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Monitoreo de la Fuerza de Prensado – La Receta para el Éxito

Monitoreo de la Fuerza de Prensado – La Receta para el Éxito
02.10.2013
Por Gustavo Garcia-Cota, Gerente de Productos de Prensado, Schleuniger, Inc.

En mi línea de trabajo, tengo el privilegio de poder visitar muchos talleres de producción de arneses de cables para distintas industrias. Uno de los problemas comunes que encuentro con los monitores de fuerza que he notado en mis visitas es que normalmente se encuentran apagados o no se están utilizando sin importar la marca, y esto es porque los ingenieros y operadores no los utilizan apropiadamente. Mientras espero este no sea su caso particular, puede ser valioso visitar de manera sorpresiva su área de prensado para verificar si los Monitores de Fuerza de Prensado (CFM por sus siglas en Inglés) están siendo utilizados de manera regular. Las probabilidades apuntan a que no será así. Sin embargo al momento de una auditoria, podrá contar con que todos sus Monitores de Fuerza de Prensado CFM’s estarán encendidos.

Porqué, con todos los beneficios los monitores de fuerza no son usados regularmente por los empleados? Uno de los principales problemas es la falta de comprensión de las variables que afectan la capacidad del Monitor de Fuerza de prensado para detectar las variaciones. La detección de la calidad del prensado es como cocinar un pastel. Hay muchos ingredientes y si uno hace falta o es de mala calidad, lo más probable es que no logres el resultado deseado. Este artículo volverá a los principios de los sistemas de detección de prensado de calidad y discutirá que ingredientes o variables necesita considerar antes de apagar su CFM.

Qué es lo que realmente pueden detectar los Monitores de Fuerza de Prensado?

Un concepto básico e importante que es menester comprender a fin de lograr un monitoreo de la fuerza de prensado de calidad exitoso es “Qué realmente puede detectar un CFM” Hay una presunción general en la industria que el CFM brindara detección confiable de todos los errores generales  durante el procesamiento, incluyendo:

  • Longitud de desforre incorrecto
  • Filamentos faltantes
  • Sección transversal del cable incorrecta
  • Terminal incorrecta
  • Material de la terminal inconsistente
  • Detección de aislante en el prensado del cobre
  • Profundidad de inserción incorrecta
  • Altura de prensado incorrecta

Es esta presunción correcta? Todo depende! Aunque esta no sea una respuesta del todo científica, es correcta. Lo que muchos no se dan cuenta es que simplemente conectar un CFM no resolverá todos sus problemas de calidad de prensado. La función principal de un CFM es el ser un monitor del proceso detectando variaciones a lo largo de la curva de la fuerza de prensado que estén fuera de las tolerancias programadas. El CFM considera cualquier variación fuera de la tolerancia programada como un prensado “incorrecto”.

Un operador debe enseñarle al CFM a diferenciar un prensado correcto de un incorrecto a través del proceso de “aprendizaje”. Esto consiste en procesar algunas muestras y verificar de manera manual que la información asociada con ese prensado (ejem. Fuerza de prensado, altura de prensado, etc.) sean correctas. El CFM entonces puede comparar todas las aplicaciones futuras a esta información.  Por lo tanto, en términos de CFM, “incorrecto” realmente significa: la curva actual de la fuerza de prensado esta fuera del rango de tolerancia el cual fue definido por los prensados correctos durante el proceso de “aprendizaje”. Sin embargo como esto no cabe en la pantalla del monitor simplemente se le llama un prensado “incorrecto”. Distintas aplicaciones requieren de diferentes parámetros en el CFM y los operarios necesitan aprender a interpretar la retroalimentación del CFM para de esta manera determinar donde ocurrió la variación y si esta variación realmente constituye un prensado “incorrecto”.

Que causa la variación

Una vez que el operador realmente comprendió que significa cuando un CFM detecta un prensado “incorrecto”, las variables que afectan la curva de fuerza se pueden tomar en consideración. Hay muchos factores que pueden afectar a una aplicación y cuanto cada variable afecta la capacidad del CFM para detectar las variaciones de los problemas del prensado.

