Acabado Superficial
El acabado superficial es un aspecto crucial en la calidad de un producto. Se define por dos tipos principales de desviaciones:
Desviaciones de Forma
Irregularidades macroscópicas que afectan la geometría general de la superficie, como:
- Redondez: Desviación de una circunferencia ideal.
- Planitud: Desviación de un plano ideal.
- Rectitud: Desviación de una línea recta ideal.
Desviaciones de Rugosidad
Irregularidades microscópicas que afectan la textura de la superficie. Se evalúan mediante parámetros como:
- Ra (Desviación media aritmética del perfil): Media aritmética de los valores absolutos de las desviaciones del perfil respecto a la altura media (y0) en los límites de la longitud básica (ℓ). Representa el área encerrada por las irregularidades del perfil y la línea media. No indica la resistencia al desgaste, ya que Ra no proporciona esa información.
- Rp (Distancia entre la cresta más alta y la línea media): Para evaluar la capacidad de lubricación de una pieza, se utiliza el perfil portante.
- Ry (Distancia entre la cresta más alta y el valle más profundo): Útil para determinar la profundidad de las irregularidades.
Un perfil con montañas en punta finas y más hueco entre ellas (perfil portante convexo) indica menor resistencia al desgaste y mayor capacidad de lubricación. Por otro lado, un perfil con montañas más anchas y menos hueco entre ellas (perfil portante cóncavo) indica mayor resistencia al desgaste y menor capacidad de lubricación.
Planes de Muestreo y Riesgos
Se presentan tres planes de muestreo para minimizar el riesgo del comprador (β):
- α = 5% y AC = 1: Criterio estricto, implica un mayor rechazo de lotes defectuosos y, por ende, un menor riesgo para el comprador.
- α = 5% y AC = 2: Criterio intermedio, equilibra el riesgo del comprador y del productor.
- α = 5% y AC = 3: Criterio laxo, disminuye el riesgo del productor, pero aumenta el riesgo del comprador.
Es imposible reducir a cero el riesgo del productor y del cliente simultáneamente. La inspección al 100% se acerca a este objetivo, pero es impráctica y muy costosa.
Zona Afectada Térmicamente (ZAT)
La ZAT se refiere a la región adyacente al cordón de soldadura donde el material base ha experimentado cambios en su estructura debido al calor generado durante el proceso de soldadura. Estos cambios pueden incluir la pérdida de propiedades mecánicas, alteraciones en la microestructura del material y la formación de diferentes fases o precipitados.
Perfil Portante
El perfil portante representa la longitud de material cortado por una línea imaginaria paralela a la línea media a distintas alturas del perfil. Un perfil portante cóncavo representa una superficie con baja resistencia al desgaste pero con una alta capacidad de lubricación, mientras que un perfil portante convexo representa justo lo contrario.
Conceptos Clave en Control de Calidad
Calidad: Conjunto de características que le confieren a un producto la capacidad para satisfacer las necesidades del usuario. Dichas características podrán ser evaluadas, durante o al final del proceso de fabricación, por unas variables que deberán situarse dentro de unos determinados límites de aceptación.
Aspectos clave en la gestión de la calidad:
- Gestión y organización de la calidad (implantación de un “sistema de calidad”).
- Tratamiento de datos relativos a productos y procesos: control de la calidad, con técnicas de tipo estadístico.
- Mejora de la calidad.
Calidad Media de Salida (CMS)
La CMS mide la calidad de los lotes inspeccionados (aceptados y rechazados) después de reemplazar las unidades defectuosas en los lotes rechazados mediante una inspección al 100%. Se calcula como:
CMS = Pa * p
Donde:
- p: Proporción de unidades defectuosas.
- Pa: Probabilidad de aceptación del lote.
La CMS asegura la calidad final de los lotes inspeccionados, manteniendo bajo el porcentaje de unidades defectuosas.
Número Medio Muestral (NMM)
El NMM mide las unidades muestreadas en planes de muestreo (simple, doble y múltiple) con la misma efectividad.
