La pianificazione della qualità in Hydroforce: cosa si decide prima che nasca il primo pezzo

Un rapporto di collaudo dice se un pezzo è a posto. Se lo saranno anche i mille pezzi successivi si decide molto prima, quando la commessa viene pianificata. Questo articolo spiega come pianifichiamo la qualità per ogni commessa e ogni tecnologia: il piano di controllo, l’approvazione del primo campione, le verifiche durante la serie e il feedback che mantiene il processo nel punto in cui è stato validato.

La nostra pagina qualità descrive le tre fasi di controllo che eseguiamo: verifica del materiale in ingresso, monitoraggio in processo e accettazione finale. I clienti che ci sottopongono ad audit fanno di solito un’altra domanda: come facciamo a sapere in anticipo che un lotto passerà? La risposta onesta è che i controlli sono stati progettati prima che il lotto esistesse, ed è per questo che il lotto passa. Questo lavoro di progettazione è la pianificazione della qualità, e ha un aspetto diverso per un cilindro idraulico, un corpo pressofuso, un ingranaggio sinterizzato e un ugello in metallo duro.

Perché pianifichiamo invece di selezionare

Un fornitore che conta sul controllo finale gestisce in realtà un’operazione di smistamento. I pezzi buoni vanno al cliente, quelli difettosi finiscono allo scarto, e il processo non impara nulla. Il costo si paga due volte: una volta in scarti e una volta in consegna, perché un lotto respinto si scopre alla fine, quando non resta più tempo per produrne un altro.

Pianificare sposta lo sforzo all’inizio. Prima che una commessa venga rilasciata alla produzione, un piccolo gruppo si riunisce attorno al disegno: un tecnologo di processo, un ingegnere della qualità e, per i pezzi legati a un attrezzaggio, un progettista di stampi. Dalla riunione escono con quattro documenti: un ciclo di lavoro con ogni operazione in sequenza, un’analisi dei rischi che nomina cosa può andare storto in ogni operazione, un piano di controllo che stabilisce cosa verrà misurato, dove, con quale frequenza, con quale strumento e cosa succede quando una lettura è fuori, e un protocollo di accettazione concordato con il cliente. Questi quattro documenti sono l’aspetto che ha un sistema ISO 9001:2015 quando arriva in officina.

La sequenza di pianificazione

1. Revisione di contratto e disegno

Ogni commessa inizia con una revisione del disegno e della specifica rispetto a ciò che i nostri processi possono garantire. I rilievi tipici sono una tolleranza mancante, un riferimento a una norma ritirata, una finitura superficiale che il processo scelto non raggiunge o un grado di materiale senza equivalente europeo. Ognuno viene risolto per iscritto con il cliente prima che qualcosa venga tagliato o colato. La revisione classifica anche le caratteristiche. Poche quote di un pezzo decidono se funzionerà: un diametro di foro, una superficie di tenuta, una filettatura, un intervallo di durezza. Diventano caratteristiche critiche, e il piano di controllo le tratta in modo diverso da uno smusso.

2. Progettazione del processo e della misura

Il ciclo viene scritto operazione per operazione. Per ciascuna il pianificatore sceglie la macchina, l’attrezzatura, i parametri di taglio o di pressatura e lo strumento di misura. Lo strumento viene scelto con la stessa cura della macchina. Una tolleranza di 0,02 mm non si può controllare con uno strumento che risolve 0,01 mm, quindi il metodo di misura deve essere circa dieci volte più fine della tolleranza. Anche il programma CMM per il pezzo viene scritto in questa fase, molto prima che i primi pezzi arrivino in laboratorio.

3. Analisi dei rischi

Per ogni operazione il team si chiede dove il processo può deviare e quale sarebbe la conseguenza. Le risposte dipendono dal pezzo. In uno stelo cromato il punto debole è lo spessore del rivestimento alle estremità, in un corpo pressofuso è la porosità sotto una superficie di tenuta lavorata. Un ingranaggio sinterizzato può variare in densità attraverso una sezione spessa, e un inserto in metallo duro realizzato con un nuovo lotto di polvere può ritirarsi in misura diversa dal precedente. Ogni rischio trovato così riceve la propria riga nel piano di controllo. Per i cilindri idraulici questa analisi è formale: uno studio dei modi di guasto e dei loro effetti per ogni progetto, alimentato dalle nostre registrazioni di garanzia e di campo, in modo che un problema visto una volta non ricompaia nel progetto successivo.

4. Il piano di controllo

Il piano di controllo è l’unico documento che un operatore, un ispettore e un auditor del cliente leggono tutti. Un breve estratto per un tubo cilindro lavorato mostra il formato.

