Inspección de Puntos de Soldadura con SpotChecker

Transcripción

1 El Primer Nombre En Pruebas No Destructivas Inspección de Puntos de Soldadura con SpotChecker NOK OK

2 Inspección de Puntos De Soldadura con SpotChecker Las pruebas por ultrasonido es uno de los métodos de control No Destructivos que se utiliza hoy en día y se encuentra en continuo desarrollo. Sus posibilidades técnicas y su importancia económica, deben ser consideradas a la hora de elegir entre otros métodos de ensayo conocido. En este documento se hablará sobre el uso de pruebas ultrasónicas en la industria Automotriz. Los métodos de ensayo Destructivo utilizados actualmente para la evaluación de puntos de soldadura incluyen la prueba de desgarre, la prueba de cincel destructiva y la prueba no destructiva de cincel. En la prueba de desgarre y la prueba de cincel destructiva, las soldaduras son sometidas a estrés hasta que se rompen con simples medios de prueba, sin dejar constancia de un valor medido. Lo que se utiliza como criterio de evaluación es el tipo de la rotura y el tamaño del punto de soldadura. La cantidad de chatarra que genera esta prueba hace que el costo sea considerable. La ventaja de la prueba de cincel radica en el hecho de que también se puede utilizar en un componente acabado. Sin embargo, se utiliza sobre todo como una prueba no destructiva y en estos casos, la carga no se aplica hasta la rotura de la unión soldada. Los costos para esta prueba son comparativamente bajos, pero también el valor de sus resultados de la prueba. La prueba no destructiva de cincel sólo se puede utilizar para la detección de puntos de soldadura defectuosos cuya fuerza ya se encuentra muy por debajo del valor mínimo permisible, por ejemplo, los llamados "Puntos pegados". Además, debido a las condiciones de prueba relativamente indefinido no se pueden mantener los resultados constantes de la prueba, pueden variar debido a varios factores. En general estos métodos tradicionales para el monitoreo de la calidad de los puntos de soldadura han sido una combinación de inspección visual, método de desgarre y pruebas destructivas de martillo y cincel. La prueba de calidad de los puntos de soldadura utilizando ultrasonido ha sido objeto de intensos estudios desde los años 60 s, los resultados al principio fueron prometedores sin embargo después de algún tiempo no había nada en concreto especialmente hablando de los Puntos Pegados. La duda sobre las ventajas de la prueba no destructiva de los puntos de soldadura seguía existiendo y se realizaban estudios para encontrar una solución inequívoca y definitiva al problema. Debido al avance de la tecnología de los instrumentos, experiencias prácticas en el proceso de produccion y el trabajo experimental de FORD y de algunos otros fabricantes de automóviles, se logra tener confiabilidad de las pruebas ultrasónicas en los últimos años de los 80 s y principios de los 90 s y se empezó a utilizar este método en sus líneas de produccion. Las investigaciones mas recientes en la inspección de puntos por ultrasonido muestran resultados muy positivos.

3 Cuando hablamos de soldadura por resistencia hablamos de un proceso que consiste en obtener un núcleo de fusión de diámetro determinado en función del espesor de las láminas. La soldadura eléctrica por resistencia utiliza el desprendimiento de calor producido por el paso de una corriente de fuerte intensidad y necesita la aplicación de un esfuerzo entre las piezas a soldar. A = Núcleo fundido. B = Electrodo superior. C = Electrodo inferior. D = Piezas a soldar. La elección del diámetro de los puntos de electrodos varía en función del espesor de las láminas a ensamblar: Diámetro del Punto = 4 Espesor de la lámina mas delgada Fuerza AC A B Después de la elaboración de los puntos de soldadura, se realiza una Inspección Visual de los puntos para verificar lo siguiente: Que no estén quemados, ni perforados y que estén exentos de picaduras. Que tengan una ligera indentación (muesca de 0.2 a 0.4 mm de profundidad) en las dos caras de las láminas. Que estén exentos de indentación en la cara en el caso de utilización de un electrodo afilado plano (no provocan indentación de las láminas). C Los electrodos deben estar : Fuerza D Alineados Afilados correctamente, No azulados En la inspección visual, el operador utiliza las características de la superficie de la soldadura para determinar la calidad de la soldadura, por ejemplo: la coloración, indentación y la condición superficial. Punto de soldadura perfecto Tiempo de soldadura largo Puntas de los electrodos sucias Baja presión de los electrodos

