Projeto Seis Sigma Processo TIG Aplicado à Soldadura de Cobre

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1 Universidade Católica Portuguesa Faculdade de Engenharia Projeto Seis Sigma Processo TIG Aplicado à Soldadura de Cobre Elton Lucas Nhaca Dissertação para Obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Industrial Júri Prof. Doutor Manuel José Martinho Barata Marques (Presidente) Prof. Doutor José Carlos Martins do Outeiro (Co-Orientador) Prof. Doutor José Fernando Gomes Requeijo (Arguente) Outubro 2012

2 Resumo O Seis Sigma foi criado pela Motorola na década de 1980, e foi durante anos vista como uma forma de implementar a Qualidade, vocacionada ao ganho de vantagem competitiva, através de ajuda às organizações na melhoria dos seus processos de modo a reduzir erros e defeitos nos produtos e serviços. Num panorama de crescente agressividade competitiva, somente as empresas que percebam as necessidades do mercado e que sejam capazes de responder eficientemente, poderão ambicionar alcançar um sucesso sustentável. O conceito Seis Sigma evoluiu ao longo de anos e tornou-se numa estratégia de gestão assentado no ciclo DMAIC, adoptada pela generalidade das organizações à escala mundial. O DMAIC, aplica-se sobretudo a programas de melhoria e/ou resolução de problemas em entidades existentes, enquanto que o DFSS, é utilizado para conceber e desenvolver novas entidades. Pretende-se com este trabalho, compreender na íntegra os princípios da metodologia, analisar os campos de aplicação, analisar diferenças e semelhanças com outras metodologias, analisar o conjunto de ferramentas para a sua implementação e enquadrar o tema numa aplicação de soldadura de cobre com base no processo de soldadura TIG. Comparando ao PDCA, o Seis Sigma revela maior probabilidade de sucesso No caso de estudo, com base no Seis Sigma, assentado no ciclo DMAIC, efetuou-se uma análise, alicerçada em dados históricos de construção soldada disponíveis no Instituto de Soldadura e Qualidade e prosseguiu-se com análise de defeitos na aplicação acima descrita. Preveu-se com este estudo, identificar os tipos de defeitos, mais frequentes resultantes dos processos TIG aplicado à soldadura de cobre, causas e efeitos. Palavras chave: Seis Sigma, DMAIC, TIG, Cobre ii

3 Abstract Six Sigma was invented by Motorola in the 1980s, and was for years seen as a way to implement Quality. The aim is gain competitive advantage by helping organizations improve their process in order to reduce errors and defects in products and services. In an increasingly competitive landscape, only companies that understand the market needs, in order to respond effectively, can aspire to achieve sustainable sucess. The concept has developed over the years, and became a management strategy adopted by most organizations worldwide. The aim of this work, is fully understand the principles of the methodology, analyse the application fields to identify similarities with other methodologies, and analyse the set of tools for its implementation and frame his subject in application of copper, welded by TIG welding process. DMAIC, is mainly applied to improvement programs or fixing problems in existing entities, while DFSS is used to design and develop new entities. In Comparison with PDCA, DMAICS reveals greater propability of sucess. In case study, based on Six Sigma, sitting in the DMAIC road map, the autor will make analysis based on historical data of welded construction available in Instituto de Soldadura e Qualidade and a will also proceed with the analyse of defects in the applicatin above described. It is foreseen in this study, the identification of types of defects, most frequently obtained in copper, using TIG as welding process, their cause and effects. Keywords: Six Sigma, DMAIC, TIG, Copper iii

4 Agradecimentos Aos meus pais, irmãos, cunhada (em memória) e a minha sobrinha o meu agradecimento pelo apoio ao longo deste ciclo académico. Ao Professor Pedro Marques, meu Orientador, o meu agradecimento pelo indispensável apoio, amizade e manifesta disponibilidade demonstrada Ao Professor Doutor José Carlos Outeiro, meu Co - Orientador o meu agradecimento pelo apoio e disponibilidade em colaborar. À direção do Instituto de Soldadura e Qualidade, que concedeu o enquadramento deste caso de estudo. A toda equipa por parte da terceira entidade, o meu agradecimento pelo enquadramento desde caso de estudo, bem como o apoio e disponibilidade. Aos meus amigos e colegas da Faculdade, o meu agradecimento pelo apoio e amizade ao longo desde ciclo. Ao bibliotecário Dr. Ricardo Cunha, obrigado pelo apoio e disponibilidade ao longo da execução desta Dissertação. iv

5 Índice RESUMO... II ABSTRACT... III AGRADECIMENTOS...IV LISTA DE QUADROS... IX LISTA DE FIGURAS... X LISTA DE ABREVIATURAS... XI LISTA DE SÍMBOLOS... XIII I- INTRODUÇÃO Definição do Problema Objetivos da Dissertação Estrutura da Dissertação Metodologia Organização... 3 II. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Evolução do Seis Sigma Definição de Seis Sigma Seis Sigma Como Métrica Processo Variabilidade Distribuição Normal Cálculo do Nível Sigma de um Processo Estudos da Capacidade dos Processos Seis Sigma como Metodologia DMAIC Fase de Define Fase Measure Fase Analyse Fase Improve Fase Control Ferramentas e Técnicas da Qualidade Ferramentas Básicas da Qualidade Fluxograma Histograma Folha de Verificação v

6 Diagrama de Dispersão/Correlação Diagrama de Pareto Diagrama Causa e Efeito Cartas de Controlo Ferramentas de Planeamento e Gestão da Qualidade Diagrama de Afinidades Diagrama de Relações Diagrama em Árvore Matriz de Prioridades Diagrama Matricial Gráfico de Decisão do Processo (PDPC) Diagrama de Atividades Outras Ferramentas e Técnicas da Qualidade Brainstorming Análise Modal de Falhas e seus Efeitos Diagrama SIPOC Mapeamento de Processos Poka - Yoke In Scope - Out of Scope Planeamento de Experiências (DOE) Design for Six Sigma Design for Six Sigma Vs Seis Sigma Ciclo de Deming Identificação do problema Fase Observação Fase Análise Fase Plano de Ação Fase Ação Fase Verificação Fase Padronização Fase Conclusão Relação entre a metodologia DMAIC e PDCA Seis Sigma como Sistema Alargado Estrutura Humana do Seis Sigma Champion Master Black Belt Black Belt Green Belt Revisão Histórica do Processo Tecnológico de Soldadura Desde quando existe a soldadura? Fenómeno Físico Soldadura de Metais Arco Eléctrico Processo de Soldadura TIG Descrição Aplicações Parâmetros de Soldadura Cobre e Suas Ligas Descrição Características Mecânicas Propriedades Químicas Metalurgia do Cobre e suas Ligas III. ENQUADRAMENTO DO CASO E APLICAÇÃO vi

7 3.1- Introdução Apresentação do Instituto de Soldadura e Qualidade (ISQ) Caso de Estudo Descrição Classificação e Agrupamento de Imperfeições Fissuras Tipos de Fissuras Orientações das Fissuras Fissuras Longitudinais Fissuras Transversais Fissuras de Cratera Fissuras na Raiz Fissuras Abaixo da Soldadura e na Zona Termicamente Afectada (ZTA) Porosidade Inclusões Sólidas Inclusões de Escória Inclusões de Tungsténio Falta de Fusão Falta de Penetração Forma e Dimensão Bordos Queimados Falta de Enchimento Sobreposição ou Desbordo Concavidade Convexidade Sobre Espessura Outras Descontinuidades Laminação Folheamento Dobras ou Sulcos Arrancamento Lamelar Aplicação do Ciclo DMAIC Define Measure Cálculo dos DPMO e Nível Sigma Analyse Improve Problemas Operacionais do Processo TIG Arco com comportamento instável: Contaminação do metal de base pelo eléctrodo Desgaste rápido do eléctrodo Porosidade na soldadura Control IV- CONCLUSÕES V- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS VI- ANEXOS ANEXO A: Declaração de Projeto ANEXO B: Mapeamento do processo vii

8 ANEXO C: In Scope Out-of-Scope ANEXO D : Exemplos de Determinação de Percentagem de Porosidade viii

9 Lista de Quadros Quadro 2.1: Evolução do Seis Sigma Quadro 2.2: Relação entre Nível Sigma, taxa de defeitos e rendimento considerando desvio 1,5 Quadro 2.3: Índices de capacidade do processo (distribuição Normal) Quadro 2.4: Resumo das etapas chave para implementação de um processo DMAIC Quadro 2.5: Ferramentas para implementação do DMAIC Quadro 2.6: Resumo dos pontos chave do DMAIC Quadro 2.7: Comparação entre DMAIC e DMADV Quadro 2.8: Comparação entre DFSS (ICOV)e Seis Sigma Quadro 2.9: Resumo das responsabilidades da estrutura humana Quadro: Desenvolvimentos Durante e Após a Revolução Industrial Quadro 2.11: Propriedades do Cobre Quadro 2.12: Composições Nominais, Pontos de Fusão, Condutividade Térmica Relativa e Soldabilidade Quadro 3.1: Classificação de Imperfeições (EN ISO : 2007) Quadro 3.2: Nomenclatura de Classificação de Imperfeições Quadro 3.3: Definição de CTQC s e suas características operacionais (Critérios de Aceitação) Quadro 3.4 : Características do Nível Dois Quadro 3.5 : Características do Nível Três Quadro 3.6: Indicadores de controlo ix

10 Lista de Figuras Figura 2.1: Processo de desenvolvimento do Seis Sigma na Gestão da Qualidade Figura 2.2: Representação de um processo Figura 2.3: Distância entre o valor alvo e os limites de especificação, considerando que a média do processo pode sofrer uma variação de ± 1,5 em torno do valor alvo Figura 2.4: Processos com índices C p 1 e 2 Figura 2.5: Ciclo DMAIC Figura 2.6: Fases de melhoria Figura 2.7: Fases do ciclo de vida de um produto/serviço ou de um processo Figura 2.8: Quando optar por um Seis Sigma (DMAIC) ou DFSS (ICOV) Figura 2.9: Ciclo PDCA Figura 2.10: Relação DMAIC e PDCA Figura 2.11: Integração com ISO 9001 Figura 2.12: Cordão de soldadura Figura 2.13: Processos de união ou ligação de materiais Figura 2.14: Processos de soldadura por fusão Figura 2.15: Evolução histórica dos processos de soldadura Figura 2.16: Arco eléctrico Figura 2.17: Processo de Soldadura TIG Figura 3.1: Processos de Bobinagem BT Figura 3.2: Exemplo de Ligação Soldada Banda-Barra Figura 3.3: Diagrama de CTQC s, segundo o Quadro 3.1 Figura 3.4: Diagrama de Pareto Figura 3.5: Diagrama de Pareto Figura 3.6: Preparação da Peça à Soldar Figura 3.7: Diagrama de Ishikawa (Poros Esféricos) Figura 3.8: Diagrama de Ishikawa (Falta de Penetração) x

11 Lista de Abreviaturas 5W1H- What, Where, When, Why, Who and How ABB- Asea Brown Boveri ANSI- American National Standardization Institute AWS- American Welding Society C & D- Concepção & Desenvolvimento CTQ- Critical to Quality DFSS- Design for Six Sigma DMADV- Define-Measure-Analyse-Design-Verify DMAIC- Define Measure Analyse Improve Control DOE Design of Experiments DPMO- Defeitos Por Milhão de Oportunidades DPO- Defeitos Por Oportunidade DPU- Defeitos Por Unidade E.U.A.- Estados Unidos da América FMEA- Failure Mode and Effect Analysis GE - General Electric GMAW- Gas Metal Arc Welding GTAW- Gas Tungten Arc Welding ISO- International Organization for Standardization LASER- Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation LIE- Limite Inferior de Especificação LSE- Limite Superior de Especificação MIG- Metal Inert Gas NASA- National Aeronautics and Space Administration PAW- Plasma Arc Welding PDCA- Plan Do Check Act PDSA- Plan DO Study - Act PPM- Partes Por Milhão QC- Quality Control QFD Quality Function Deployment SER- Soldadura Eléctrodo Revestido SIPOC- Suppliers Inputs - Process Outputs Customers SMAW- Shielded Metal Arc Welding SPC- Statistical Process Control xi

12 SQC- Statistical Quality Control TIG- Tungsten Inert Gas TPM- Total Product Management TQC- Total Quality Control TQM- Total Quality Management U.E.- União Europeia U.R.S.S.- União das Repúblicas Socialistas Soviéticas VOC- Voice of Customer Z- Nível Sigma Z cp - Nível Z de curto prazo Z lp - Nível Z de longo prazo xii

13 Lista de Símbolos - Desvio - Padrão - Valor médio Z- Nível Sigma T- Valor alvo xiii

14 I- INTRODUÇÃO 1.1- Definição do Problema No mundo atual de produção, devido ao ambiente competitivo global, a maioria das organizações de produção esforça-se para produzir produtos de alta qualidade, a custo reduzido e em curto espaço de tempo. As constantes mudanças das necessidades dos clientes, novos mercados, mudanças sociais, motivaram à movimentações constantes para melhorar os processos existentes, servir melhor os clientes, assim como desejos para desenvolver novos processos que satisfaçam as necessidades dos clientes. Para isto, a recorrência a programas de Qualidade eficazes e eficientes é um desígnio nos dias que correm. No passado, os programas da Qualidade adoptados pelas empresas focavam-se na satisfação das necessidades dos clientes, não levando em consideração os custos implicados. Muitas Organizações, ainda hoje, conseguem produtos e serviços que satisfazem os clientes, mas à custa de grandes volumes de retrabalho e correção, com consequência direta em baixas rentabilidades. Ainda no passado, várias filosofias da Qualidade (TQM Total Quality Management, TQC- Total Quality Control, etc) foram implementadas em Organizações, contudo o nível de resultados financeiros não satisfizeram as expectativas das comunidades empresariais. Nasce então o Seis Sigma, na Motorola pela mão de Bill Smith como uma visão alargada, disciplinada e lógica, proporcionando métodos específicos de revisão de processos. Surgiu, não como uma rejeição às restantes filosofias estratégicas, mas como uma resposta á crescente necessidade Objectivo das empresas sustentarem a sua rentabilidade. O Seis Sigma foi construído em torno do conceito de que as empresas podem aumentar a sua vantagem competitiva através da redução da variabilidade nos processos, perspectivando desta forma a redução de defeitos nos outputs dos processos. Através do Seis Sigma é possível aumentar os lucros das empresas, maximizar o valor para o consumidor, com produtos e serviços de elevada qualidade e custo o mais baixo possível. 1

15 Pretende-se com este caso, identificar e classificar as imperfeições/descontinuidades ou defeitos presentes na sua produção, bem como implementar medidas de melhoria, após identificação das causas raiz de cada imperfeição/descontinuidade ou defeito Objetivos da Dissertação São objectivos da presente dissertação: Compreender na íntegra os princípios da metodologia Seis Sigma Compreender o enquadramento do Seis Sigma, no contexto Gestão da Qualidade Analisar diferenças e semelhanças entre metodologias de Qualidade Compreender o domínio de aplicação do Seis Sigma Compreender as metodologias e ferramentas para a aplicação do Seis Sigma Analisar o potencial das metodologias e ferramentas do Seis Sigma na eficácia e eficiência do sistema de Gestão da Qualidade das organizações Caso de Estudo: Aplicação da metodologia Seis Sigma, aplicado a soldadura de Cobre com base no processo TIG, e para isso foi preciso: o Fazer uma revisão bibliográfica do processo tecnológico de soldadura o Fazer uma revisão do processo de soldadura TIG o Compreender a sua aplicação à soldadura de cobre O objectivo final desta dissertação, é aplicar a metodologia Seis Sigma, na soldadura de cobre, com base no processo TIG, perspectivando, a identificação dos defeitos com maior frequência de ocorrência, bem como identificar causas-efeito. Criar e implementar uma solução óptima e validada, e desenvolver ações de controlo, com o objectivo de garantir os resultados desejados Estrutura da Dissertação Metodologia Tendo assumido como ponto de partida, a análise da redução de defeitos e ocorrência dos mesmos no produto final da soldadura de cobre com base no processo TIG, através da 2