Due colonne pesano più delle altre. La frequenza fissa il costo del controllo, e per le caratteristiche critiche viene negoziata con il cliente. La reazione è ciò che trasforma una misura in controllo: senza una regola di reazione, la stessa misura produce solo un rapporto.

5. Validazione dell’attrezzatura e primo campione

Per ogni pezzo che dipende da uno stampo, da una forma o da un attrezzo di pressatura, l’attrezzo viene validato prima che il piano venga firmato. Le prime colate o le prime pressate vengono misurate completamente, ogni quota del disegno, e confrontate con il modello CAD. Dove l’attrezzo viene corretto, il campione viene misurato di nuovo. Solo un attrezzo che ha prodotto un primo campione approvato viene rilasciato, e il rapporto del primo campione diventa il riferimento per ogni lotto successivo. Per i pezzi lavorati la stessa logica vale per il primo pezzo da un nuovo programma o da una nuova attrezzatura.

Cosa si pianifica per ogni tecnologia

La sequenza sopra è la stessa per ogni commessa, mentre il contenuto del piano di controllo cambia con la tecnologia. L’elenco qui sotto mostra le decisioni di pianificazione che pesano di più in ciascuna delle nostre aree produttive.

Cilindri idraulici

Il piano parte dal materiale: tubo levigato e barra cromata arrivano con certificati che vengono verificati rispetto al disegno prima del rilascio del lotto. La saldatura avviene secondo procedure scritte, e le saldature portanti ricevono controlli non distruttivi con la frequenza fissata nel piano. Il montaggio viene pianificato attorno alla pulizia e alla gestione delle guarnizioni, perché la maggior parte delle perdite precoci risale a una guarnizione danneggiata o a un foro contaminato piuttosto che a un errore di lavorazione. Il collaudo finale copre ogni unità. Ogni cilindro viene provato in pressione alla pressione di lavoro e in sovrapressione, controllato per perdite esterne e interne, e la registrazione resta con il numero di serie. La documentazione viene pianificata fin dall’inizio quando serve al cliente per la classificazione: pacchetti ISO, DIN, DNV, ABS o API, con calcoli di resistenza e protocolli di prova.

Lavorazioni CNC e ingranaggi

I pezzi di precisione vengono pianificati attorno ai gradi di tolleranza da IT6 a IT7 e alle norme sulle tolleranze generali del disegno: ISO 2768, ISO 286 per gli accoppiamenti, ISO 1101 per la geometria. Il programma CMM viene scritto e collaudato sul primo pezzo. Durante la serie le quote critiche vengono misurate a intervalli fissi, con un controllo programmato ogni 45 ore macchina e una carta di controllo per le quote dove l’usura dell’utensile è la deriva nota. Per gli ingranaggi il piano comprende la misura di profilo, linea dell’elica e passo secondo ISO 1328 su una macchina di misura per ingranaggi, oltre ai controlli di durezza e profondità di cementazione dopo il trattamento termico. I componenti grandi fino a 16 metri vengono pianificati in modo diverso: un laser tracker o uno scanner 3D sostituisce il CMM, e l’allestimento di misura viene progettato insieme all’attrezzatura prima che il pezzo venga caricato.

Pressofusione ad alta pressione

Qui la qualità viene pianificata dentro l’attrezzo. La progettazione dello stampo, l’attacco di colata e il raffreddamento vengono esaminati per il rischio di porosità nelle zone che saranno poi lavorate o sigillate, e quelle zone vengono marcate come critiche nel piano. Le prove di stampo producono il primo campione. In serie i parametri di processo della macchina vengono monitorati in tempo reale e registrati, perché una cella di pressofusione che mantiene i suoi parametri mantiene anche le sue quote. Tolleranze dimensionali da ±0,1 a 0,3 mm e rugosità superficiale Ra da 1,6 a 6,3 µm vengono verificate al CMM e con la misura di superficie. Dove il pezzo è a tenuta di pressione o strutturale, l’ispezione radiografica viene aggiunta al piano per le zone critiche con una frequenza concordata.

Metallurgia delle polveri e MIM

I pezzi sinterizzati vengono governati dal materiale e dal processo, con la lavorazione in secondo piano. Il piano inizia dal lotto di polvere: composizione e scorrevolezza vengono verificate all’arrivo. La compattazione viene pianificata per una densità al verde superiore al 95 percento, e la pressa viene monitorata su pressione e riempimento. I forni di sinterizzazione eseguono cicli programmati con temperatura mantenuta entro ±5 °C in atmosfera controllata, e la registrazione del ciclo fa parte del fascicolo del lotto. Ogni lotto viene controllato per densità, durezza e dimensioni, con esame metallografico alla frequenza fissata nel piano. Per i pezzi MIM il controllo del peso dei pezzi al verde è l’avviso precoce: una variazione di peso mostra una deriva del feedstock o dello stampaggio prima che le dimensioni si muovano. Tolleranze di ±0,05 mm dopo sinterizzazione e di ±0,02 mm per il MIM sono i valori rispetto ai quali il piano viene scritto.

