Fori dei Calibri dei Freni: Due Verifiche in un Solo Passaggio Non a Contatto

Panoramica

Il foro del morsetto freno è un cilindro idraulico che deve sigillare contro un pistone in movimento al suo interno, spesso sotto pressione e sempre sotto effetto termico. La sua superficie costituisce la superficie di tenuta, e qualsiasi residuo lasciato al suo interno dopo la lavorazione rappresenta o un percorso attraverso cui il fluido può fuoriuscire oppure una particella che verrà trascinata lungo la parete migliaia di volte durante l’uso.

Ciò implica due obiettivi distinti per l’ispezione, anziché uno solo: i difetti presenti sulla parete del foro e i materiali sciolti ancora presenti all’interno del foro dopo la pulizia. I due aspetti sono correlati ma non identici; una stazione che ne controlla soltanto uno lascia l’altro da rilevare soltanto durante un test frenante.

Entrambi possono essere controllati senza contatto in un’unica operazione, il che è importante perché l’alloggiamento del cilindro del pinza è un cilindro cieco o semi-cieco che l’operatore non può vedere e in cui una sonda non può entrare senza toccare la superficie da misurare. Big Bird Industrial (in precedenza Shimada Big Bird Industrial) costruisce sistemi di pulizia e sbavatura per componenti del powertrain automobilistico dal 2001, e la capacità ispettiva descritta qui deriva dai sistemi per ispezione interna dei fori utilizzati sulle linee di produzione.

1. Perché l’alloggiamento del cilindro è una superficie di sicurezza

La pinza converte la pressione idraulica in forza di serraggio, e l’alloggiamento del cilindro è la zona in cui tale pressione viene contenuta.

La guarnizione scorre sulla parete

La guarnizione del pistone scorre lungo la parete dell’alloggiamento del cilindro, e la finitura della parete è ciò contro cui avviene la tenuta. Un graffio longitudinale lungo il percorso della guarnizione costituisce un percorso di perdita, mentre un’ammaccatura modifica localmente il gioco, causando usura irregolare e, alla fine, il blocco del pistone.

I residui provocano un guasto progressivo

Un frammento di scheggia o di bava lasciato nel foro non causa di solito un guasto immediato. Rimane immerso nel fluido, migra verso la guarnizione e danneggia gradualmente la parete o la guarnizione. Un freno che si guasta in questo modo si rompe generalmente dopo che il veicolo è entrato in servizio, motivo per cui tale controllo va effettuato prima del montaggio e non alla fine della linea.

2. Due obiettivi che richiedono ottiche diverse

Un difetto e una particella allentata appaiono simili in una fotografia, ma reagiscono in modo diverso all’illuminazione: questa differenza costituisce la base per distinguerli.

I difetti sono sulla superficie

Un graffio, un segno di abrasione, una porosità o una cavità da corrosione fanno parte della parete. Il loro aspetto varia con la direzione della luce in un modo legato in modo fisso alla superficie: l’ombra cade in modo coerente rispetto alla parete anche quando il pezzo ruota.

I detriti poggiano su di essa

Un frammento di scheggia o un bavetto si trova al di sopra della superficie e proietta un'ombra la cui direzione si sposta con la sorgente luminosa, invece che con il pezzo. Questa differenza è ciò che sfrutta una verifica a due esposizioni o a due angolazioni: una caratteristica la cui ombra si sposta è allentata, mentre una caratteristica la cui ombra rimane fissa fa parte della parete.

3. Inserimento in un foro cieco

L'accessibilità è il vincolo che determina la scelta dell'ottica, poiché il foro presenta un'unica apertura e un'estremità chiusa.

L'apertura definisce la sonda

I sistemi per ispezione interna di fori operano su fori di diametro pari o superiore a un millimetro e mezzo, con risoluzione sulla parete nell'ordine del centesimo di millimetro e capacità di profondità che, in configurazioni personalizzate, raggiunge diverse centinaia di millimetri. Un calibro per fori rientra agevolmente in tale intervallo, il che significa che il problema progettuale principale è l'illuminazione, non l'accessibilità.

Illuminazione di un cilindro da un’estremità

La luce inviata lungo l’asse del foro illumina la parete opposta lasciando in ombra quella più vicina; una sorgente ad anello posta alla punta genera una banda luminosa la cui posizione dipende dalla distanza di lavoro. Entrambi gli effetti sono gestibili se la sonda è posizionata a una distanza prefissata e il pezzo viene ruotato: ecco perché l’ispezione dei fori avviene di solito mediante rotazione anziché con una singola acquisizione.

4. Manipolazione prima e dopo

Un calibro è piccolo e leggero rispetto ai componenti su una linea di trasmissione, il che modifica il concetto di manipolazione in modo favorevole all’ispezione.

Orientamento rispetto alla gravità

Ispezionare con l’apertura del foro rivolta verso il basso consente ai detriti mobili di cadere lontano dalla superficie da immaginare, eliminando così una categoria di falsi allarmi. Ispezionare con l’apertura rivolta verso l’alto mantiene i detriti in posizione, causando l’effetto opposto. La stazione deve quindi presentare il pezzo in un orientamento definito, anziché accettare qualsiasi orientamento fornito dall’operatore.

