Núcleos de relé automotivo personalizados: requisitos de estampagem de precisão e resistência à vibração

Os núcleos, as armaduras e os garfos dos relés automotivos devem manter o alinhamento magnético, a estabilidade dimensional e a geometria de contato sob vibrações repetidas e temperaturas elevadas do-compartimento do motor. Para componentes de relé estampados, controlar as propriedades do material, a altura da rebarba, a planicidade, a posição do furo e a repetibilidade-progressiva da matriz é mais importante do que apenas a precisão dimensional nominal.

 

 

 

Um circuito magnético de relé automotivo normalmente consiste em um núcleo, armadura, garfo, interface de mola e bobina eletromagnética. Durante a operação, a armadura se move repetidamente em direção e afastando-se do núcleo. Qualquer desvio dimensional ou deformação angular altera o entreferro, a força magnética, o comportamento de liberação e o tempo de contato.

 

Os controles de engenharia típicos incluem:

Controle dimensional de ±0,01 mm para recursos funcionais selecionados onde o entreferro magnético requer posicionamento apertado.
Planicidade controlada e paralelismo entre superfícies de acoplamento magnético.
Controle de rebarbas nas bordas perfuradas para evitar interferências durante a montagem.
Posição estável-a{1}}de furo para referências de bobina, rebite, mola e montagem.
Certificação de materiais e rastreabilidade de lotes sob um sistema de qualidade IATF 16949.
Seleção de materiais-resistentes à temperatura para aplicações expostas a zonas operacionais de aproximadamente 125 a 150 graus.
Produção-progressiva de matrizes para peças repetíveis de estampagem de armadura de relé de alto-volume.

O objetivo funcional não é simplesmente uma tolerância menor. Mantém o circuito magnético projetado após milhões de ciclos mecânicos.

 

Requisitos de tolerância do núcleo, da armadura e do garfo de acordo com a IATF 16949

Recurso	Engenharia Típica	Risco de falha de controle
Dimensão geral de estampagem	±0,01–0,05 mm	Interferência de montagem
Posição do pólo magnético	±0,01–0,03mm	Força magnética variável
Posição do furo de montagem	±0,01–0,03mm	Desalinhamento
Planicidade funcional	Menor ou igual a 0,03–0,05 mm	Entreferro irregular
Altura da rebarba	Controlado pela especificação do desenho	Interferência bobina/mola
Espessura do material	De acordo com a tolerância do desenho	Variação magnética e formadora
Condição da superfície	Sem rachaduras ou escoriações excessivas	Corrosão/falha de montagem
Rastreabilidade de lote	100% de identificação do lote	Análise difícil da causa-raiz

 

As tolerâncias reais devem ser estabelecidas a partir do circuito magnético do relé, do empilhamento{0}}da montagem, do grau do material e dos requisitos de resistência, em vez de serem copiadas de uma especificação genérica de estampagem.

 

Peças de estampagem de armadura de relé: Por que rebarbas e planicidade são importantes

A armadura é particularmente sensível à deformação porque seu movimento afeta diretamente o entreferro eletromagnético. Uma borda perfurada com rebarbas excessivas pode interferir no conjunto do garfo ou da mola, enquanto a tensão residual de estampagem pode causar deformação gradual após a conformação.

 

Para peças de estampagem de armadura de relé-de alto volume, o controle do processo deve abranger:

Espessura e dureza do material da tira.
Liberação-progressiva de dados.
Soco e desgaste da matriz.
Posicionamento do-pino piloto.
Altura de formação.
Direção e altura da rebarba.
Planicidade após a conformação final.
Verificação dimensional do CMM.

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Um fornecedor de núcleo de relé não pode alcançar uma precisão de produção estável apenas através da inspeção final. A consistência dimensional deve ser incorporada na matriz de estampagem progressiva, no sistema de alimentação de material, na estrutura piloto e no cronograma de manutenção preventiva.

Uma ferramenta progressiva típica pode combinar:

Alimentação de tiras e posicionamento piloto.
Perfuração de furos de montagem e funcionais.
Entalhe e supressão de perfil.
Gravação ou formação local.
Recursos de flexão e cunhagem.
Separação final da faixa de suporte.