Factibilidad de Aplicaciones

Es el factor más crítico en el proceso de prensado. La factibilidad de la aplicación se determina por el “Headroom” o espacio libre, el cual en resumen es la diferencia de la fuerza máxima requerida para prensar una terminal con cable comparado con la fuerza máxima requerida para prensar una terminal sin cable. El espacio libre o “Headroom” determina que tan dura la terminal es en comparación con el cable. Usualmente, las compañías han determinado que el espacio libre más adecuado debe ser de 30 a 40% (ver figura 1) Cuando se cumplen estas condiciones, los problemas como filamentos faltantes, filamentos sobre el aislante, problemas de posicionamiento, etc. Se pueden detectar fácilment.

Tipo del Material y dureza de la terminal son otros factores importantes para determinar el espacio libre o “Headroom” de la aplicación. Entre más dura sea la terminal, el menor espacio libre que tendrá por lo que habrá mayor dificultad para detectar otros problemas de prensado.  El acabado del material también juega un papel importante ya que algunos materiales “resbalan mejor” en el herramental comparado a otros. Algunos materiales como el oro, tienden a acumularse en el herramental si no se lubrica apropiadamente, por lo tanto, tendrá un impacto en la curva del prensado. La tolerancia a cambios del grosor de la terminal es también muy importante ya que el CFM detectará una diferencia en el grosor si varía al del proceso de aprendizaje.

La combinación apropiada de cable, terminal y sello también es crítica para el proceso de prensado. Si el cable es demasiado pequeño o grande para la terminal y el sello que se utilicen, el CFM tendrá dificultades para detectar un prensado correcto de uno incorrecto.

Tipo y calidad del cable también se necesitan tomar en cuenta. Es muy importante que el cable tenga una buena calidad y consistencia con su masa. La calidad del cable es una de las condiciones críticas ya que 30 a 40% de la fuerza de prensado se requiere para formar los filamentos en una geometría tipo colmena que no deje pasar el aire. Si la masa del cobre varía demasiado a lo largo del cable, tendrá un impacto significativo en la detección de la fuerza de prensado. También, el conteo de los filamentos es significativo ya que los monitores típicamente pueden detectar alrededor de un 10% o más de filamentos faltantes. Por lo tanto, si el cable tiene 7 filamentos, el CFM puede detectar un filamento faltante sin embargo habrá otras aplicaciones en comparación de 19 filamentos que es necesario que hagan falta 2 o más filamentos para que el CFM pueda detectar un error. El aislante igualmente tiene un papel en la fuerza de prensado, aunque a un grado menor. Un aislante desforrado limpiamente permite monitorear mejor  la fuerza de prensado.

El aplicador es también un factor crítico en el proceso de prensado. Es importante asegurarse de utilizar un aplicador confiable y bien lubricado. Un aplicador confiable es un aplicador fabricado en base a la calidad que cuente con un buen mecanismo de alimentación y con herramental de calidad.

Una Prensa constante es capaz estadísticamente hablando de lograr resultados de Cmk> 2.33  y con buen mantenimiento significa que una fuerza constante se aplicará a la combinación de cable/terminal. Las prensas también tienen que diseñarse para que se puedan flexionar consistentemente de manera que permitan a los sensores detectar la desviación y por lo tanto la fuerza aplicada. Para los sensores instalados tanto en la leva como en la base, esto es también importante aunque en un menor grado. El Cmk es la clave.

La Preparación del Cable también juega un papel en el proceso de prensado. Un cable bien preparado con dimensiones de corte y desforre consistentes sin filamentos dañados es menester. Los cables desforrados de manera manual tienen una mayor probabilidad de contar con daños e inconsistencias por lo tanto tendrán un mayor impacto en las variaciones. Para lograr los mejores resultados se recomienda utilizar un equipo de corte y desforre automático de calidad.

La Presentación es otra variable a ser considerada. Para las prensas activadas de manera manual, el operador debe insertar un cable correctamente desforrado y derecho, de manera consistente al tope del cable antes de iniciar el ciclo de prensado.

