INTRODUCCIÓN

En este ensayo quiero comparar como es la industria metalmecánica sin un seguimiento continuo al proceso de medición de las piezas producidas en la empresa donde trabajo que se llama Fundicom s.a., fabricante de discos y campanas para frenos de automóvil y línea de camión, se identificó una falencia y/o falla en el control (medición) de las especificaciones en el proceso de mecanizado de los discos de freno, especialmente en la operación de acabado con el control del Run out, por ser un proceso manual y a criterio del operario. Se está generando un sobrecostos en la revisión y reproceso (re-trabajo) de los discos, que no cumplen con los estándares de calidad definidos.

Para solucionar este inconveniente se desarrolla un proyecto cuyo alcanceplantea la emulación de automatización del calibre para medir el Run out de los discos de freno, el sistema consiste en controlar esta especificación por medio de relojes comparadores digitales, los cuales van a transmitir datos a un PLC, con el fin de marcar el disco por medio de un cilindro si cumple con la especificación, por otra parte bloquea el sistema y activa una alarma si el producto sale fuera de especificación, haciendo que el coordinador de producción desbloquee la máquina para observar las fallas en el proceso de medición del producto.

Este sistema también permite llevar un control estadístico de las piezas buenas y malas siendo una herramienta apropiada para la toma de decisiones y mejoramiento continuo del proceso.

DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

Lo primero que se puede notar frente a esta falla en el proceso de medición de las piezas constantes fallas en el operario con el control de las especificaciones, debido a que actualmente se controla el Run out (alabeo) con un calibre manual. El proceso de medición se basa en tomar el disco y ubicarlo de forma horizontal haciendo referencia en la cara de apoyo del cubo y hacerlo girar en forma manual, luego con dos comparadores de carátula de apreciación milésimas de milímetro, palpar las dos caras de fricción del disco (superior e inferior), el operador debe determinar el Run out (alabeo) de acuerdo a la lectura de estos comparadores. (como se muestra la figura) teniendo los siguientes inconvenientes de alteración en la apreciación de la medida, debido a vibraciones y oscilaciones generadas en el movimiento manual del disco, la incertidumbre de los registros de medidas máximas de la lectura de comparador al realizar en forma visual y no tener registros de ellas destacándose en las buenas prácticas de operación de cada operador, lo que puede incurrir en consecuencias en los procesos de fabricación posteriores reflejado en el incremento en el indicador de productos no conformes en la producción de discos de frenos para automóviles, generando una reacción en cadena de tipo negativo.

En primer lugar se evidencia una baja notable en la calidad del producto representado en reclamaciones de los clientes, que conllevan a sobre costos por devoluciones de producto y toda la logística que esta implica, el retraso e incumplimiento en la entrega de pedidos, montaje de estaciones de verificación que prevengan esta situación, requiriendo mayores recursos para el funcionamiento de estas; el tratamiento del material no conforme detectado dentro de la planta de fabricación y los que son devueltos por los clientes requieren acciones correctivas mediante re-procesos de mecanizados, causando disminución en el espesor y vida útil del disco de frenos, afectado directamente al cliente final.

Medición Manual

En la medición manual varias de las fallas del operario son el estar confiados en la limpieza del producto, estas son medidas con comparadores llamados pupitas, el cual puede leer el error y mostrarlo en la medición o algunas veces llenarse de polvo de lo sucio que viene el producto y empezar a leer mal, es decir que no esté en continuo ajuste frente a cada patrón de trabajo

Ideas del ensayo

ILUSTRACIÓN 1 CALIBRE MANUAL PARA MEDIR RUN OUT

FUENTE: ARCHIVOS FUNDICOM

La idea principal sobre el ensayo es comparar la cantidad de fallas en el seguimiento y control de la producción en cuanto a la medición (alabeo) del producto en línea que se está produciendo en la planta de mecanizado, para este problema que en ocasiones no es culpa del operario si no de las herramientas que tiene para responder por su operación y producción.

Una idea de cómo mejorar el control sobre la producción que se saca en la planta de mecanizado, es poder contar con un sistema anti- error llamado POKA- YOKE, este sistema es utilizado en la industria automotriz para controlar la fuerza en los ensambles manuales generados por el operario, ya que este dicho sistema se encarga de mostrar en una pantalla de si el producto es conforme o no en cuanto a especificaciones o tolerancias relacionadas con calidad se trata, este sistema se puede programar para bloquearse cuando sale una pieza fuera de medidas, haciendo parar al operario en su proceso productivo, teniendo que alertar sobre el problema al coordinador o jefe de planta para que este entre en la decisión de comprobar si es el producto o pieza elaborada que tiene algún defecto.

Esta acción frente al control de calidad de las piezas producidas hará que los índices de rechazo por piezas defectuosas o en su caso devueltas por el cliente sea reducido casi en un 60 %, disminuyendo los sobrecostos por re-trabajos y puestos de control de dichas piezas haciendo un corto uso de estas en su vida como frenos o campanas de carros.

