Les exigences automobiles relatives à la trempe
Rédigé dans le cadre de la commission « Fluides et systèmes de trempe »
N.B : Les informations contenues dans cette fiche proviennent de sources dignes de foi. Néanmoins, elles sont fournies sans aucune garantie, expresse ou tacite, de leur exactitude.
1. Les référentiels et normes dédiés à l’automobile
Les exigences en termes de suivi du process de trempe dans le domaine automobile proviennent d’une part, des exigences normatives et d’autre part, des exigences des constructeurs automobiles. Ces exigences sont appelées CSR (Customers Specific Requirements). Par conséquent, il existe autant de CSR que de constructeurs automobiles.
L’ISO TS16949 relative au domaine automobile et à fortiori dès 2017, l’IATF 16949 impose aux fournisseurs des constructeurs automobiles de tous niveaux (fournisseurs de rang 1, 2 et …) non seulement d’appliquer les exigences de ces normes mais également de respecter l’ensemble des exigences issues des CSR.
Depuis les années 80, Ford a su imposer ses CQI (Continuous Quality Improvement) dédiés aux processus spéciaux (casting, coating, welding, plating,…). Plus particulièrement, le CQI-9 est un référentiel métier complet dédié au domaine du traitement thermique. Porté par de grands constructeurs automobiles (Ford, General Motors et Chrysler), il s’avère être aujourd’hui obligatoire pour les équipementiers automobiles de rang 1 (TRW, ZF, EATON, BORGWARNER, LEAR, DELPHI, FAURECIA…) qui le cascadent à leurs sous-traitants de rang 2 sous couvert de l’ISO TS 16949 et depuis 2017 de l’IATF 16949. Cet outil doit permettre une amélioration continue de la qualité par la prévention des défauts ainsi que la réduction des dérives et des non conformités. Il est basé sur le principe de l’auto-évaluation (self-assessment) et doit être réalisé tous les ans et les résultats remontés directement sur une base de données spécifique Ford.
Afin de contrebalancer l’influence du référentiel CQI-9 dans l’objectif d’une réduction de coûts, une norme française, la NFA 02-053 a donc été créé basée sur un référentiel d’audit du CETIM, le RPQ1, sous l’impulsion des sous-traitants automobiles de traitement thermique mais aussi de PSA et Renault engendrant dans le même temps la création d’un audit supplémentaire.
La création d’une norme internationale ISO serait la réponse à la limitation de la multiplication des exigences clients.
Dans ce chapitre, nous nous attacherons donc à décrire et à comparer les exigences provenant du CQI-9 et de la NFA 02-053 en termes de maîtrise de la température et du temps de maintien et de contrôle des milieux de trempe.
2. Exigences relatives à la température
Concernant la température, il est indispensable que l’ensemble des bacs de trempe soient équipé de moyens de mesure de la température (Figure 1 ). La température du fluide de trempe doit être contrôlée, régulée, enregistrée et alarmée soit de façon continue grâce à une supervision ou documentée par signature à minima une fois par gamme ou deux fois par équipe (Figure 2). La liste des alarmes ainsi que leurs enregistrements doivent être disponibles et faire l’objet d’une revue quotidienne documentée afin d’être traités.
Figure 1 : Exigence fondamentale
Figure 2 : Régulation et maintien de la température
2.1. Les exigences pyrométriques
Les instruments de mesure de la température doivent répondre à des exigences pyrométriques. La première version du CQI-9 reposait sur les exigences souvent complexes de l’AMS 2750D très répandu dans le domaine aéronautique. Des allègements sur les exigences pyrométriques apparaissent dans les dernières versions permettant une réduction des coûts de contrôle, maintenance et arrêt machine tout en conservant les principes de base de l’AMS. Par conséquent, il est aujourd’hui plus aisé de se référer en termes de pyrométrie aux exigences du CQI-9 qu’à celle de la norme NFA 02-053 (panel de sous-traitants, connaissance et compréhension du référentiel …).
