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Quantificação das Características Influentes na Monitorização De

Cravamento de Terminais Eléctricos na Indústria Automóvel

VASCO AVILEZ VAN ZELLER

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em

Engenharia Mecânica

Orientadores:

Professora Maria Luísa Coutinho Gomes de Almeida

Engenheiro Filipe Fernandes da Anunciação

Júri

Presidente: Professor Rui Manuel dos Santos Oliveira Baptista

Orientador: Professora Maria Luísa Coutinho Gomes de Almeida

Vogais: Professor Luís Manuel Mendonça Alves

Professor Eurico Gonçalves Assunção

Maio de 2014

i

Agradecimentos

Quero agradecer a todas as pessoas que toleraram pacientemente todos os meus atrasos em

concluir este trabalho. Está concluido.

iii

Resumo

Durante o processo de fabrico de terminais cravados no contexto da indústria automóvel, podem

surgir erros de fabrico, um dos quais é a falta de multifilares no momento do cravamento, o que

reduz a vida útil do terminal. Existem sistemas de monitorização de cravamento que procuram

detectar cravamentos defeituosos, mas este erro nem sempre é detectado. Os factores

(características do fio, do terminal ou do cravamento) que levam a estas falhas na detecção não são

totalmente conhecidos até agora.

Devido ao elevado nível de qualidade exigido à DELPHI pelos seus clientes, a empresa é obrigada a

testar exaustivamente cada combinação de cabo e terminal, para poder avaliar e garantir os níveis de

detecção deste erro. Caso o cliente queira efectuar uma encomenda que inclua uma nova

combinação cabo-terminal, esta terá que ser novamente testada exaustivamente para determinar a

performance do sistema de monitorização do cravamento.

O presente trabalho identifica os factores – do cabo, do terminal e do cravamento – que influenciam

a detecção de erros de cravamento. Adicionalmente é proposta uma fórmula que relaciona esses

factores em conjunto com uma série de ponderadores, permitindo projectar o nível de detecção

esperado de novas combinações.

Esta fórmula foi aplicada a cerca de 200 estudos de monitorização existentes (totalizando cerca de

400 testes), conseguindo prever correctamente até 90% dos casos de sucesso na detecção e 70% dos

casos de falha – que, em comparação a situação anterior de quase total desconhecimento dos

factores de influência, representa uma enorme evolução.

Adicionalmente, a fórmula pode ser actualizada com novos estudos, pelo que se espera que com o

passar do tempo os valores das previsões aumentem.

Palavras-chave

Cravamento

Monitorização

CFA

Multifilar em Falta

v

Abstract

During the manufacturing process of crimped terminals for the automobile industry, manufacturing

errors can arise, affecting the quality of the terminal. There are monitoring systems in place which

seek to detect defective crimping, but due to a combination of factors which until now was not fully

known, this error is not always detected.

Due to the high level of quality required of the DELPHI their customers, the company is obliged to

thoroughly test each combination of cable and terminal, to assess and ensure the levels of detection

of this error. If the customer wants to order an item that includes a new wire-terminal combination,

this will have to be thoroughly tested again to determine the performance of the monitoring system

and error detection.

The present work identifies the factors – in the cable, the terminal and in the crimp itself – that

influence error detection in crimped terminals. Further, a formula is proposed that relates these

factors in conjunction with a series of weights, allowing the projection of the detection level

expected of new combinations.

This formula was applied to about 200 existing monitoring studies (totaling about 400 tests), and

managed to correctly predict 90% of successful cases and 70% of cases of detection failure – which,

when compared with the previous situation where the factors of monitoring failure were almost

totally unknown, represents a massive improvement.

Furthermore, the formula can be updated with more tests as they are made, thus allowing for

constant refinement. For this reason, it is expected that the monitoring prediction values will go up in

time.

Keywords

Crimping

Monitoring

CFA

Missing Strands

vii

Índice geral

Table of Contents

Agradecimentos .......................................................................................................................... i

Resumo ...................................................................................................................................... iii

Palavras-chave ........................................................................................................................... iii

Abstract ...................................................................................................................................... v

Keywords .................................................................................................................................... v

Índice geral ............................................................................................................................... vii

Índice de figuras ........................................................................................................................ xi

Índice de tabelas ..................................................................................................................... xiii

Nomenclatura ........................................................................................................................... xv

1 Introdução ..........................................................................................................................1

1.1 Enquadramento e Objectivos .....................................................................................1

1.2 Apresentação da empresa ..........................................................................................2

1.3 Estrutura da dissertação .............................................................................................3

2 Estado da arte dos temas abordados .................................................................................4

2.1 Cravamento ................................................................................................................4

2.1.1 Introdução ..........................................................................................................4

2.1.2 Terminologia .......................................................................................................6

2.1.3 Descrição do processo ........................................................................................6

2.1.4 Características de um cravamento correcto ......................................................8

2.1.5 Multifilar em falta ...............................................................................................8

2.2 Monitorização do cravamento (Crimp Force Monitoring ou Crimp Force Analysis) ..9

2.3 A distribuição Normal .............................................................................................. 12

2.4 Os estudos da DELPHI .............................................................................................. 14

2.5 Sumário do capitulo ................................................................................................ 14

3 Criação de uma métrica quantitativa para a monitorização ........................................... 16

viii

3.1 Separação de curvas de distribuição normal .......................................................... 16

3.2 Quantificação da zona intermédia (%G).................................................................. 18

3.3 Sumário do Capítulo ................................................................................................ 20

4 Selecção e eliminação de variáveis influentes na monitorização ................................... 21

4.1 ........................................................................................................................................ 21

4.1 Divisão dos estudos em classes ............................................................................... 21

4.2 Levantamento e combinação de variáveis características do processo ................. 25

4.3 Metodologia para selecção e eliminação de variáveis ............................................ 26

4.3.1 Variáveis imediatamente eliminadas .............................................................. 26

4.3.2 Tabelas B/M/W: Eliminação através das médias dos melhores/piores/médios

resultados. ....................................................................................................................... 27

4.3.3 Gráficos de contorno ....................................................................................... 27

4.4 Selecção e eliminação de variáveis ......................................................................... 29

4.4.1 t – Espessura do terminal ................................................................................ 29

4.4.2 R/t – Raio do Punção / Espessura do terminal ................................................ 29

4.4.3 Ratio – Rácio de cravamento (altura de cravamento / largura do terminal) .. 31

4.4.4 HR – Headroom ............................................................................................... 33

4.4.5 HR*PF – Quantidade de força sentida no núcleo ............................................ 35

4.4.6 CCH – Core Crimp Height ................................................................................. 37

4.4.7 CWW / XSP – Ajuste das garras ao fio (Core Wings Width / Cross Section Perimeter)

39

4.5 Sumário do capítulo ................................................................................................ 40

5 Criação da fórmula de previsão da monitorização .......................................................... 41

5.1 Adimensionalização da amostra.............................................................................. 41

5.2 Sintetização da fórmula ........................................................................................... 42

5.3 Escolha de ponderadores ........................................................................................ 43

5.4 Sumário do Capítulo ................................................................................................ 44

6 Aplicação da Fórmula aos Estudos e validação de resultados ........................................ 46

ix

6.1 Previsões vs realidade para os testes da secção 0,35mm2 ..................................... 47






6.7 Novas combinações terminal-fio ............................................................................. 53

6.8 Sumário do capítulo ................................................................................................ 54

7 Conclusões & Trabalho Futuro ........................................................................................ 55

7.1 Conclusões do trabalho ........................................................................................... 55

7.2 Trabalho Futuro ....................................................................................................... 56

8 Bibliografia ....................................................................................................................... 58

9 Anexos ............................................................................................................................. 60