Uno de los factores que usualmente pasa desapercibido es la temperatura. Temperaturas extremas o variaciones en la temperatura de la fábrica durante el curso del día pueden tener un efecto en la habilidad del CFM para detectar una variación.

El CFM por si mismo también tendrá un efecto en la información. Es importante que el usuario conozca el tipo de CFM y del sensor de fuerza que se utiliza, de la misma manera es importante conocer el posicionamiento del sensor.

Lo Monitores de Fuerza de Prensado son herramientas muy efectivas cuando las condiciones previamente mencionadas son comprendidas en su totalidad, consideradas cuidadosamente, satisfaciendo las condiciones optimas y tomado en cuenta la influencia de las diferentes variables. Prestar minuciosa atención a estos factores es la única manera de lograr una detección significante de los problemas de prensado.

Interpretando la Información Apropiadamente

Lo más importante para el proceso es que lo operadores sepan leer la información que les brinda el CFM y comprendan lo que significa. Como se mencionó antes en este articulo, un operador debe enseñarle al CFM a identificar un prensado correcto de uno incorrecto. Para poder realizar esto apropiadamente, deben llevarse a cabo estudios preliminares de prensado para determinar la factibilidad, tomando en cuenta todos los factores discutidos anteriormente. Ya que los equipos de producción normalmente tienen poca decisión en determinar que combinación de cable y terminal a usar, una de las mejores maneras para determinar eficazmente la capacidad de la aplicación es a través de un análisis minucioso realizado antes de liberar las herramientas y materiales al piso de producción. La retroalimentación más importante de estos análisis incluye:

  • Altura de Prensado del Conductor CPK 
  • Fuerza de Tensión CPK
  • Análisis Micrográfico

Llevar a cabo estos análisis antes de iniciar la producción le brindará información valiosa acerca de la combinación apropiada del cable, terminal y especificaciones de prensado.

Una vez que la calidad del equipo, materiales y espacio libre “headroom” se ha determinado, se necesitan establecer las áreas de prensado. La manera más sencilla de hacer esto es observar la curva a través de una computadora o el software del equipo. Algunas aplicaciones agregan ruido no deseado del equipo o la terminal al inicio y final del proceso de prensado, comúnmente conocido como el ruido de alimentación (véase figura 2). Esto no es crítico al proceso de prensado y se necesita filtrar de la ecuación. Las zonas de prensado se deben enfocar únicamente en la curva de fuerza real y se necesita ajustar en el CFM.

Una vez que ha sido filtrado el ruido no deseado, entonces los promedios de los cables prensados correctamente su pueden tomar para determinar la curva de referencia. Para lograr esto se necesita de prueba y error para determinar cuántos filamentos faltantes dentro de un cierto rango se determinará como un prensado incorrecto. Los filamentos se pueden romper de uno a la vez antes del prensado para determinar el efecto de cada filamento faltante comparado a la desviación de la curva de referencia. Una vez completado, esto determinará la capacidad del CFM para detectar el porcentaje de los filamentos faltantes. Después de obtener toda esta información, el porcentaje de tolerancia de la curva de fuerza  de los prensados correctos se puede determinar.

Documentando los Resultados

Finalmente, la documentación es muy importante para determinar el valor de cada proceso para la apropiada combinación de terminal/cable/herramental/CFM. La disponibilidad de estos valores cerca de la prensa o descargados automáticamente en el software del equipo asegurará la adherencia pertinente a las tablas de proceso en todo momento y brindará información valiosa de referencia para posibles fallas.

Conclusión

Hay distintas variables que necesitan ser evaluadas y comprendidas para utilizar de manera exitosa un CFM. Por supuesto, todos los monitores de fuerza de prensado CFM vienen con una base de parámetros que funcionarán para la mayoría de las aplicaciones. Sin embargo, para poder lograr un trabajo profesional y fabricar productos con la mayor calidad y confiabilidad posibles, nosotros, como los chefs de la cocina, necesitamos asegurar que cada ingrediente del proceso se prepare de manera apropiada antes de que sea enviado al piso de producción. Esta es la receta para el éxito!