4 Los puntos que fueron buenos visualmente se les realiza ahora una segunda prueba, esta prueba puede ser de desgarre ó prueba de cincel, entre otros métodos que existen. En general en las Pruebas Destructivas se desmontan los componentes soldados para determinar la presencia y tamaño de los puntos en el sitio de la soldadura. Un punto de soldadura se considera malo (NOK) sí: No hay núcleo en el desabotonado (en este caso se ha pegado y no se fusionó el material). El diámetro del núcleo es inferior al valor mínimo solicitado. La aplicación de estas pruebas destructivas inutilizan las piezas y provocan altos costos en la implementación de los sistemas de control de calidad de los puntos de soldadura. La inspección de los puntos de soldadura utilizando ultrasonido permite eliminar la destrucción de las piezas de prueba en un 100%, elimina los costos que ésto genera y permite la administración de las inspecciones además de ahorrar tiempos y riesgos de trabajo a la hora de realizar las pruebas destructivas. Figura 1. Sin Soldadura Figura 2. Punto de Soldadura Pequeño A continuación veremos este método de inspección y las ventajas que obtenemos al aplicarlo. Empezaremos hablando primero sobre el SpotChecker que es un equipo de ultrasonido para aplicaciones específicas de inspección de puntos de soldadura, y trabaja sobre una plataforma de Windows. El software con el que trabaja lleva el mismo nombre, y nos permite realizar la administración de la información en archivos que pueden guardarse en forma de lista y los ordena alfabéticamente para localizarlos con mayor facilidad. Nos permite también realizar la evaluación y almacenamiento de los resultados de los puntos de soldadura de forma automática y además de que es posible crear reportes de inspección personalizados. La evaluación automática del punto de soldadura con el SpotChecker puede ser utilizando los siguientes criterios: Punto OK Sin Soldadura Punto Quemado Punto Pequeño Punto Adherido

5 El software permite la evaluación y administración de la información de las inspecciones, además de que puede también agregarse información de las pruebas destructivas de cincel y martillo, mientras que se logra establecer el grado de confiabilidad para eliminar en su totalidad estas pruebas. Para iniciar el ajuste del equipo es importante haber conectado un teclado y un mouse al SpotChecker para crear un plan de inspección. Una de la ventajas que tiene este equipo es que cuenta con calibraciones prediseñadas para trabajar con acero al carbón, que es el material mas común para esta aplicación. El Software se inicia al dar doble Click en el ícono que aparece en la pantalla inicial del equipo (escritorio). Aparece una pantalla de inicio del software con una presentación de barrido A y una barra de opciones en la parte superior donde presionaremos para abrir en la opción de ajustes, se abre una lista de opciones y elegimos la de asistente de planes. Cuando se abre el asistente de planes nos muestra un recuadro para crear los planes de inspección en el paso 1. Este asistente consta de seis pasos. En cada paso el asistente describe de forma breve lo que estamos haciendo. Los pasos del asistente de objetos son los siguientes: Paso 1: Requisitos de la inspección Paso 2: Seleccionar ajustes del aparato Paso 3: Datos para la evaluación Paso 4: Nombrar puntos Paso 5: Textos de evaluación Paso 6: Insertar imagen Paso 7: Nombrar el plan A continuación iremos explicando y realizando el ajuste de estos siete pasos para crear un Plan de inspección. En la parte superior del mismo muestra un encabezado donde podemos leer Paso 1: Requisitos de la inspección. En este paso del asistente nos muestra una pestaña en donde podemos elegir un plan de inspección que ya esté elaborado, para editarlo ó también podemos elegir la opción de Ningún plan de inspección para crear uno nuevo. Seleccionamos Ningún plan de inspección presionar en siguiente.