16 metodologia Seis Sigma, iniciou-se uma revisão bibliográfica do tema que se dividiu nos seguintes passos: Consulta de bibliografia sobre Gestão da Qualidade Consulta da mais recente e referenciada bibliografia sobre Seis Sigma Seleção de títulos segundo sua relevância para o cumprimento dos objetivos Relacionamento de conceitos e estabelecimento de ligações pertinentes Consulta de bibliografia sobre o processo tecnológico de soldadura Consulta de bibliografia sobre o cobre e suas ligas Organização A presente Dissertação, é constituída por quatro capítulos. O Capítulo I, faz introdução ao problema e a relevância do tema bem como procede à apresentação dos objetivos da Dissertação. Por fim apresenta as metodologias para a concretização do documento. O Capítulo II, trata da revisão bibliográfica, do Seis Sigma, bem como do processo tecnológico de soldadura enfatizando-se o processo TIG e descreve o cobre e as suas propriedades. O Capítulo III, trata do enquadramento do caso de estudo. Define alguns conceitos importantes na área. Faz referência as típicas imperfeições inerentes aos processos. Faz uma breve introdução das entidades responsáveis pelo enquadramento do Caso, nomeadamente Instituto de Soldadura e Qualidade e uma terceira entidade cuja forma não pode ser revelado por motivos de confidencialidade. Descreve e analisa resultados obtidos. O Capítulo IV, refere-se às conclusões. 3

17 II. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1- Evolução do Seis Sigma A metodologia Seis Sigma, tanto não é uma forma de pensamento revolucionário, como não fornece um conjunto radicalmente novo de técnicas da qualidade. Representa um desenvolvimento da ciência da melhoria contínua, que combina um conjunto dos melhores princípios, práticas e métodos oriundos da gestão pela qualidade total e de outras áreas de conhecimento convergentes (Figura.2.1) de forma rigorosa, disciplinada tornando-a uma abordagem poderosa. Figura 2.1: Processo de desenvolvimento do Seis Sigma na Gestão da Qualidade (fonte: Park, 2003) Embora algumas das ferramentas e técnicas utilizadas no Seis Sigma, como Desdobramento da Função Qualidade (QFD) Quality Function Deployment, são relativamente novas, a maioria, como o diagrama de Ishikawa, datam meio século ou mais. O General George Patton, estudante de história, acreditava que os que não aprendem com os erros do passado, estão condenados a repeti-los. No domínio da qualidade, e no espírito da melhoria contínua, esta afirmação verifica-se como verdadeira. O sucesso no lançamento de projetos e iniciativas de grande escala, passa pela prévia compreensão das raízes da qualidade e das razões por detrás dos métodos. 4

18 A conceito Seis Sigma teve origem na Motorola, e sofreu evoluções que podem ser divididas em torno de três gerações distintas (Quadro 2.1). O processo evolutivo teve início em 1984, quando Bill Smith, estudava a correlação existente entre a frequência de mau funcionamento de um determinado produto, já na posse do cliente, e a frequência de reparações que o mesmo tinha tido durante o processo de fabrico (Marques et al., 2006). Com base nesse estudo, Smith sugeriu que a Motorola deveria garantir uma margem de segurança de 50% face às especificações em todas as características consideradas críticas para a qualidade do produto. Estatisticamente falando equivale a considerar-se, para uma Distribuição Normal, 6 vezes o respectivo desvio padrão, ou seja Seis Sigma. Deste modo nasceu o conceito estatístico. Com a aplicação desta metodologia, a partir de 1986, a Motorola reduziu drasticamente os defeitos em todos os seus produtos, através da diminuição da variabilidade dos processos que lhe davam origem, e assim começou a popularização do Seis Sigma. Entre 1986 e 1993, Seis Sigma, foi apenas considerado uma metodologia de melhoria de qualidade, aplicado à produção e montagem de produtos. Por volta de 1995 dá-se o início a segunda geração Seis Sigma, pela General Electric e pela mão do seu lendário presidente, Jack Welch (Harry 2005, citado em Marques et al. 2006). Enfatizou-se não só a eliminação de defeitos e diminuição da variabilidade dos processos, mas também a diminuição de custos, aumento da produtividade e melhoria dos resultados. Iniciou-se desta forma a abordagem ao Seis Sigma, como um sistema de gestão. Isto deveu-se também às empresas ABB e Allied Signal. Nesta perspectiva, cada projeto Seis Sigma deve traduzir-se em benefícios económicos quantificáveis monetariamente. A General Electric, estima que em 1999, o impacto sobre o lucro líquido derivado do Seis Sigma, menos os custos de implementação, ultrapassaram os 2 biliões USD (Gerenal electric company, 1999). Com esta abordagem, a aplicação da metodologia Seis Sigma, alarga-se aos serviços e processos transacionais bem como as atividades de concepção e desenvolvimento através da abordagem de Projeto para Seis Sigma (DFSS) - Design for Six Sigma. Por volta de 2002 nasce a terceira geração do Seis Sigma, pela Dupont, expandindo-se o âmbito à criação de valor e oportunidades para inovar. Nesta perspectiva, alargou-se a criação de valor não só no cliente, mas em todas as partes interessadas, desde fornecedores, parceiros, sociedade e incluindo os acionistas. Definiu-se também nesta fase, uma nova percepção de defeito. Deste modo defeito é qualquer factor ou elemento que não contribui ou 5

19 acrescente valor. Nesta fase o conceito evoluiu para sistema estratégico, onde factores como execução da estratégia, identificação de oportunidades, capacidades para inovar, desenvolvimento sustentável, passam a estar igualmente na linha das preocupações da metodologia. Nesta geração, a aplicação do conceito alarga-se a todas as áreas da empresa e do negócio. Quadro 2.1: Evolução do Seis Sigma (fonte: Marques et al,2006) GERAÇÕES SEIS SIGMA Geração 1 (SSG1) Geração 2 (SSG2) Geração 3 (SSG3) Período Presente Origem Motorola ABB, Allied Signal (1994) e General Electric (1995) Enfoque Conceito Áreas aplicáveis Minimização do número de defeitos e da variabilidade dos processos Metodologia de melhoria da qualidade Produção e montagem Redução de custos e aumento da produtividade e da eficiência Sistema de gestão As da SSG1 atividades de suporte serviços concepção e desenvolvimento de entidades (produtos, serviços, processos) Dupont Criação de valor e oportunidades para inovar Sistema estratégico As da SSG +todas as áreas da empresa e do negocio (atividades de inovação, marketing, planeamento estratégico, desenvolvimento sustentável, etc.) 2.2- Definição de Seis Sigma A definição do Seis Sigma, tornou-se incerta e confusa, dado que aparece definida de diversas formas, quer seja definida por académicos, quer por profissionais. De seguida são apresentadas definições de alguns autores: 6

20 Pyzdek (2008), descreve Seis Sigma como sendo uma aplicação rigorosa, concentrada e altamente eficaz de princípios e técnicas de qualidade comprovada, incorporando elementos do trabalho de muitos pioneiros da qualidade. Seis Sigma tem por objetivo o desempenho do negócio livre de erros. Harry e Schroeder (2000), descreveram Seis Sigma, como um processo de negócio que permite às empresas, melhorar drasticamente o seu estado atual, através da concepção e acompanhamento das atividades empresariais diárias de forma a minimizar o desperdício e recursos, aumentando a satisfação do cliente. Hahn et al. (2000), descreveu Seis Sigma como uma abordagem estatística e disciplinada para a melhoria de produtos e qualidade de serviços. Sanders et al. (2000), chamam-na de uma estratégia de gestão, que requer uma mudança de cultura na organização. O Seis Sigma é, acima de tudo um sistema estruturado e baseado em factos que, através de projetos criteriosamente selecionados, optimiza o funcionamento de processos, produtos e serviços nos aspectos críticos para os clientes e para o negócio. (Marques, 2011) É frequentemente enquadrada em três perspectivas que serão de seguida descritas. Estas são: Seis Sigma como métrica Seis Sigma como metodologia Seis Sigma como sistema alargado 2.3- Seis Sigma Como Métrica Processo Processo é um conjunto de atividades interrelacionadas e interactuantes que transformam inputs (entradas) em outputs (saídas) (Figura 2.2). Genericamente os outputs são produtos, cujas características intrínsecas são apelidadas de características da qualidade, as quais devem satisfazer plenamente o cliente interno ou externo à organização. Os inputs podem ser 7

21 factores controláveis, ou factores de ruído. Os factores de controláveis podem ser fisicamente controlados (e.g. pressão, temperatura), enquanto que os factores de ruído são factores considerados incontroláveis (e.g. condições ambientais). Numa perspectiva de sistema, a organização é vista como uma rede de processos que deve ser continuamente melhorada relativamente à sua eficácia (concretização de objetivos) e eficiência (minimização de desperdícios). Figura 2: Esquema de um processo Figura 2.2: Representação de um processo (adaptado de: Park, 2003) O modelo de Seis Sigma, em termos de processos e melhoria, descrito acima, traduz-se pela seguinte equação: Y=f(X 1,X 2,,X n;v 1,V 2,,V n ) (Eq. 2.1) onde: Y Variável de saída X n Um ou mais factores de controle V n Um ou mais factores de ruído O objectivo num processo, é encontrar o nível óptimo de variáveis X que reduzam a variabilidade observada Y, conferindo robustez aos factores de ruído V. Um processo é considerado robusto, quando os valores de Y, não são alterados a medida que os níveis de ruído o são. Qualquer processo, tem uma ou mais caraterísticas específicas, associadas às variáveis de saída Y e permitem estabelecer definições operacionais (especificações) que sejam específicas, claras e não ambíguas que permitirão recolher dados. Estas caraterísticas, são 8

22 usadas para medir o desempenho do processo, sendo geralmente representadas por variáveis quantitativas, que podem ser contínuas ou discretas. As características contínuas podem tomar qualquer valor medido numa escala contínua, fornecendo dados contínuos (e.g. espessura, velocidade), enquanto que as características discretas são baseadas em contagens, fornecendo dados por atributos (e.g. aprovação/reprovação, aceitável/inaceitável) Variabilidade A variabilidade é intrínseca a todos os processos. Não há dois produtos, processos ou características dos mesmos exatamente iguais, ainda que as diferenças sejam infinitamente pequenas. Quanto maior a variabilidade, mais elevada será a probabilidade de produção de defeitos. Consequentemente, esta variabilidade traduz-se numa redução da satisfação dos clientes e afecta negativamente a rentabilidade, que é um dos principais focos do Seis Sigma. Atingir-se o Nível Sigma igual a seis, a partir de um Nível Sigma igual a três, requer alguns passos de melhoria, passando pelos níveis intermédios, nomeadamente Nível Sigma igual a quatro e cinco. O Quadro 2.2 indica a relação entre o Nível Sigma, uma medida de capacidade de um processo, com o número de defeitos expectavelmente produzido por esse processo para uma tal capacidade. Para elevar a capacidade de um processo até ao Nível Sigma igual a seis (Z=6), a que estão associados índices de desempenho de classe mundial, exige a efetivação de ciclos de melhoria, que podem ser concretizados com a realização de projetos assentes na metodologia Seis Sigma. O esforço de melhoria aumenta substancialmente à medida que o Nível Sigma se vai aproximando do valor seis. A escala relativa ao Nível Sigma, dita com que frequência poderão surgir defeitos no processo. Quadro 2.2: Relação entre Nível Sigma, taxa de defeitos e rendimento considerando desvio 1,5 (fonte: Park,2003) Nível Sigma (considerando desvio 1,5) Valor de Z (para curva de distribuição normal) 0,5 1,5 2,5 3,5 4,5 Taxa de Defeitos (ppm) 308,770 66,811 6, ,4 Rendimento (%) 69, , , , ,

23 Nível Sigma igual a seis não é duas vezes melhor que Nível Sigma igual a três mas aproximadamente vezes melhor, conforme se pode ver no quadro acima. A um Nível Sigma igual a seis equivale, em grande medida, o paradigma dos zero defeitos postulado por Crosby, um dos gurus da qualidade Distribuição Normal A Distribuição Normal, ou de Gauss, é a distribuição estatística mais utilizada em Gestão e Engenharia de Qualidade. Simétrica, apresentando uma forma semelhante a um sino, é caracterizada por um parâmetro de localização, a média (), e de dispersão, o desvio-padrão (). O termo Seis Sigma, deriva da Distribuição Normal. No Seis Sigma, assume-se geralmente que a variável de saída de um dado processo pode ser caracterizado por uma Distribuição Normal, no caso de variáveis contínuas. Sigma () é uma letra do alfabeto grego que, na disciplina da estatística, simboliza o desvio padrão. Para um processo cuja variável de saída possa ser modelada através de uma Distribuição Normal, e no caso de o processo se encontrar centrado Seis corresponde ao número de desvios-padrão (número de sigmas) medido num processo, quando a variação em torno do alvo é de tal forma que apenas 3,4 outputs são considerados defeitos, por cada milhão de oportunidades (DPMO), (Eq. 2.2).Parte-se do princípio que a média do processo no longo prazo pode variar, até 1,5 segundo Bill Smith. Um defeito ocorre quando o valor da resposta da característica de saída não cumpre o especificado. DPMO = (Eq. 2.2) Numa distribuição normal, as tolerâncias naturais do processo encontram-se sempre a uma distância de três desvios-padrão (3) do seu valor médio. Se o processo tiver níveis de desempenho Seis Sigma e estiver centrado no valor alvo, os limites de especificação vão encontrar-se a uma distância de 6 em relação ao valor médio do processo. Considerando a variação verificada por Bill Smith, qualquer dos limites de especificação não estará a uma 10

24 distância superior a 4,5 da média do processo e a 1,5 da tolerância natural do processo.(figura 2.3) Na figura abaixo, LSE e LIE, definem-se por Limite de Especificação Superior, e Limite de Especificação Inferior, respectivamente. Figura 2.3: Distância entre o valor alvo e os limites de especificação, considerando que a média do processo pode sofrer uma variação de ± 1,5 em torno do valor alvo (fonte: Marques et al, 2006) Cálculo do Nível Sigma de um Processo Considerando uma Distribuição Normal, e uma variável continua que representa a característica crítica para a qualidade (CTQC), que possa ser modelada por esta distribuição, e assumindo uma especificação bilateral, haverá limites superior e inferior LSE e LIE respectivamente. Considerando que o valor nominal da especificação, T e a média do processo, são coincidentes, um defeito ocorrerá sempre que a CTQC, produza uma valor fora dos limites acima descritos. Dentro deste pressuposto, o Nível Sigma (Z), representa o número de desvios-padrão compreendidos entre o valor da média do processo e os limites de especificação. Para o caso em que exista uma especificação bilateral e o processo estiver centrado, portanto e T coincidem, o Nível Sigma é dado pela equação 2.3 e quando utilizado, tem um 11

25 pressuposto que, no longo prazo, o valor médio da característica pode sofrer uma alteração até 1,5. Deste modo, quando o Nível Sigma calculado for igual a 4,5, tal significa que o desempenho corresponde aos padrões Seis Sigma. Isto quer dizer, que o rendimento do processo é 99,99966% (ver Quadro 2.2) e que a taxa de defeitos é de 3,4 (ppm). Ainda no quadro 2.2, pode ver-se como o número de defeitos diminui à medida que a distância entre a média do processo e os limites de especificação aumenta. Nem todos os processos necessitam operar a um nível Seis Sigma de capacidade.( citado em Kumar et al., 2007, por Marques (2011)), sendo que o objectivo a estipular para o Nível Sigma deverá depender da importância estratégica do processo e do custo de melhoria relativamente ao benefício expectável. (citado em Linderman et al., 2003, Marques (2011)) Considerando que o valor da média do processo coincide com o valor da especificação nominal (valor-alvo), o Nível Sigma (Z) de curto prazo e de longo prazo são definidos pela equação 2.4. Quando o valor médio do processo não coincidir com o valor alvo, o Nível Sigma é definido pela equação 2.5, aplicável quando o processo se encontra descentrado. = (Eq. 2.3) Z CP =Z LP +1,5 (Eq. 2.4) Z=min( ) (Eq. 2.5) O número de defeitos por milhão de oportunidades (DPMO) e Nível Sigma (Z), encontram-se diretamente relacionados através da seguinte expressão Eq. 2.6: DPMO = DPMO LSE + DPMO LIE = (Z LSE ) x (Z LIE ) x 10 6 (Eq. 2.6) onde: 12