Metallo duro

Il metallo duro aggiunge un passo di pianificazione che nessun’altra tecnologia richiede: la prova di ritiro. Un pezzo si ritira dal 15 al 20 percento in lineare durante la sinterizzazione, e il valore esatto dipende dal grado e dal lotto di polvere. Prima che uno stampo venga definito, una sinterizzazione di prova fissa il coefficiente. In produzione il piano copre il grado stesso, scelto dalla gamma ISO 513, e le proprietà che lo dimostrano: densità, durezza e, per i gradi critici, la resistenza a rottura trasversale su barrette sinterizzate nello stesso ciclo. Le tolleranze di sinterizzazione di ±0,15 mm vengono portate a ±0,01 mm con la rettifica a diamante, e i pezzi rettificati vengono verificati al CMM con rugosità superficiale Ra da 0,1 a 0,4 µm. Dove l’applicazione richiede piena densità, la pressatura isostatica a caldo entra nel ciclo e viene confermata dalla misura di densità.

Motori e pompe idrauliche

Motori e pompe vengono pianificati come unità collaudate. Ogni unità supera una prova funzionale, una prova di pressione e una verifica delle prestazioni rispetto ai valori di catalogo, ed esce con il proprio pacchetto documentale.

Gestire la qualità mentre il lotto è in corso

Un piano funziona solo se qualcuno lo mantiene vivo durante la serie. Quattro routine lo fanno.

• Quando una lettura esce dalla tolleranza, l’operazione si ferma. I pezzi realizzati dall’ultima lettura buona vengono messi da parte e misurati di nuovo, e la causa viene trovata prima che l’operazione riparta. Nessuno di quei pezzi viaggia verso la fase successiva.
• Ogni strumento, dalla chiave dinamometrica al CMM, è in un programma di taratura. Uno strumento oltre la data di taratura viene messo fuori servizio. Le registrazioni di misura nominano lo strumento usato, così un rilievo di taratura può essere ricondotto ai pezzi che ha misurato.
• Un difetto trovato in officina, presso un fornitore o da un cliente viene registrato, contenuto e analizzato fino alla causa radice. L’azione correttiva cambia il piano, l’attrezzo o la procedura, e il cambiamento viene verificato sul lotto successivo.
• Il materiale e le operazioni affidate in subappalto rientrano nello stesso piano. I fornitori vengono sottoposti ad audit, i certificati in ingresso vengono verificati rispetto alla specifica, e un lotto di fornitore che non supera il controllo in ingresso viene bloccato prima di raggiungere una macchina.

Gli operatori prendono parte a tutto questo. Vengono formati sulle tecniche di misura che il loro piano di controllo richiede, e sono loro a eseguire e firmare i controlli sul primo pezzo e a intervalli.

Cosa può chiedere il cliente

La pianificazione offre al cliente anche una visibilità prima che la produzione inizi. Su richiesta condividiamo il piano di controllo del pezzo, concordiamo le caratteristiche critiche e la frequenza dei controlli, e aggiungiamo prove assistite o l’ispezione di terze parti dove l’applicazione lo richiede. Con la spedizione, o su richiesta, forniamo certificati dei materiali, il rapporto del primo campione, le registrazioni di misura per le caratteristiche del piano, i protocolli di prova per cilindri, motori e pompe e un certificato di conformità per il lotto. Il documento Acceptance Conditions sulla nostra pagina qualità descrive la procedura di accettazione in dettaglio.

In breve

Il controllo intercetta un difetto dopo che è stato commesso. La pianificazione lavora sulla sua causa. In Hydroforce il piano viene scritto prima che la commessa venga rilasciata, dipende dalla tecnologia con cui il pezzo viene realizzato, e durante la serie viene mantenuto vivo da taratura, regole di reazione e azioni correttive. È per questo che possiamo impegnarci sulle tolleranze delle nostre pagine tecnologiche, ed è per questo che il decimo lotto esce come il primo.

Inviateci il vostro disegno e i vostri requisiti tramite il modulo di contatto. Risponderemo con una proposta di produzione e lo schema del piano di controllo per il vostro pezzo.