Assistenza Aria

Un breve impulso d'aria prima della seconda esposizione è il metodo più economico per risolvere la questione 'mobile versus aderente': un truciolo si muove, un difetto no. Inoltre, elimina i residui di fluido che altrimenti produrrebbero un riflesso interpretato come difetto.

5. Ciclo, verifica e limiti

Una stazione con calibro ispeziona normalmente diversi fori per pezzo, e il ciclo si scala in base al numero di fori, non alle dimensioni del pezzo. Poiché ogni foro richiede una rotazione e almeno due esposizioni, un pezzo con due fori richiede circa il doppio del tempo necessario per un pezzo con un solo foro; tale calcolo va inserito nel budget takt prima di specificare la stazione.

La verifica utilizza pezzi contenenti difetti noti e detriti introdotti intenzionalmente: un truciolo lavorato posizionato in un punto definito, una scheggia lasciata sul bordo di un foro e un graffio di lunghezza e orientamento noti. Ognuno deve essere classificato correttamente, e il test deve includere anche pezzi conformi per determinare il tasso di falsi allarmi.

Il limite del metodo è l’estremità chiusa. Un foro che termina in un angolo presenta una superficie che la sonda può osservare solo obliquamente, e una particella intrappolata in quell’angolo è l’elemento più difficile da rilevare sul pezzo. Quell’angolo è anche il punto in cui si accumulano i trucioli, motivo per cui la specifica di accettazione dovrebbe indicarlo esplicitamente, anziché lasciare alla sonda il compito di coprirlo.

6. Perché qui è fondamentale il rilievo senza contatto

Un metodo a contatto all’interno di un foro di un calibro rischia di danneggiare la superficie da misurare, e su una superficie di tenuta tale rischio è inaccettabile.

Un comparatore per fori o una sonda che tocca la parete può lasciare segni su una superficie rettificata o lucidata, e un segno lungo il percorso di tenuta costituisce un difetto introdotto dall’ispezione. La misurazione ottica elimina del tutto tale rischio, ed è questo l’argomento pratico a suo favore su questo pezzo, oltre alla velocità.

7. Perché va eseguita prima del montaggio

Un pinza freno assemblata con un chip nel foro non può essere ispezionata nuovamente senza essere smontata, e una pinza freno smontata e riassemblata solleva dubbi sul sigillo, domanda che nessuno vuole affrontare per un componente di sicurezza.

Confronto dei costi

Prima dell’assemblaggio, una pinza freno scartata viene ripulita e reinspezionata in pochi minuti. Dopo l’assemblaggio, lo stesso difetto viene rilevato durante il test del freno, il che comporta uno smontaggio, un nuovo kit di guarnizioni e un nuovo test. Sul campo diventa una richiesta di garanzia con un veicolo associato. La stazione di ispezione ha lo stesso costo in tutti e tre i casi; le conseguenze, invece, no.

Questo è l’argomento a favore dell’inserimento del controllo immediatamente dopo la pulizia, anziché alla fine della linea, ed è anche l’argomento a favore di rendere semplice il reindirizzamento dei pezzi scartati. Una stazione il cui flusso di parti scartate non ha una destinazione precisa finirà per essere indotta ad approvarle.

Domande frequenti

Entrambi i controlli possono essere eseguiti in un’unica esposizione?

I difetti possono essere individuati in una singola esposizione. Per distinguere in modo affidabile i detriti da un difetto è necessaria o una seconda esposizione con luce diversa oppure un impulso d’aria, poiché la distinzione si basa sul comportamento e non sull’aspetto visivo.

Qual è la dimensione minima di una particella rilevabile?

Il limite di rilevazione dipende dal contrasto che la particella genera rispetto alla parete, il quale a sua volta dipende dal materiale e dall’orientamento della particella. Un frammento chiaro su una parete scura è più facile da rilevare rispetto a un frammento scuro su una parete chiara; ecco perché l’illuminazione viene scelta caso per caso e non come impostazione universale.

Il pezzo deve essere pulito prima?

Deve essere asciutto e privo di film fluido. Un foro bagnato produce riflessi interpretati come caratteristiche, mentre un foro pieno di fluido nasconde ciò che vi si trova sotto.

Che cosa accade a una pinza rifiutata?

Viene inviata a una postazione di revisione, dove il riscontro viene confermato e il pezzo viene quindi sottoposto a una nuova pulizia oppure scartato. Un rifiuto non confermabile costituisce un falso allarme; monitorare tale tasso è essenziale per mantenere la fiducia nella stazione.

Conclusione

Un cilindro del pinza presenta due rischi diversi nello stesso cilindro: un difetto della parete che diventa una perdita e una particella allentata che provoca un guasto progressivo. Entrambi possono essere rilevati senza contatto, e il modo per distinguerli è basato sul comportamento, non sull’aspetto visivo.

La specifica deve indicare il cilindro, la superficie di tenuta, la dimensione minima della particella da rilevare e l’orientamento richiesto per l’ispezione. Una stazione che ispeziona un cilindro senza controllare l’orientamento lascia inalterati sia i falsi positivi più facili sia i casi di mancato rilevamento più difficili.