9.1 Tabela com todos os ponderadores possíveis, 6 factores, 3 níveis. ....................... 60

xi

Índice de figuras

Figura 2-1 - Nomenclatura do cravamento ................................................................................6

Figura 2-2 - Ilustração do Processo Mecânico do Cravamento ..................................................7

Figura 2-3 - Cravamento correcto, apresentando o núcleo um padrão em favo de mel ..........8

Figura 2-4 - Curva de cravamento ........................................................................................... 10

Figura 2-5 - A área a negro é a área dentro da curva de cravamento acima dos 80% da força máxima

................................................................................................................................................. 10

Figura 2-6 - A unidade RU é tal que 1000 RU equivale à área a negro ................................... 10

Figura 2-7 - As 3 zonas de cravamento ................................................................................... 11

Figura 2-8 - Diferenças entre as curvas de cravamento de referência e actual ...................... 12

Figura 2-9 Distribuições normais para diferentes valores de σ e de μ .................................... 13

Figura 3-1 - Curvas de distribuição normal para o estudo, com ilustração do conceito de "separação"

................................................................................................................................................. 16

Figura 3-2 - Curvas de distribuição normal para o estudo ...................................................... 17

Figura 3-3 - Curvas de distribuição normal para o estudo [??] ............................................... 17

Figura 3-4 Curvas de distribuição normal para o estudo [??] com ilustração do conceito de %G 18

Figura 4-1 Headroom médio das várias áreas nominais ......................................................... 22

Figura 4-2 Percentagem de material em falta nas várias áreas .............................................. 22

Figura 4-3 Evolução da "zona cinzenta" média com o aumentar da secção ........................... 23

Figura 4-4 Evolução de %G com HR......................................................................................... 23

Figura 4-5 - Distribuição de estudos segundo a secção transversal ........................................ 24

Figura 4-6 Gráfico de contorno de t para a secção de 0,35mm2 ............................................. 29

Figura 4-7 Gráfico de contorno de t para a secção de 0,50mm2 ............................................ 29

Figura 4-8 Gráfico de contorno de t para a secção de 0,75mm2 ............................................ 30

Figura 4-9 - Gráfico de Contorno de t para a secção de 1,50mm2 ......................................... 30

Figura 4-10 Gráfico de contorno de t para a secção de 2,00mm2 .......................................... 30

Figura 4-11 Gráfico de contorno de t para a secção de 4,00mm2 .......................................... 30

Figura 4-12 Gráfico de contorno de R/t para a secção de 0,35mm2 ....................................... 29


Figura 4-14 Gráfico de contorno de R/t para a secção de 0,75mm2 ...................................... 29




xii

Figura 4-18 Gráfico de contorno do rácio para a secção de 0,50mm2 ................................... 31




Figura 4-22 Gráfico de contorno de HR para a secção de 0,35mm2 ....................................... 33






Figura 4-28 Gráfico de contorno de PF*HR para a secção de 0,35mm2 ................................. 35






Figura 4-34 Gráfico de contorno de CCH para a secção de 0,35mm2 ..................................... 37






Figura 4-40 Gráfico de contorno de CWW/XSP para a secção de 0,35mm2 ........................... 39





Figura 5-1 Manipulação das variáveis para obter o valor de PV ............................................. 45

Figura 6-1 Monitorização projectada vs monitorização real para a secção de 0,35mm2 ....... 47

Figura 6-2 Monitorização projectada vs Monitorização real para a secção de 0,50mm2 ...... 48

Figura 6-3 Monitorização projectada vs Monitorização real para a secção de 0,75mm2 ....... 49

Figura 6-4Monitorização projectada vs Monitorização real para a secção de 1,50mm2a ...... 50

Figura 6-5 Monitorização projectada vs Monitorização real para a secção de 2,00mm2 ...... 51

Figura 6-6Monitorização projectada vs Monitorização real para a secção de 4,00mm2 ....... 52

xiii

Índice de tabelas

Tabela 2-1 Tabela para estudos DELPHI .................................................................................. 14

Tabela 4-1 Estudos DELPHI separados por área nominal da secção transversal do fio .......... 21

Tabela 4-2 - Variáveis do processo .......................................................................................... 25

Tabela 4-3 - Variáveis combinadas .......................................................................................... 25

Tabela 4-4 Variáveis que foram alvo de estudo ...................................................................... 27

Tabela 4-5 Valores B/M/W para t ........................................................................................... 29

Tabela 4-6 - Influência de t ...................................................................................................... 30

Tabela 4-7 - Valores B/M/W para R/t...................................................................................... 29

Tabela 4-8 - Influência de R/t .................................................................................................. 30

Tabela 4-9 Valores B/M/W para o rácio .................................................................................. 31

Tabela 4-10 Gráfico de contorno do rácio para a secção de 0,35mm2 .................................. 31

Tabela 4-11 Gráfico de contorno do rácio para a secção de 0,75mm2 ................................... 31

Tabela 4-12 Influência de influência do rácio de cravamento ................................................ 32

Tabela 4-13 - Tabela B/M/W para HR ..................................................................................... 33

Tabela 4-14 - Influência de HR ................................................................................................ 34

Tabela 4-15 - Tabela B/M/W para HR*PF ............................................................................. 335

Tabela 4-16 - Influência de PF*HR ........................................................................................... 36

Tabela 4-17 - Tabela B/M/W para CCH ................................................................................... 37

Tabela 4-18 - Influência de CCH .............................................................................................. 38

Tabela 4-19 - Tabela B/M/W para CWW/XSP ......................................................................... 39

Tabela 4-20 - Influência de CWW/XSP .................................................................................... 40

Tabela 4-21 Sumário das variáveis .......................................................................................... 41

Tabela 5-1 Divisão da monitorização em 6 grupos ................................................................. 43

Tabela 6-1 Resultados para a secção de 0,35.......................................................................... 47

Tabela 6-2 Resultados para a secção de 0,50mm2 ................................................................. 48




Tabela 6-6Resultados para a secção de 4,00 .......................................................................... 52

Tabela 6-7 Resultados das previsões usando a fórmula ......................................................... 54

xv

Nomenclatura

#MS – Número de fios que foram retirados no teste

#s – Número de fios que constituem o cabo

%G – Parâmetro que quantifica a área sob a intersecção de duas curvas de distribuição normal,

descrevendo a qualidade da monitorização.

%MS – Percentagem de fios em falta; Representa a dificuldade do teste.

B-M-W – Best-Middle-Worst. Classificações possíveis dadas a grupos de testes com a mesma área.

Alternativamente, denominação dada às tabelas que organizam os testes segundo estas categorias.

Cabo – Conjunto de multifilares de cobre recobertos com isolante exterior.

CCH – Altura de cravamento.

CCW – Largura de cravamento.

CWW – Comprimento das garras do cobre do terminal.

Fio – Unidade elementar do conjunto constituinte do núcleo do cabo.

HR – Headroom. Parâmetro que quantifica proporção da força de cravamento que é usada para

deformar plasticamente o terminal. Um headroom de 70% significa que 30% da força de cravamento

vai para o terminal, indo os restantes 70% para o núcleo.

Mat – Material do terminal.

Multifilar – Núcleo constituído por mais do que um fio, conjunto plural de fios que constituem o

núcleo.

Núcleo – Interior metálico condutor de um cabo, multi ou unifilar.

Øs – Diâmetro do fio individual que constitui o núcleo.

�� – Vector dos ponderadores

PF – Peak Force. Força máxima registada pelo sistema de monitorização durante o cravamento.

PV – Parâmetro que representa a qualidade projectada para a monitorização de uma combinação

cujas características sejam conhecidas.

R – Raio interior da matriz do cravamento.

Sup – Material da superfície do terminal.

