Kwaliteitscontrole van motorlamellen: SPC voor het stempelen van lamellen en de afmetingen van de stapels

A gestempelde laminering aan alle opgegeven afmetingen kan voldoen en toch een slechte stapel opleveren.

De boring verschuift na het vergrendelen. De stapelhoogte varieert per batch. Op één stripbaan ontstaan er sneller bramen dan op de andere. De tandbreedte blijft binnen de tolerantie, maar wijkt al urenlang af.

Bij de eindcontrole wordt een onderdeel bekeken. Bij statistische procescontrole moet het proces worden bekeken waarmee het is vervaardigd: spoel, bandtoevoer, matrijs, afzonderlijke laminering, verbindingsbewerking en de voltooide stapel.

Een goed SPC-plan brengt die fasen met elkaar in verband. Een uitgebreid inspectieplan doet dat niet automatisch. Soms levert het alleen maar meer cijfers op.

Welke afmetingen moeten worden gecontroleerd?

Beheer vier groepen kenmerken:

• Gebruikte materialen: plaatdikte, toestand van de coating en bandbreedte
• Functionele geometrie: boring of buitendiameter, tandbreedte, sleufopening, sleufpositie, steek, concentriciteit en slingering
• Indicatoren voor de conditie van gereedschap: de hoogte van de bramen, het randprofiel, de voortgang van de toevoer en de geselecteerde, van de pons afhankelijke afmetingen
• Stapelresultaten: hoogte bij een bepaalde belasting, paralleliteit van de oppervlakken, slingering van de boring of de buitendiameter, scheefstand en vergrendelingsstatus

Een maat hoort thuis in de routinematige SPC wanneer deze de productfunctie voorspelt, slijtage aan gereedschap aan het licht brengt, een probleem met de toevoer of de holte signaleert, zich ophoopt tijdens het stapelen, of hoge kosten met zich meebrengt wanneer het product niet aan de specificaties voldoet.

Waarom goede lamineringen een slechte stapel kunnen opleveren

Een stapel is niet louter de dikte van het vel vermenigvuldigd met het aantal lagen.

H_stack = som(t_i + c_i + b_i + e_i) - compression_set

Waar:

• t_i = dikte van de basisplaat
• c_i = effectieve bijdrage van de coating
• b_i = bijdrage van bramen of randcontact
• e_i = verbindings- of in elkaar grijpende vervorming
• compression_set = hoogte die door de opgegeven belasting is weggenomen

Dit is geen ontwerpvergelijking. Het is een herinnering dat een constante plaatdikte geen garantie biedt voor een constante stapelhoogte.

Door het ponsen verandert het gebied rond de snijrand als gevolg van vervorming, restspanning, breuk en de vorming van bramen. Bramen kunnen de isolatie beschadigen of ervoor zorgen dat aangrenzende platen elkaar raken wanneer de stapel wordt samengedrukt. Een braam is dus een procesvariabele, en niet alleen een visueel defect.

Checklist voor SPC bij de laminering van motoren

Dit is een architectuur, geen universeel regelplan. Gelijmde, in elkaar vergrendelde en gelaste stapels vertonen niet op precies dezelfde manier variatie.

Kopieer de Universal Burr-nummers niet

“De braam moet altijd minder dan 10 micrometer bedragen” klinkt nuttig. Maar voor het product dat je nu voor je hebt, kan dit onjuist zijn.

De toegestane grenswaarde hangt af van de plaatdikte, de materiaalkwaliteit, de coating, de richting van de bramen, de ligging van de rand, de compressie van de stapel, de verbindingsmethode, de elektrische validatie, de eisen van de klant en de meetmethode.

Pas twee limieten toe wanneer het risico dit rechtvaardigt:

1. Productlimiet: de tekenings- of gevalideerde acceptatielimiet.
2. Onderhoudstrigger: een lager intern niveau waarbij de gereedschapscontrole wordt gestart voordat het gereedschap wordt afgekeurd.

