Per velocizzare il progetto, è possibile etichettare le pile di laminazione con dettagli quali tolleranza, materiale, finitura superficiale, se è necessario o meno un isolamento ossidato, quantitàe altro ancora.
A pila di laminazione è costruito da fogli di metallo sottili e ripetuti, di solito acciaio elettrico, impilati e fissati in un nucleo magnetico. Può diventare parte di uno statore, di un rotore, del nucleo di un trasformatore, di un attuatore, di un sensore o di un altro gruppo elettromagnetico.
Questo articolo si concentra sul processo di produzione:
Ciò significa che si tratta principalmente di un FMEA di processo, o PFMEA.
Alcuni problemi di progettazione sono menzionati perché influiscono sul rischio di produzione. Ma non devono essere seppelliti all'interno della PFMEA senza disciplina. Lo spessore della laminazione, il tipo di rivestimento, la geometria delle scanalature, l'angolo di inclinazione, il concetto di giunzione e gli obiettivi del fattore di impilamento di solito iniziano come decisioni di progettazione. Una volta congelate, la PFMEA pone una domanda diversa:
Come può il processo non riuscire a realizzare correttamente il progetto?
Piccola distinzione. Grande differenza di audit.
| Argomento | Problemi di DFMEA | Preoccupazione per la PFMEA |
|---|---|---|
| Spessore della laminazione | Lo spessore scelto è adatto a perdite, costi, resistenza e producibilità? | Lo spessore corretto è caricato, verificato e protetto da errori? |
| Rivestimento isolante | Il rivestimento soddisfa i requisiti elettrici, termici e di processo? | Il rivestimento è graffiato, schiacciato, contaminato o danneggiato durante la produzione? |
| Geometria della scanalatura | Il design della scanalatura supporta l'avvolgimento, il percorso del flusso, il rumore e il fattore di riempimento? | Le fessure sono distorte, sbavate, disallineate o fuori profilo dopo il taglio e l'impilamento? |
| Altezza della pila | L'altezza nominale della pila è adatta alla progettazione elettromagnetica e meccanica? | L'altezza effettiva della pila è sbagliata a causa di fogli mancanti, fogli doppi, detriti, bave o errori di compressione? |
| Metodo di giunzione | La saldatura, l'incollaggio, l'incastro o la rivettatura sono adatti alla resistenza e alle prestazioni magnetiche? | I parametri di giunzione sono controllati, verificati e contenuti quando sono fuori dalla finestra? |
| Obliquità | L'obliquità riduce l'ondulazione della coppia, il rumore o il cogging come previsto? | L'angolo di inclinazione è costruito in modo corretto e ripetibile? |
Una PFMEA pulita non pretende di riprogettare il motore o il trasformatore. Controlla il processo che costruisce la pila.
La parte difficile è che molti difetti della pila di laminazione si nascondono bene.
Una pila può superare l'ispezione in altezza e presentare comunque un guasto elettrico. Un foro può misurare correttamente mentre alcune fessure interne sono leggermente ruotate. Una saldatura può avere un aspetto accettabile e tuttavia lasciare la pila allentata dopo i cicli termici. Una bava può essere minuscola a occhio e tagliare comunque l'isolamento quando viene compressa.
Le lamine di acciaio elettrico sono isolate l'una dall'altra per limitare le correnti parassite; i difetti interlaminari possono aumentare le perdite del nucleo e causare danni alle macchine elettriche. Le bave di punzonatura o di taglio possono compromettere l'isolamento tra lamiere adiacenti e creare contatti conduttivi casuali durante la pressatura in pila.
Ecco perché una PFMEA utile non si limita a chiedere: “Il pezzo è in tolleranza?”.”
Si chiede:
Che cosa ha fatto il processo alla pila che il disegno non può mostrare facilmente?