- Plan Simple:
NMM = n - Plan Doble:
NMM = n1 + n2(1 - Pa1)
Donde:
- n1, n2: Tamaños de la primera y segunda muestra.
- Pa1: Probabilidad de aceptación en la primera inspección.
El NMM permite evaluar los costos de inspección, indicando cuántas unidades se deben inspeccionar en promedio.
Inspección Media Total (IMT)
La IMT es un parámetro que evalúa el esfuerzo y el costo total de un plan de inspección, considerando la rectificación de unidades defectuosas. Se calcula como:
IMT = n + (1 - Pa)(N - n)
Donde:
- n: Tamaño de la muestra.
- N: Tamaño del lote.
- Pa: Probabilidad de aceptación.
Procedimientos de Inspección
Procedimiento Dodge-Romig
Se centra en el parámetro CL (Calidad Límite) y tiene como objetivo minimizar la IMT. Hay dos enfoques:
- Fijando CL: Se determina el plan de muestreo y el Límite Crítico de Muestreo (LCMS) basado en el parámetro β. Se requiere conocer el tamaño del lote (N) y una estimación del porcentaje medio de unidades defectuosas del proceso.
- Fijando LCMS: Se obtiene el plan de muestreo y CL conociendo N, una estimación de la media del proceso y el LCMS.
Procedimiento Philips
Utiliza el parámetro PRC (Porcentaje de Rechazo Crítico) y se caracteriza por su sencillez y facilidad de aplicación. Se compara el costo de encontrar piezas defectuosas con el costo de no encontrarlas. Se busca que el punto Pa = 50% represente un equilibrio entre un menor nivel de calidad y un mayor esfuerzo económico para mejorarlo.
Procedimiento de Inspección Secuencial
No tiene muestras predefinidas; estas se determinan según los resultados de la inspección. Se utiliza la prueba del cociente de probabilidad secuencial (SPRT) como criterio de decisión. Se inspeccionan las unidades una a una, acumulando el número de unidades defectuosas. Si se supera la línea de rechazo, se rechaza; si no se alcanza la línea de aceptación, se acepta. En caso contrario, se continúa con la inspección.
Gráficos de Control
Gráfico de Medias-Rangos (x/R)
Representa la media de una muestra pequeña y su rango. Se utilizan límites para controlar la variabilidad. Los límites para la media se calculan como media ± A2 * R, y para el rango como D4 * R y D3 * R. Los factores A2, D3 y D4 se eligen para que aproximadamente el 0.3% de los datos queden fuera de los límites si solo hay causas no asignables.
Gráfico de Medias-Desviaciones Típicas (x/s)
Similar al gráfico de medias-rangos, pero sustituyendo los recorridos por las desviaciones típicas de las muestras.
Gráfico de Medianas-Rangos (Md/R)
Similar al de medias-rangos, pero más simple de usar y requiere menos cálculos. Se recomienda usar muestras de tamaño impar para calcular visualmente la mediana (Md) sin necesidad de cálculos. Los límites del gráfico se calculan utilizando los factores A3, D3 y D4 de una tabla de referencia.
Gráfico de Sumas Acumuladas (CUSUM)
Se utiliza para detectar pequeños cambios en la media o mediana de un proceso. Se calculan las diferencias acumuladas respecto a un valor preestablecido (w). Si estas diferencias superan un umbral (zk), indica que se debe intervenir en el proceso. Cuando el proceso está bajo control, el gráfico CUSUM se mantiene prácticamente horizontal alrededor del valor cero.
Gráfico Lot-Plot
Es una variante del gráfico de medias-rangos que utiliza»unidades de celd». Se seleccionan muestras de tamaño fijo y se dividen en submuestras. Permite visualizar la distribución de datos, la tendencia central y la dispersión del lote. Los límites de aceptación se calculan como la media ± (3R / d2), donde R es el rango y d2 es un factor específico.