26 (Z LSE ) : é a probabilidade de o valor observado para a característica crítica ser maior do que o limite superior de especificação (LSE). (Z LIE ) : é a probabilidade de o valor observado para a característica crítica ser menor do que o limite inferior de especificação (LIE). Considerando um desvio de ±1,5, o Nível Sigma e o DPMO encontram-se relacionados através da seguinte expressão (Eq. 2.7): Z CP = ( ) (Eq. 2.7) (fonte: Breyfogle III, 2003) Estudos da Capacidade dos Processos O estudo da capacidade do processo tem sido alvo de investigação ao longo de muitos anos, durante os quais se desenvolveram os chamados índices de capacidade do processo. A análise da capacidade do processo é fundamental para se saber se o processo tem capacidade de produzir de acordo com as especificações estabelecidas o produto. Consiste em comparar a distribuição de uma determinada característica do produto com especificações previamente estabelecidas. Dentro do panorama global da melhoria contínua, este estudo permite: Reduzir a variação do processo Selecionar fornecedores Prever se o processo é capaz de produzir de acordo com as especificações Ajudar a selecionar ou a modificar um processo ou uma máquina. Na distribuição normal de dados, consideram-se quatro índices de capacidade. Considerar-seão neste estudo apenas dois índices, nomeadamente, os índices C p, C pk. O índice Cp, habitualmente designado por índice de capacidade potencial, é definido para casos em que a especificação é bilateral por: 13

27 (Eq. 2.8) O denominador, da expressão deriva do facto de se considerar que a variação aceitável para um processo modelado por uma distribuição normal é igual a 6. Isto significa que 99.73% dos valores de uma determinada característica estarão naturalmente compreendidos entre 3 (Pereira e Requeijo, 2008). Quando a especificação é bilateral, considera-se que C p = 1,33. Um processo pode ter C p = 1,33 e não produzir material conforme, porque a sua média não está centrada ao valor nominal da metodologia Seis Sigma que é igual a 2 (Figura 2.4). Figura 2.4: Processos com índices C p 1 e 2 (fonte: Park, 2003) O índice C pk, considera para efeito a dispersão e a localização da média. As expressões seguintes, respectivamente (Eq. 2.9, Eq e Eq. 2.11), definem o C pk sendo que se a especificação for unilateral, o índice de capacidade é definido pela Eq ou Eq. 2.11, dependendo da característica e habitualmente considera-se que o processo é capaz quando C pk 1,25. C pk = (Eq. 2.9) onde: (C pk ) I = (Eq. 2.10) 14

28 (C pk ) S =. (Eq. 2.11) O processo será capaz e estará centrado no valor nominal quando: (C pk ) I =(C pk ) S. (Eq. 2.12) Quadro 2.3: Índices de capacidade do processo (distribuição Normal) (adaptado de : Pereira e Requeijo, 2008) Índice Fórmula C p C pk 2.4- Seis Sigma como Metodologia DMAIC O Seis Sigma, aplica-se sobretudo a programas de melhoria e/ou resolução de problemas em entidades já existentes, assentado na concretização de ciclos DMAIC (Define-Measure- Analyse-Improve-Control) (Figura 2.5). O objectivo é corrigir ineficiências e/ou aumentar a qualidade do desempenho. A ciclo DMAIC, contribui para efetivamente reduzir ou mesmo eliminar a qualidade negativa, que surge quando os requisitos dos clientes não são satisfeitos rentavelmente. Esta metodologia de resolução de problemas, recorre ao uso de um conjunto de ferramentas, desde as ferramentas básicas da qualidade às ferramentas de planeamento e gestão da qualidade, que são implementadas de forma sistemática e orientada para o projeto. É posta em prática por uma estrutura humana especialmente formada, para solucionar diversos problemas e ir ao encontro dos objectivos das organizações. 15

29 Figura 2.5: Ciclo DMAIC (fonte: Manual Prático Verlag, 2006) O acrónimo DMAIC evoluiu ao longo do tempo, tendo inicialmente sido designado pela Motorola por MAIC. Mais tarde, por intermédio da GE, passou a designação que é mais frequentemente utilizada DMAIC. No entanto, no DFSS, que será abordado adiante, consoante o processo, há vários acrónimos, nomeadamente: 1. DMADV(Define-Measure-Analyse-Design-Verify), o qual foi sugerido pela Motorola, é no entanto,muito similar ao DMAIC. Este modelo processual, aplica-se ao desenvolvimento de processos e produtos, maximizando o potencial de geração de valor para o cliente. 2. IDOV (Identify-Design-Optimize-Validate). Foi sugerido pela GE. 3. DIDES (Define-Initiate-Design-Execute-Sustain). Foi sugerido pela Qualtec Consulting Company. A metodologia DMAIC, divide-se em dois grupos e cinco subgrupos, nomeadamente caracterização e optimização. O grupo da caracterização, subdivide-se em Define, Measure e Analyse, e por sua vez o grupo de optimização, em Improve e Control (Figura 2.6). 16

30 Figura 2.6: Fases de melhoria (fonte: Park, 2003) Fase de Define A fase de define, baseia-se na determinação do âmbito, estabelecimento de objectivos e planeamento de ações de melhoria. Passa primeiro pela identificação e seleção das características de saída, bem como variáveis de Entrada/Saída dos processos, objectivando a determinação do problema e do defeito. A definição clara do âmbito do projeto é preponderante para o seu sucesso. Este, deve focarse num defeito específico, sendo que por vezes recorre-se a subdivisão do problema inicial em problemas menores, tornando-se cada um destes num projeto. A definição de cada projeto, passará primeiro pela declaração do problema, pela definição de um defeito específico e mensurável e por fim pela determinação de um objectivo para a redução percentual do defeito. As ferramentas utilizadas nesta fase, permitem uma análise global dos processos, sob uma perspectiva de negócio. São numa primeira fase, definidas e priorizadas as necessidades dos clientes, de modo a determinar-se as áreas com maior oportunidade de melhoria. Cada projeto, deve ser bem definido, antes de se passar a fase seguinte, seguindo a seguinte ordem de tarefas: Mapeamento do projeto, que inclua, o caso de estudo, definição do problema, âmbito do projeto e constrangimentos, pressupostos, orçamentos, definição da equipa, bem 17

31 como linhas diretrizes para cada membro, calendarização do projeto e por último identificação dos stakeholders. Identificação dos clientes, tanto internos como externos, identificação dos requisitos dos clientes sob a forma de Voz do Cliente (VOC- Voice of the Customer), e requisitos do sistema de produção Fase Measure A fase Measure, implica a seleção das características do produto e/ou serviço, determinação das variáveis dependentes, mapeamento dos respectivos processos, medição e registo de resultados de modo a estimar a capacidade do processo. Para estimar a capacidade do processo, recorre-se a dados a curto e longo prazo. Os dados a curto prazo, são obtidos durante um curto espaço de tempo, e não englobam causas especiais. Os dados a longo prazo, refletem a influência de causas comuns e especiais de variação, e são obtidos durante um espaço de tempo alargado. As métricas de processo usadas, diferem, conforme os dados sejam discretos ou contínuos, embora se possa recorrer a métrica nível (Z) que pode ser usada para comparar processos de natureza diferente. Para dados discretos, os defeitos por milhão de oportunidades (DPMO), defeitos por oportunidade (DPO) e defeitos por unidades (DPU), são as métricas mais usadas. Para dados contínuos, as principais métricas de processo são o C p, C PK, P P e o P PK, sendo que C P é usado para exprimir a capacidade do processo a longo prazo, assumindo que o processo é centrado e que se conseguem eliminar todas as causas especiais. O P P é usado para exprimir a capacidade potencial do processo a curto prazo nas mesmas condições que o C P. Para se saber se o processo é centrado e se é capaz de produzir segundo limites especificados, recorre-se aos índices C PK e P PK. O primeiro passo a realizar nesta fase, é a definição do padrão de desempenho ou especificação, de forma tornar-se possível medir aquilo que é considerado defeito, e de seguida calcula-se o nível da característica de saída. Assim, poderá ser efectuado o cálculo dos DPMO iniciais e finais, e avaliar a melhoria atingida. O segundo passo é a validação do sistema de medida, e por fim estabelecer a capacidade do processo de forma a determinar a taxa de defeitos atual. 18

32 As tarefas a desenvolver nesta fase dividem-se em cinco etapas, nomeadamente: Seleção do processo(s) à medir; Desenvolvimento de procedimentos operacionais Identificação de fontes(s) de dado(s); Recolha de amostragem(s); Implementação e melhoria do sistema de medição Fase Analyse O objectivo da fase analyse, é a identificação e verificação das potenciais causas dos defeitos e examinação das mesmas, com base na utilização de ferramentas de análise de dados, e técnicas de análise de processos, nomeadamente Mapas do Processo detalhado, Matriz Causa e Efeito e a Análise Modal de Falhas e Efeitos, para listar todas as variáveis de entrada que possam afectar a variável ou característica de saída. Os dados recolhidos com base nesta análise, são usados para identificação de padrões, tendências, e outras diferenças, que podem sugerir e/ou servir como base para apoio ou rejeição de teorias sobre causas dos defeitos. Com base na análise de processos, é também possível sob um olhar pormenorizado aos processos chave, identificar tempos de ciclos, e ouras etapas que geram valor ao produto/serviço Fase Improve A fase improve, é a fase que se destina ao teste das possíveis soluções para os potenciais problemas. Depois de testadas, são selecionadas as melhores soluções, e de seguida determina-se a nova capacidade do processo, bem como o Value Stream (Corrente de Valor) inerente à solução implementada. Com base no Desenho de Experiências (DOE), avalia-se, qual o impacto de múltiplas entradas (x s) numa saída (y) selecionada e deverá ser realizado de acordo com a seguinte sequência: 1. Definir o problema 2. Estabelecer o objectivo 3. Selecionar a Saída-y 19

33 Analyse Measure Define 4. Escolher os níveis dos factores 5. Escolher o Desenho Experimental e o Tamanho da Amostra 6. Recolher os dados 7. Analisar os dados 8. Chegar a conclusões 9. Atingir o objectivo Fase Control A fase Control, tem por objectivo a implementação da solução previamente aceite. Deve-se nesta fase, assegurar que os ganhos derivados da solução implementada sejam mantidos ao longo do tempo no processo. As técnicas de controlo empregues poderão ser divididas em três grupos: Controlo de Nível 1: controlos dependentes do operador Controlo de Nível 2: capacidade de prever o defeito Controlo de Nível 3: eliminação virtual do defeito Quadro 2.4: Resumo das etapas chave para implementação de um processo DMAIC (adaptado de: Wang, 2008) Etapas Procedimentos Definir os requisitos e expectativas do cliente Definir as fronteiras do projeto Mapeamento do processo de negocio Medir o processo para satisfazer as necessidades do cliente Desenvolver um plano de recolha de dados Recolher e comparar dados para determinação de problemas e deficiências Analisar as causas dos defeitos, e fontes de variação Determinação das variações do processo Priorizar oportunidades para melhorias futuras 20

34 Control Improve (continuação): Quadro 2.4: Resumo das etapas chave para implementação de um processo DMAIC (adaptado de: Wang, 2008) Melhorar o processo de modo a eliminar variações Desenvolvimento alternativas e implementação de planos de reforço Controlo das variações do processo, de modo a satisfazer as necessidades do cliente Desenvolvimento de estratégias de monitorização e controlo das melhorias do processo Implementação das melhorias do sistema Ferramentas e Técnicas da Qualidade A metodologia Seis Sigma utiliza ferramentas da qualidade padrão tais como a Análise Modal de Falhas e Efeitos (FMEA) Failure Mode and Effect Analysis, Gráficos de Causa e Efeito e o Controlo Estatístico do Processo (Breyfogle, 2003; Schroeder, 2008; citado em Carvalho, 2008). Estas ferramentas incluem muitas das sete Ferramentas Clássicas do controlo de Qualidade e as ferramentas para diagnóstico e formulação de problemas (Schroeder, 2008; citado em Carvalho, 2008). Serão descritas em pormenor, apenas as ferramentas aplicadas ao caso de estudo. Para mais informação, quanto as ferramentas básicas da qualidade, remeto ao livro de Douglas Montegomery Ferramentas Básicas da Qualidade Fluxograma O fluxograma é uma representação gráfica que permite a visualização e o encadeamento de todas as etapas de um processo. A sua grande utilidade, é fazer com que todos os participantes adquiram uma visão completa do processo, e que cada um individualmente, tenha melhor percepção de qual é o seu papel e responsabilidade no processo, e de que forma este irá influir no resultado final. O fluxograma também pode ser utilizado para comparar a forma como as atividades estão sendo realizadas e como as mesmas deveriam ser realizadas, com o objetivo de determinar a origem de alguns problemas. (Montegomery, 2012) 21

35 Histograma O Histograma, é uma ferramenta do Sistema da Qualidade utilizada para analisar um determinado problema baseado na ideia de que cada fenómeno tem o seu jeito próprio de variar. Esta variação é representada por uma curva sobreposta a um gráfico de barras. Sempre que as medidas se concentram ao redor da medida central, a curva é chamada curva normal. De um modo geral, um número igual de medidas situa-se de cada lado deste ponto central. O histograma tem carácter preliminar em qualquer estudo e é um importante indicador da distribuição de dados, visto que podem indicar se uma distribuição se aproxima de uma função normal, como pode indicar mistura de populações quando se apresentam bimodais Folha de Verificação As Folhas de Verificação, são tabelas para facilitar a recolha e análise de dados de forma consistente, facilitando a sua análise Diagrama de Dispersão/Correlação O Diagrama de Dispersão, é útil para visualizar a relação entre duas variáveis quantitativas. É uma técnica gráfica destinada a estudar relações existentes entre dois conjuntos de dados associados que ocorrem aos pares. Estes pares são representados no diagrama como uma nuvem de pontos, a qual dependendo do formato irá determinar a relação entre os conjuntos. A relação entre os conjuntos pode ser positiva ou negativa Diagrama de Pareto Diagrama de Pareto é um gráfico de barras que ordena a frequência das ocorrências, da maior causa, para menor, permitindo priorizar os problemas. O gráfico associa dados variáveis com dados na forma de atributos. Sobreposto as barras, o diagrama mostra ainda a curva de percentagens acumuladas. O diagrama é baseado no Princípio de Pareto, que enuncia que muitas vezes apenas alguns itens são responsáveis pela maior parte do efeito. Para construir um Diagrama de Pareto, seguem-se os seguintes passos: 22

36 1. Definir a situação a ser analisada; 2. Identificar e listar as causas/factores que podem contribuir para essa situação; 3. Recolher os dados relativamente ao impacto (número de ocorrências, custos, etc.) para os factores identificados em 2; 4. Ordenar as causas por ordem decrescente de importância; 5. Representar graficamente a informação a analisar. A sua aplicação, é útil para mostrar por ordem de importância, a contribuição de cada item para o efeito total, de modo a determinar-se oportunidades de melhoria Diagrama Causa e Efeito O Diagrama de Causa e Efeito, também designado como Diagrama de Ishikawa ou Diagrama de Espinha de Peixe, constitui uma base organizada para pesquisa, discussão e análise das causas de um problema, para além de permitir evidenciar as relações entre as diferentes causas. É uma abordagem metódica para investigação e análise das causas de um problema. O Diagrama de Causa e Efeito pode ser utilizado individualmente, mas a principal qualidade do diagrama é a sua capacidade de focalizar a discussão em grupo, estimulando a participação de todos e direcionando o conhecimento de cada pessoa no sentido de identificar as causas ou os fatores responsáveis por um dado problema ou situação. Permite, assim, a organização de ideias e a sua visualização agrupada destacando as áreas mais significativas. Para construir um Diagrama de Causa e Efeito: 1. Selecionar o problema cujas causas se pretendem apurar; 2. Colocar esse problema à direita do diagrama; 3. Identificar todas as possíveis causas para o problema; 4. Identificar, se necessário, causas secundarias e terciárias (sub-causas mais específicas); 5. Analisar o Diagrama de Causa e Efeito. 23

37 Cartas de Controlo As Cartas de Controlo são utilizadas para acompanhar e avalisar de uma forma contínua, o desenvolvimento qualitativo de um processo, pondo em evidência quando é que um processo se altera e necessita de ação corretiva. O gráfico determina uma faixa chamada de tolerância limitada pela linha superior (limite superior de controlo) e uma linha inferior (limite inferior de controlo) e uma linha média do processo, que foram estatisticamente determinadas. O objetivo do gráfico é determinar se determinado processo está sob controlo e determinar rapidamente a ocorrência de causas especiais de variação ou desvio no processo. Este controlo pode ser feito com base em dois tipos de cartas, nomeadamente Controlo por variáveis e Controlo por atributos. O Controlo por variáveis é realizado quando a caraterística da qualidade pode ser medida e expressa como um número numa escala contínua de mediações. O Controlo por atributos é realizado quando o produto é avaliado em termos de conforme ou não conforme em relação a determinados atributos ou em termos do número de defeitos que aparecem numa unidade de produto. As cartas podem também ser usadas para estimar os parâmetros do processo de produção e, através desta informação, determinar a capacidade do processo em produzir dentro das especificações. Estas podem também fornecer informação útil para a melhoria do processo Ferramentas de Planeamento e Gestão da Qualidade (adaptado de Marques, 2011) As Ferramentas de Planeamento e Gestão, forma desenvolvidas no Japão após a Segunda Guerra Mundial, e introduzidas no ocidente na década de São ferramentas simples, mas que têm grande utilidade e aplicabilidade no planeamento e gestão da Qualidade. (Brassard, 1996) Diagrama de Afinidades O Diagrama de Afinidades, também conhecido por Método KJ (Jiro kawakita), é uma técnica que permite organizar uma grande quantidade de dados ou informações qualitativas (ideias, 24

