden incluir mantenimiento a los herramentales y prensas, ajuste a la lubricación o cambio de operadores.

Problema C: El incremento gradual de la severidad generalmente proviene del desgaste de los herramentales o de la prensa, o de algún otro cambio gradual en un periodo prolongado de tiempo.

Caso de Estudio 2

Producir esta pieza provoca una tasa medible de desgaste en el troquel que incrementa la severidad de la deformación. La pieza se produce continuamente en una prensa exclusiva para el proyecto. La curva inicial ascendente de la severidad de la deformación se registró entre el arranque del troquel renovado y la aparición de la falla (B). Un UTG y una plantilla para localizar las sondas se emplearon para realizar la curva inicial. Mediciones con UTG posteriores sirvieron para poder determinar si la tasa de desgaste es similar a curva inicial. Si la tasa es mayor o menor a lo esperado, se inicia de inmediato una investigación.

La pregunta es:¿Se deberá reacondicionar el troquel hasta los puntos A o B? Retirar el troquel en el punto A no sólo es más seguro sino que el tiempo para reacondicionar puede ser significativamente más corto. Producir piezas hasta llegar al punto B puede causar daños significativos al troquel o a la prensa.

Recuerde que la línea de falla representa el inicio de una estricción local que puede no ser detectada hasta que el número de piezas adicionales sea muy grave y aparezcan fracturas.

Caso de Estudio 3

Este patrón de incremento en la severidad de la deformación es resultado de un incremento de la temperatura de la pieza. Ponga atención en los pequeños descensos de la temperatura en los descansos por la mañana y tarde y un gran descenso a la hora de la comida.

Tal como en los casos anteriores, la severidad de la deformación fue determinada por mediciones del espesor empleando un UTG en el punto con la mayor severidad y el punto con deformación cero. Durante este estudio, la temperatura fue tomada utilizando una pistola termómetro láser sobre la pieza y el troquel, en los puntos donde se tomaron las dimensiones con el UTG. El incremento gradual en la severidad durante el turno diurno se debió al incremento de temperatura del aire en el ambiente en el piso de producción. Un estudio diferente demostró que el incremento de 21°C a 29°C fue suficiente para causar que la severidad de la pieza cambiara de abajo de la franja amarilla (margen de seguridad) hasta dentro de la zona roja (falla) en un diagrama FLD. Este incremento de la temperatura de operación puede llevar a una reducción de la viscosidad del lubricante e incluso a la descomposición del lubricante. La estructura y las dimensiones del troquel también son dependientes de la temperatura.

Caso de Estudio 4

La severidad de la deformación subió a un nivel alto con esta pieza difícil, se requirió que el operador de prensa realizara cambios constantes en los ajustes de la prensa, el troquel o la platina.

En la mañana del lunes (inicio) de la segunda semana de estar realizando evaluaciones SDC, la severidad de la deformación se redujo y se mantuvo baja por dos semanas. En la mañana del lunes (inicio) de la cuarta semana, la severidad de la deformación regresó al nivel alto.

Revisando con el personal de Recursos Humanos, se encontró que el operador de la prensa asignado estuvo de vacaciones durante el periodo en que la severidad se mantuvo baja. El operador de reemplazo, quien confesó no tener conocimiento con la pieza en particular, dijo que simplemente se fijó en los ajustes originales de arranque de producción, realizó los cambios y después dejo la prensa produciendo sola.

Una gran cantidad de empresas reinicializarán sus prensas y troqueles a los ajustes iniciales (de arranque o de producción del troquel) antes de realizar cualquier cambio en el proceso de conformado.

Caso de Estudio 5

Después de aproximadamente 40 golpes en un nuevo troquel, la pieza izquierda de un proceso de dos piezas simétricas empezó a producir estricciones y a presentar fisuras al azar. Los registros de severidad de las mediciones con el UTG fueron realizadas por un periodo de por lo menos cada 5 golpes tanto para la pieza izquierda como la derecha. Al examinar la gráfica de la severidad de la deformación se identificaron tres características interesantes.

Primera, el troquel producía al inicio casi idénticos niveles de severidad para la pieza izquierda y derecha los cuales estaban muy por debajo del nivel de falla. Segunda, después de 25 golpes la severidad de la pieza izquierda y derecha comenzaron a diferir drásticamente, la pieza derecha presentó una severidad reducida mientras que en la pieza izquierda se incrementó la severidad. Tercera, los cambios en la gráfica de severidad eran idénticos en magnitud y en sincronización, pero en direcciones completamente opuestas. Este patrón de deformación sugiere que las guías de la platina han sido reubicadas ya sea accidental o intencionalmente. Una inspección demostró que las guías no centraban la platina sobre el troquel. Todos deseaban centrar las guías, pero los datos de severidad nos daban una historia aún más interesante.

La pieza derecha del conformado estaba siendo producida apropiadamente, con una muy baja severidad de la deformación. La guía izquierda fue ajustada a la misma ubicación relativa comparada con la de la derecha. Obviamente, el ancho de la platina se tuvo que reducir.

Al resolver este problema no sólo se redujo la severidad de la deformación en el proceso completo sino que también se redujo el tamaño de la platina y el costo por pieza. MF

 


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