JUSTIFICACIÓN

Una vez realizado el proyecto y evaluado en todas sus etapas fue viable para la empresa Fundicom s.a, se optimizó el proceso de producción, la mano de obra fue mucho más calificada, generando indirectamente una cultura de gestión de calidad, lo que agilizará a mediano plazo el procedimiento a seguir en la producción de las diferentes piezas manufacturadas, eliminando de plano las continuas fallas y no conformidades que saltan a la vista en las periódicas auditorias de calidad a las cuales son sometidas las líneas de producción de la Empresa, los costos se nivelarían, es decir, no habría margen de error que genere sobrecosto debido a reprocesos (re-trabajos) de piezas defectuosas o no conformes en cuanto a calidad se trata, no será necesario implementar estaciones de verificación para seleccionar piezas defectuosas reduciéndolas a controles aleatorios sobre la producción como medida de seguimiento para estar siempre seguros de que el proceso en la medición del producto se haga correctamente.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

Apostar por la automatización del calibre que mide el Rut out de los discos de freno para automóvil en la empresa Fundicom s.a.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Encomendar elementos que permita la automatización del proceso de medición del Rut Out de los discos de frenos para automóviles

Generar alertas al detectar productos no conformes haciendo detener la producción para detectar el error.

Programar PLC permitiendo el procesamiento de datos tomados por los medidores digitales teniendo una base de datos por así llamarla para seguir y controlar las especificaciones correspondientes.

Elaborar los planos eléctricos y neumáticos del sistema que conforman el calibre de medición.

DISCO DE FRENOS

Los discos de freno son la superficie contra la cual interactúan las pastillas para frenar el vehículo, debido a que el disco gira solidario con las ruedas. Ese rozamiento entre discos y pastillas produce la transformación de energía cinética en energía calorífica, provocando una reducción de la velocidad.

Los discos de freno no solo deben producir la transformación de energía sino que además deben de conseguir que el calor producido sea transmitido a la atmósfera lo más rápidamente posible, ya que si no, las temperaturas a las que operaría el sistema serían muy elevadas llegando incluso al colapso del sistema.

El material escogido para fabricar los discos de freno es la fundición gris nodular de grafito laminar, ya que garantiza una estabilidad de las prestaciones durante el periodo de vida de los discos. Existen también, discos de materiales compuestos en matriz de carbono, usados en la alta competición y en los frenos de los aviones, aunque debido al alto coste que tienen son inviables para los vehículos comunes. En la actualidad se están desarrollando discos de freno en aluminio con una base de carburo de silicio, ya que su menor peso los hace muy atractivos, pero la mala disipación de calor que tienen los hacen inviables de momento, ya que necesitan un sobre dimensionamiento importante que hacen que pierdan las ventajas del reducido peso.

Las características básicas de la fundición de los discos la podemos ver:

Propiedades físicas: Valores

Resistencia a tracción: 240 N / mm2

Dureza: 170 – 250 HB

COMPOSICION DE LOS DISCOS

La composición básica del material de los discos es una fundición gris nodular de grafito laminar, que contiene entre un 92% y un 93% de hierro. Además del hierro otros componentes básicos tales como el silicio, manganeso y otros garantizan la calidad de un elemento crítico en el frenado como es el disco.

En el gráfico siguiente podemos ver el porcentaje de los diferentes materiales que junto con el hierro, que supone el 93% del total, el resto de materiales suponen entre el 7% y el 8% que resta de la composición total del disco.1

ILUSTRACIÓN 2 COMPOSICION QUIMICA DE LOS DISCOS DE FRENOS

PROCESO DE MECANIZADO

El disco llega a la planta de mecanizado en fundición para ser sometido a una serie de operaciones las cuales se van a describir en el siguiente diagrama de flujo del proceso

PARTES DEL DISCO

1

Ilustración 3 PARTES DEL DISCO DE FRENO

FUENTE: ARCHIVOS FUNDICOM

ALABEO (RUT OUT) EN LOS DISCOS DE FRENO

Las mínimas tolerancias de fabricación garantizan un juego funcional seguro entre el disco y la pastilla, evitando cualquier contacto cuando no se frena. Únicamente permite una desviación de la marcha de las superficies del anillo de fricción respecto a la superficie de contacto dentro de tolerancias limitadas de máximo 30 micras. Comfort sin igual desde un principio.

Ilustración 4 MONTAJE DEL DISCO DE FRENOFUENTE: www.roadhouse.es/manual/cap5.PDF

CONSECUENCIAS DE UN ALABEO ALTO

El alabeo fuera de las tolerancias conduce al contacto entre el disco y las pastillas aún cuando no se esté frenando.

Consecuencia: erosión (tolerancia del grosor) del disco de freno y vibraciones.

ILUSTRACIÓN 5 EJEMPLO DE ALABEO ALTO

FUENTE: www.roadhouse.es/manual/cap5.PDF

ILUSTRACIÓN 6 EJEMPLO DE ALABEO ALTO

FUENTE:www.roadhouse.es/manual/cap5.PDF

. AUTOMATIZACIÓN

Automatizar calibre para controlar el Run out en los discos de freno, de tal forma que el disco sea medido verticalmente, haciendo simulación a la forma que va montado en el eje del automóvil. Por otro lado la medida va hacer controlada por medio de dos relojes comparadores digitales, los cuales van a transmitir una señal al Plc para aprobar los discos si cumplen con la especificación por medio de una marca registrada con un cilindro, y si no cumplen con la especificación bloquea el

sistema y activa una alarma con el fin de tomar decisiones a tiempo y no generar reprocesos en la producción.

ILUSTRACIÓN 7 CALIBRE AUTOMATIZADO PARA MEDIR RUN OUT

FUENTE: PROPIA – SOLIDWORK