Estudio de la soldabilidad en continuo de aceros inoxidables ferríticos estabilizados empleados en los sistemas de escapes para la automoción

Abstract

[ES] Este trabajo de investigación ha surgido de la necesidad empresarial de mejora y desarrollo para un nuevo proceso productivo en la compañía flejes industriales (Flinsa). En el año 2011, Flinsa se introduce en la fabricación de tubo de acero inoxidable soldado mediante tecnología láser. Durante el proceso, aparecen una serie de dificultades; entre estas dificultades se encuentra la baja eficiencia del proceso junto con un porcentaje de defectivo, además de numerosas incidencias en cliente.

Esto sucede debido a que el proceso productivo no está controlado. Se desconoce el comportamiento de los materiales, la nueva tecnología, y además, se está generando un fenómeno que produce desconfianza en la calidad de la soldadura, esto es, que el tubo de material de acero inoxidable ferrítico recién soldado no soporta el esfuerzo mecánico al que le someten los ensayos de deformación por aplastado y abocardado, aunque si ese mismo tubo se deja reposar durante 48h en el almacén, este será capaz de soportar esos esfuerzos.

Para comprender bien los fenómenos de soldadura y de proceso, se ha realizado un análisis sobre los 5 factores que pueden actuar sobre la calidad de la soldadura, esos factores han sido, Material, Mano de obra, Máquina, Medio, Método aplicando la metodología de Ishikawa.

Para cada uno de los factores se han desarrollado acciones de mejora que hagan al proceso lo más regular posible, siendo estable de modo que permita, fijando unas condiciones, comparar variables y se vea su grado de interacción en el resultado final.

De este modo se ha llegado a la conclusión que, para que el proceso sea estable, se necesita introducir materia prima con unos parámetros controlados y estandarizados para que la influencia del proveedor sea mínima. Esto queda reflejado en la ficha de compra de materiales. Además, se ha creado un método de trabajo con un estándar de montaje y regulación, donde se garantice la repetibilidad en cada puesta, o se reduzca al máximo la variación del proceso, tomando unos parámetros específicos de referencia, y por último se ha visto que el medio en el que se genera el procesado por láser tiene alto impacto en el resultado de la soldadura, para lo cual se han implementado unas mejoras que reducen la entrada de humedad en la soldadura, aunque no son 100% efectiva.

Se han conseguido los objetivos principales de reducir el porcentaje de defectivo a lo largo de las producciones y los problemas de calidad con los clientes, aunque ha quedado pendiente validar que la fragilización de la soldadura es debida a la disolución de hidrógeno en el baño, y a su atrapamiento en la estructura cuando este solidifica, debido a que no se ha podido contar con los equipos adecuados.

[CA] Aquest treball de recerca ha sorgit de la necessitat empresarial de millora i desenvolupament per a un nou procés productiu a la companyia fleixos industrials (Flinsa), aquests l'any 2011 s'introdueixen en el món de la fabricació de tub d'acer inoxidable soldat mitjançant tecnologia làser, apareixent una sèrie de dificultats, entre aquestes dificultats es troba la baixa eficiència del procés, un percentatge de defectiu, a més de nombroses incidències en client.

Això succeeix pel fet que el procés productiu no està controlat, es desconeix el comportament dels materials, la nova tecnologia, i a més, s'està generant un fenomen que produeix desconfiança en la qualitat de la soldadura, això és, que el tub de material d'acer inoxidable ferrític acabat de soldar no suporta l'esforç mecànic al qual li sotmeten els assajos de deformació per esclafat i atrompetat al tub, encara que si aquest mateix tub es deixa reposar durant 48h en el magatzem aquest és capaç de suportar el esforços previstos.

Per a comprendre bé els fenòmens de soldadura, i de procés s'ha realitzat una anàlisi sobre els 5 factors que poden actuar sobre la qualitat de la soldadura, aqueixos factors han sigut, Material, Mà d'obra, Màquina, Mitjà, Mètode aplicant la metodologia de Ishikawa.

Per a cadascun dels factors s'han buscat accions de millora que facen al procés el més regular possible, sent estable de manera que permeta fixant unes condicions comparar variables i es veja el seu grau d'interacció en el resultat final.

D'aquesta manera s'ha arribat a la conclusió que perquè el procés siga estable es necessita, introduir matèria primera amb uns paràmetres controlats i estandarditzats, perquè la influència del proveïdor siga mínima, això queda reflectit en la fitxa de compra de materials. S'ha creat un mètode de treball amb un estàndard de muntatge i regulació, on es garantisca la reproductibilitat en cada posada, o es reduïsca al màxim la variació del procés, prenent uns paràmetres de referència, i per últim s'ha vist que el mitjà en el qual es genera el processament per làser té alt impacte en el resultat de la soldadura, per aquest motiu s'han implementat unes millores que redueixen l'entrada d'humitat en la soldadura, encara que no són 100% efectiva.

S'han aconseguit els objectius principals de reduir el percentatge de defectiu al llarg de les produccions i els problemes de qualitat amb els clients, encara que ha quedat pendent validar que la fragilització de la soldadura és deguda a la dissolució d'hidrogen en el bany, i al seu atrapament en l'estructura quan aquest solidifica, pel fet que no s'ha pogut comptar amb els equips adequats.

[EN] This study work arises out of the business need for improvement and development to achieve a new production process in the industrial strapping company Flinsa. In 2011, Flinsa begins with the laser technology manufacturing process of welded stainless-steel tube. Nevertheless, a series of difficulties appear along with the process, such as the low efficiency of the process itself, together with a significant defective percentage and several customer incidents.

This happens because the productive process is not controlled. The behavior of the materials and the new technology is unknown, and, besides, a phenomenon is being generated which leads to distrust in the quality of the weld, i.e, the newly welded ferritic stainless-steel tube does not withstand the mechanical strain to which it is subjected by the crushed and flared deformation tests. But, if this same tube settles during 48h in the warehouse, it will be able to withstand such efforts.

To correctly understand the process and welding phenomena, it has been carried out an analysis of the 5 factors that have influence over the welding quality. Those factors are the following: material, labour, machine, medium and method (Ishikawa methodology).

For each of the above factors, improvement actions have been developed to make the process as regular as possible, being stable so that it allows to compare variables by settling previous conditions, and to see its interaction degree in the result.

In this way, it has been concluded that, for the process to be stable, it is necessary to introduce raw material with controlled and standardized parameters so that the influence of the supplier can be minimum. This is reflected in the material purchase sheet. Furthermore, a working method has been created with a standard of assembly and regulation, where repeatability is ensured at each set, or where the process variation is minimized by using specific parameters. And lastly, it has been proven that the medium in which the laser process is taking place has a high impact on the welding result, for which improvements haven been implemented to reduce the input of moisture into the weld, although they are not 100% effective.

The main objectives have been achieved: to reduce the percentage of defectives throughout production, and to minimize quality problems with customers. Although, there is still a pending matter to be validated: the fragilization of the weld is due to the dissolution of hydrogen during the bath and to its entrapment in the structure when it solidifies because it was not available the appropriate equipment.