38 opiniões, necessidades, etc.) em agrupamentos, com base nas relações naturais entre os mesmos. É uma ferramenta poderosa que pode ser utilizada em diversas situações tais como (mas não se limitando a) apoio a sessões de Brainstorming, organização de necessidades de clientes, apoio ao desenvolvimento de novos produtos, ou ainda na identificação dos processos organizacionais Diagrama de Relações O Diagrama de Relações é uma ferramenta que permite efetuar relações lógicas entre os elementos relacionados e, deste modo, analisar as causas que contribuem para a ocorrência de determinada situação, fenómeno ou problema Diagrama em Árvore O Diagrama em Árvore tem a forma de um organigrama e permite ilustrar e com grande detalhe todas as alternativas, em percursos e eventos, que serão necessárias para atingir um objetivo previamente definido. A elaboração deste Diagrama assegura que todos os passos possíveis para a resolução de um problema estão a ser dados e que as linhas lógicas traçadas são coerentes. Existem múltiplas aplicações do Diagrama em Árvore, sendo que em geral a sua construção ocorre da seguinte forma: 1. Colocar o assunto/problema/objetivo central, geralmente do lado esquerdo, ou então no tipo; 2. Questionar para responder ao assunto, solucionar o problema ou alcançar o objetivo, o que deverá ser existir ou ser feito? ; 3. Escrever as ideias imediatamente à direita, ou imediatamente em baixo, do assunto/problema/objetivo central. 4. Repetir os passos 2 a 3 até esgotar as ideias ou soluções nas suas especificidades Matriz de Prioridades As Matrizes de Prioridades são utilizadas para avaliar possíveis ações ou atividades, face a determinados critérios, permitindo priorizá-las. 25

39 Diagrama Matricial É uma ferramenta muito versátil, uma vez que permite organizar e relacionar um leque alargado de informação. Para além de fornecer a indicação visual da existência ou não de relação (ou correlação) entre cada par de elementos (e.g. atividades, características, funções, etc), permite ainda representar a intensidade e/ou direção dessa mesma relação Gráfico de Decisão do Processo (PDPC) O PDPC é uma ferramenta muito útil para planear uma sequência de atividades ou eventos, sobretudo quando o acontecimento, problema ou objetivo é pouco conhecido, conduzindo a incertezas a nível da duração dessas atividades Diagrama de Atividades O Diagrama de Atividades permite planear um conjunto de atividades interligadas, cujos tempos de execução são conhecidos, e determinar o caminho critico. O caminho critico corresponde à sequência de atividades desde á primeira até à última atividade, cujo tempo previsto de duração é maior Outras Ferramentas e Técnicas da Qualidade Brainstorming Brainstorming também conhecido por Tempestade de Ideias, é uma técnica utilizada com o objectivo de reunir o conhecimento e criatividade de todos os membros de uma equipa de trabalho, de forma a gerar ondas de ideias através de um processo livre de criticismo e julgamentos Análise Modal de Falhas e seus Efeitos Análise Modal de Falhas e seus Efeitos (FMEA) Failure Mode and Effect Analysis, é uma técnica sistemática que permite identificar potenciais modos de falha num sistema técnico, 26

40 seus efeitos negativos no desempenho desse sistema, o grau de risco associado e ações conducentes à diminuição desse nível de risco Diagrama SIPOC O Diagrama SIPOC é uma ferramenta de mapeamento de processos, cujo acrónimo corresponde a Suppliers Fornecedores, Inputs Entradas, Process Processo, Outputs Saídas e Customers Clientes. É um diagrama de cinco elementos chave, dispostos em coluna, para fornecer a seguinte informação: Suppliers As funções principais (desempenhos ou pessoas) que produzem as inputs do processo. Inputs - As informações chave, componentes, decisões, contribuições que são necessárias antes do começo ou fim de uma atividade. Process As atividades de alto nível de um processo, que transformam as entradas em saídas. Outputs As saídas dos elementos tangíveis principais do processo. Clients Os clientes principais (internos ou externos) que solicitam as saídas ou entregas do processo Mapeamento de Processos Mapeamento de Processos, é atividade onde são representadas a sequência e a iteração entre as diferentes tarefas que compõem um processo. Essa representação, para além de facilitar a sistematização e a uniformização de práticas, permite uma melhor análise dos fluxos e a detecção de oportunidades de melhoria nesses mesmos processos Poka - Yoke Poka - Yoke, é um dispositivo a prova de erros, destinado a evitar a ocorrência de defeitos em processos de fabricação e/ou utilização de produtos/serviços In Scope - Out of Scope In Scope - Out of Scope, é uma ferramenta de apoio à definição do âmbito do projeto. Com base nesta, são definidas todas as variáveis ou características que participam ou não no âmbito do projeto. 27

41 Planeamento de Experiências (DOE) O Planeamento de Experiências (DOE) Design of Experiments é uma estratégia utilizada para determinar quais os inputs que têm impacto significativo nos outputs de um processo, e quais os níveis que as variáveis que condicionam o processo devem possuir, para se obter uma resposta desejada. O Planeamento de Experiências, pode ser definido coo um conjunto de técnicas estatísticas usadas para planear experiências e analisar os seus resultados. (Escalante, 2003; citado por Marques, 2011). Quadro 2.5: Técnicas e ferramentas para implementação do DMAIC (adaptado de: Chinvigai et al, 2010) Ferramentas D M A I C Seis Sigma Diagrama de X X Afinidades Brainstorming X X X Diagrama X X X Ishikawa CTQ(Crítico à X qualidade) Fluxograma X X X X X FMEA X X Diagrama de X X X Pareto Capacidade do X X Processo SPC X X X X SIPOC X X Standardization Project Scope X Contract Mapeamento X X X X do Processo Matriz CT X Simulação X X Poke Yoke X QFD X X X 28

42 Quadro 2.5: Técnicas e ferramentas para implementação do DMAIC (adaptado de: Chinvigai et al, 2010) Inspeção Visual Análise por X Regressão Diagrama de X Dispersão DOE X X In Scope Out X of Scope X Quadro 2.6: Resumo dos pontos chave do DMAIC (adaptado de: Manual pratico Verlag, 2006) Pronto-Chave Medir o problema Enfocar no cliente Verificar a causa da raiz Romper com os maus hábitos Gerir os riscos Medir os resultados Manter a mudança Objectivo Necessidade de se ter noção clara dos defeitos produzidos em termos de quantidades e de custos associados Necessidade de se considerar devidamente as necessidades e requisitos do cliente Alcançar a razão fundamental ou raiz do problema, evitando ficar apenas pelos sintomas dos mesmos Uma mudança real requer soluções criativas A comprovação e o aperfeiçoamento das soluções é fundamental para a melhoria Verificar o impacto real de cada solução A chave final é conseguir que a mudança perdure Design for Six Sigma Projeto para Seis Sigma, internacionalmente conhecido por Design for Six Sigma (DFSS), é uma metodologia de concepção e desenvolvimento (C&D) de produtos, serviços e processos que utiliza, de forma disciplinada, um conjunto de técnicas, ferramentas e práticas com o objectivo de projetar soluções inovadoras, com níveis de qualidade e desempenho superiores (níveis Seis Sigma), capazes de satisfazer os requisitos dos clientes, regulamentares e do negócio. (Manual Prático Verlag, 2006). 29

43 A definição concreta de DFSS, não é clara, e é entendida de forma diferente dentro das organizações. De acordo com Berryman (2002, citado em Cronemyr), nenhuma outra iniciativa de qualidade anteriormente, foi tão mal divulgada e compreendida nas organizações. Bergman e Gremyr (2006, citado em Cronemyr), definem-na de forma pragmática: A finalidade do Seis Sigma pode ser resumida, como forma de minimizar a variação nos processos, enquanto que DFSS, focaliza-se mais no desenvolvimento de processos que permitam variações, mas sem que estes afectem o seu desempenho. Chowdhury (2002, citado em Cronemyr), define de forma anedótica: Enquanto Seis Sigma repara o que está partido, DFSS, ajuda a projetar coisas que não se partem, fazem mais e custam menos. Embora haja várias definições, o objetivo final do DFSS resume-se sempre em reduzir custos, tal como o Seis Sigma. Os seus princípios tiveram origem no seio do Departamento de Defesa dos Estados Unidos e NASA, nomeadamente na engenharia de sistemas. Uma maior eficiência do processo de investigação, bem como concepção e desenvolvimento é potencialmente alcançável com a correta implementação do DFSS, refletindo-se na redução de custos e à melhoria do time to market (tempo que medeia o início do processo de C&D e o lançamento no mercado das respetivas soluções encontradas) Design for Six Sigma Vs Seis Sigma Seis Sigma difere do Design for Six Sigma pelo facto de aplicar-se sobretudo a programas de melhoria e/ou resolução de problemas em entidades, enquanto que o Design for Six Sigma, é utilizado para conceber ou desenvolver novas entidades sejam elas produtos, serviços ou processos. Desta forma, os Projetos Seis Sigma, possuem sobretudo uma natureza reativa, pois têm por objetivo corrigir ineficiências e/ou aumentar a qualidade/desempenho de entidades existentes e por sua vez os Projetos DFSS, possuem uma natureza preventiva e inovadora, pois ambicionam minimizar riscos conceptuais e operacionais. 30

44 A aplicação de cada uma das metodologias, está associada a diferentes momentos dos ciclos de vida do produto, serviço ou processo em análise (Figura 2.7). O Seis Sigma tradicional está assente na concretização do ciclo DMAIC, ao passo que o Design for Six Sigma baseiase na concretização de um dos seguintes mapas ou ciclos: ICOV (Identify, Caracterize, Optimimize, Validate); DMADV (Define, Measure, Analyse, Design, Validate); IDOV (Identify, Design, Optimize, Validate); entre outros. No Quadro 2.8, exemplifica-se o DFSS assente no mapa ICOV e o Seis Sigma assente no mapa DMAIC. Cronemyr (2007), defende que em aplicações práticas, nem sempre a escolha da melhor metodologia à implementar é óbvia. Através de relatos de Black e Green Belts, a aplicação direta do DMAIC a processos existentes, torna-se por vezes complexo, porque assume-se de antemão que os processos foram projetados para executar atividades, da forma como o fazem no momento. Por vezes esta premissa conduz-nos a erros, porque por vezes, não o foram de todo. O desenvolvimento de um processo, recorre por vezes ao envolvimento de várias organizações, recursos humanos de diferentes entidades, etc. Isto faz com que se torne difícil conhecer o processo na íntegra, e o processo pode ser abordado de forma diferente, consoante a pessoa que o utilize e a ocasião que o faça. Por estes motivos, é necessário que se faça um estudo prévio dos processos, de modo a que a metodologia escolhida seja a mais eficiente. (Wheeler, 2000, citado em Cronemyr, (2007)), através dos conceitos estado do processo, e entropia do processo, sintetiza as diferenças e semelhanças entre ambas metodologias, de forma a que se possa optar pela metodologia mais eficiente para dado processo. Por vezes nenhuma das metodologias isoladamente é a mais adequada. Neste casso é necessário que dentro das sinergias entre as mesmas, se encontre uma solução eficiente. Dentro do quadro de ferramentas, tanto no DMAIC, como no DMADV, utilizam-se as mesmas ferramentas, mas por vezes com sequência inversa. Isto deve-se ao fato de algumas ferramentas do DMADV serem recorrentes (exemplo, QFD, FMEA e Design scorecard) (Cronemyr,2007). No Quadro 2.7, descreve-se de forma sumária as ferramentas das metodologias. Conforme se observa, estas são semelhantes no início e no fim dos ciclos, sendo apenas diferente no meio. A primeira fase do DMAIC (Define) e do DMADV (Define), consiste na definição do projeto, mapeamento do mesmo e nos requisitos dos clientes. A segunda fase do DMAIC (Measure e Analyse), consiste na medição e análise dos dados do processo de forma a encontras as causas raiz do processo., enquanto que no DMADV 31

45 (Measure e Analyse), transforma-se a voz dos clientes (VOC), em requisitos funcionais. Há grande diferença entre os dois casos. No primeiro, há um processo que já pode ser medido, enquanto que no segundo, procura-se os requisitos para o novo projeto. A terceira fase, do DMAIC, consiste no Improve, e a do DMADV, consiste no Design. Estas fases aparentemente são diferentes, no entanto são muito semelhantes. Ambas iniciam com a geração de novos componentes do processo, nomeadamente subprocessos, tarefas e sistemas de apoio entre outras, prosseguem a síntese com a utilização de Matrizes Pugh e finalizam com o desenvolvimento de soluções sustentáveis e robustas (FMEA e Robust Design). Finalmente a quarta fase conforme anteriormente dito, são semelhantes, consistindo no controlo de processo, desde a criação de um plano de implementação a um plano de controlo dos mesmos. Figura 2.7: Fases do ciclo de vida de um produto/serviço ou de um processo (fonte: Manual Prático Verlag, 2006) 32

46 Quadro 2.7: Comparação entre DMAIC e DMADV (adaptado de: Cronemyr,2007) DMAIC D M A Ferramentas DMAIC Definição do projeto Mapeamento do processo Voz do cliente (VOC) Sistema de medição Dados históricos de medições Sigma inicial do processo Análise de causas de raíz Ferramentas DMADV Definição do projeto Mapeamento do processo Voz do cliente (VOC) QFD1:VOC para QC Design Scorecard Benchmarking QFD2:QC pata QC DMADV D M I C Geração de melhorias (Matriz Pugh) FMEA Teste Piloto Plano de implementação Plano de controlo Padronização Monitorização Sigma final do processo Encerramento Geração de conceitos Matriz Pugh QFD3: DC para CC Funções transferências Robust Design Design Scorecard Plano de implementação Revisão do projeto Processo piloto Design scorecard Plano de controlo Lançamento formal Encerramento A D V 33

47 Quadro 2.8: Comparação entre DFSS (Mapa ICOV) e Seis Sigma (DMAIC) (adaptado de: Marques et al., 2006) Mapa Metodológico Âmbito Seis Sigma DMAIC Melhoria e/ou resolução de problemas em produtos, serviços e processos existentes, sem que os parâmetros de projeto originais sejam alterados DFSS ICOV Concepção/reconcepção e desenvolvimento de novos produtos, serviços e processos, minimizando riscos operacionais e conceptuais Problemas Carácter corretivo/reativo Carácter preventivo Melhoria Significativa Muito significativa Oportunidades Duração do projeto Melhoria da qualidade, aumento da satisfação dos clientes, redução de custos, aumento da capacidade produtiva Depende da natureza do projeto, mas em média cerca de 6 meses Diferenciação do produto/serviço, inovação, crescimento de mercado, abertura de novos mercados melhoria significativa da eficiência dos processos, redução do time to market Depende da complexidade da entidade em causa, podendo variar entre alguns (poucos) meses até vários anos 34

48 (Continuação) Quadro 2.8: Comparação entre DFSS (ICOV) e Seis Sigma (adaptado de: Marques et al., 2006) Seis Sigma DFSS Algoritmo DMAIC ICOV Investimento no projeto Geralmente menor do que nos projetos de DFSS Geralmente maior do que nos projetos de Seis Sigma, podendo ascender a valores consideráveis no caso de a entidade a desenvolver ter elevada complexidade ou custos de validação Risco associado ao projeto Geralmente o grau de risco é menor que o dos projetos DFSS Geralmente o grau de risco é superior ao dos projetos de Seis Sigma Benefícios do projeto Quantificáveis na maioria das vezes e perceptíveis num curto espaço de tempo Mais difíceis de quantificar em todas as componentes, dado terem um efeito preventivo; só são perceptíveis durante as fases a jusante do ciclo de vida dos produtos, serviços e processos concebidos Requisitos dos clientes e do negócio A análise tem por objetivo percebes a(s) razão(ões) pela(s) qual(ais) o produto, serviço ou processo não está a satisfazer s requisitos dos clientes e/ou do negócio A análise destes requisitos possui uma natureza mais exploratória, no sentido de perceber tendências nos requisitos, oportunidades para inovar e acrescentar valor nas características e funcionalidades no produto, serviço ou processo a desenvolver 35