Cada estação afeta a geometria a jusante. Um pequeno desvio de posição numa estação de perfuração inicial pode tornar-se um problema de montagem após várias operações de conformação subsequentes.

 

Controle de Matriz Progressiva: Variáveis ​​de Processo IATF 16949

Para um fornecedor de componentes de relé IATF 16949, a capacidade do processo deve ser demonstrada nas características funcionais, em vez de depender exclusivamente da inspeção dimensional-de{2}}fim de linha.

Os principais controles incluem:

Monitoramento de Cpk/Ppk para dimensões críticas designadas.
Inspeção da primeira-peça após a configuração da ferramenta.
Verificações dimensionais-por hora ou em lote, de acordo com o plano de controle.
Monitoramento de desgaste de punções e matrizes.
Verificação do-comprimento do feed.
Detecção-de posição da faixa.
Manutenção preventiva da ferramenta com base na contagem de cursos.
Rastreabilidade desde a-bobina de matéria-prima até o componente de relé acabado.

Seleção de material: latão C2680 vs aço de relé ferromagnético

Núcleos e jugos geralmente requerem materiais ferromagnéticos em vez de ligas de cobre altamente condutoras. Latão como o C2680 é normalmente usado para componentes elétricos ou estruturais onde são necessárias condutividade e conformabilidade, não como caminho magnético primário.

 

Material	Propriedade Primária	Aplicação Típica	Adequação do Circuito Magnético
Aço elétrico/magnético com baixo-carbono	Alta permeabilidade magnética	Núcleo do relé, garfo, armadura	Alto
Latão C2680	Boa condutividade e formabilidade	Terminais e componentes condutores	Baixo
Cobre puro C1100	Até 100% de condutividade IACS	Barramentos, terminais, peças condutoras	Muito baixo
Aço inoxidável	Resistência à corrosão	Molas, suportes, escudos	Dependente da nota-

 

A seleção do material deve, portanto, começar com permeabilidade magnética, coercividade, comportamento de saturação, dureza e conformabilidade de estampagem, seguida pelos requisitos de corrosão e montagem.

 

Folga de estampagem e desgaste da ferramenta

A liberação-progressiva de dados afeta diretamente:

Altura da rebarba.
Proporção da zona-cortada.
Geometria da zona-de fratura.
Carga de punção.
Deformação da borda.
Vida útil da ferramenta.

Quando a folga se torna excessiva devido ao desgaste do punção ou da matriz, a zona de fratura aumenta e a aresta puncionada torna-se menos controlada. Uma folga excessivamente apertada pode aumentar a carga da ferramenta e acelerar o lascamento das arestas.

 

A meta de produção deve ser uma janela de processo controlada, em vez da menor folga possível.

 

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Os relés-do compartimento do motor experimentam repetidas excitações mecânicas provenientes da vibração do motor, da entrada da estrada, da atuação eletromagnética e da expansão térmica. A montagem central do relé deve, portanto, manter relações dimensionais durante todo o seu ciclo de serviço.

Três variáveis ​​são particularmente importantes:

Estabilidade do entreferro-magnético
Retenção mecânica
Tensão residual e deformação

Um componente pode passar por uma inspeção dimensional inicial e ainda assim falhar após a vibração se a tensão-induzida pela estampagem, a formação de deformação ou o suporte insuficiente alterarem a posição da armadura.

 

Entreferro magnético e movimento da armadura

A força magnética gerada por um relé é fortemente influenciada pelo entreferro efetivo. À medida que o entreferro aumenta, a relutância magnética aumenta e a força atrativa disponível diminui.

Por esta razão, as seguintes características devem ser controladas:

Geometria da face-do pólo.
Planicidade da armadura.
Alinhamento do jugo.
Concentricidade central.
Posição de rebite ou estaqueamento.
Posição da interface da mola.
Perpendicularidade de montagem.

Para conjuntos de relés de precisão, a inspeção dimensional deve distinguir entre dimensões de referência e dimensões magnéticas funcionais.

 

Expansão térmica e condições operacionais de 125–150 graus

Os componentes-do compartimento do motor podem encontrar temperaturas elevadas dependendo da arquitetura do veículo e da posição de instalação. Diferentes materiais se expandem em taxas diferentes, alterando as folgas de montagem e o alinhamento magnético.