6 En el Paso 2 se puede Asignar un ajuste del aparato de UT a nuestro plan de inspección. Para este ejercicio debemos de activar la opción de Ajuste predeterminado Fijo. En esta opción el equipo utiliza ajustes predeterminados en acero al carbono. Presionar en siguiente. En el Paso 3: Datos de evaluación, se ingresan la información necesaria para que el software pueda determinar la calidad del punto de soldadura. En la parte superior derecha se coloca el número de puntos de soldadura que tiene la pieza, y en la parte inferior está un recuadro con la información sobre los espesores de las láminas que están unidas, de acuerdo a ese dato el equipo calcula el diámetro del punto de soldadura utilizando criterios mínimos o máximos establecidos en los códigos. Seleccionamos la opción de 4x. En el lado izquierdo de la pantalla podemos seleccionar el asistente de evaluación para los puntos de soldadura. Para este ejemplo utilizaremos el asistente I. En este paso es posible también dar la información para controlar parámetros de calidad del punto de soldadura como son: Profundidad de la indentación. La Porosidad. El área de la porosidad. Presionamos nuevamente en Siguiente El Paso 4: Nombrar puntos nos permite quitar el nombre consecutivo que el equipo le ha dado a los puntos de soldadura, para agregar un nombre personalizado a cada uno de ellos. Renombrar los puntos de soldadura puede ayudar a administrar mejor la información. Presionamos nuevamente en Siguiente.

7 En el Paso 5: Textos de evaluación, podemos definir cual es la forma de evaluación, es decir un simple OK, NOk o podemos evaluar de forma detallada y saber, en caso de que la evaluación sea NOk, la razón exacta de ese rechazo: Punto pegado, Punto pequeño, Punto quemado, Sin punto de soldadura, ó Punto con mala penetración Del lado derecho de la pantalla presionamos en lectura para cargar los datos del transductor (si el transductor es de diálogo inteligente). Presionamos la opción Siguiente. En el Paso 6: Esquema, nos permite ingresar una fotografía de la pieza que corresponde a nuestro plan de inspección, tener una imagen de la pieza sirve como ayuda visual durante la inspección. Presionamos la opción Siguiente. Llegamos al fin al del asistente y ahora solo tenemos que darle un nombre a ese plan de inspección. Para este ejemplo le daremos el nombre de Demostración. Presionamos en Guardar Plan de Inspección y por ultimo presionamos la opción Fin. Ahora se ha cerrado el asistente y quedamos en la pantalla de barrido A. El plan de inspección esta listo para ser cargado y realizar la evaluación de los puntos de soldadura de esa pieza. Para cargar los ajustes del plan de inspección debemos abrir la pestaña que esta en la parte superior del centro de la pantalla, a un lado de donde esta seleccionado Ningún plan de inspección y seleccionamos el plan que acabamos de crear Demostración.