Een fabriek zou, na analyse van haar eigen gegevens over de levensduur van gereedschappen, de onderhoudstrigger kunnen instellen op 60% tot 80% van de productlimiet. Dit is een voorbeeld van een beleid, geen branchevoorschrift.

Gebruik normen zonder dat ze het ingenieurswerk vervangen

De ISO 22514-normenreeks biedt methoden voor procesgeschiktheid, prestaties en de geschiktheid van meetprocessen. De huidige editie van ISO 22514-2 heeft betrekking op continue kenmerken; ISO 22514-7 gaat in op de vraag of een meetproces geschikt is voor een bepaalde taak.

De IEC 60404-serie heeft betrekking op elektrisch staal, tests van magnetische eigenschappen, kwaliteiten, geometrische kenmerken en inspectie-eisen. IEC 60404-8-4 heeft bijvoorbeeld betrekking op volledig bewerkt, koudgewalst, niet-georiënteerd elektrisch staal in gespecificeerde nominale diktes. Deze norm vervangt niet de definitieve tekening van de lamellen of de gevalideerde specificatie van de stapel.

Normen leggen methoden en terminologie vast. De tekening bepaalt de acceptatiecriteria. Het controleplan bepaalt hoe vroeg er moet worden ingegrepen.

Stel het bemonsteringsplan op aan de hand van procesgebeurtenissen

Controleer altijd na het instellen van een matrijs, onderhoud aan de matrijs, het verwisselen van de spoel, het opnieuw inrijgen van de band, een vastloper in de pers, het aanpassen van de toevoer, het afstellen van de stapelaar, het wijzigen van de verbinding of het aanpassen van het programma voor de dikte. Elke gebeurtenis kan een nieuwe processtatus tot gevolg hebben.

Bij het stempelen van grote volumes vormen drie tot vijf opeenvolgende lamineringen vaak een zinvolle startsubgroep. Zorg ervoor dat deze uit dezelfde korte periode, baan, holte en procesconditie afkomstig zijn. Vorm geen subgroep uit het begin, het midden en het einde van een dienst; daardoor worden tijdsvariaties in één bereik gemengd.

Voeg controles op basis van het aantal slagen of op basis van tijd toe. Stel het interval in op basis van de levensduurgegevens van het gereedschap, de perssnelheid, de tolerantie, de eerdere afwijkingssnelheid, de meettijd, de kosten van het indammen van de afwijking en de ernst van de afwijking. “Om de twee uur” kan een geschikte keuze zijn. Uit de geschiedenis moet blijken waarom.

Houd de bemonstering van onderdelen en stapels gescheiden. Onderdeelgegevens geven inzicht in het gedrag van de matrijs en de toevoer. Stapelgegevens geven inzicht in ophoping, samenvoeging, compressie en indexering. Koppel beide aan elkaar op basis van spoel, baan, holte, slagbereik, stapelaar en batch.

Kies de grafiek die bij de gegevens past

Gebruik een Xbar-R-grafiek wanneer meerdere opeenvolgende waarden als subgroep kunnen worden gemeten. Dit is vaak geschikt voor tandbreedte, boordiameter, sleufopening, dikte en herhaalde stapelhoogte.

Gebruik een I-MR-grafiek wanneer per interval slechts één meetresultaat relevant is, zoals een braamprofiel, de slingering van de volledige stapel, een scheefstandmeting, een destructieve test of een stapel met een klein volume.

Gebruik een kenmerktabel voor aantallen of percentages, zoals ontbrekende vergrendelingen, beschadigingen aan de coating of afgekeurde stapels.

Voeg geen stripbanen, holtes, matrijzen of stapelaars samen in één diagram, louter omdat de onderdelen hetzelfde tekeningnummer hebben. Eén diagram moet één processtroom weergeven. Meestal.

Controleer eerst het meetproces

Meetruis kan lijken op procesbewegingen.

Stel het referentiesysteem, de opspanning, de kracht, de steunpunten, de temperatuuromstandigheden, de regels voor de optische randen, de richting van de braamspoor, de stapelcompressiekracht, de verblijftijd, de bedieningsmethode en de resolutie van de meetinrichting vast voordat u de basisgegevens verzamelt.

