Na początek chciałbym Ci powiedzieć czym tak naprawdę jest crimping:

Krimpowanie to metoda łączenia dwóch lub więcej kawałków metalu lub innego materiału plastycznego poprzez odkształcenie jednego lub obu z nich w celu utrzymania drugiego. Zagięcie lub deformacja nazywa się crimpingiem. Do tworzenia połączenia mechaniczno-elektrycznego krimpowanego służą narzędzia do zaciskania.

Zagniatanie jest szeroko stosowane w obróbce metali, w tym do mocowania nabojów w łuskach, do połączeń elektrycznych i do mocowania pokrywek metalowych puszek na żywność. Ponieważ może to być technika obróbki na zimno, można również zastosować zaciskanie w celu utworzenia silnego połączenia między przedmiotem obrabianym a elementem niemetalowym.

Krótko mówiąc, najczęściej w produkcji krimpowanie odnosić się będzie do procesu wytwarzającego połączenie mechaniczno-elektryczne pomiędzy terminalem a linką przewodu elektrycznego. Proces ten nie nadaje się do łączenia drutu z terminalem, w tym konkretnym przypadku polecałbym zgrzewanie oporowe, ewentualnie zgrzewanie ultradźwiękowe.

W przemysłowym procesie crimpingu najczęściej występującymi maszynami są te z silnikiem elektrycznym. Poprzez moment obrotowy na silniku za pomocą ruchu tłoka w dół wytwarzamy siłę, która poprzez stempel i matrycę wytwarza połączenie materiałów.

Proces crimpingu odbywa się bardzo szybko, jest w pełni kontrolowalny oraz stabilny. Osiąga bardzo wysokie wskaźniki Cp/Cpk, jest mało usterkowy, a połączenie, które wytwarza, jest niesamowicie wytrzymałe. Proces od strony pracownika produkcji polega na umieszczeniu w matrycy terminalu oraz wcześniej odizolowanego (Chyba że posiadamy w pełni automatyczną maszynę) przewodu na w/w terminalu. A następnie uruchomienie prasy, która wykonuje ruch obrotowy silnika, podczas którego następuje to:

Źródło: kanał Youtube Schaefer.biz

Jeżeli chodzi o samo połączenie, które wytwarzamy. Jest ono wytrzymałe zarówno mechanicznie, jak i elektrycznie. Producenci maszyn crimpujących osobiście dobierają zarówno stempel, jak i matrycę najlepszą dla naszego procesu, dzięki temu jakość Twojego produktu będzie na najwyższym poziomie. Najlepszy sposób na dobranie parametrów siły crimpowania to nałożenie na siebie wykresów wytrzymałości elektrycznej oraz przewodności elektrycznej, a następnie wybranie obszaru, który jest dla nas optymalny:

Crimpowanie zaliczane jest do procesów specjalnych. Przez to najprawdopodobniej sklasyfikujesz je w swoim pFMEA oraz Control Planie jako proces z charakterystyką specjalną, który powinien być kontrolowany przynajmniej za pomocą narzędzia SPC. Co tak naprawdę powinno się mierzyć, w połączeniu crimpowanym opisane jest w następujących normach/standardach:

PSA 9634115099, VW 60330, USCAR-21, TDK-EPCOS F61207-R3308 and Bosch N42AP 730 (2014).

Osobiście polecam standard VW 60330 dostępny tutaj. Opisany jest tam sposób mierzenia najważniejszych parametrów dotyczących połączenia crimpowanego. Z doświadczenia produkcyjnego wiem, że w zależności od połączenia, czy obejmuje ono izolację, czy nie (zaciskamy terminalem samą linkę lub mamy podwójny terminal zaciskający linkę oraz izoalcję), będzie występowała różnica w sile zrywania połączenia. Musimy więc posiadać urządzenie do kontroli siły zrywania połączenia crimpowanego, jest to tak zwany „pull test”.

Powinniśmy również posiadać piłę oraz szlifierkę do wytwarzania „zgładu metalograficznego”, oraz mikroskopu do zbadania przekroju (cross-section). Połączenie crimpowane pod mikroskopem wygląda następująco (lewy OK. prawy NOK):

Poniżej umieszczam przykłady połączeń błędnych:

Proces Technologicznie jest bardzo przyjemny i prosty. Jedynymi parametrami, którymi jako inżynierowie sterujemy, jest siła przykładana do stempla przez prasę. Zazwyczaj maszyny dostępne na rynku są wyposażone w automatyczny moduł mierzący skuteczność naszego procesu. Odbywa się to poprzez pomiar siły. Co ciekawe maszyna jest w stanie rozpoznać czy linka używana podczas procesu ma poprawną ilość drucików. W przypadku gdybyśmy wykorzystali niewłaściwy komponent, maszyna zgłosi błąd, pomimo że nie jest wyposażona w żadną ekstremalnie drogą elektronikę. Kontrola odbywa się na podstawie wstępnej kalibracji maszyny, na trzech pierwszych sztukach. Dla  tych sztuk maszyna automatycznie odcina końcówki przewodów, aby ułatwić nam ich pomiar na specjalistycznym sprzęcie do pomiaru siły i wymiarów.