Les exigences pyrométriques du CQI-9 (figure 3) sont axées sur la vérification des thermocouples et leur calibration, de l’instrumentation et de l’ensemble de la chaine de mesure appelée SAT (System Accuracy Test).
Figure 3 : Récapitulatif simplifié des exigences du CQI-9 concernant la pyrométrie.
2.2. Les exigences pyrométriques pour la trempe
Les exigences pyrométriques pour l’opération de trempe sont sur l’adéquation du type d’instrument de mesure - la température et sur la vérification de la chaine de mesure.
L’adéquation du type de thermocouple ou de l’instrument de mesure (sonde …) par rapport à la plage de température de travail est primordiale. Dans le cas de la trempe, la température étant inférieure à 760°C, les types de thermocouple utilisables sont J, K, T, E, N. Ils doivent être calibrés avant chaque utilisation et changés tous les 2 ans, toute recalibration étant interdite. Il est primordial de vérifier au niveau de l’installation les points non exhaustifs suivants :
o Les thermocouples ne doivent pas être pliés, écrasés, les prises cassées, les « moustaches »
o La gamme de travail de l’équipement (nature de l’instrument de mesure en accord avec la température)
o Les certificats d’étalonnage rattachés à une norme (AMS 2750D,….)
o L’étiquette sur le rattachement du TC au certificat
o Les fréquences de changements (planning et date de mise en service).La vérification de l’instrumentation et de la chaine de mesure est réalisée en accord avec la figure 4 et la section 3.3 du CQI-9 après l’établissement d’une procédure interne de contrôle avec une exigence à +/- 5°C.
Figure 4 : Synthèse du principe général de vérification de l’instrumentation avec System Accuracy Test (SAT)
Après avoir abordé la gestion pyrométrique des fluides de trempe, il est nécessaire de caractériser les exigences en terme d’agitation du fluide de trempe.
3. L’agitation du fluide de trempe
L’agitation du fluide de trempe doit être surveillée, alarmée et documenté. En l’absence de supervision, elle doit être documentée par une signature minima toutes les deux heures. Le CQI-9 mentionne que l’inspection peut être visuelle avec toutes les difficultés que cela comporte. Dans le cas des fours batch et à passage, ce type de vérification s’avère compliqué, les bacs n’étant pas visibles de l’extérieur (four batch) ou remués par la chute régulière des pièces (four à passage).
Pour les fours batch ou à passage, la difficulté réside dans la vérification de cette agitation qui s’effectue généralement par l’intermédiaire du contrôle du fonctionnement du moteur de la turbine d’agitation du bac de trempe. Par conséquent, même si la turbine présente une défaillance du type perte d’une pale, le système est dans l’incapacité de détecter ce phénomène malgré une agitation modifiée voire inexistante.
Figure 5 : Surveillance de l’agitation du bac de trempe.
4. La durée de trempe
Concernant la durée de la trempe, seule la NFA 02-053 mentionne qu’il convient de suivre et d’enregistrer ce temps. Il est bien sur impossible de documenter cette durée pour les fours à passage.
5. Le niveau du bac de trempe
Le CQI-9 requiert un suivi continu alarmé ou une inspection journalière du niveau du bac de trempe. Aucune préconisation n’est demandée dans la norme française.
6. Suivi de la dérive des fluides de trempe
Il est primordial de s’assurer que les caractéristiques physico-chimiques du fluide de trempe n’ont pas dérivés au cours du temps.
Le tableau suivant présente un récapitulatif entre les exigences de la norme NFA 02-053 et le CQI-9 en fonction des différents fluides de trempe, du type de contrôle à effectuer ainsi que de leur périodicité.
Figure 6 : Type et périodicité de contrôle des différents fluides de trempe.
Ce contrôle implique l’existence d’un cahier des charges présentant les différentes propriétés physico-chimiques tolérancées. Il doit être documenté par un procès-verbal d’analyse et des modes de réaction en cas de non-conformité.