S – Separação. Parâmetro que procura descrever o afastamento das curvas de distribuição normal.

t – Espessura do terminal

xvi

�� – Vector das variáveis adimensionalizadas e normalizadas

X_intersect – Ponto de intersecção de duas curvas de distribuição normal

XSA – Área nominal da secção do cabo

XSP – Perímetro de um círculo cuja área é igual a XSA

1

1 Introdução

1.1 Enquadramento e Objectivos

Este trabalho tem como base uma prestação de serviço de colaboração técnico-científica do

IDMEC, polo Instituto Superior Técnico, ao Manufacturing Excelence Centre da DELPHI-

Automotive Systems em Portugal, no âmbito da monitorização de cravamento.

A colaboração surge de um pedido de colaboração da parte da DELPHI na área da

monitorização do cravamento, pois não havia uma total compreensão de quais os factores que

influenciam a capacidade do sistema de monitorização de detectar erros no cravamento de

uma determinada combinação. A abordagem em uso consistia em testes exaustivos e

detalhados em a ambiente laboratorial.

O objectivo deste trabalho, relativamente à tecnologia de cravamento são os seguintes:

• Determinar quais os factores que influenciam a correcta ou incorrecta monitorização

de defeitos durante a operação de cravamento de terminais eléctricos.

• Relacionar matematicamente esses factores com as observações já efectuadas pela

DELPHI.

• Efectuar previsões acerca da qualidade da monitorização de novas combinações de

terminal-cabo.

Os objectivos do trabalho foram cumpridos, tendo sido identificados os vários factores

influentes, o sentido da sua influência, e qual a relação matemática que relaciona esses

factores com os resultados da monitorização.

O conhecimento destes factores permite a DELPHI não só saber o que pode esperar das actuais

combinações de fio-terminal, como também modificar futuras combinações para garantir uma

detecção correcta de eventuais erros com o consequente aumento da qualidade.

2

1.2 Apresentação da empresa

A DELPHI é um fabricante líder global de componentes para a indústria automóve, produzindo

para esta sistemas elécticos e electrónicos, sistemas de segurança activa, entre outros. Os seus

clientes incluem os 25 maiores fabricantes de automóveis no mundo.

A DELPHI emprega no mundo cerca de 117000 pessoas (incluíndo 19000 técnicos, engenheiros

e cientistas) estando presente em 32 países, incluíndo Portugal.

O volume de negócios de mundial da DELPHI ronda os 16 mil milhões de dólares no ano de

2013, sendo que desse total, 7.9 mil milhões advém de sistemas elétricos ou electrónico. É

indirectamente nesta área que o presente trabalho se insere.

Para um conhecimento mais aprofundado de todos os aspectos da empresa recomenda-se a

leitura do relatório anual da empresa para o ano fiscal de 2013 [1]

.

3

1.3 Estrutura da dissertação

No Capítulo 1, como introdução e enquadramento do projecto, efectua-se a apresentação das

empresas envolvidas e estabelecem-se os objectivos do trabalho.

No Capítulo 2 é apresentado o estado da arte dos temas abordados no trabalho: cravamento e

monitorização de cravamento. São também apresentados os estudos da DELPHI bem como

uma breve introdução da distribuição Normal.

No Capítulo 3 é apresentada uma métrica para a quantificação da qualidade da monitorização

do processo.

No Capítulo 4 é apresentada uma listagem de todas as variáveis que descrevem o processo e

são eliminadas todas as que não aparentam influenciar na monitorização.

No Capítulo 5 é descrita a fórmula criada para relacionar matematicamente as variáveis

influentes com os valores observados nos estudos já existentes.

No Capítulo 6 são apresentados os resultados relativos à capacidade de previsão da fórmula.

No Capítulo 7 é apresentado o que não foi feito e são deixadas sugestões para melhorias

subsequentes ao presente trabalho.

4

2 Estado da arte dos temas abordados

2.1 Cravamento

2.1.1 Introdução

No contexto do fabrico e manutenção de automóveis, a componente eléctrica e electrónica do

veículo é cada vez mais relevante [2]. Os automóveis modernos têm dezenas de quilómetros

de cabos e centenas de terminais eléctricos, em muitos casos ligados entre si recorrendo a

terminais cravados. De todo este equipamento eléctrico (wire harness em inglês) o terminal é

o componente mais importante [2]. O cravamento é um processo mecânico de ligação de dois

componentes físicos por deformação a quente ou a frio de um ou ambos. A deformação

obtém-se aplicando pressão normal no terminal recorrendo a matrizes e punções desenhados

para tal [3]. A pressão pode ser de tal ordem que chega a haver contacto molecular nas

interfaces [4], onde pode ocorrer soldadura a frio. [5].

Figure 2-1 Terminal cravado

Os factores em jogo no processo de cravamento (e respectiva monitorização) são variados.

Apesar de ser um processo relativamente antigo e conhecido, encontram-se na literatura

exemplos de estudos de relativa complexidade recorrendo a análises tanto FEM [6] [7] [8] [9]

[10] [11] [12] como empíricas [13] [4].

O uso de terminais e a sua necessidade decorre do facto de as cablagens serem desenhadas

com eficiência em mente, mas necessitando por outro lado de serem facilmente substituídas

em caso de anomalia. É por isto que as ligações entre cabos constituintes da cablagem podem

ser feitas através de processos irreversíveis (como a soldadura) mas a ligação final entre a

5

cablagem e o seu destino (automóveis, no caso da DELPHI) não pode ser permanente: a união

do terminal ao seu destino é tipicamente efectuada por encaixe ou aparafusamento. Em

qualquer caso, o terminal é o elemento responsável pela eficiente e duradoura ligação de um

ou vários cabos no mesmo ponto de ligação.

Este processo é uma das mais eficazes e eficientes formas de ligar um terminal a um cabo [7].

É um processo rápido, fiável, repetitivo e mecanicamente muito resistente. Não necessita de

material de adição (o que torna o processo mais limpo) nem entrega térmica (o que permite a

utilização do o isolamento de borracha, que de outra forma seria danificado). O cravamento

usa-se para efectuar ligações com grande qualidade, durabilidade e condutividade eléctrica.

Devido a estas características é muito usado na indústria automóvel para a ligação entre cabos

multifilares e terminais eléctricos. O cravamento é um processo predominante na indústria. As

fábricas da DELPHI da EMEA (Europa, Médio Oriente e África) realizam mais de 10 milhões de

cravamentos por dia.

6

2.1.2 Terminologia

Figura 2-1 Nomenclatura do cravamento

2.1.3 Descrição do processo

O processo de fabrico de cabos cravados inicia-se com o corte do cabo à medida desejada. Este

cabo é posteriormente estripado de modo a expor o conjunto de fios que constituem o seu

interior (núcleo). O comprimento do estripado é fixo e conhecido. Não deve ser muito longo

porque nesse caso as garras do isolamento não terão onde se enrolar (prejudicando a

resistência mecânica) e não deve ser muito curto porque nesse caso o núcleo pode não chegar

às garras do cobre ou pode haver a presença de material de isolamento sob as garras do cobre

(prejudicando a condutividade). Qualquer um destes casos tem impacto na durabilidade da

ligação. Os defeitos de cravamento sobre os quais o presente trabalho se debruça (i.e. a

ausência de um ou mais multifilares sob as garras do cobre) têm frequentemente origem no

estripamento.

7

Quando ocorre o cravamento propriamente dito, o terminal é colocado sob pressão entre a

base da prensa (imóvel) um indentador curvo (movel) que deforma as garras do terminal e as

obriga a envolver o núcleo exposto. Com o aumentar da deformação, as garras envolvem

totalmente o cabo. Dependendo das geometrias envolvidas, as garras do cobre podem

inclusivamente penetrar no núcleo do cabo. Devido ao desgaste, o indentador e o guia (peça

que auxilia o movimento indentador, guiando-o) são habitualmente causa de problemas [14] -

uma correcta manutenção da máquina em questão é essencial para que seja correcto tanto o

cravamento, como a monitorização do dito.