8 Una vez que se han cargado los valores del plan Demostración debemos presionar en el lado derecho inferior la opción de Inicio, para que en este momento empiece la inspección de la pieza. Observaremos que después de presionar inicio aparecerá un recuadro donde nos pedirá una identificación para esa pieza que vamos a inspeccionar (esa identificación puede ser el número de Lote, el número de serie, ó probablemente un número donde se incluya la fecha y el turno de la inspección). Después debemos de activar la ayuda visual, para hacerlo debemos de presionar en la barra de herramientas el ícono Esquema (Tiene una figura similar a una puerta de un automóvil) en ese momento veremos la fotografía de la pieza que corresponde a ese plan de inspección. En este momento el equipo está listo para la evaluación del punto de soldadura. Ahora se debe colocar el transductor en el centro del Punto de soldadura, de manera que esté lo mas perpendicular posible a la superficie del punto. Cuando el transductor está en la posición adecuada y la primera indicación de la pantalla alcanza el 80% de amplitud, se congela la pantalla y al mismo tiempo se evalúa el Punto de soldadura. Se puede guardar la evaluación del punto de dos formas: De forma Manual ó Automática. Ya guardada la evaluación del primer punto de soldadura, del lado derecho de la pantalla podremos ver que el equipo ahora nos marca realizar el examen en el punto dos de los cinco que tiene la pieza. Se guarda la evaluación de ese punto y se repiten los pasos para los tres puntos restantes. Para este ejemplo realizamos la prueba en una muestra que tiene cinco puntos con diferente calidad, para observar como hace el software la evaluación de cada punto de soldadura.

9 En cada punto de soldadura que es evaluado, se evalúan las siguientes características de cada uno: Sí está: Quemado, Sin Soldadura, Punto Pequeño, Pegado, Con mala penetración ó Correcto. La indentación Máxima y Mínima. Si tiene Porosidad. La evaluación de los puntos de soldadura la realiza el software contando la cantidad de Ecos de pared posterior y Ecos de interface que aparecen en la pantalla y que cuentan con una amplitud determinada. La separación entre cada unos de los Ecos de pared posterior determina el valor de la indentación que realizaron los electrodos en las láminas de prueba. Es importante recalcar que en cada una de las evaluaciones de los puntos de soldadura los barridos A son diferentes y en cada una de estas evaluaciones aparece un ícono que representa la evaluación del punto de soldadura. En la parte superior del barrido A aparece la cantidad de ecos que esta considerando para la evaluación (BWE y FE) además de que también aparece la lectura del espesor total del punto de soldadura.

10 Una vez que hemos terminado la inspección de los cinco puntos de soldadura, presionamos en el ícono de Parar y con esto terminamos la inspección de la pieza. Para revisar los resultados de la inspección, debemos ahora presionar el ícono de Resultados en la barra de herramientas y aparecerán todas las inspecciones almacenadas en el equipo con sus respectivos resultados de la evaluación de los puntos de soldadura con su respectivo barrido A. Cuando seleccionamos el plan de inspección del lado izquierdo de la pantalla, podemos observar el resultado de la evaluación de todos los puntos (En total 5), y cada que seleccionamos un punto podremos observar su Barrido A en la parte izquierda de abajo, del lado derecho veremos una tabla de resultados individuales (Para cada Punto). Esta información puede ser llevada a otros programas (como Excel ó Access) ó puede personalizarse un reporte de inspección, y ser impreso (seis formatos diferentes) para informes de trabajo e incluso para obtener estadísticas de las inspecciones diarias.

11 Actualmente la inspección destructiva de los puntos de soldadura puede ser muy costosa además de representar un riesgo para los técnicos que las realizan. La inspección ultrasónica ha realizado adelantos significativos que nos permiten dejar a un lado el criterio que se aplicaba al comparar los resultados con ayudas visuales. El SpotChecker nos permite disminuir los costos de las inspecciones destructivas, administrar la información de manera simple, y se deja a un lado el criterio del técnico logrando un porcentaje muy alto de confiabilidad en los resultados. La información de los resultados se administran de forma digital y los reportes pueden ser generados de acuerdo a las necesidades (Por turno, por estación de soldar, por plan de inspección, por técnico, por día, por mes, etc.). El contínuo incremento de la aceptación de este sistema de inspección ha permitido que en cooperación con las industrias, se hayan hecho contribuciones substanciales para el desarrollo de la técnica y que sea un motivo de la aceptación de los fabricantes de autos más importantes por considerarlo como una técnica satisfactoria e innovadora.

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