49 Figura 2.8: Quando optar por um Seis Sigma (DMAIC) ou DFSS (ICOV) (fonte: Marques et al., 2006) Ciclo de Deming O ciclo de Deming, também denominado por ciclo de Shewhart ou ciclo PDCA (Plan-Do- Check-Act), em português (Planeamento-Execução-Verificação-Ação), foi idealizado por 36

50 Shewart inicialmente como PDSA, onde S significava Study (Estudo), na década de 1920 e mais tarde aplicado e divulgado por Deming, no formato PDCA em 1950.(Franz et al. 2006) O ciclo começa pelo planeamento de atividades de melhoria, as quais são de seguida executadas, verificadas e por fim tomam-se ações de melhoria. A fase Plan, foi subdividida em determinação das metas e determinação da estratégia para atingi-las e a fase Do, subdividida em educação, treino e, implementação das melhorias. Com esta subdivisão o ciclo passou a ser definido em seis etapas. O PDCA pode ser abordado de duas formas distintas, conforme se pretenda manter resultados, ou melhorar resultados, sendo que a que mais se aproxima da metodologia DMAIC, é certamente o modelo para melhorar resultados. Neste caso, o ciclo subdivide-se em oito fases (Figura 2.9), nomeadamente (i) Identificação do problema; (ii) Observação; (iii) Análise; (iv) Plano de ação; (v) Ação; (vi) Verificação; (vii) Padronização e (viii) Conclusão.(Franz et al.2006) As oito fases que constituem o ciclo serão descritas de seguida. Figura 2.9: Ciclo PDCA (fonte: Franz et al, 2006) Identificação do problema Na fase de identificação, é feita a escolha do problema com base em diretrizes gerais da área de trabalho. Entende-se por problema nesta fase, os resultados indesejáveis de uma atividade. 37

51 Após identificado o problema, deve-se recolher toda a informação que complemente o historial do mesmo, de modo a identificar-se com que frequência e por que motivo o problema ocorreu. Os custos associados ao problema, bem como os benefícios financeiros provenientes da solução, devem ser previstos. Deve-se nomear a estrutura humana responsável pelo projeto, assim como prazos limite para a conclusão do mesmo Fase Observação Na fase observação, é espetável que se identifiquem as características do problema. Após a recolha minuciosa de dados na fase anterior, e recorrendo a gráficos de Pareto, deve-se estratificar o problema quanto as suas características. A ferramenta 5W1H, é útil nesta fase, nomeadamente na distribuição de tarefas para a recolha de dados. No fim desta fase, deve-se elaborar um cronograma das atividades de melhoria, definir-se metas a atingir, e estimar-se os custos do projeto Fase Análise Nesta fase, levanta-se possíveis causas do problema. A pergunta chave nesta fase é porquê ocorre o problema. Recorre-se ao Brainstorming para sugestão de possíveis causas e ao Diagrama Causa Efeito. As causas identificadas como mais prováveis, devem ser analisadas novamente. Para esta análise, os gráficos de Pareto e Histogramas são ferramentas úteis. No fim desta fase é espetável que se chegue a confirmação das causas mais prováveis, as quais deverão apresentar evidências técnicas de que podem ser eliminadas e que não se repercutirão Fase Plano de Ação Na fase Plano de Ação, são planeadas as ações para a eliminação das causas fundamentais do problema, assim como a estratégia de ação para as realizar. Deve-se no entanto eliminar as 38

52 causas do problema e não os efeitos e é importante que se averigúe se as ações propostas não irão produzir efeitos secundários. A ferramenta 5W1H é útil para este processo. No fim desta fase deve-se fazer uma revisão do cronograma Fase Ação O plano de ação deve ser transmitido e comunicado a toda massa laboral envolvida no projeto de melhoria. A informação relativa a tarefa que cada um irá realizar e porque motivo irá faze-lo deve ser transmitida de forma clara, e é necessário que se certifique que todos entendem e concordam com as medidas propostas pelo plano de ação. Por fim deve-se realizar as ações planeadas, e as mesmas devem ser verificadas de modo a certificar-se a correta execução das mesmas. Deve-se registar todos os resultados obtidos, sejam bons ou maus Fase Verificação Na fase verificação, é avaliada a eficiência e a eficácia da implementação da solução. Recomenda-se nesta fase do ciclo que os resultados sejam avaliados numa perspectiva financeira. Deve-se proceder ao registo e documentação de quaisquer efeitos secundários detectados. Para esta avaliação, pode-se recorrer aos gráficos de Pareto, Cartas de Controle, e Histogramas. Caso se verifique a eliminação das causas do problema passa-se a fase Padronização, caso contrário, deve-se recomeçar o método a partir da fase Observação Fase Padronização Deve-se nesta fase certificar-se que o problema identificado não reaparecerá, e de seguida deve-se prosseguir com a preparação, divulgação, implementação e acompanhamento dos procedimentos provenientes dos resultados obtidos. A criatividade na criação de dispositivos que evitem o reaparecimento dos problemas é essencial. 39

53 Uma vez padronizada a solução, esta deve ser monitorizada e verificada periodicamente Fase Conclusão Esta fase consiste na observação e planeamento da solução dos problemas remanescentes. Por fim é importante que se reflita sobre a eficiência e eficácia da solução. A fase conclusão é de extrema importância para que se aprenda com os erros cometidos, e se aplique este conhecimento na aplicação do PDCA em projetos futuros Relação entre a metodologia DMAIC e PDCA A grande ênfase dada ao planeamento dos projetos antes da execução de qualquer ação, difere o DMAIC do PDCA. A fase Define do DMAIC é equivalente a fase Identificação do problema no PDCA, uma vez que ambas as fases dedicam-se a identificação dos problemas críticos. A fase Measure do DMAIC é semelhante a fase Obervação do PDCA, dado que nas duas fases perspectiva-se definir os CTQ s. Contudo, no DMAIC a fase Analyse também deve ser usada como meio de chegar aos CTQ s do processo que precisam ser trabalhados na fase Improve do DMAIC. Isso faz com que as fases Measure e Analise do DMAIC se confundam com os passos de Observação e Análise do PDCA. A fase Improve do DMAIC tem implicito a utilização de ferramentas estatísticas e da qualidade que sustentem as melhorias, o que difere do PDCA que não contempla qualquer atividade de verificação e análise nas fases Plano de Ação e Ação. A fase Control do DMAIC, contempla atividades de verificação da eficiência e eficácia das melhorias implementadas, e caso não se prove ou garanta a eficiência e eficácia, deve-se retomar a fase Measure e as seguintes. Diferentemente, no PDCA, sempre que não se prove a eficiência e eficácia da solução, deve-se retomar a todas as fases anteriores. Uma relação entre o PDCA e o DMAIC é apresentada na Figura

54 Figura 2.10: Relação DMAIC e PDCA (fonte: Franz et al, 2006) 2.5- Seis Sigma como Sistema Alargado Dentro no panorama atual, as Organizações por todo o mundo, esforçam-se cada vez mais para adoptar sistemas internos de gestão e estratégias de melhoria. Desta forma, poderão melhorar os seus resultados operacionais e tornarem-se competitivas a nível global. Neste contexto o Seis Sigma integrado ou não com o ISO 9001 sistemas de gestão da qualidade, são abordagens conhecidas e populares. Embora os seus âmbitos divirjam, há potenciais sinergias benéficas (Figura 2.11), que as empresas podem tirar vantagem articulando as duas abordagens. A abordagem do ISO 9001 sistemas de gestão da qualidade, baseia-se numa análise por processos, com grande enfoque nas características críticas para o cliente, onde todos os requisitos legais e regulamentares, devem ser identificados, e monitorizados de maneira a garantir melhoria contínua ao longo do tempo. O Seis Sigma, é também uma abordagem por processos, visando melhorar os resultados operacionais, através da melhoria do desempenho de um processo criteriosamente selecionado, e é conduzido projeto a projeto. 41

55 Por vezes, as duas abordagens coexistem, e sendo assim a articulação entre ambas, poderá assumir grande relevância na melhoria de processos. O Seis Sigma como sistema alargado, aplica-se essencialmente aos processos-chave das organizações, críticos a execução da estratégia. Mais do que uma iniciativa de melhoria de qualidade, é uma filosofia de excelência que abrange todas as vertentes do negócio. Figura 2.11: Integração com ISO 9001 (fonte: Marques, 2011) Estrutura Humana do Seis Sigma Conforme referido anteriormente, a implementação da metodologia Seis Sigma, é levada a cabo por uma estrutura humana disciplinada e devidamente qualificada para solucionar diversos problemas e ir ao encontro dos objectivos das organizações, bem como levar a filosofia Seis Sigma a todos os níveis da organização, criando uma visão partilhada. Esta estrutura é caracterizada pela função e responsabilidade inerente a cada função, e encontra-se de seguida descrita: 42

56 Champion Os Champions no sistema Seis Sigma, são indivíduos de nível hierárquico elevado na organização, que entendem a ferramenta e estão comprometidos com o seu sucesso. Em organizações maiores, o Seis Sigma, será liderado em tempo integral por um Champion que seja, por exemplo, o vice-presidente executivo. Em todas as empresas, os patrocinadores podem ser líderes informais que utilizam o Seis Sigma em seu trabalho diário e comunicam suas mensagens em todas as oportunidades. Os patrocinadores são donos dos processos e sistemas que ajudam a iniciar e coordenar as atividades de melhoria Seis Sigma nas áreas pelas quais são responsáveis Master Black Belt Este é o mais alto nível de domínio técnico e organizacional. Os Master Black-Belts são a liderança técnica do programa Seis Sigma. Logo, precisam estar acima do nível do conhecimento dos Black-Belts. Devem entender a teoria matemática na qual os métodos estatísticos se baseiam. Os Master Black-Belts têm de ser capazes de prestar assistência aos Black-Belts na aplicação correta dos métodos em situações inusitadas. E, dada a natureza de suas obrigações, suas habilidades de comunicação e ensino são tão importantes quanto sua competência técnica. Sempre que possível, a preparação estatística deve ser conduzida somente por Master Black-Belts. De outra forma, o familiar fenómeno de propagação de erros pode ocorrer ou seja, Black-Belts passam adiante os erros aos Green-Belts, que por sua vez, passam adiante erros ainda piores aos integrantes das equipas. Caso seja necessário que Black-Belts e Green- Belts ministrem a preparação, somente o devem fazer sob a supervisão e orientação de Master Black-Belts Black Belt Os candidatos ao status de Black-Belt são indivíduos com orientação técnica e muito estimados por seus companheiros. Devem estar ativamente envolvidos no processo de desenvolvimento e mudança organizacional. Podem provir de vasta gama de disciplinas e não precisam ter sido treinados formalmente como estatísticos ou engenheiros. Contudo, como terão de dominar uma grande variedade de ferramentas e técnicas em curto prazo, os 43

57 candidatos a Black-Belt provavelmente precisarão ter uma bagagem anterior que inclua matemática e uma base de análise quantitativa. Como parte da preparação, os Black-Belts recebem 160 horas de instrução em sala de aula, além de treino individual nos projetos ministrados por Master Black-Belts ou consultores. Os candidatos a Black-Belt devem: Sentir-se à vontade com computadores; Conhecer um ou mais sistemas operacionais, programas de gestão de bancos de dados, programas de apresentação e processadores de texto; Já ter estudado algum dia métodos estatístico; Saber utilizar um ou mais pacotes de software de análise estatística. Os Black-Belts buscam extrair conhecimento aplicável do sistema de armazenamento de informações da empresa. Para garantir acesso às informações necessárias, as atividades Seis Sigma devem, estar integradas nos sistemas de informática da organização. Obviamente, as habilidades e a preparação dos Black-Belts têm de ser viabilizadas por investimentos em software e hardware Green Belt Estes são os líderes de Projetos Seis Sigma capazes de formar e facilitar equipas Seis Sigma e de gerar os Projetos Seis Sigma desde a concepção até a conclusão. Os Green-Belts passam por cinco dias de preparação em sala de aula, numa programação conduzida em conjunto com os Projectos Seis Sigma e que engloba a concepção de projetos, Ferramentas da Qualidade, solução de problemas e análise descritiva de dados. Os Champions Seis Sigma devem estar presentes na preparação dos Green-Belts. Em geral, os Black-Belts ajudam os Green-Belts a definir seus projetos antes, participam na preparação com os segundos e prestam-lhes assistência em seus projetos posteriores. 44

58 Quadro 2.9: Resumo das responsabilidades da estrutura humana Função Responsabilidades Criar a visão Champion Aprovar e gerir os recursos Remover as barreiras Gerir os projetos através de várias unidades de negócio Assistência ao Champion Master Ensinar as ferramentas e a metodologia Formar e dar suporte aos Black Belts Black Belt Rever o estado dos projetos Desenvolver planos de atividade (continuação) Quadro 2.9: Resumo das responsabilidades da estrutura humana Dedicado a 100% à função Liderar projetos Treinar equipas Black Belt Formar e dar suporte aos Green Belts Aplicar a metodologia Promover a conclusão dos projetos Identificar novos projetos Desenvolvimento de projetos (tipicamente com dedicação de 10 a Green Belt 30%) Apoio aos Black Belts 2.6- Revisão Histórica do Processo Tecnológico de Soldadura Desde quando existe a soldadura? Apesar do aparente aspecto moderno, existem fortes indícios de que há cerca de quatro mil e oitocentos anos, nos vales dos rios Nilo e Tigre Eufrates, já se praticava união de materiais, principalmente por Brasagem e Fase Sólida (Machado, 1996). Da Idade do Bronze, pode-se observar no Nacional Museum of Ireland (Dublin), pequenas caixas circulares de ouro, cujas juntas foram realizadas por pressão (Estado Sólido). No British Museum, em Londres, estão expostas diversas peças em ouro, unidas por Brasagem, além de ferramentas de ferro com juntas provavelmente forjadas, produzidas por egípcios e povos do Mediterrâneo (Machado, 1996). 45

59 O Pilar de Ferro de Delhi (Índia), é mais um exemplo de uma estrutura que merece particular atenção, pois foi construída com diversas partes soldadas. Caracteriza-se por dimensões aproximadas de 8 m de altura, 400 mm de diâmetro na base e 300mm de diâmetro no topo, e peso total de 5500 Kg. Contudo, apesar destes registos históricos, a união de materiais, tal como hoje é concebido, desenvolveu- se apenas em finais do século XIX (Quadro 2.10 e Figura 2.15), e ganhou impulso nos últimos 60 anos. A definição do termo Soldadura (Figura 2.12), tem sofrido alterações ao longo do tempo, devido entre outros factores, ao surgimento de novos materiais e desenvolvimentos científicos e tecnológicos em diversas áreas do conhecimento. A Sociedade Americana de Soldadura (AWS) American Welding Society, em 1958, definia soldadura, como sendo uma coalescência localizada de metal, onde coalescência é produzida pelo aquecimento à temperaturas convenientes, com ou sem aplicação de pressão e com ou sem a aplicação de metal de adição. O metal de adição, ou possui ponto de fusão aproximadamente igual aos metais base, ou possui ponto de fusão abaixo daquele dos metais mas acima de 800 F. (citado em Welding Handbook-AWS, 1958 por Machado (1996)) Em 1987, a 8ª edição do Welding Handbook, da mesma instituição (AWS), definia soldadura, como sendo uma coalescência localizada de metais, ou não metais, produzida ou pelo aquecimento dos materiais até a temperatura de soldadura, com ou sem aplicação de pressão, ou pela aplicação apenas de pressão, com ou sem aplicação de metal de adição. (citado em Welding Handbok-AWS,1987, por Machado (1996)) Como de observa, as definições supra citadas, possuem pelo menos duas importantes diferenças, nomeadamente: A primeira definição, refere-se apenas a coalescência do metal, e define condições de ponto de fusão para o metal de adição. A segunda, menciona metais ou não metais, ou seja abrange todos os materiais e não faz referencia as propriedades do metal de adição. Desta forma, é importante entender que a união de metais assim como outras tecnologias de áreas distintas, são dinâmicas e dependem muito de fenómenos correlacionados tais como calor, eletricidade, luz, magnetismo, som, bem como o desenvolvimento de novos materiais, física, química, electrónica e outras áreas. 46