Figura 2-2 Ilustração do Processo Mecânico do Cravamento

Em qualquer caso, o núcleo sofre uma intensa deformação plástica na qual os fios deixam de

apresentar secção circular com contacto linear e passam a apresentar um padrão hexagonal

com contacto superficial, eliminando os espaços intersticiais.

8

Figura 2-3 - Cravamento correcto, apresentando o núcleo um padrão em favo de mel

O nível de automatismo deste processo varia com a máquina em questão, havendo máquinas

que trabalham continuamente de forma independente.

2.1.4 Características de um cravamento correcto

Um cravamento correcto deve apresentar um número de características, das quais as

principais são [15]:

• Altura e largura dentro dos parâmetros desejados;

• Estanquicidade da secção transversal;

• Ausência de material isolante sob as garras do cobre;

• Presença de material isolante sob as garras do isolamento;

• Número adequado de fios sob as garras do cobre (i.e. não haver fios partidos,

dobrados ou fora do terminal);

Adicionalmente, um terminal bem cravado apresenta uma série de regras de forma que

asseguram a durabilidade e qualidade do produto final. O detalhe destas regras sai fora do

âmbito do presente trabalho, mas pode ser consultado na ref [15].

2.1.5 Multifilar em falta

Um dos erros mais prevalentes e também mais relevantes (i.e. erro ao qual os clientes da

DELPHI dão bastante importância) é a falta de multifilar sob as garras do cobre.

Durante a remoção do PVC que reveste o cabo para expor o núcleo (processo conhecido como

estripamento) pode ser cortado e removido acidentalmente um ou mais dos fios que

9

compõem o núcleo. Se isso acontecer, o cabo vai a cravar com uma quantidade de material

inferior à que foi dimensionada para o terminal. Esta ausência de material sob as garras do

cobre poderá resultar em perda de estaquicidade na zona cravada. A existência de bolhas de

ar nessa zona pode levar à oxidação do cabo e também vai pemitir que o cabo se movimente

sob as garras. Ambos estes efeitos vão afectar negativamente a durabilidade da ligação

cravada.

2.2 Monitorização do cravamento (Crimp Force Monitoring ou Crimp Force

Analysis)

A qualidade do cravamento determina se o sinal eléctrico transmitido através de cada um dos

fios chega fiavelmente ao destino ao longo do tempo. Embora a qualidade do cravamento

possa ser determinada eficazmente por inspecção visual ou através de testes manuais de pull

ou peel, estes testes são lentos e caros1. A à qual se recorre actualmente é monitorizar

electronicamente a força de cravamento de cada cravamento, técnica conhecida como Crimp

Force Analysis (CFA) [16].

O CFA é um sistema de monitorização que gera uma curva Força-Angulo, Força-Deslocamento

ou Força-Tempo (dependendo da aplicação em questão) para cada cravamento e a compara

com uma curva de referência obtida anteriormente. Esta curva de referência é obtida

realizando um ou mais cravamentos considerados “modelo”: cravamentos efectuados em

ambiente laboratorial, para os quais não se considera haver erros. Conforme a magnitude dos

desvios entre a curva de cravamento actual e a curva de referência, o sistema valida ou não o

cravamento [16]. Os exemplos seguintes são baseados em força-ângulo (da biela que aciona o

mecanismo).

O CFA usado na DELPHI tem duas fases, a fase de setup e a fase de cravamento propriamente

ditos. A fase de setup consiste dos seguintes passos:

1. É efectuado um cravamento sem defeitos, que é monitorizado electrónicamente. Com

os dados obtidos, gera-se a curva de cravamento. É esta curva que servirá de

referência.

1 Um protótipo 2008 sugere que é possível efectuar ensaios não destrutivos, mas com limitações [21]

10

Figura 2-4 Curva de cravamento

2. O sistema traça uma linha correspondente a 80% da força máxima registada na curva

de referência e calcula numericamente o valor da área contida entre essa linha e a

curva.

Figura 2-5 - A área a negro é a área dentro da curva de cravamento acima dos 80% da força máxima

3. É criada uma nova unidade, RU, tal que a área contida entre essas linhas seja 1000 RU.

RU representa portanto um milésimo da área a negro na figura X. Note-se que RU

depende da forma e dos valores da curva de referência em questão. Como tal, RU não

pode ser usado per se para comparação entre várias combinações de cabo-terminal.

Figura 2-6 A unidade RU é tal que 1000 RU equivale à área a negro

11

É esta unidade, RU, que é usada para quantificar os desvios das sucessivas curvas de

cravamento.

Neste momento está obtida a curva de referência (à qual corresponde um valor da unidade

RU) que será utilizada para quantificar os seguintes cravamentos da mesma combinação

terminal-cabo. Está terminada a fase de setup.

Quanto à monitorização dos cravamentos propriamente ditos, o sistema funciona da seguinte

forma para cada cravamento sucessivo:

1. O sistema divide a área de cravamento em 3 zonas. Estas zonas são decididas através

de algoritmos internos do fabricante, cujos critérios ficam fora do âmbito do presente

trabalho.

Figura 2-7 As 3 zonas de cravamento

2. Os desvios entre as curvas são contabilizados, calculando numericamente a área

contida entre as curvas.

12

Figura 2-8 Diferenças entre as curvas de cravamento de referência e actua. O caso do lado esquerdo

representa multifilares em falta, e o lado direito representa multifilares em excesso ou PVC sob as garras

Os resultados são apresentados em função da zona em que ocorreu o desvio sob a

seguinte forma:

• RU1: soma de todos os desvios na zona 1;



• RUO: soma de todos os desvios (totalidade do gráfico).

3. Cada zona tem um limite máximo que, quando excedido, leva o sistema a dar o

cravamento como incorrecto.

O presente trabalho está baseado no valor RUO.

2.3 A distribuição Normal

A distribuição normal é, de todas as distribuições estatísticas, uma das mais importantes e

certamente a mais utilizada. Quando uma experiência é replicada, a variável que representa o

resultado médio ou total apresenta tendêncialmente uma distribuição normal, à medida que o

número de replicações aumenta (esta propriedade é resultado do teorema do limite central).

[17]

A distribuição normal apresenta-se num gráfico com a forma de um sino, é unimodal

coincidindo a média, a moda e a mediana. Apresenta simetria em torno da média,

estendendo-se infinitamente em ambas as direcções do eixo dos xx. Uma vez que a linha do

gráfico representa a probabilidade de cada acontecimento individual, o integral de toda a

função indica a probabilidade de qualquer acontecimento, e portanto o valor deste integral é

1. [17]

13

Quando se tem um conjunto de valores que se pensa fazerem parte de um processo que

apresenta um comportamento normal, é possível calcular média da amostra:

N

xN

ii∑

== 1µ

Equação 2.1 Média de uma amostra com N elementos

Para a mesma amostra, o desvio padrão é dado por:

( )

11

2

−

−=∑

=

N

xN

ii µ

σ

Equação 2.2 Desvio Padrão de uma mostra com N elementos

Estes dois valores definem totalmente a função, pelo que é possível obter

Equação 2.3 Fórmula da distribuição Normal

De forma simplificada, mas correcta, podemos afirmar que o valor da média indica onde no

gráfico se vai encontrar o pico e o desvio padrão indica o quão concentrados os vários valores

da amostra se encontram em torno deste pico. No gráfico abaixo, as linhas azul, vermelha e

amarela representam 3 distribuições com a mesma média e diferentes desvios padrões.