Een meetresultaat voor de stapelhoogte zonder gespecificeerde belasting is onvolledig. Een meting van bramen zonder vaste locatie is moeilijk te vergelijken. Een optisch programma met wisselende randdrempels is geen stabiel meetproces.

Formules voor mogelijkheden in platte tekst

Bereken de capaciteit pas nadat het proces voldoende stabiel is.

Cp = (USL - LSL) / (6 * sigma_within)

Cpk = min(
  (USL - gemiddelde) / (3 * sigma_within),
  (gemiddelde - LSL) / (3 * sigma_within)
)

Pp = (USL - LSL) / (6 * sigma_overall)

Ppk = min(
  (USL - gemiddelde) / (3 * sigma_overall),
  (gemiddelde - LSL) / (3 * sigma_overall)
)

USL en LSL zijn specificatielimieten. sigma_within schat de variatie op korte termijn. sigma_totaal omvat variaties binnen de geselecteerde periode.

Voorbeeldopgave: Tandbreedte

De onderstaande afbeeldingen dienen uitsluitend als illustratie.

Nominaal = 5,000 mm
LSL = 4,960 mm
USL = 5,040 mm
Gemiddelde = 5,014 mm
sigma_within = 0,006 mm

Cp = (5,040 - 4,960) / (6 * 0,006)
Cp = 2,22

Bovenste Cpk = (5,040 - 5,014) / (3 * 0,006) = 1,44
Onderste Cpk = (5,014 - 4,960) / (3 * 0,006) = 3,00

Cpk = min(1,44, 3,00)
Cpk = 1,44

De Cp-waarde is hoog omdat de spreiding relatief klein is. De Cpk-waarde is lager omdat het proces naar de bovengrens is verschoven. Controleer, voordat u de matrijs afstelt, de controlekaart, de baan, de holte, de stabiliteit van de meetinstrumenten en recente gebeurtenissen met betrekking tot de matrijs.

Voorbeeld: Gecombineerde gegevens kunnen een probleem verbergen

Stel je een tweebaansweg voor met hypothetische gemiddelde tandbreedtes:

Het gecombineerde gemiddelde ziet er ideaal uit. Geen van beide rijstroken gedraagt zich echter ideaal.

Afzonderlijke grafieken kunnen wijzen op verschillende omstandigheden wat betreft slijtage, uitlijning of speling. Hetzelfde effect treedt op wanneer gegevens van meerdere caviteiten of stapelaars worden samengevoegd.

Reactieplan voor een signaal dat uit de hand loopt

1. Bevat materiaal uit de laatste geverifieerde controle.
2. Controleer het signaal met de vastgestelde meetmethode en het vastgestelde meetinstrument.
3. Geef de spoel, baan, holte, trefbereik, pers, stapelaar en partij aan.
4. Controleer de gekoppelde kenmerken; vergelijk bijvoorbeeld de braam met de afmetingen van de sleuf en het randprofiel.
5. Controleer de mogelijke oorzaak: toevoer, geleider, stempel, speling tussen stempel en matrijs, afvoerinrichting, opspanning, vergrendelingsstation of instellingen voor het verbinden.
6. Verhelp de oorzaak en controleer of de daaropvolgende subgroepen aan de eisen voldoen.
7. Laat het materiaal vrij of sorteer het volgens een vastgelegde regel.
8. Noteer de oorzaak, de ondernomen actie en het geverifieerde herstartpunt.

Herbereken de controlegrenzen niet alleen omdat één meetwaarde een grens heeft overschreden. Pas ze pas aan na een daadwerkelijke, duidelijk vastgestelde proceswijziging.