Utilizzare questo come modello di lavoro. La colonna AP non è una valutazione fissa. Indica dove la priorità dell'azione merita di solito un'attenzione particolare. L'AP effettivo deve derivare dalle tabelle interne S/O/D, dai requisiti del cliente e dal metodo di rischio.
| Fase del processo | Modalità di guasto | Causa probabile | Effetto | Controllo della prevenzione | Controllo del rilevamento | Focus AP |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Materiale in arrivo | Tipo, spessore o rivestimento del materiale sbagliato | Miscela di lotti, errore di etichettatura, fuga dal fornitore | Perdita, calore, errore di altezza della pila, giunzione scadente | Segregazione dei lotti, controllo dei codici a barre, elenco dei materiali approvati | Controllo dello spessore, revisione dei certificati, verifica del rivestimento | Alto se la sicurezza o le prestazioni sono critiche |
| Taglio / punzonatura | Altezza eccessiva della bava | Usura degli utensili, errato gioco della matrice, punzone opaco, variazione del materiale | Cortocircuito interlaminare, danni all'isolamento, falsa altezza della pila, danni all'avvolgimento | Limiti di vita dell'utensile, controllo del gioco della matrice, programma di affilatura | Misura delle bave, microscopia dei bordi, ispezione visiva | Alto |
| Taglio / punzonatura | Errore nel profilo della scanalatura o del dente | Errore di avanzamento, danni all'utensile, scarso controllo del nastro | Interferenza di avvolgimento, ondulazione della coppia, rumore, riduzione del riempimento | Prima approvazione, SPC, manutenzione degli utensili | Controllo ottico del profilo, calibro per fessure, campionamento con CMM | Medio-alto |
| Taglio / punzonatura | Sollecitazioni sui bordi o degrado magnetico | Taglio aggressivo, tagliente intaccato dal calore, finestra di processo insufficiente | Perdita del nucleo più elevata, riscaldamento locale | Finestra di taglio qualificata, condizione controllata dell'utensile | Test di perdita del nucleo, scansione termica, test magnetico del campione | Medio-alto |
| Pulizia / manipolazione | Detriti tra le laminazioni | Scaglie, polvere, fanghi d'olio, scaglie di rivestimento | Inclinazione della pila, cortocircuito locale, errore di altezza, regione libera | Standard di pulizia, WIP coperto, contenitori puliti | Controllo visivo, mappa altimetrica, verifica dello smontaggio | Medio |
| Accatastamento | Laminazione mancante | Salto dell'alimentatore, errore di conteggio manuale, errore di pick-up | Bassa altezza di impilamento, spostamento delle prestazioni magnetiche, assemblaggio non vincolato | Contatore di fogli, interblocco dell'alimentatore, quantità di pila in dotazione | Controllo del peso, altezza della pila sotto carico | Alto |
| Accatastamento | Doppia laminazione | Adesione dell'olio, scarsa separazione, prelievo magnetico, errore di vuoto | Eccesso di altezza, distorsione di compressione, disallineamento della scanalatura | Separazione dell'aria, messa a punto del pick-up, prevenzione del doppio foglio | Sensore a doppio foglio, controllo del peso, curva forza-distanza | Alto |
| Accatastamento | Disallineamento angolare | Perni usurati, nidi allentati, rimbalzi di pezzi, dati insufficienti | Deriva dello slot, problema di avvolgimento, errore di skew, ondulazione di coppia | Antefatti temprati, funzione antirotazione, manutenzione del nido | Controllo visivo, calibro angolare, ispezione della faccia terminale | Alto |
| Accatastamento | Disallineamento radiale / errore di concentricità | Anagrafica sporca, sbilanciamento della pinza, usura dell'attrezzatura | Variazione del traferro, vibrazioni, squilibrio del rotore | Pulizia del datum, serraggio controllato, ispezione dei dispositivi | Controllo del runout, misura dell'alesaggio/OD | Alto |
| Compressione | Sovracompressione | Impostazione errata della pressa, errore di ricetta, tentativo di forzare l'altezza | Danno al rivestimento, cortocircuito interlaminare, distorsione delle fessure | Blocco della ricetta di stampa, arresto meccanico, limite di forza | Monitoraggio forza-spostamento, test di isolamento | Alto |