60 Figura 2.12: Cordão de soldadura Os métodos de união ou ligação de materiais, dividem-se em três grupos distintos, conforme a Figura Figura 2.13: Processos de união ou ligação de materiais (fonte: Fernandes, 2010) A Figura 2.14, ilustra os processos de soldadura, consoante a classe a que pertencem. 47

61 Figura 2.14: Processos de soldadura por fusão (fonte: ANSI/AWS A3.0-94) 48

62 Quadro: Desenvolvimentos Durante e Após a Revolução Industrial (adaptado de: Machado, 1996) Século Ano Acontecimento XIX XX Humphry (Inglaterra) descobriu o gás Acetileno. Além disso, e 1801 utilizando uma bateria, produziu um Arco Eléctrico entre dois elétrodos de carvão, ao qual caracterizou chama voltaica Elihu Thompson (Inglaterra) realizou soldaduras por Resistência Eléctrica. A.P. Strohmenger (Inglaterra) introduziu um arame (alma do elétrodo) 1900 revestido com uma fina camada de argila, para melhorar a estabilidade do arco elétrico Hans Goldschmidt (Alemanha) inventou a soldadura por Aluminotermia Período da Iª Guerra Mundial Oscar Kjellberg (Suécia) obteve patente para Elétrodos Revestidos (desenvolvidos em 1907), os quais produzidos através de repetida imersão e secagem da alma num denso banho de minerais. A soldadura sofreu grande impulso. O primeiro navio completamente soldado é fabricado em Inglaterra (HMS Fulagar). A soldadura por Arco Eléctrico com Elétrodo Revestido estava estabelecida, bem como com Oxigás e Oxicorte Por volta de 1925: Foi desenvolvida a Soldadura por Faíscamento (E.U.A.), mais conhecida por Flash Welding. B.S. Robiniff et al. (E.U.A.) patentearam o processo por Arco Submerso, o qual popularizou-se por volta de John D. Creeca e S.S. Scott (E.U.A.) desenvolveram a Soldadura de Pernos (patente 1930 concedida em 1936). Período da IIª guerra Mundial (1939 a 1945): as técnicas de união de materiais sofrerem grande evolução. Robert K. Hopkins (E.U.A.) desenvolveu e patenteou o processo 1940 Eletroescória, o qual a sua utilização, só foi possível após as contribuições realizadas pelos investigadores do Instituto de Soldadura Elétrica Paton (Ucrânia). Foi apresentado na Feira Mundial de Bruxelas em Russel Meredith e V.H. Pauleka (E.U.A.) desenvolveram a Soldadura 1941 TIG (patenteada em 1942), sendo o processo inicialmente denominado Heliarc, pois utilizava Hélio como gás de proteção. As primeiras aplicações foram somente para Magnésio e suas ligas. A. Muller et al. (E.U.A.) desenvolveram no Battele Momorial Institute a 1948 Soldadura MIG (Metal Inert Gas) utilizando Hélio como gás de proteção. Este processo foi patenteado em 1950 pela Air Reduction Co.. As aplicações iniciais deram-se para Alumínio e suas ligas. K.V. lyubavskii e N.M. Novoshilov (antiga U.R.S.S.) desenvolveram a 1953 Soldadura MAG apenas com gases oxidantes, nomeadamente Dióxido de Carbono. Arthur A. Bernard (E.U.A.) desenvolveu o processo Eléctrodo Tubular 1954 ou Arame Tubular com proteção gasosa (Dualshield), patenteado em

63 (continuação): Quadro: Desenvolvimentos Durante e Após a Revolução Industrial (adaptado de:machado, 1996) Século Ano Acontecimento XX Robert M. Gage (E.U.A.) desenvolveu e patenteou o processo de Soldadura Plasma. J.A. Stohr tornou público o processo de Soldadura por Feixe de Electrões, o qual teria sido desenvolvido alguns anos antes 1957 em França e Alemanha. Ainda dentro desta época, foi desenvolvido a Soldadura por Fricção. A Soldadura MIG/MAG por curto-circuito foi desenvolvido simultaneamente nos E.U.A., Inglaterra e antiga U.R.S.S George G. Landis e D.M. Patton (E.U.A.) desenvolveram o processo Elétrodo Tubular Auto-protegido (Innershield). Wolgang Krieweth e Klaus Dohm (Bélgica) desenvolveram o processo 1961 Electrogás, patenteado em 1962 pela Arcos da Bélgica. Théodore H. Maiman (E.U.A.) desenvolveu o primeiro equipamento LASER Foi desenvolvido o processo de Soldadura LASER. Figura 2.15: Evolução histórica dos processos de soldadura (fonte: Fernandes, 2010) 50

64 Fenómeno Físico Soldadura de Metais Soldadura de metais, é a uma operação de união de metais, por meio de calor ou pressão, ou então ambos, de tal forma que haja continuidade na natureza dos metais que se unem. (ISOFDIS_857-1:1998) Arco Eléctrico Define-se por descarga eléctrica estável, sob baixos níveis de queda de tensão total entre um Cátodo e um Ânodo (eléctrodos), no seio de um Meio (Figura 2.14) Plasmogénico (gás ionizado que funciona como condutor do arco eléctrico), caracterizado por um determinado Potencial de Ionização e Condutividade Térmica, e uma queda de tensão catódica, inferior à produzida numa descarga luminescente, da ordem do potencial de excitação do vapor do eléctrodo, e no qual os fluxos de corrente máximo e mínimo ficam limitados em função do material e geometria dos eléctrodos. (Vilaça, 2010) Figura 2.16: Arco eléctrico (fonte: Fernandes, 2010) 51

65 2.7- Processo de Soldadura TIG Descrição O processo de soldadura Tungsten Inert Gas (Figura 2.17), também conhecido pelas seguintes abreviaturas TIG (Portugal/U.E.), GTAW(E.U.A.), WIG (Alemanha), 141 (EN ISO 4063) é um processo de soldadura por fusão à arco eléctrico, onde este é estabelecido entre um eléctrodo de Tungsténio puro não consumível ou composto por outros metais e óxidos e a peça à soldar. O cordão de soldadura é obtido apenas, através do material base, ou através da utilização de uma vareta e fusão do material base. A proteção gasosa do elétrodo, banho em fusão, das gotas e durante a fase de solidificação do cordão é obtida através da utilização de um gás de proteção do tipo Inerte (Árgon ou Hélio). Para algumas aplicações mais especificas, podem também ser utilizadas misturas destes mesmos gases com adições de Hidrogénio e Azoto, embora este último precipite a deterioração do eléctrodo. Apesar do conceito deste processo ser antigo (foram realizadas várias tentativas em 1919) (Machado, 1996), o mesmo desenvolveu-se por volta de 1940 nos Estados Unidos da América em plena 2ª Guerra Mundial, quando houve necessidade de realizar-se soldaduras de alta qualidade em ligas de Alumínio, Aço Inoxidável e Magnésio. Inicialmente o elétrodo utilizado era de carvão e operava em corrente contínua polaridade positiva (CCEP), sendo que ocorria sobreaquecimento da tocha e o gás de proteção era relativamente impuro. Após resolvidas as dificuldades iniciais, o TIG foi estabelecido como processo geralmente utilizado para soldadura de juntas com espessuras compreendidas entre 0,2 à 8 mm, sobre materiais tais como aços inoxidáveis e refractários, alumínio, cobre, magnésio, níquel e suas ligas, e uma excelente opção para titânio e zircónio. A gama de espessuras é limitada, devido a baixa taxa de depósito do material que varia entre 0.2kg/h à 2kg/h quando são aplicados variantes do processo, que permitam aumentar estas taxas de depósito. Para construções de elevada exigência, onde requisitos de estanqueidade, baixo hidrogénio são exigidos, juntas de grande espessura podem ser soldadas completamente, ou apenas o passe de raiz pode ser realizado por TIG. 52

66 Figura 2.17: Processo de Soldadura TIG Aplicações Estruturas metálicas Reservatórios de pressão Tubagens Cascas Equipamentos rodoviários, ferroviários, agrícolas Indústria química, petroquímica, de refinação e construção naval, etc Parâmetros de Soldadura Intensidade de soldadura Tensão do Arco Eléctrico Velocidade de soldadura Tipo de eléctrodo, e seu diâmetro Tipo e caudal de gás de proteção Tipo de corrente/polaridade 53

67 2.8- Cobre e Suas Ligas Descrição De acordo com a norma Portuguesa NP 371, designa-se por cobre o produto metalúrgico constituído por este metal. O cobre é dos raros metais que se encontra no estado livre na natureza. Cobre e Ligas de Cobre, oferecem uma combinação única de propriedades do material (Quadro 2.11), que o tornam preferível para diversas aplicações industriais. São amplamente utilizados devido as suas excelentes condutividades eléctricas e térmicas, excelente resistência a corrosão e boa resistência mecânica. A resistência ao faíscamento, resistência ao desgaste metal-metal, baixa permeabilidade e a sua coloração, são também características úteis destes materiais. Na sua forma mais pura, o cobre tem estrutura cristalina Cúbica de Faces Centradas (CFC), e densidade de 8930 kg.m -3, que é cerca de três vezes superior a densidade do alumínio. A sua condutividade eléctrica e térmica, é cerca de 50% superior a do alumínio e ligeiramente inferior a da prata. Estas características beneficiam o cobre em aplicações de condutores eléctricos e fabricação de componentes eléctricos. A condutividade elétrica padrão de referência dos materiais de engenharia é a do cobre com uma classificação de 100% IACS- International Annealed Copper Standard. Todos os outros materiais são comparados numa base de condutividade com a norma IACS. Processamentos especiais de fabrico de cobre podem produzir algumas formas que atinjam 102% IACS. A sua excelente resistência a água doce, água salgada, e as soluções alcalinas tornam as ligas de cobre ideais para fabricação de acessórios de tubos, válvulas, permutadores de calor, equipamentos de aplicação na indústria química, alimentar, entre outros. O cobre reage com enxofre e compostos de amoníaco. Soluções de hidróxido de amónio atacam rapidamente o cobre e suas ligas, causando corrosão severa. 54

68 Quadro 2.11: Propriedades do Cobre Massa atómica 63,57 Massa volúmica 8930 kg.m -3 Estrutura cristalina Temperatura de recristalização Ponto de fusão Ponto de ebulição CFC, parâmetro da rede: a=0,36 nm a 20 0 C C C C Coeficiente de dilatação linear 17 x C -1 Condutividade eléctrica (20 0 C) 60 m.ω -1.mm -2 Condutividade térmica 0,94 cal.cm -1.s C -1 Em produção, o método de união largamente utilizado para o cobre é a soldadura a arco, nomeadamente TIG, MIG e PAW embora estes processos sejam uma preocupação primordial. O processo de soldadura utilizado neste caso de estudo é o processo TIG que já foi anteriormente descrito Características Mecânicas As propriedades mecânicas do cobre favorecem quer a enformação a quente (forjagem, laminagem) quer a enformação a frio (trefilagem, laminagem). Todavia, como o metal é muito dúctil, a sua maquinabilidade é fraca. Com efeito, o cobre é dúctil e maleável a frio, de acordo com a sua estrutura cristalina. Por deformação a frio endurece facilmente e tanto mais quanto maior for a deformação. Para prolongamento do trabalho é, no entanto, conveniente efetuar um recozimento para ir eliminando o endurecimento obtido. Este recozimento pode evitar-se se o trabalho for efetuado a quente. A maior parte das suas utilizações requer deformação a frio. Visto que, exceção feita ao módulo de elasticidade (12400 dan.mm -2 ), as características mecânicas dependem principalmente da estrutura, o Quadro 2.11 indica valores consoante o estado em que o metal se encontra. Os valores da dureza e da resistência à tração são bastante diferenciados entre as temperaturas baixas e as temperaturas elevadas, diminuindo o limite de elasticidade muito rapidamente acima de C. 55

69 Propriedades Químicas O cobre puro apresenta muito boa resistência à corrosão. Tem um potencial de dissolução cujo valor se situa entre os metais nobres e os metais facilmente atacáveis mas não se passiva, e as películas formadas pelos produtos de corrosão são pouco resistentes, não dando qualquer proteção. Assim, o cobre não se altera ao ar seco mas reveste-se de uma camada verde-acinzentada no ar húmido sobretudo em presença de dióxido de enxofre (SO 2 ) e de ácido sulfúrico (SH 2 ). Resiste muito bem à água do mar, sofrendo ataque uniforme de cerca de 1 m/ano, excepto no caso em que há correntes rápidas que vão destruindo os produtos de corrosão formados, ocorrendo então erosões internas nas paredes das tubagens Metalurgia do Cobre e suas Ligas O cobre forma ligas, com vários metais comuns, tais como alumínio, níquel, zinco, silício, estanho. Estas ligas podem ser binárias, ternárias, ou ligas especiais, dependendo dos teores de cada elemento incorporado na matriz. Alguns elementos de liga e metais, são adicionados em quantidades pequenas, com o objectivo de melhorar certas propriedades mecânicas, tais como resistência a corrosão, e maquinabilidade. Cobre e suas ligas dividem-se em nove grupos distintos, nomeadamente: Cobre, que contém um mínimo de 99,3% Cu Cobre de alta liga, que contém até 5% de elementos de liga Ligas de Cobre-Zinco (Latão), que contém até 40% Zn Ligas de Cobre-Estanho ( Bronze de Estanho e Bronze de Fósforo), que contém até 10% Sn e 0,2% P Ligas de Cobre-Alumínio (Bronze de Alumínio), que contém até 10% Al Ligas de Cobre-Silício (Bronze de Silício), que contém até 3% Si Ligas de Cobre-Níquel, que contém até 30% Ni Ligas de Cobre-Zinco-Níquel (Prata Alemã), que contém até 27% Zn e 18% Ni Ligas especiais Várias ligas de cobre têm designações semelhantes, como por exemplo, cobre livre de oxigénio (mínimo 99,95% Cu), cobre-berílio (0,2% à 2,0% Be), cobre-zinco (Cu-40Zn), entre outras. O sistema padronizado UNS- Unified Numbering System, classifica as ligas de cobre forjado, numericamente por 1xxxx à 7xxxx e as ligas fundidas, por 8xxxx à 9xxxx. 56

70 Esta classificação, permite distinguir se a mesma liga foi produzida por forjamento ou por fundição. O Quadro 2.12, lista algumas ligas de cobre que são frequentemente utilizadas em soldadura a arco eléctrico e os respectivo número UNS bem como as propriedades físicas. Estas ligas pertencem aos grupos OFC- Oxigen Free Copper ( Cobre livre de Oxigénio), ETP- Electrolytic Tough Pitch (Cobre Electrolítico) e DC- Deoxidized Coppers (Cobre Disoxidado). A liga de interesse nesta aplicação prática, é a liga C11000 cobre ETP. Quadro 2.12: Composições Nominais, Pontos de Fusão, Condutividade Térmica Relativa Soldadabilidade. (adaptado de: ASM Metals Handbook) UNS Nº Liga Composição Nominal % Ponto de Fusão C Condutividade Térmica Reativa Soldabilidade (A) TIG MIG SMAW C10200 OFC 99,95 Cu B B NR C11000 ETP 99,90 Cu S S NR 0,04 O 2 C12000 PDC, L-P 99,9 Cu E E NR 0,008P C12200 PDC, H-P 99,9 Cu 0,02 P E E NR (A) E: Excelente, B: Bom, S: Suficiente, NR: Não Recomendado Os elementos de liga, têm efeitos pronunciados na soldabilidade do cobre e suas ligas. Pequenas quantidades de elementos tóxicos voláteis, também se encontram no cobre e suas ligas. Como resultado, há maior exigência em sistemas de ventilação adequados, para a proteção dos soldadores e operadores de soldadura, na soldadura do cobre, comparativamente à soldadura de metais ferrosos. De seguida, são descritos de i à iv sucintamente o efeitos dos vários elementos de liga presentes na ligas de cobre. i. Zinco (Zn). Reduz a soldabilidade de todas as ligas Cobre-Zinco (Latão), a medida que o teor deste aumenta na liga. Dado o baixo ponto de fusão, este elemento 57