Figura 2-9 Distribuições normais para diferentes valores de σ e de μ

14

2.4 Os estudos da DELPHI

No contexto do presente trabalho, chama-se “estudo” a uma série de cravamentos efectuados

em condições em ambiente laboratorial por técnicos qualificados com vista a saber, para uma

dada combinação terminal-cabo, qual o comportamento do sistema de monitorização e quais

os erros que este será capaz de detectar.

Um estudo consiste em:

• 100 cravamentos “bons” i.e. cravamentos para os quais o técnico garante a qualidade

• 15 cravamentos com defeito induzido por cada defeito que se queira testar

Para cada cravamento são registados numa tabela os valores de RU1, RU2, RU3 e RUO.

Portanto para cada categoria (bons, 1º defeito, 2º defeito, 3º defeito, etc.) são obtidas 4 listas.

De cada uma destas listas pode ser obtida a média e o desvio padrão. Cada estudo preencheria

a seguinte tabela

Zone 1 Zone 2 Zone 3 Overall

μ1 σ1 μ2 σ2 μ3 σ3 μO σO

100 cravamentos "bons"

15 cravamentos defeito 1



(...)

Tabela 2-1 Tabela para estudos DELPHI

Usando os valores da média e do desvio padrão da tabela acima são obtidas e traçadas curvas

de distribuição normal. A interpretação destas curvas e as causas que levam a que tenham

diferentes aspectos é o objecto do presente trabalho.

2.5 Sumário do capitulo

O cravamento é um processo mecânico de união entre um terminal e um cabo que apresenta

uma série de vantagens e que em geral é de grande fiabilidade.

No entanto essa fiabilidade não é de 100%, pelo que estão instalados sistemas de

monitorização electrónica cujo objectivo é detectar erros de fabrico e avisar o operador

quando estes ocorrem.

15

Com o intuito de testar a capacidade de monitorização do sistema em uso na DELPHI, a

empresa realiza estudos de monitorização durante os quais são induzidos nos terminais a

cravar defeitos de forma intencional e controlada e a performance do sistema de

monitorização é registada. Estes estudos são relativamente onerosos e demorados.

Não se conhecem os factores que contribuem para uma pior ou melhor monitorização destes

defeitos.

16

3 Criação de uma métrica quantitativa para a monitorização

3.1 Separação de curvas de distribuição normal

Vários factores podem influênciar a capacidade do sistema em uso para detectar os vários

erros de cravamento possíveis [18].

O presente trabalho prende-se com a necessidade de determinar quais os factores ou

características do fio, terminal ou cravamento que influem nos resultados da monitorização e

de que forma o fazem. Para tal era necessário avaliar de forma quantitativa os resultados dos

estudos da DELPHI, para dos mesmos retirar conclusões cientificamente válidas.

À data do início deste trabalho já havia internamente na DELPHI a sensação de falta de uma

forma mais metódica de qualificar a monitorização do cravamento, tendo já sido levado a cabo

esforços nesse sentido. Foi nessa altura desenvolvida uma métrica a qual se chamou

“separação” das curvas:

Figura 3-1 - Curvas de distribuição normal para um determinado teste, com ilustração do conceito de

"separação"

A noção de “separação” das curvas de distribuição normal é dada pela seguinte fórmula:

� = �� − 3�� − �� + 3�� (3.1)

Onde valores positivos de S exprimem confiança na monitorização do cravamento, e valores

negativos sugerem potenciais problemas na detecção de defeitos.

17

Esta métrica apresenta três problemas

• Mesmo com valores de S arbitrariamente positivos, as curvas nunca estão

verdadeiramente separadas, dado serem infinitas (trata-se de funções reais).

• A unidade de S é RU, uma unidade cujo valor real varia de estudo para estudo,

inviabilizando assim a criação de um meta-estudo, ou pelo menos de uma comparação

entre combinações.

• Dois pares de curvas de distribuição normal podem apresentar valores S semelhantes,

mas descrever cravamentos cuja dificuldade de em monitorizar é diferente. Os gráficos

seguintes representam exemplos reais que ilustram precisamente este problema.

Figura 3-2 - Curvas de distribuição normal para um teste de monitorização

Figura 3-3 - Curvas de distribuição normal um teste de monitorização

18

Nestes dois casos acima, apesar de estes dois pares de curvas apresentarem valores de S

semelhantes, o aspecto das curvas é diferente: no segundo caso as curvas estão em grande

parte sobrepostas, o que vai dificultar a detecção da variação da força e consequentemente,

do defeito. Os resultados efectivos da detecção (observados no laboratório da DELPHI)

traduzem isso mesmo.

3.2 Quantificação da zona intermédia (%G)

A solução proposta foi a de calcular a área sob a intersecção das curvas de distribuição normal.

Figura 3-4 Curvas de distribuição de um teste de monitorização, com ilustração do conceito de %G

Dadas duas curvas de distribuição normal P1 e P2, a zona cinzenta G é dada por:

� = � �

��√� !"# $

"(&'(�)*

*+�* ,- + �

��*√�

$"(&'(*)

*

*+** ,-#! (3.2)

Equação 3.1 Fórmula de G em função das curvas de distribuição normal

Onde G é a área em questão e X é a coordenada xx da intersecção das curvas. Para resolver o

integral é necessário determinar o valor de X no qual as duas curvas se intersectam.

Para calcular o valor X, igualamos as duas curvas:

19

��√�

$"(&'(�)

*

*+�* = �

�*√� $"(&'(*)

*

*+**

(3.3)

Depois de simplificação, temos:

�.�e"(0'1�)

*

*2�* = �

.*e"(0'1*)

*

*2**

(3.4)

Resolvendo em ordem a X, a equação acima apresenta 2 soluções reais (as duas intersecções

das curvas), das quais a que tem relevo para este caso é dada por:

(3.5)

Uma vez conhecido o valor de X, podemos calcular o valor de G através da equação (3.2).

Felizmente o excel inclui a função Cumulative Distribution Function que recebe como

argumentos a média e o desvio padrão de uma distribuição e devolve o integral da curva

normal correspondente desde menos infinito até ao ponto desejado. Podemos utilizar esta

função para reescrever a equação (3.2) como sendo:

� = 345�(6) + 1 − 345�(6) (3.6)

Finalmente, dado o valor G estar compreendido entre 0 e 1, podemos multiplicar G por 100,

ficando o novo valor, %G, compreendido entre 0 e 100 que são valores mais naturais, mais

intuitivos, sem sacrificar precisão.

%� = � ∗ 100 (3.7)

Esta métrica apresenta várias vantagens:

• Traduz de forma matematicamente correcta a noção chave de sobreposição de curvas.

X intersect=σ1⋅σ2⋅√2 ln(σ2σ1)⋅(σ22−σ12)+(µ1−µ2)2+σ22⋅µ1−σ12⋅µ2

σ22−σ1

2

20

• Apresenta um valor contido entre 0-1, passível de ser convertido em percentagem

para ser mais intuitivo e fácil de compreender.

• Apresenta toda uma gama de valores através dos quais é possível retirar conclusões

acerca do grau de certeza com que a detecção foi efectuada.

Foi esta métrica que foi usada no presente trabalho para retirar conclusões acerca da

qualidade da monitorização e assim efectuar comparações de estudo para estudo.

3.3 Sumário do Capítulo

A fim de poder avaliar quantitativamente a monitorização do cravamento da DELPHI, uma

métrica objectiva e matematicamente correcta é necessária.

As métricas usadas na DELPHI não são satisfatórias. Assim, foi criada uma nova forma de

avaliar os resultados dos estudos da monitorização %G que servirá como base do trabalho

restante.

A métrica criada tem como base o cálculo da área contida sob a intesecção das curvas de

distribuição normal, a qual foi designada por %G e cuja fórmula é dada por:

E que pode ser obtida no Excel através das função CDF:

Onde

.