| Compressione | Sottocompressione | Bassa forza, breve sosta, ritorno elastico dell'apparecchio | Pila allentata, instabilità dell'altezza, giunzione scadente | Controllo della forza di pressatura, controllo della sosta, arresti calibrati | Altezza della pila sotto carico definito, verifica della risonanza | Medio-alto |
| Unirsi | Saldatura, incollaggio, rivetto o incastro debole | Contaminazione, energia sbagliata, polimerizzazione insufficiente, utensili usurati | Allentamento della pila, vibrazioni, deriva dimensionale | Finestra dei parametri, pulizia delle superfici, controllo della polimerizzazione | Test di trazione, sezione trasversale, controllo visivo, revisione dei dati di processo | Alto |
| Unirsi | Eccesso di calore o danno locale | Energia di saldatura troppo alta, scarso controllo del calore dell'apparecchio | Perdita magnetica, distorsione, danni al rivestimento | Limiti di ingresso di calore, raffreddamento dell'apparecchio, blocco dei parametri | Controllo dimensionale, controllo della perdita del nucleo, ispezione termica | Medio-alto |
| Ispezione finale | Cortocircuito elettrico non rilevato | Metodo di test errato, test saltato, campionamento insufficiente | Calore, perdita, guasto del campo | Piano di test obbligatorio, piano di reazione, verifica del bypass dei test | Resistenza interlaminare, test di perdita del nucleo, scansione termica | Alto |
| Imballaggio / stoccaggio | Corrosione o degrado del rivestimento | Umidità, lunghi tempi di lavorazione, imballaggio scadente | Scarso isolamento, scarsa adesione, contaminazione | Controllo dell'umidità, FIFO, confezione sigillata | Ispezione della superficie, verifica dello stoccaggio | Medio |
Molti vecchi file FMEA moltiplicano ancora Severity × Occurrence × Detection in un RPN. Il problema è semplice: diverse combinazioni di rischi possono creare lo stesso numero, anche quando uno è chiaramente più grave.
Il nuovo approccio AP è più utile perché costringe a porsi una domanda prima che la matematica diventi decorativa:
Data la gravità, l'occorrenza e la rilevazione, quanto è urgente intervenire?
Per le pile di laminazione, l'AP dovrebbe di solito aumentare quando:
Una verità scomoda: i difetti intermittenti sono spesso peggiori di quelli costanti. I difetti costanti vengono notati. Bave intermittenti, fogli saltati, rivestimenti graffiati o pile allentate possono sfuggire perché il processo “per lo più funziona”.”
Questo è esattamente il tipo di rischio che la PFMEA dovrebbe cogliere.
Le bave non sono solo estetiche. Possono sollevare le laminazioni, danneggiare il rivestimento, creare ponti conduttivi e influire sull'altezza della pila.
Tra i controlli validi vi sono:
Evitare di utilizzare l'altezza finale della pila come controllo principale della bava. È troppo tardi e troppo indiretto.
L'isolamento interlaminare può essere danneggiato da bave, graffi, detriti, compressione eccessiva, manipolazione scorretta e giunzioni aggressive.
I metodi di rilevamento utili possono includere:
Non tutti i prodotti hanno bisogno di tutti i test. Ma se la perdita del nucleo o il calore sono un rischio chiave per il prodotto, la PFMEA dovrebbe includere un controllo elettrico funzionale da qualche parte prima che lo stack diventi costoso da rottamare.
Le laminazioni mancanti o doppie sono errori fondamentali, ma si verificano comunque.
Utilizzare controlli stratificati:
L'altezza da sola può mentire. Un foglio doppio può essere parzialmente mascherato dalla compressione. Una lastra mancante può essere mascherata da bave, accumuli di rivestimento o detriti. Accoppiare le misure.
Per le pile di statori e rotori, piccoli errori di allineamento possono trasformarsi in variazioni del traferro, problemi agli avvolgimenti, problemi alle tasche dei magneti, ondulazioni di coppia, rumori o squilibri.
I controlli devono comprendere:
La PFMEA dovrebbe elencare l'usura dei dispositivi come causa. Non solo “errore dell'operatore”. L'errore dell'operatore a volte è reale. Spesso è solo un'etichetta pigra per un processo debole.