71 volatiliza-se facilmente durante a soldadura destas ligas, produzindo gases e fumos tóxicos. É por isso obrigatório, sistemas de captação de fumos e ventilação forçada eficaz. ii. Nitreto de Titanio (TiN). Quando presente em quantidades entre 1 a 10%, aumenta a susceptibilidade de fissuração a quente. Estas ligas são normalmente os Bronzes de Fósforo e Bronzes de Estanho. O Estanho (SN), quando comparado com o zinco, é muito menos volátil e tóxico. Contudo, durante a soldadura, o TiN pode oxidar preferencialmente em relação ao cobre. Como consequência, haverá uma concentração de óxidos no cordão, que irão reduzir a residência da junta. iii. Berílio (Be), Alumínio (Al) e Níquel (Ni). Formam óxidos que devem ser removidos antes da operação de soldadura. A formação destes óxidos durante a operação de soldadura deve ser evitada através da utilização de gases de proteção ou por fluxos, e pela escolha apropriada do tipo de corrente de soldadura bem como a polaridade. Os óxidos de Níquel, comparativamente aos óxidos de berílio e alumínio, interferem em menor quantidade com o arco eléctrico. Consequentemente, os Cobre-Níquel e Cobre-Níquel-Zinco, são menos sensíveis ao tipo de corrente de soldadura utilizado durante a operação. O Berílio presente nas ligas, produz gases e fumos tóxicos durante a soldadura, pelo que sistemas adequados de ventilação e captação de fumos devem ser aplicados. Berílio contendo ligas também produzem gases tóxicos durante a soldagem. iv. Silício (Si). Tem efeito benéfico na soldabilidade das ligas Cobre-Silício, devido ao seu poder desoxidante e boa molhagem. O efeito combinado do poder desoxidante, boa molhagem e baixa condutividade térmica, tornam esta liga soldável por todos processos a arco eléctrico. v. Fósforo (P). Tem efeito benéfico para determinadas ligas de cobre, na medida que tem efeito desoxidante, e permite aumento da resistência mecânica, dentro de determinados teores. Em quantidade superiores o fósforo poderá ter efeito contrário ao pretendido. Quando adicionado às ligas Cobre-Zinco, o fósforo, inibe a corrosão por deszincagem. vi. Crómio (Cr). Tal como o berílio e alumínio, pode formar óxidos refractários na superfície do banho de fusão. Deve-se estabelecer o arco eléctrico, sob uma atmosfera inerte, de modo a prevenir a formação destes óxidos. 58

72 vii. Cádmio (Cd). Não tem efeitos graves na soldabilidade do cobre. No entanto, a sua baixa temperatura de fusão, resulta na volatilização desta liga a temperaturas de soldadura, criando assim um perigo potencial para a saúde. O cádmio poderá reagir e criar óxidos no banho em fusão, mas que podem ser reduzidos com a devida proteção, gasosa ou por fluxos. viii. Oxigénio (O). Pode criar porosidade e reduzir a resistência das juntas, em determinadas ligas que não contém quantidade suficiente de fósforo ou outros desoxidantes. O Oxigénio pode causar porosidade e reduzir a força de soldaduras feita em certas ligas de cobre que não contêm suficiente quantidade de fósforo ou outros desoxidantes. Este elemento, pode ser encontrado como gás livre ou como óxido cuproso. Normalmente, ligas de cobre soldáveis e metais de adição, contém elementos desoxidantes - geralmente fósforo, silício, alumínio, ferro, ou manganês, que combinados com o oxigénio presente, irão reduzir/eliminar o aparecimento de porosidade. A solidificação e a resistência das juntas dependem do teor de óxido cuproso, na medida em que quanto este diminui, melhora a solidificação e a resistência da junta. Cobres desoxidado potenciam melhores resultados, na medida em que se reduz a susceptibilidade de aparecimento de óxido cuproso, e contém quantidades residuais de fósforo. ix. Ferro (Fe) e o Manganês (Mn). Não afectam significativamente a soldabilidade das ligas que os contém como elementos de liga. O ferro é tipicamente presente em alguns latões especiais, bronzes de alumínio e ligas cobre-níquel l em quantidades de 1,4 a 3,5%. O manganês é normalmente adicionado a estas ligas, mas a concentrações mais baixas que o ferro. 59

73 III. ENQUADRAMENTO DO CASO E APLICAÇÃO 3.1- Introdução No presente capítulo, pretende-se enquadrar o caso de estudo, nomeadamente redução de defeitos de soldadura aplicado à soldadura de cobre através do processo TIG, com base na metodologia DMAIC (Define-Measure-Analyse-Improve-Control) anteriormente descrita. O enquadramento do caso de estudo foi estabelecido entre a Faculdade de Engenharia da Universidade Católica Portuguesa FEUCP, o Instituto de Soldadura e Qualidade ISQ, e uma terceira entidade, cuja firma não pode ser revelada por motivos de confidencialidade. O contributo do ISQ, foi fundamental para este trabalho, na medida em que esta entidade, possui preciosa informação acerca dos processos de soldadura e respectivos defeitos. A terceira entidade, projeta e fabrica equipamentos para a área de Energia, e possibilitou o enquadramento deste caso de estudo, no âmbito dos seus processos de soldadura de cobre, com base no processo TIG, conforme se pode ver na declaração de projeto no anexo A. Pretende-se com este caso, identificar e classificar as imperfeições/descontinuidades ou defeitos presentes na sua produção, bem como implementar medidas de melhoria, após identificação das causas raiz de cada imperfeição/descontinuidade ou defeito. Entende-se por Imperfeição/Descontinuidade, a interrupção na estrutura típica do material, tal como falta de homogeneidade nas suas características mecânicas, químicas ou físicas. (citado por Fernandes e Góis, 2007 ). Uma descontinuidade/imperfeição não é necessariamente um defeito (citado por Fernandes e Góis, 2007) Entende-se por defeito como sendo descontinuidade ou descontinuidades que pela sua natureza ou efeito de acumulação torna um componente ou produto incapaz de cumprir os requisitos mínimos dos critérios de aceitação das normas ou especificações ( citado por Fernandes e Góis, 2007). 60

74 De seguida, far-se-á apenas a apresentação do ISQ, devido aos motivos mencionados anteriormente Apresentação do Instituto de Soldadura e Qualidade (ISQ) O ISQ, é uma entidade privada e independente, constituída em 1965, oferecendo serviços nas áreas de inspeção, formação e consultoria técnica apoiados em atividades de investigação e desenvolvimento e laboratórios acreditados. Inicialmente, estava vocacionada para o sector de construção soldada, à época uma tecnologia inovadora e crucial para o desenvolvimento da Indústria portuguesa. No início dos anos 80, o ISQ, diversificou a sua atividade para outros sectores como o ambiente, a segurança, a metrologia, as inspeções de instalações e equipamentos eléctricos e de construção, e os ensaios de segurança de bens e equipamentos, tendo sempre como denominadores comuns a Qualidade e a Segurança. Missão: Contribuir para a melhoria contínua da indústria e dos serviços portugueses com a consequente projeção internacional, prestando ao Estado, Autarquias e às Empresas colaboração ao nível da Transferência e Desenvolvimento de Tecnologia, Inovação de Produtos e Processos, Estruturação de Processos de Gestão e Controlo da Qualidade, Higiene e Segurança, Controlo Energético e Ambiental, e Valorização Sistemática dos Recursos Humanos. Sediado no Taguspark, o Parque de Ciência e Tecnologia localizado em Oeiras, a 20 Km de Lisboa, o ISQ tem delegações e escritórios regionais no Norte (Vila Nova de Gaia), em Braga, Castelo Branco, Loulé, Sines e Viseu, assim como uma parceria em Ponta Delgada. No plano internacional, o ISQ mantém delegações e empresas associadas em mais de 20 países, permitindo desta forma, melhorar a atividade que tem desenvolvido em todo espaço da União Europeia. 61

75 3.3- Caso de Estudo Descrição O objetivo do trabalho, é determinar e analisar os defeitos com maior ocorrência na construção soldada, assim como as causas e efeitos, de modo a minimiza-los. Para tal, numa primeira fase, determinar-se-á com base no Diagrama de Pareto, a frequência de ocorrência e os tipos de defeitos mais significativos. Posteriormente, com base no Diagrama de Ishikawa, determinar-se-ão todas as relações causa-efeito inerentes aos defeitos mais significativos, anteriormente definidos. A informação disponibilizada pelo ISQ, é vasta e encontra-se dispersa pelos vários sectores e delegações da empresa. O previsto é reunir toda a informação e compilar de modo a que se possa com base no ciclo DMAIC, efetuar um estudo Seis Sigma. Depois de justificado o caso de estudo, com base em construção soldada em aço, prosseguirse-á ao enquadramento do caso de estudo na terceira entidade (ver 3.3.2). Conforme citado anteriormente, esta entidade fabrica equipamento para a área de Energia. Como tal, dado as suas propriedades mecânicas e eléctricas (ver 2.11), o cobre é o metal aplicado como condutor nestes equipamentos. O processo pode ser visualizado no Anexo A e através da Figura 3.1. De forma a garantir a resistência eléctrica especificada no projeto em cada bandabarra condutora, é importante que se garanta uma soldadura sã, em todas as ligações, garantindo continuidade do material ao longo de todo o comprimento soldado entre bandabanda e banda-barra (Figura 3.2). Entende-se por banda ou chapa a forma como a produto se apresenta, nomeadamente com espessuras compreendidas entre 0,3 mm à 1,8 mm, conforme o projeto, e barra, uma porção de metal em forma de barra com as medidas definidas pelo projeto. 62

76 Figura 3.1: Processos de Bobinagem BT (Baixa Tensão) Figura 3.2: Exemplo de Ligação Soldada Banda-Barra 63

77 O primeiro objectivo, na fase Define, é rastrear todos os dados, os quais serão obtidos através de especificações e relatórios e tratá-los de forma a que se possa prosseguir com as fases Measure, Analyse, Improve e Control. Na fase Measure, far-se-á medição do processo, de forma a calcular o Nível Sigma (Z), e prosseguir-se-á com as restantes fases, onde far-se-á uma análise exaustiva de todas as causas inerentes aos defeitos, desenvolver-se-á medidas de melhoria e controlo do processo de forma a minimizar ou eliminar as principais fontes de defeitos Classificação e Agrupamento de Imperfeições A classificação e agrupamento de imperfeições, será aqui descrito tendo por base a Norma Internacional, EN ISO :2007. Esta Norma tem como campo de aplicação, processos de soldadura por fusão que não utilizem pressão. Define uma classificação e descrição das imperfeições de soldadura dos processos por fusão. Agrupa as imperfeições em grupos distintos, define alguns termos importantes, para cada tipo de imperfeições e faz uma descrição sumária das mesmas. As imperfeições, encontram-se agrupadas nesta norma da seguinte forma: Fissuras; Cavidades (Poros); Inclusões Sólidas (metálicas e não metálicas); Faltas de Fusão e de Penetração; Forma e Dimensão; Outras. De seguida, far-se-á a descrição sucinta de cada grupo de imperfeições Fissuras São definidas como descontinuidades do tipo fractura, caracterizada por uma extremidade aguçada e uma elevada razão comprimento/largura para a deslocação da sua abertura. Podem ocorrer na zona do metal depositado/fundido, zona termicamente afectada, e metal base quando tensões localizadas excedem a tensão limite do material. A fissuração inicia-se com frequência em concentrações de tensões causadas por outras descontinuidades ou perto de entalhes mecânicos associados ao projeto do componente soldado. As tensões residuais desenvolvem-se como resultado do constrangimento proveniente da junta de soldadura e da 64

78 contração térmica da soldadura após a solidificação. As fissuras relacionadas com a soldadura são geralmente de natureza frágil, exibindo pouca deformação plástica nos limites da fissura. Uma fissura formada na primeira camada de uma soldadura e não completamente removida antes da deposição da próxima camada tende a progredir para a camada acima e então propagando-se a cada camada posterior até que finalmente, pode aparecer à superfície. A extensão final para a superfície pode ocorrer durante o arrefecimento após a soldadura ter sido completada Tipos de Fissuras As fissuras podem na generalidade ser classificadas como provenientes de fissuração a quente ou a frio. A fissuração a quente desenvolve-se durante a solidificação e como resultado da insuficiente ductilidade a alta temperatura. A fissuração a quente propaga-se entre grãos no metal depositado/fundido ou na interface de soldadura. A fissuração a frio (ou por Hidrogénio) desenvolve-se após a solidificação estar completa. Pode ocorrer quer na zona do metal depositado/fundido, zona termicamente afectada, ou zona do meta base. Pode resultar de técnicas de soldadura impróprias ou de condições de serviço. A fissuração a frio propaga-se tanto entre como através dos grãos Orientações das Fissuras As fissuras podem ser descritas como longitudinais ou transversais, dependendo da sua orientação. Quando a fissura é paralela ao eixo da soldadura é chamada de fissura longitudinal independentemente de ser no centro do metal depositado/fundido ou na concordância da zona termicamente afectada do metal base. As fissuras transversais são perpendiculares a eixo da soldadura. Estas podem estar limitadas na dimensão e estar completamente contidas dentro do metal depositado/fundido ou podem propagar-se do metal depositado/fundido para a zona termicamente afectada adjacente e depois para o metal base. Em alguns componentes soldados, as fissuras transversais podem-se formar na zona termicamente afectada e não na soldadura. 65

79 Fissuras Longitudinais As fissuras longitudinais em pequenas soldaduras entre secções elevadas são normalmente resultado de taxas de arrefecimento elevadas e alto constrangimento. Em soldadura por arco submerso são muito comuns e associadas com as altas velocidades de soldadura e podem estar relacionadas com problemas de porosidade que não aparecem à superfície da soldadura Fissuras Transversais São geralmente o resultado de tensões de contração longitudinais agindo em metais depositados de baixa ductilidade. A fissuração por hidrogénio do metal depositado/fundido pode ser orientada na direção transversal Fissuras de Cratera Ocorrem na cratera de uma soldadura que é terminada impropriamente. São por vezes referidas como fissuras estrela, no entanto podem ter outras configurações. As fissuras de cratera são provenientes da fissuração a quente normalmente prolongadas com forma de uma rede em estrela. As fissuras de cratera são normalmente encontradas em materiais com altos coeficientes de expansão térmica, por exemplo aços inoxidáveis austeníticos e alumínio. No entanto, a ocorrência de tais fissuras pode ser minimizada ou prevenida preenchendo a cratera até uma forma levemente convexa antes de terminar o arco. Estas fissuras são geralmente o resultado de tensões de contração térmica numa zona termicamente afectada da soldadura. Algumas fissuras na concordância ocorrem devido a que as propriedades de tração transversais do metal base não podem acomodar as tensões de contração que são impostas pela soldadura Fissuras na Raiz São fissuras longitudinais na raiz da soldadura ou na superfície da raiz. Podem ter origem na fissuração a quente ou a frio. 66

80 Fissuras Abaixo da Soldadura e na Zona Termicamente Afectada (ZTA) São geralmente provenientes da fissuração a frio na zona termicamente afectada do metal base. São geralmente curtas, mas várias podem-se juntar para formar uma fissura continua. As fissuras abaixo da soldadura podem tornar-se um grave problema quando três elementos estão presentes, nomeadamente: Hidrogénio, uma microestrutura com uma ductilidade relativamente baixa, e tensões residuais residuais altas. Fissuras abaixo da soldadura e na zona termicamente afectada podem ser longitudinais e transversais. Podem ser encontradas em intervalos regulares abaixo da soldadura e também nos limites exteriores na zona termicamente afectada e também nos limites exteriores na zona termicamente afectada onde as tensões residuais são mais elevadas Porosidade Porosidade é uma descontinuidade do tipo cavidade formada por gás confinado durante a solidificação ou num depósito de projeção térmica. A descontinuidade formada é geralmente esférica e pode ser alongada. Uma causa comum da porosidade é a contaminação durante a soldadura. Geralmente, a porosidade não é considerada tão deteriorante como as outras descontinuidades, tais como fissuras ou falta de fusão. A forma arredondada da porosidade não concentra tantas tensões como as descontinuidades planares (afiadas nos extremos) tal como fissuras ou falta de fusão. A porosidade é uma indicação de que os parâmetros de soldadura, os consumíveis de soldadura, ou o alinhamento da junta não estão a ser devidamente controlados para o processo de soldadura selecionado ou que o metal de base está contaminado ou de que existe uma incompatibilidade na composição do metal de adição utilizado. Informação importante relativa à causa do problema é proveniente da descrição tanto da forma como da orientação de poros individuais ou um vector geométrico de poros adjacentes. Um exemplo desta utilidade é a distinção entre a porosidade alongada e porosidade tubular. Ambões têm um comprimento superior à largura, mas diferem na sua orientação em relação ao eixo da soldadura. Também diferem em relação à maneira como foram originados. 67