%G=∫−∞X

P1( x ,σ1,µ1)dx+∫ X∞

P2(x ,σ2,µ2)dx

%G= CDF1( X )+1− CDF2( X )

X intersect=σ1⋅σ2⋅√2 ln(σ2σ1)⋅(σ22−σ12)+(µ1−µ2)2+σ22⋅µ1−σ12⋅µ2

σ22−σ1

2

21

4 Selecção e eliminação de variáveis influentes na

monitorização

4.1 Divisão dos estudos em classes

Os estudos da DELPHI foram efectuados sobre uma gama de valores de área nominal2 (XSA)

que vai desde os 0,50 mm2 até aos 6 mm2. O conjunto de testes sobre nos quais o presente

trabalho se baseia apresenta a seguinte distribuição:

XSA (mm2) Número de testes

0,26 3

0,35 69

0,50 117

0,70 2

0,75 52

0,85 3

1,00 18

1,50 24

2,00 24

2,50 19

3,00 15

4,00 30

5,00 7

6,00 4

TOTAL

Tabela 4-1 Estudos DELPHI separados por área nominal da secção transversal do fio (XSA)

Através destas várias secções, as características do processo variam de diferentes formas,

dificultando o seu tratamento e ofuscando os factores reais que influenciam a monitorização.

Um bom exemplo disto é o parâmetro headroom (HR). O headroom indica qual a percentagem

de força do cravamento que é utilizada para deformar plasticamente o terminal e qual a

percentagem de força que é utilizada para deformar plasticamente o núclero de cobre. Quanto

maior for a percentagem de força utilizada para o cobre maior o headroom e melhor a

capacidade de detecção de variação de força no sistema.

2 A àrea chama-se nominal porque o fio na realidade não tem essa área. Os valores de área nominal representam a garantia que o fio em questão tem a mesma condutividade que um fio de cobre puro com a secção citada. O valor de área transversal real é ligeiramente superior. Isto não tem impacto no resto do trabalho.

22

O HR é um parâmetro absolutamente central no fabrico e monitorização de terminais

cravados, cujo efeito positivo é amplamente reconhecido. Verifica-se no entanto, que os

valores médios do HR apresentam uma evolução crescente com o aumento da secção:

Figura 4-1 Headroom médio das várias áreas nominais

Adicionalmente, cabos com maiores secções apresentam um número maior de fios e

consequentemente valores inferiores de percentagem de multifilar em falta (percentage of

missing strands, %MS)

Figura 4-2 Percentagem de material em falta nas várias áreas

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00

HR

mé

dio

XSA (mm2)

HR médio vs XSA

0%

5%

10%

15%

20%

25%

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00

%M

S m

éd

ia

XSA (mm2)

%MS média vs XSA

23

Isto por sua vez resulta em piores resultados na monitorização, como podemos ver se

compararmos os resultados médios para cada secção.

Figura 4-3 Evolução da "zona cinzenta" média com o aumentar da secção

Em conjunto estes dois efeitos fazem com que testes onde o valor de HR é baixo apresentem

piores resultados, em média.

Figura 4-4 Evolução de %G com HR

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00

%G

mé

dio

XSA (mm2)

%G médio vs XSA

0,0%

5,0%

10,0%

15,0%

20,0%

25,0%

0-9% 10-19% 20-29% 30-29% 40-49% 50-59% 60-69% 70-79% 80-89%

%G

mé

dio

HR

%G médio vs HR

24

0,50 mm^2; 117 testes

0,35 mm^2; 69testes

0,75 mm^2; 52testes

4,00 mm^2; 30testes

1,50 mm^2; 24testes

2,00 mm^2; 24testes

Outros; 71testes

Separação dos estudos em classes

0,50 mm^2

0,35 mm^2

0,75 mm^2

4,00 mm^2

1,50 mm^2

2,00 mm^2

Outros

No gráfico anterior, baixos valores de HR aparecem associados a baixos valores de %G (i.e.

curvas largamente “separadas”, taxas de detecção a rondar os 100%). Isto poderia sugerir que

o HR tem um efeito negativo sobre a monitorização, ainda que para este parâmetro em

particular se saiba à priori que o efeito é positivo. Para as restantes variáveis em estudo os

efeitos não são conhecidos à priori, no entanto.

Para evidenciar a influencia de cada característica na monitorização, optou-se por, sempre que

o número de testes numa determinada secção fosse suficiente, dividir os testes, separando-os

por valores de XSA. Foram então criadas as seguintes grupos, doravante denominados

“classes”:

• 0,35 mm2

• 0,50 mm2

• 0,75 mm2

• 1,50 mm2

• 2,00 mm2

• 4,00 mm2

Todo o trabalho subsequente foi realizado dividindo os testes nas classes acima.

Figura 4-5 - Distribuição de estudos segundo a secção transversal

25

4.2 Levantamento e combinação de variáveis características do processo

Passa-se agora à fase de levantamento (e posterior eliminação) de variáveis. Nesta fase, o

primeiro passo é caracterizar todo o processo, efectuando um levantamento de todas as

características dos componentes envolvidos, isto é: o terminal, o fio, o cravamento e o teste,

criando assim uma série de variáveis numéricas ou qualitativas. Foi então obtida a seguinte

lista de variáveis do processo:

# Variável Significado

1 M Material do Terminal

2 S Tratamento superficial do terminal

3 #s Número de fios no núcleo

4 XSA / XSP Área / Perímetro nominal do cabo

5 PF Força máxima registada durante o cravamento

6 #MS Número de fios em falta no teste

7 CWW Comprimento das garras do terminal

8 R Raio interior do punção

9 Øs Diâmetro do fio individual

10 CCH Altura do cravamento; compactação do cravamento

11 HR Headroom; Porção da força que vai para o núcleo

12 t Espessura do terminal

13 CCW Largura do cravamento

Tabela 4-2 - Variáveis do processo

Uma breve análise permite observar que certas variáveis não fazem sentido analisar sem ser

em combinação com outras variáveis. O melhor exemplo disso é o número de fios retirados,

#s. Retirar 1 fio em 7 é obviamente diferente de retirar 1 fio em 70 – razão pela qual foi criada

a variável %MS que descreve precisamente a proporção de material removido. Para mais,

certas variáveis podem ter tanto interesse só por si como quando combinadas com outras

variáveis. Nesse sentido, através da combinação de variáveis acima, foram elaboradas as

seguintes variáveis:


1 CCW/CCH = Ratio Aspecto geométrico do cravamento

2 #MS/#S = %MS Percentagem de material removido

3 HR*PF Quantidade de força que vai para os multifilares

4 R/t Facilidade das garras em fluir junto ao punção

5 CWW / XSP Ajuste do terminal ao fio

Tabela 4-3 - Variáveis combinadas

26

4.3 Metodologia para selecção e eliminação de variáveis

Uma vez listadas as variáveis, passa-se ao processo de eliminação. Procura-se nesta fase

determinar se estas variáveis têm impacto na monitorização e, em caso afirmativo, determinar

qual o sentido da sua influência.

4.3.1 Variáveis imediatamente eliminadas

Desde logo é possível eliminar variáveis que, apesar de serem relevantes para o processo, não

façam sentido quando estudadas sozinhas. Nesta categoria encontram-se:

XSA – Uma vez que os estudos se encontram separados precisamente por área da

secção, este valor seria simplesmente uma constante em cada classe.

Øs – O diâmetro do fio individual está relacionado inversamente com o número de fios

(fios mais espessos, menos fios para preencher a área da secção). Assim esta variável

acompanha inversamente o comportamento de #S e foi eliminada por se achar que o

seu efeito já está incluido em #S.