Saldatura, incollaggio, incastro e rivettatura comportano rischi diversi.
Una pila saldata può essere resistente, ma può subire danni termici locali o distorsioni. Una pila incollata può essere pulita, ma dipende dalle condizioni della superficie, dalla polimerizzazione e dal controllo dell'adesivo. Una pila interbloccata può essere efficiente per la produzione di grandi volumi, ma può introdurre deformazioni locali se non viene controllata.
La PFMEA deve mettere in relazione i rischi che si uniscono con i controlli effettivi:
Una canna bella non è sempre una buona canna.
Una PFMEA non è finita finché non guida il piano di controllo.
| Rischio PFMEA | Voce del piano di controllo | Piano di reazione |
|---|---|---|
| La bava supera il limite | Controllo delle bave a frequenza definita; andamento dell'usura degli utensili | Arresto, separazione delle parti sospette dall'ultimo controllo valido, ispezione dell'utensile |
| Doppia laminazione | Sensore doppio foglio e controllo peso | Trattenere il lotto di pile, verificare l'alimentatore, controllare le pile più recenti. |
| Disallineamento angolare | Misuratore angolare visivo o meccanico | Arresto della cella di impilamento, ispezione dei perni di riferimento e del nido |
| Corto interlaminare | Test di resistenza o di perdita del nucleo | Contenere il lotto, rivedere la cronologia di sbavatura/rivestimento/compressione |
| Giunzione debole | Monitoraggio dei parametri e pull test | Quarantena degli stack uniti, verifica delle impostazioni delle apparecchiature |
| Deriva dell'altezza della pila | Altezza sotto carico definito e curva della forza di pressione | Controllare lo spessore del materiale, i detriti, le bave, l'arresto della pressa, il numero di fogli. |
| Corrosione | Controllo dell'umidità di stoccaggio e dell'età del WIP | Smistamento del materiale in giacenza, verifica dell'imballaggio e delle condizioni di stoccaggio |
È qui che molte FMEA falliscono. Elencano i rischi, poi il piano di controllo si trova da un'altra parte e dice “ispezione visiva”. È in questa lacuna che si verificano le fughe.
Non copiare questi dati come limiti universali. Si tratta di esempi di tipi di misura, non di specifiche predefinite.
| Caratteristica | Possibile metodo di misurazione | Perché è importante |
|---|---|---|
| Altezza della bava | Profilometro a contatto, microscopio ottico, sistema di visione | Aiuta a prevenire i danni all'isolamento e le interferenze da impilamento |
| Altezza della pila | Misuratore di altezza sotto carico definito | Conferma l'altezza costruita in condizioni ripetibili |
| Massa della pila | Scala di precisione | Aiuta a rilevare le laminazioni mancanti o doppie |
| Allineamento | Sistema di visione, calibro per fessure, campionatura CMM | Conferma la relazione tra fessura, dente, foro e diametro esterno |
| Esaurimento | Comparatore, sistema di rotondità, CMM | Controlla il rischio di air-gap e di bilanciamento |
| Resistenza interlaminare | Test di resistenza elettrica | Rileva i percorsi conduttivi tra le laminazioni |
| Perdita del nucleo | Apparecchio di prova magnetico | Controlla il comportamento funzionale della perdita magnetica |
| Profilo di compressione | Monitoraggio forza-spostamento della pressa | Trova detriti, fogli doppi, sottocompressione, sovracompressione |
| Forza di giunzione | Test di trazione, taglio, spellatura o separazione | Conferma l'integrità meccanica della pila |
I limiti specifici devono derivare dai requisiti di progettazione, dalle specifiche del cliente, dagli studi di capacità, dai dati sui materiali e dai risultati della convalida. I limiti ipotizzati per la SEO sarebbero una cattiva ingegneria.
Utilizzateli durante la riunione. Funzionano meglio che fissare il foglio di calcolo.
L'ultima domanda fa risparmiare tempo. A volte il processo viene biasimato per un progetto che non ha margine.