Wat kopers aan een leverancier van lamineer- en stempelproducten moeten vragen

Vraag om meer dan één Cpk-waarde:

• Gegevens over de capaciteit bij rijstrook- en holtescheiding
• Bewijs uit meetsystemen voor controles van boring, tand, braam en stapel
• Exacte belasting per stapelhoogte, verblijftijd en bevestigingsmethode
• Burr-kaarten en triggers voor het onderhoud van matrijzen
• Traceerbaarheid van de spoel via de lamineerpartij tot aan de stapel
• Regels inzake reactie, inperking en proceswijzigingen
• Bewijs dat records op onderdeel- en stapelniveau aan elkaar zijn gekoppeld

Een groen dashboard is niet voldoende. Het is van belang welk proces er achter elk cijfer schuilgaat.

FAQ

Wat zijn de belangrijkste SPC-afmetingen voor motorlamellen?

Begin met de plaatdikte, de boring of buitendiameter, de tandbreedte, de opening en de positie van de sleuf, de slingering, de braamhoogte, de vlakheid, de geometrie van de vergrendeling, de stapelhoogte, de parallelliteit van de kopvlakken en de schuine stand. Pas de lijst aan op basis van de faalwijzen van het product.

Moet er voor elke tekeningmaat een controlekaart zijn?

Nee. Voor sommige afmetingen is alleen goedkeuring van de instellingen of een periodieke controle nodig. Bij routinematige SPC moet de nadruk liggen op functionele kenmerken, slijtage-indicatoren, risicovolle afmetingen en kenmerken die zich in de stapel ophopen.

Is er een algemene limiet voor de hoogte van de maalschijf?

Nee. De goedgekeurde grenswaarde moet worden afgeleid uit de tekening, het coatingsysteem, de stapelcompressie, de elektrische validatie, de eisen van de klant en de overeengekomen meetmethode.

Hoe vaak moet de hoogte van de slijpschijf worden gecontroleerd?

Controleer na de installatie en het onderhoud, en vervolgens met tussenpozen die zijn afgestemd op het aantal slagen en de waargenomen slijtage. Meet vaste locaties met een hoog risico, en niet zomaar de rand die het gemakkelijkst te bereiken is.

Waarom kan de stapelhoogte variëren terwijl de plaatdikte stabiel is?

Coating, bramen, golving, vuil, vervorming door vergrendeling, verbindingsomstandigheden, aantal onderdelen, compressiereactie, meetbelasting en verblijftijd kunnen allemaal een rol spelen.

Wat is belangrijker, Cp of Cpk?

Cp geeft de potentiële capaciteit weer op basis van de spreiding. Cpk geeft ook de centrering weer. Zonder een stabiel proces en een geschikte meetmethode zijn beide niet betrouwbaar.

Kan een goede SPC-laminering een goede motorkern garanderen?

Nee. De voltooide stapel moet nog worden gecontroleerd op hoogte, rondloop, parallelliteit, scheefstand, verbindingen, de staat van de isolatie en productspecifieke prestatietests.

Een praktische regel

Controleer de afmetingen die bepalend zijn voor de werking. Houd metingen bij die slijtage aan het licht brengen. Controleer de voltooide stapel onder vastgestelde omstandigheden.

Houd de gegevens gescheiden op basis van hun daadwerkelijke bron: spoel, baan, holte, gereedschap, pers en stapelaar.

Zo kan SPC een afwijkend proces opsporen voordat bij de eindcontrole een afgekeurde stapel moet worden verklaard.

Een beoordeling van de SPC-laminering aanvragen

Voor een zinvolle beoordeling van de produceerbaarheid of een offerteverzoek dient u de laminatie- en stapeltekeningen, de materiaalkwaliteit en -dikte, de coating, het jaarlijkse productievolume, de verbindingsmethode, de belasting bij het meten van de stapelhoogte, de eisen inzake bramen en vlakheid, de eisen inzake scheefstand, de vereiste capaciteitsindexen en de verwachtingen ten aanzien van de traceerbaarheid te verstrekken.

Een offerte wordt nauwkeuriger wanneer de controlemethode al bij het ontwerp van het onderdeel wordt vastgelegd, en niet pas wordt toegevoegd nadat de productie is begonnen.