#S – É irrelevante saber quantos fios tem um determinado cabo sem saber quantos

foram retirados para o teste. Assim, esta variável foi combinada com #MS para formar

%MS.

#MS – É irrelevante saber quantos fios foram retirados para o teste sem saber o

número total de fios do cabo. Assim, esta variável foi combinada com #S para formar

%MS.

Optou-se também por eliminar outras 4 variáveis, considerando que a sua contribuição

poderia ser contabilizada através de outras combinações onde estas surgem. Nomeadamente:

• PF – Embora a força de pico seja um parâmetro relevante, aquilo que se procura na

realidade é a variação da força como consequência da ausência de multifilar. Assim

optou-se por trabalhar com o parâmetro PF*HR, que descreve a força de pico aplicada

no núcleo, e não a força aplicada em todo o terminal cravado.

• CWW – Embora o comprimento das garras seja um parâmetro interessante por uma

série de motivos, optou-se por trabalhar com CWW / XSP, que representa o ajuste do

terminal ao cabo.

• R – O raio interior do punção foi apenas estudado em combinação com a espessura do

terminal.

27

• CCW – Dado terem sido alvo de estudo a altura de cravamento (CCH) e o rácio de

cravamento (CCH/CCW), a influência da largura de cravamento pode ser deduzida

através dessas duas variáveis.

Após estas eliminações, fica-se com a seguinte lista de variáveis que irão ser alvo de estudo

mais aprofundado.


1 CCH Altura do cravamento; compactação do cravamento

2 HR Headroom; Porção da força que vai para o núcleo

3 t Espessura do terminal

4 CCH/CCW = Crimp Ratio Aspecto geométrico do cravamento

5 #MS/#S = %MS Dificuldade do teste

6 HR*PF Quantidade de que vai para os multifilares

7 R/t Facilidade das garras em fluir junto ao punção

8 CWW / XSP Ajuste do terminal ao fio

Tabela 4-4 Variáveis que foram alvo de estudo

4.3.2 Tabelas B/M/W: Eliminação através das médias dos melhores/piores/médios

resultados.

Para cada classe, a totalidade dos testes foi agrupada em 3 grupos segundo a sua performance

de monitorização: os melhores 15%, os piores 15% e os restantes. Foi calculada a média de

cada variável em cada um dos grupos. Quando o valor médio da variável em estudo no grupo

dos melhores testes é superior ao valor médio dessa variável no grupo dos piores, isso

representa uma influência positiva. O mesmo pode ser dito, mutatis mutandis para as variáveis

cujo valor médio é maior no grupo dos piores resultados.

4.3.3 Gráficos de contorno

O teste efectuado (i.e. o quantidade de multifilar retirado) tem uma influência decisiva nos

resultados. Por outras palavras, existe um número (ou, mais correctamente, uma

percentagem) de multifilares em falta para o qual o teste terá sempre sucesso. O significado

prático daqui é o tratamento da percentagem de multifilares em falta (%MS) como a

28

dificuldade do teste, o que implicou que cada variável fosse analisada com a %MS em

simultâneo. Foram assim gerados computacionalmente gráficos de contorno, para todas as

variáveis em estudo, gráficos que qualificam a performance da monitorização através de duas

variáveis dispostas em dois eixos: no eixo dos xx a variável em estudo e no eixo nos yy a

dificuldade do teste. Estes gráficos têm que ser analisados através do olho humano e têm que

ser interpretados, não sendo a sua interpretação fácil nem decisiva. [19]

29

4.4 Selecção e eliminação de variáveis

Nesta fase, cada uma das variáveis que não foi excluída ou eliminada anteriormente será

analisada em maior profundidade através das metodologias acima descritas. Variáveis que se

manifestem de modo “less is more” são chamadas variáveis de influência negativa, ou

simplesmente “variáveis negativas”; variáveis que apresentem comportamento “more is more”

são chamadas variáveis de influência positiva, ou simplesmente “variáveis positivas”.

4.4.1 t – Espessura do terminal

Tabela 4-5 Valores B/M/W para t

Como se pode ver pela Tabela 4-5, os valores da espessura do terminal são quase sempre

inferiores para os melhores testes, o que é indicativo de uma influência negativa.

t

%M

S

0,400,350,300,250,20

20,0%

18,0%

16,0%

14,0%

12,0%

10,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G

Contour Plot of %G vs %MS; t0,35

Figura 4-6 Gráfico de contorno de t para a

secção de 0,35mm2

t

%M

S

0,400,350,300,250,20

25,0%

20,0%

15,0%

10,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G



secção de 0,50mm2

30

t

%M

S

0,380,360,340,320,300,280,260,240,220,20

15,0%

12,5%

10,0%

7,5%

5,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G



secção de 0,75mm2

t

%M

S

0,600,550,500,450,400,350,300,25

15,0%

12,5%

10,0%

7,5%

5,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G


Figura 4-9 - Gráfico de Contorno de t para a

secção de 1,50mm2

t

%M

S

0,3500,3250,3000,2750,250

10,0%

9,0%

8,0%

7,0%

6,0%

5,0%

4,0%

3,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G



secção de 2,00mm2

t

%M

S

1,00,90,80,70,60,50,40,3

7,0%

6,0%

5,0%

4,0%

3,0%

2,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G



secção de 4,00mm2

Os gráficos de contorno não são conclusivos, mas apresentam influência negativa em metade

das classes. A tabela seguinte resume as interpretações dos gráficos:

Classe 0,35 0,50 0,75 1,50 2,00 4,00

Gráficos de

contorno - + - - ? -

Tabelas B-M-W - - - ? + -

Conclusão Influência negativa

Tabela 4-6 - Influência de t

A espessura do terminal apresenta maioritariamente uma influência negativa.

29

4.4.2 R/t – Raio do Punção / Espessura do terminal

Tabela 4-7 - Valores B/M/W para R/t

Como se pode ver pela Tabela 2-1, os melhores testes apresentam valores superiores de R/t

em metade das classes. Só por si não é conclusivo.

R/t

%M

S

2,22,01,81,61,41,2

40,0%

35,0%

30,0%

25,0%

20,0%

15,0%

10,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G

Contour Plot of %G vs %MS; R/t0,35

Figura 4-12 Gráfico de contorno de R/t para a

secção de 0,35mm2

R/t

%M

S

2,12,01,91,81,71,61,51,41,31,2

25,0%

20,0%

15,0%

10,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G



secção de 0,50mm2

R/t

%M

S

2,12,01,91,81,71,61,51,4

15,0%

12,5%

10,0%

7,5%

5,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G



secção de 0,75mm2

R/t

%M

S

2,42,22,01,81,61,4

15,0%

12,5%

10,0%

7,5%

5,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G



secção de 1,50mm2

30

R/t

%M

S

2,52,42,32,22,12,0

10,0%

9,0%

8,0%

7,0%

6,0%

5,0%

4,0%

3,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G



secção de 2,00mm2

R/t

%M

S

0,720,700,680,660,640,620,600,58

7,0%

6,0%

5,0%

4,0%

3,0%

2,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G



secção de 4,00mm2

Os gráficos de contorno apresentam influência positiva na maioria das classes e influência

negativa em apenas uma classe. A tabela seguinte resume as observações.

Classe 0,35 0,50 0,75 1,50 2,00 4,00

Gráficos de

contorno + - + + ? +

Tabelas B-M-W + ? + - - +

Conclusão Influência positiva

Tabela 4-8 - Influência de R/t

A variável R/t apresenta uma influência maioritariamente positiva.

31

4.4.3 Ratio – Rácio de cravamento (altura de cravamento / largura do terminal)

Tabela 4-9 Valores B/M/W para o rácio

Os melhores ou os piores testes não apresentam valores de Rácio de cravamento inferiores ou

superiores através das várias classes. Nenhuma tendência é evidente.