 

Um programa de validação prático deve, portanto, correlacionar:

 

Variável de teste	Finalidade de Engenharia
Inspeção dimensional ambiental	Estabelecer linha de base
Exposição-a altas temperaturas	Verifique a estabilidade dimensional
Ciclismo térmico	Avalie expansão/contração repetida
Teste de vibração	Detectar afrouxamento e deformação
Resistência mecânica	Verifique o movimento repetido da armadura
Resistência elétrica	Correlacionar desempenho magnético e de contato

 

Os parâmetros de teste devem seguir as especificações do relé do cliente e os requisitos de qualificação automotiva aplicáveis, em vez de usar um perfil universal de temperatura ou vibração.

 

 

Para um fornecedor de componentes de relés automotivos, o controle de qualidade deve se estender desde a inspeção de bobinas de aço recebidas até a estampagem progressiva, formação, limpeza, inspeção, embalagem e rastreabilidade do lote.

 

Uma estrutura de controle robusta normalmente combina APQP, PPAP Nível 3, PFMEA, Plano de Controle, MSA, SPC e inspeção final.

 

Documentação PPAP nível 3 para peças de estampagem de núcleo de relé automotivo

Um pacote de qualificação do cliente pode incluir:

Desenho de peças e especificações de engenharia.
Diagrama de fluxo do processo.
PFMEA.
Plano de Controle.
Relatório de inspeção dimensional.
Certificação de materiais.
Estudos iniciais de capacidade do processo.
MSA / Medidor R&R.
Aprovação de aparência quando aplicável.
Amostra de peças de produção.
Informações sobre ferramentas.
Processar-registros de alterações.

Para as equipes de CPO e QA, o objetivo é a rastreabilidade desde a característica do desenho → estação de processo → método de medição → registro de controle → lote de produção.

 

Inspeção CMM para Geometria do Núcleo e do Yoke

Um sistema de inspeção CMM pode verificar relações posicionais complexas que são difíceis de controlar com medidores convencionais.

As medições CMM típicas incluem:

Posição-de{1}}buraco.
Localização da-face do pólo magnético.
Geometria do perfil.
Planicidade.
Paralelismo.
Altura formada.
Relacionamento de dados-para{1}}recurso.

Para produção de alto-volume, o CMM normalmente deve servir como uma ferramenta de verificação e capacidade, enquanto medidores dedicados e inspeção automatizada fornecem monitoramento de produção mais rápido.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Prevenção de defeitos: desde rebarbas de estampagem até desalinhamento magnético

 

Defeito	Causa provável do processo	Método de detecção	Ação Corretiva
Rebarba excessiva	Folga da matriz/desgaste da ferramenta	Medição óptica	Restaurar a folga da matriz
Desvio-da posição do furo	Erro de alimentação ou piloto	CMM / visão	Ajuste o sistema piloto/alimentação
Armadura deformada	Tensão/formação residual	Medidor de planicidade	Otimize a sequência de formação
Borda rachada	Tensão de formação excessiva	Visual/microscopia	Modificar raio/condição do material
Força magnética variável	Variação-do entreferro	Teste funcional	Controlar a geometria-da armadura principal
Interferência de montagem	Desvio de perfil	Medidor de ir/não{0}}ir	Perfil correto da matriz
Corrosão superficial	Condição de material/armazenamento	Teste visual/sal	Melhorar a proteção do material

 

O princípio fundamental é a prevenção de defeitos na estação de processo, e não a classificação de componentes defeituosos após a produção completa.

 

 

Ao selecionar um fornecedor de componentes de relé IATF16949, a aquisição deve avaliar a capacidade de fabricação juntamente com a validação de engenharia.

Uma auditoria de fornecedor deve abranger:

Capacidade de prensa de estampagem progressiva.
Projeto e manutenção de ferramentas.
Rastreabilidade de materiais.
CMM e inspeção dimensional.
Implementação do SPC.
Integração PFMEA e Plano de Controle.
Capacidade PPAP nível 3.
Requisitos de rastreabilidade automotiva.
Gerenciamento de mudanças de produção.
Consistência de amostra-para{1}}produção-em massa.