Jeżeli chodzi o technologię wytwarzania, na dzisiaj producenci oferują ogromną gamę produktów wytwarzających połączenia crimpowane. To znaczy, że praktycznie każdy rodzaj linki elektrycznej oraz terminala może być zagnieciony w przemysłowym procesie crimpowania. Dotyczy to zwłaszcza rozmiaru (przekroju) przewodu, jego rodzaju (crimpowanie z izolacją lub bez) oraz rodzaju terminala.

Również sposób dostarczenia powyższych komponentów nie ma znaczenia. Producenci posiadają maszyny obsługujące pojedyncze komponenty, za pomocą pras manualnych jak i całe zaawansowane automaty, gdzie dostarczamy wiązkę kablową i terminale na taśmie. Jedna ważna uwaga, nie ma problemu aby terminal był wcześniej podmontowany/zgrzany/przylutowany do innego komponentu, maszyny będą w stanie to obsłużyć.

Poniżej przykład zaawansowanej technologiczne maszyny, wytwarzającej wiązki kablowe z tak naprawdę bazowych komponentów. Wszystkie poszczególne procesy produkcyjne, od rozwinięcia i „rozplątania” przewodu, przez cięcie na odpowiednią długość, przygotowanie izolacji, skręcenie przewodu, zaciśnięcie i podmontowanie w konektor odbywają się w pełni automatycznie:

Krimpowanie podobnie jak klinczowanie i inne procesy specjalne, są standardowymi procesami wymagającymi pełnej kontroli, zwłaszcza w Automotivie. Zazwyczaj proces ten wytwarza połączenie będące krytycznym połączeniem ze względów bezpieczeństwa, oceniane więc będzie na skali severity na 10. Ze względu na ten fakt, najlepiej jest przeprowadzać 100% kontrolę bezpośrednio na maszynie, na której wytwarzasz połączenie, dzięki temu wskaźnik detection znajdzie się na poziomie 3, znacząco obniżając Twój ranking. Bardzo ważne jest, abyś za każdym razem przy rozpoczęciu produkcji / przezbrojeniu lub po awarii, na nowo „zwolnił” produkcję wykonując odpowiednie pomiary. Istotnie jest również, abyś zawarł w control planie, razem z inżynierem jakości, wytyczne dotyczące powyższych pomiarów, zwłaszcza tych z punktu 2 tego artykułu.

Crimpowanie od strony szybkości procesu jest bardzo efektywne i łatwo daje się balansować. Przeprowadzając analizę wdrożeniową procesu crimpingu ważne, abyś miał na uwadze wstępne przygotowanie przewodów przez dostawcę. Zawsze dąż do tego, aby przewód wejściowy był docięty na odpowiednią długość oraz wstępnie „ostripowany”. Oznacza to, aby przewód był wcześniej nacięty oraz zakręcony.

Znacznie ułatwi to pracownikom w Twojej firmie produkcyjnej pracę na stanowisku roboczym. Z drugiej strony, nigdy nie pozwól na to, aby przewód trafiał na Twoją produkcję od razu ze ściągniętą izolacją. Pracownicy skręcający przewody będą wykonywać swoją pracę znacznie dłużej, a przy tym bardzo pokaleczą swoje palce. Również mieszanie się przewodów ze ściągniętą izolacją sprawi, że linka stanie się niezdatna do obróbki. Zadbaj również o to, aby na stanowisku mieć miejsce na odpady, konkretnie na właśnie końcówki izolacji, które pracownicy będą ściągać podczas produkcji.

Crimping jest według mnie fantastycznym procesem specjalnym. Osobiście uważam, że kostruktorzy produktów powinni dużo częściej dostosowywać produkt do tego, aby móc wykorzystywać krimpowanie. Z perspektywy inżyniera produkcji, jest to jeden z bardziej stabilnych procesów, jakie w ogóle są wykorzystywane w przemyśle. Od strony kosztów, również jest bardzo efektywny finansowo. Jako osoba, która przez 5 lat nadzorowała ten proces, mogę śmiało powiedzieć, że jedynym kosztem, jaki generował ten proces to amortyzacja maszyny. Stemple oraz matryce są praktycznie nie do „zajechania” przez okres produkcji jednego produktu. Również prasa ze względu na swoją prostotę jest urządzeniem nieśmiertelnym. W skali od 1 do 5 proces ten oceniam na naprawdę mocne 5 😊