Tabela 4-10 Gráfico de contorno do rácio para a

secção de 0,35mm2

Figura 4-18 Gráfico de contorno do rácio para a

secção de 0,50mm2

Tabela 4-11 Gráfico de contorno do rácio para a

secção de 0,75mm2


secção de 1,50mm2

Ratio

%M

S

0,750,700,650,600,550,50

40,0%

35,0%

30,0%

25,0%

20,0%

15,0%

10,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G

Contour Plot of %G vs %MS; Ratio0,35

Ratio

%M

S

0,700,650,600,55

25,0%

20,0%

15,0%

10,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G


Ratio

%M

S

0,750,700,650,600,550,50

15,0%

12,5%

10,0%

7,5%

5,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G


Ratio

%M

S

0,640,620,600,580,560,540,52

15,0%

12,5%

10,0%

7,5%

5,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G


32


secção de 2,00mm2


secção de 4,00mm2

Tabela 4-12 Influência de influência do rácio de cravamento

De todos os gráficos de contorno, apenas o de 4,00mm2 apresenta uma tímida tendência,

sendo que o de 1,50 apresenta ambas em simultâneo. A tabela seguinte resume as

observações.

Classe 0,35 0,50 0,75 1,50 2,00 4,00

Gráficos de

contorno ? ? ? -/+ ? -

Tabelas B-M-W - + ? - ? ?

Conclusão Influência desconhecida ou nula

Não se pode afirmar que o rácio de cravamento tenha qualquer tendência3, pelo que se

conclui que esta variável apresenta influência neutra ou desconhecida.

3 De notar que falamos apenas dos valores de cravamento nos presentes estudos, sempre em torno dos 60%. Para valores absurdos como 1 ou 1000%, os resultados poderiam ser diferentes. No entanto, esses valores nunca são utilizados na prática, pelo que não surgem nos estudos e não são levados em conta.

Ratio

%M

S

0,800,750,700,65

10,0%

9,0%

8,0%

7,0%

6,0%

5,0%

4,0%

3,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G


Ratio

%M

S

0,720,700,680,660,640,620,600,58

7,0%

6,0%

5,0%

4,0%

3,0%

2,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G


33

4.4.4 HR – Headroom

Tabela 4-13 - Tabela B/M/W para HR

Na medida em que representa a força desviada para o núcleo do cabo, o headroom é

frequentemente dado como o parâmetro mais importante da indústria, sendo habitualmente

considerada a sua influência como positiva. Na tabela acima nota-se que de facto o HR é quase

sempre superior nos melhores testes e quase sempre inferior nos piores testes, confirmando

desde já a noção de que a sua influência é positiva.

HR

%M

S

0,400,350,300,250,200,150,10

40,0%

35,0%

30,0%

25,0%

20,0%

15,0%

10,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G

Contour Plot of %G vs %MS; HR0,35

Figura 4-22 Gráfico de contorno de HR para a

secção de 0,35mm2

HR

%M

S

0,60,50,40,30,20,1

25,0%

20,0%

15,0%

10,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G



secção de 0,50mm2

HR

%M

S

0,60,50,40,30,2

15,0%

12,5%

10,0%

7,5%

5,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G



secção de 0,75mm2

HR

%M

S

0,550,500,450,400,350,300,250,200,15

15,0%

12,5%

10,0%

7,5%

5,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G



secção de 1,50mm2

34

HR

%M

S

0,700,680,660,640,620,600,58

10,0%

9,0%

8,0%

7,0%

6,0%

5,0%

4,0%

3,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G



secção de 2,00mm2

HR

%M

S

0,750,700,650,600,550,500,45

7,0%

6,0%

5,0%

4,0%

3,0%

2,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G



secção de 4,00mm2

Os gráficos de contorno não são conclusivos quanto à influência, mas, tratando-se do

headroom, há que notar que este parâmetro em tem um comportamento muito particular,

detalhado no ponto 3.1 do presente trabalho. A tabela seguinte resume as observações.

Classe 0,35 0,50 0,75 1,50 2,00 4,00

Gráficos de

contorno ? ? + - - +

Tabelas B-M-W + + + + ? +

Conclusão Influência positiva

Tabela 4-14 - Influência de HR

A variável HR tem na monitorização uma influência positiva.

35

4.4.5 HR*PF – Quantidade de força sentida no núcleo

Tabela 4-15 - Tabela B/M/W para HR*PF

A maioria dos melhores testes apresenta maiores valores para PF*HR, o que indica uma

influência negativa – no entanto a tabela não é de todo esclarecedora.

PF*HR

%M

S

3,02,52,01,51,00,5

40,0%

35,0%

30,0%

25,0%

20,0%

15,0%

10,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G

Contour Plot of %G vs %MS; PF*HR0,35

Figura 4-28 Gráfico de contorno de PF*HR para

a secção de 0,35mm2

PF*HR

%M

S

4,03,53,02,52,01,51,00,5

25,0%

20,0%

15,0%

10,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G




PF*HR

%M

S

3,02,52,01,51,0

15,0%

12,5%

10,0%

7,5%

5,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G




PF*HR

%M

S

87654321

15,0%

12,5%

10,0%

7,5%

5,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G




36

PF*HR

%M

S

6,05,55,04,54,0

10,0%

9,0%

8,0%

7,0%

6,0%

5,0%

4,0%

3,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G




PF*HR

%M

S

12111098765

7,0%

6,0%

5,0%

4,0%

3,0%

2,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G




No caso dos gráficos de contorno para esta variável em particular, a sua leitura é

especialmente difícil, com várias tendências a serem visíveis inclusivamente em simultâneo.

No entanto em nenhum deles sugere influência positiva.

Classe 0,35 0,50 0,75 1,50 2,00 4,00

Gráficos de

contorno ? -/+ ? - ? -

Tabelas B-M-W - + ? + + -

Conclusão Influência nula, inconsistente ou desconhecida

Tabela 4-16 - Influência de PF*HR

A força sentida no núcleo apresenta uma influência negativa. De notar que de todos os

parâmetro estudados até agora este é aquele cuja influência é menos óbvia e mais difícil de

detectar.

37

4.4.6 CCH – Core Crimp Height

Tabela 4-17 - Tabela B/M/W para CCH

Mantendo o valor da área nominal do fio constante (como é o caso), menor altura de

cravamento representa maior compactação do fio e do terminal. A Tabela BMW é bastante

clara, sendo que os melhores testes apresentam em quase todos os casos valores inferiores

aqueles dos restantes testes.

CCH

%M

S

1,151,101,051,000,950,900,850,80

40,0%

35,0%

30,0%

25,0%

20,0%

15,0%

10,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G

Contour Plot of %G vs %MS; CCH0,35

Figura 4-34 Gráfico de contorno de CCH para a

secção de 0,35mm2

CCH

%M

S

1,31,21,11,00,90,8

25,0%

20,0%

15,0%

10,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G



secção de 0,50mm2

CCH

%M

S

1,61,51,41,31,21,11,0

15,0%

12,5%

10,0%

7,5%

5,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G



secção de 0,75mm2

CCH

%M

S

1,751,701,651,601,551,501,45

15,0%

12,5%

10,0%

7,5%

5,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G



secção de 1,50mm2

38

CCH

%M

S

2,01,91,81,71,6

10,0%

9,0%

8,0%

7,0%

6,0%

5,0%

4,0%

3,0%

>

–

–

–

–

–

–

< 0,000

0,000 0,015

0,015 0,025

0,025 0,055

0,055 0,125

0,125 0,500

0,500 1,000

1,000

%G



secção de 2,00mm2

CCH

%M

S

3,23,02,82,62,42,2

7,0%

6,0%

5,0%

4,0%

3,0%

quantificação das características influentes na ......factores de influência, representa uma...

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