L'altezza della pila è importante, ma non è la prova della salute dell'isolamento, del conteggio corretto, degli strati puliti, del buon allineamento o della buona giunzione.
Questa frase è troppo ampia. Dividetela in modalità di guasto effettive: doppia laminazione, laminazione mancante, bava corta, disallineamento angolare, basso fattore di stack, legame debole, corrosione, detriti, fessura distorta.
Il test finale è importante. È anche tardivo. Se un difetto della pila viene riscontrato dopo l'avvolgimento o l'assemblaggio, la PFMEA deve chiedersi perché la pila è stata lasciata andare avanti.
I punzoni si usurano. Usura delle matrici. I perni si usurano. I sensori si spostano. Gli arresti della pressa si spostano. Le attrezzature si sporcano. Questi non sono problemi secondari. Per le pile di laminazione, sono cause normali.
Le scelte progettuali creano l'ambiente di rischio. I controlli di processo gestiscono il rischio di produzione. Mantenete entrambi visibili, ma non mescolateli in un'unica tabella vaga.
Non esiste un'unica modalità di guasto universale. In molte applicazioni, i rischi più gravi sono i corti interlaminari, le bave eccessive, il disallineamento, le laminazioni mancanti o doppie, la cattiva giunzione e l'allentamento della pila.
Le bave possono danneggiare l'isolamento tra le laminazioni, creare contatti conduttivi, influire sull'altezza della pila e interferire con l'avvolgimento o l'assemblaggio. Nei nuclei magnetici, ciò può aumentare le perdite e il riscaldamento locale.
Di solito no. L'ispezione visiva può rilevare danni evidenti, elementi mancanti, ruggine o bave gravi. È debole per quanto riguarda i cortocircuiti interni, gli errori di conteggio mascherati dalla compressione, la sottile deriva angolare e la debolezza delle giunzioni.
Alcune organizzazioni mantengono ancora l'RPN per i sistemi legacy, ma la moderna pratica FMEA di tipo automobilistico dà maggior peso alle decisioni di azione basate su AP. L'AP aiuta a evitare che i team trattino rischi molto diversi come uguali solo perché producono lo stesso risultato di moltiplicazione.
Aggiornare la PFMEA dopo le modifiche agli utensili, le modifiche ai materiali, le modifiche ai rivestimenti, i nuovi parametri di giunzione, i nuovi metodi di ispezione, la sostituzione delle attrezzature, i reclami dei clienti, i resi sul campo, le tendenze ripetute agli scarti o qualsiasi difetto che sia sfuggito ai controlli esistenti.
L'andamento delle bave, la deriva della forza di spostamento della pressa, i guasti del sensore a doppio foglio, l'usura del dispositivo, le variazioni anomale dell'altezza della pila e l'aumento dei guasti dei test elettrici sono forti segnali precoci. Una pila difettosa è un difetto. Una tendenza alla deriva è un problema di processo.
Ogni modalità di guasto ad alto rischio deve avere un controllo di prevenzione, un controllo di rilevamento, una frequenza di ispezione, un proprietario, un metodo di registrazione e un piano di reazione. Se la PFMEA dice “cortocircuito interlaminare” ma il piano di controllo dice solo “controllo visivo”, il sistema ha una falla.
Una pila di laminazione è un pezzo ripetuto, ma non semplice.
Il processo può commettere lo stesso piccolo errore centinaia di volte in un nucleo. Le bave si ripetono. I graffi si ripetono. L'errore di allineamento si ripete. I danni da compressione si ripetono. Poi lo stack finito si comporta come se il difetto fosse stato progettato.
Questo è lo scopo della PFMEA: non riempire un modulo, non impressionare un revisore e non classificare i rischi finché i numeri non appaiono in ordine.
Si tratta di cogliere i piccoli errori di processo quando sono ancora piccoli.
Per velocizzare il progetto, è possibile etichettare le pile di laminazione con dettagli quali tolleranza, materiale, finitura superficiale, se è necessario o meno un isolamento ossidato, quantitàe altro ancora.
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