Matriz de avaliação de fornecedores para estampagem de armadura de relé

 

Item de avaliação	Evidência necessária	Relevância da Engenharia
IATF16949	Certificação válida	SGQ automotivo
Estampagem progressiva	Registros de produção	Consistência de volume
Manutenção de ferramentas	Registros de manutenção	Estabilidade dimensional
CMM	Registros de calibração	Verificação de geometria
Rastreabilidade de materiais	Certificados de moinho/registros de lote	Consistência magnética
CEP	Registros de capacidade	Controle de variação
PPAP Nível 3	Pacote de envio	Aprovação do cliente
Rastreabilidade	Registros-de lote	Análise de falhas
Controle de mudanças de processo	Registros ECN	Controle de configuração
Validação funcional	Relatório de teste do cliente	Desempenho do relé

 

A comparação de fornecedores mais útil baseia-se na capacidade e rastreabilidade documentadas do processo, e não na tonelagem nominal da prensa ou no volume máximo de produção.

 

 

Os protótipos de núcleos e armaduras de relés muitas vezes expõem problemas de projeto que são difíceis de identificar apenas a partir de dados CAD.

 

Durante a revisão do DFM, os engenheiros devem verificar:

Raio mínimo de curvatura.
Direção de rolamento do material.
Distância-do furo-à borda.
Direção da rebarba.
Design de suporte-progressivo.
Sequência de formação.
Estrutura de dados crítica.
Acessibilidade de inspeção.
Potencial retorno elástico.
Estabilidade-de alimentação da bobina.

Uma amostra T1 deve ser usada para validar a geometria da peça e a viabilidade de fabricação.

Para produção em massa, as mesmas dimensões funcionais devem permanecer estáveis ​​após manutenção de ferramentas, alterações de lotes de materiais e longas execuções de produção.

 

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Antes da divulgação da RFQ, o pacote técnico deve definir os parâmetros que afetam diretamente o desempenho magnético e mecânico.

Dados de desenhos e materiais

Especificar:

Classe de material e padrão aplicável.
Espessura e tolerância do material.
Requisitos de propriedade-magnética, quando aplicável.
Tratamento de superfície.
Dimensões críticas.
Datums e GD&T.
Limites de rebarba.
Planicidade e paralelismo.
Formando dimensões.
Requisitos de embalagem e{0}}proteção contra corrosão.

Dados de qualidade e validação

Para um programa automotivo, defina:

Requisitos do SGQ IATF 16949.
Requisitos de submissão de PPAP Nível 3.
Características do Plano de Controle.
Controles de gravidade e ocorrência de PFMEA.
Requisitos MSA/Medidor R&R.
Alvos Cpk/Ppk para características designadas.
Rastreabilidade de materiais.
Frequência de inspeção dimensional.
Procedimentos de-mudança de ferramenta e{1}}aprovação de mudança de processo.

Uma especificação clara evita o problema comum de aquisição de comparar fornecedores usando diferentes definições de “estampagem de precisão”.

 

 

Qual documentação PPAP normalmente é necessária para estampagem de núcleo de relé automotivo?

Um pacote típico de PPAP Nível 3 inclui desenhos, fluxo de processo, PFMEA, Plano de Controle, MSA, resultados dimensionais, certificação de materiais, estudos de capacidade e amostras de produção aprovadas. Requisitos específicos-do cliente podem adicionar dados de validação ou de teste funcional.

 

Como as peças estampadas da armadura do relé podem manter a precisão dimensional de ± 0,01 mm?

A tolerância deve ser suportada por projeto progressivo-controlado da matriz, alimentação precisa da tira, posicionamento piloto, manutenção da ferramenta, SPC e verificação CMM. Nem todos os recursos requerem ±0,01 mm; dimensões críticas magnéticas e de montagem devem receber um controle mais rígido.

 

Como a vida útil da ferramenta de estampagem progressiva é controlada paranúcleos de relé automotivo?

A vida útil da ferramenta é controlada por meio da seleção do material do punção e da matriz, gerenciamento de folga, manutenção preventiva, monitoramento da contagem-de cursos, SPC dimensional e substituição programada de componentes de desgaste antes que dimensões críticas saiam do plano de controle.