81 Inclusões Sólidas São partículas estranhas aprisionadas de material sólido, tal como escória, fluxo, tungsténio ou óxido. Estas, podem ser metálicas e não metálicas Inclusões de Escória São descontinuidades resultantes de produtos não metálicos aprisionadas da dissolução mútua do fluxo e impurezas não metálicas em alguns processos de soldadura e brasagem. Podem ser encontradas em soldaduras executadas com qualquer processo com que empregue fluxo como meio de proteção. Em geral, inclusões de escória resultam de técnicas de soldadura impróprias, falta de acesso adequado para a soldadura da junta, ou limpeza inadequada entre passes de soldadura. Devido à sua baixa densidade e baixo ponto de fusão a escória fundida normalmente sobrenada o passe de soldadura. Entalhes afiados ou em aresta na interface de soldadura ou entre passes dão origem normalmente a que fique presa sobre o metal depositado fundido. A libertação da escória do metal fundido poderá ser esperada por parte de qualquer factor que torne o metal menos viscoso ou que retarde a sua solidificação, tal como entrega térmica elevada Inclusões de Tungsténio São partículas de tungsténio aprisionadas no metal depositado/fundido. As inclusões de tungsténio são frequentemente associadas ao processo TIG e por vezes associadas ao processo Plasma. Nestes processos, é utilizado um eléctrodo não consumível de tungsténio para estabelecer e manter um arco de soldadura entre o eléctrodo e a soldadura ou metal base. Se o eléctrodo de tungsténio é inserido no banho de soldadura, fica contaminado ou fragilizado, ou se o ajuste da corrente está muito elevado origina a fusão do tungsténio, estas causas podem resultar inclusões em tungsténio. As inclusões de tungsténio aparecem como indicações claras nas radiografias pois o tungsténio é mais denso que o aço ou alumínio e absorve mais radiação. 68

82 Falta de Fusão É uma descontinuidade na soldadura em que não ocorreu fusão entre o metal depositado/fundido e as faces de fusão ou entre dois cordões de soldadura adjacentes. É o resultado de técnicas de soldadura impróprias, preparações do metal base deficientes, e desenhos de junta impróprios. Deficiências que causam falta de fusão incluem a entrega térmica insuficiente ou falta de acesso a todas às faces de fusão, ou ambos. A não ser que a junta de soldadura seja devidamente limpa, os óxidos altamente aderentes podem interferir com a fusão completa, mesmo quando existe o devido acesso apara a soldadura e a devida entrega térmica é utilizada Falta de Penetração É uma condição da raiz da junta em que o metal depositado/fundido não se estende para além da espessura da junta. A zona não penetrada e não fundida é a descontinuidade descrita como falta de penetração. A falta de penetração pode resultar de insuficiente entrega térmica, desenho de junta impróprio, ou controlo lateral do arco de soldadura indevido. Alguns processos de soldadura têm maior poder de penetração do que outros. Para juntas soldadas de ambos os lados, descarnar/goivar/burilar a raiz pode ser especificado antes de se soldar o outro lado de forma a garantir que não existe falta de penetração. Soldaduras de tubagem são particularmente vulneráveis a este tipo de descontinuidade, pois o interior do tubo é normalmente inacessível. Os projetistas podem empregar juntas de suporte, anéis de suporte da raiz ou anéis fusíveis para ajudar os soldadores nestes casos. As soldaduras que requerem penetração completa podem requerer ensaios por inspeção visual e por outro método não destrutivo Forma e Dimensão Bordos Queimados Chanfro fundido no metal base adjacente à concordância da soldadura ou raiz da soldadura e deixado por encher pelo metal fundido. Este chanfro cria um entalhe mecânico concentrador de tensões. Quando os bordos queimados são controlados dentro dos limites da especificação não é considerado um defeito de soldadura. Os bordos queimados são geralmente associados quer a técnicas de soldadura impróprias ou a correntes demasiado elevadas, ou ambas. 69

83 Falta de Enchimento Condição em que a face de soldadura ou superfície da raiz se encontra abaixo da superfície adjacente do metal base. Resulta da falha por parte do soldador de encher completamente a junta de soldadura Sobreposição ou Desbordo Desbordo de metal depositado/fundido para além da margem da soldadura ou raiz de soldadura. Desbordo é uma descontinuidade superficial que forma um entalhe mecânico e é quase sempre considerado rejeitável. Duas causas comuns d desbordo pode ser a velocidade de deslocação insuficiente e preparação imprópria do metal base Concavidade É a máxima distância desde a face de uma soldadura de ângulo côncava perpendicular à linha que une as linhas de concordância. É por vezes chamada de garganta insuficiente. A concavidade não é rejeitável a não ser que a soldadura esteja abaixo da dimensão. Soldadura de ângulo côncavas devem ser inspeccionadas utilizando um padrão/calibre de soldadura capaz de medir a dimensão da garganta, uma vez que esta é a dimensão limite em termos de dimensão da soldadura de ângulo côncava. Um perfil côncavo do cordão de ângulo não pode ser corretamente dimensionado pelo cateto Convexidade Convexidade é a máxima distância desde a face de uma soldadura de ângulo convexa perpendicular à linha que une as linhas de concordância. A convexidade resulta num entalhe mecânico na junção da face de soldadura e metal base similar ao produzido pelo desbordo. O nível de severidade é maior quanto maior for a convexidade Sobre Espessura Em soldaduras em chanfro, a sobre espessura é o metal depositado/fundido em excesso da quantidade requerida para encher a junta. A sobre espessura pode estar localizada tanto na raiz como na face da soldadura em chanfro. A sobre espessura é indesejável quando cria altas concentrações de tensões nas concordâncias da soldadura ou na raiz da soldadura similar à 70

84 convexidade. Tende a estabelecer entalhes que criam concentrações de tensões. Esta condição pode resultar de técnicas de soldadura impróprias ou corrente de soldadura insuficiente Outras Descontinuidades Laminação Tipo de descontinuidade com separação ou enfraquecimento geralmente alinhada paralelamente à superfície laminada de um produto laminado. As laminações podem ser completamente internas e são normalmente internas e são normalmente detectadas não destrutivamente por ultra - sons. Podem também estender-se a uma aresta ou ponta, onde são visíveis à superfície e podem ser detectadas por inspeção visual, ensaio de líquidos penetrantes ou partículas magnéticas. Podem ser encontradas quando o corte ou maquinagem expõem laminações internas. As laminações são formadas quando vazios gasosos, cavidades de constrangimento, ou inclusões não metálicas no lingote original são achatadas durante a operação de laminagem. Geralmente aparecem paralelamente à superfície de produtos laminados e é mais comum aparecerem em perfis e chapas. Metais que contenham laminações não devem ser utilizados para suportarem esforços de tração na direção da espessura Folheamento É uma laminação que se separou devido a tensões Dobras ou Sulcos São descontinuidades no metal base que podem ser encontradas em produtos laminados, fundidos ou forjados. Diferem de laminagens pois aparecem à superfície do produto trabalhado. Quando a descontinuidade é paralela à tensão principal, não é geralmente um defeito crítico. Quando as dobras são perpendiculares às tensões aplicadas ou residuais, por vezes propagam-se como fissuras. Enquanto as dobras são defeitos superficiais, a sua presença pode ser ocultada pelos processos de fabrico que subsequentemente modificaram a superfície do produto vazado. Soldar por cima das dobras pode causar fissuração ou porosidade. 71

85 Arrancamento Lamelar Fissuração subsuperficial em forma de degraus no metal base com a orientação básica paralela á superfície. É causada por tensões de tração na direção segundo a espessura dos metais base enfraquecidos pela presença de pequenas inclusões não metálicas, dispersas, achatadas, paralelas à superfície do metal. O arrancamento lamelar ocorre com mais frequência em materiais de elevada secção. O arrancamento lamelar pode-se estender por longas distâncias e geralmente inicia-se em regiões do metal base que têm elevada incidência de inclusões não metálicas (com forma de agulha) em planos paralelos e com altas tensões residuais. A fractura propaga-se usualmente de um plano lamelar para outro pelo corte ao longo de linhas que estão próximas da normal à superfície laminada. Após a descrição sucinta das imperfeições, segundo a Norma EN ISO : 2007, apresentar-se-á de seguida no Quadro 3.1 resumo e ilustrativo dos agrupamentos. Na Figura 3.3, apresenta-se de forma sumária, a Árvore de CTQC s com base no Quadro 3.1. Esta tipificação permite estabelecer e organizar as características críticas para a qualidade. 72

86 Quadro 3.1: Classificação de Imperfeições (EN ISO : 2007) Ref. Nº.: EN Designação e Explicações Ilustrações ISO : Grupo Nº. 1 - Fissuras 100 Fissura Uma imperfeição produzida por uma ruptura local no estado sólido que pode aparecer devido ao efeito de arrefecimento ou de tensões Micro-Fissura Uma fissura que só é visível ao microscópio. 101 Fissura Longitudinal Uma fissura paralela ao eixo da soldadura. Pode ser situada: 1011 no metal depositado na linha de fusão 1014 na ZTA no metal de base 1- ZTA- Zona Termicamente Afectada 102 Fissura Transversal Uma fissura essencialmente transversal ao eixo da soldadura. Pode ser situada: 1021 no metal depositado na ZTA no metal de base 104 Fissura de Cratera Uma fissura na cratera no final do cordão de soldadura. Pode ser: longitudinal transversal 1047 radial (fissura em estrela) 201 Poro Cavidade formada pelo gás que ficou retido no cordão de soldadura Poro Esférico Cavidade de gás com uma forma essencialmente esférica. Grupo Nº. 2 Cavidades (Poros) 73

87 (continuação) : Quadro 3.1: Classificação de Imperfeições (EN ISO : 2007) 2012 Porosidade Uniformemente Distribuída Quantidade de poros de gás distribuído de uma forma substancialmente uniforme através do metal depositado; não deve ser confundido com a porosidade linear (2014) e com os ninhos de poros (2013) Ninhos de Poros (porosidade localizada) Grupo de poros de gás que têm uma distribuição geométrica aleatória Porosidade Linear Uma linha de poros de gás situados em paralelo com o eixo da soldadura Cavidade Alongada Cavidade larga não esférica cuja maior dimensão é aproximadamente paralela ao eixo da soldadura Poro Vermicular Cavidade tubular no metal depositado causada por uma bolha de gás que se desloca verticalmente. A forma e a posição dos poros vermiculares são determinados pelo modo de solidificação e pela origem do gás. Geralmente estão agrupados em feixes e distribuídos em forma de espinha. Alguns poros vermiculares podem rasgar a superfície da soldadura Poros Superficiais Poros de gás que rasgam a superfície do cordão Rebaixo da Cratera Cavidade de retração no fim do passe de soldadura e que não é eliminada antes ou durante os subsequentes passes de soldadura. 74

88 (continuação) : Quadro 3.1: Classificação de Imperfeições (EN ISO : 2007) 2025 Rechupe de Cratera Uma cratera aberta que reduz o perfil da soldadura. 300 Inclusão Sólida Substâncias sólidas desconhecidas retidas no metal depositado ou fundido. 301 Inclusão de Escória Inclusão sólida na forma de escória. Tais inclusões podem ser: lineares isoladas agrupadas Grupo Nº. 3 Inclusões Sólidas Inclusão de Fluxo Inclusão sólida na forma de fluxo retido. Tais inclusões podem ser: lineares isoladas agrupadas Inclusão de Óxido Inclusão sólida na forma de óxido metálico. Tais inclusões podem ser: lineares isoladas agrupadas Inclusão Metálica Inclusão sólida na forma de um metal estranho à soldadura. Pode ser de: tungsténio cobre outro metal Ver 3011, 3012 e 3013 Ver 3011, 3012 e 3013 Ver 3011, 3012 e

89 (continuação) : Quadro 3.1: Classificação de Imperfeições (EN ISO : 2007) Grupo Nº. 4 Faltas de Fusão e Penetração Falta de Fusão (fusão incompleta) Ausência de ligação entre o metal depositado e o metal de base ou entre as sucessivas camadas de cordões depositados. Pode ser umas seguintes: falta de fusão nas faces laterais (bordos da junta) falta de fusão inter-passes (a) falta de fusão na raiz 4013 micro falta de fusão 4014 (a) Em Francês e em Português podem tomar a designação de colagens negras ou colagens brancas; as negras incluem óxidos metálicos não fundidos na zona de fusão. 402 Falta de Penetração (penetração incompleta) Diferença entre a penetração real e a penetração nominal. 1- Penetração Real 2- Penetração Nominal 4021 Penetração Incompleta da Raiz Uma ou ambas das faces da raiz estão fundidas Grupo Nº. 5 Imperfeições de Forma e Dimensão 501 Bordos Queimados Uma cavidade irregular na linha de fusão, entre o metal depositado e o metal base ou entre dois cordões de soldadura previamente depositados Bordos Queimados Contínuos Cavidades irregulares sem interrupção de comprimentos significativo. 76

90 (continuação) : Quadro 3.1: Classificação de Imperfeições (EN ISO : 2007) 5012 Bordos Queimados Intermitentes Cavidades irregulares de pequeno comprimento, descontínuas ao longo da soldadura Bordo Queimado entre Passes Cavidades irregulares na direção longitudinal entre os passes da soldadura Bordo Queimado Intermitente Localizado Cavidades irregulares, espaçadas entre si irregularmente, localizados na linha de fusão ou na superfície entre os passes de soldadura. 502 Excesso de Metal Depositado Metal depositado em excesso na superfície da soldadura topo a topo. 1. Normal 503 Convexidade Excessiva Excesso de metal depositado na superfície de uma soldadura de ângulo/canto. 1. Normal Excesso de Penetração Excesso de metal depositado na raiz da soldadura. Isto pode ser: excesso de penetração local penetração contínua em excesso metal depositado que perfurou a raiz 77

91 (continuação) : Quadro 3.1: Classificação de Imperfeições (EN ISO : 2007) Molhagem Incorreta Ângulo () demasiado pequeno entre a superfície do metal de base e o plano tangencial à soldadura na linha de fusão. ângulo de molhagem incorreto na linha de fusão 5052 raio de molhagem incorreto na linha de fusão Desbordo ou Dobra ou Sobreposição Excesso de metal de soldadura que cobre o metal de base mas não o funde. Isto pode ser: dobra de face que é uma dobra no cordão de capa dobra de raiz que é uma dobra no cordão de raiz. Escorrimento O metal depositado escorre devido à gravidade. De acordo com as circunstâncias, pode ser: escorrimento na posição horizontal escorrimento na posição ao baixo ou ao tecto escorrimento na soldadura de ângulo/canto escorrimento (fusão) da aresta numa junta sobreposta Desalinhamento Linear Desalinhamento entre os dois componentes a soldar, que estão paralelos mas não alinhados. Isto pode ser: desalinhamento linear entre chapas desalinhamento linear entre tubos 78

92 (continuação) : Quadro 3.1: Classificação de Imperfeições (EN ISO : 2007) 508 Desalinhamento Ângular Desalinhamento entre os dois componentes a soldar, em que as suas superfícies planas não estão paralelas ou no ângulo pretendido. 511 Falta de Enchimento Um canal longitudinal contínuo ou intermitente na superfície da soldadura devido a insuficiente enchimento do depósito de soldadura. 512 Excessiva Assimetria na Soldadura de Ângulo/Canto (excessiva diferença nos catetos ou pernos) Não é necessária qualquer explicação 1- Geometria normal 2- Geometria assimétrica 513 Largura Irregular Variação excessiva na largura da soldadura. 514 Superfície Irregular Superfície excessivamente rugosa Espessura Excessiva da Soldadura A espessura da soldadura é demasiado grande Largura Excessiva da Soldadura A largura da soldadura é demasiado grande. 1- Espessura de Projeto ou Nominal 2- Espessura Real 5213 Espessura Insuficiente da Garganta A espessura real da garganta da soldadura de ângulo/canto é muito pequena. 1- Garganta de Projeto ou Nominal 2- Garganta Real 79

93 (continuação) : Quadro 3.1: Classificação de Imperfeições (EN ISO : 2007) 601 Escorvamento Parasita ou Golpe de Escorvamento Danos locais na superfície do metal de base adjacente à soldadura, que resulta da formação do arco ou do escorvamento do arco fora da zona a fundir. 602 Salpicos ou Projeções Gotas de metal depositado ou do metal de adição expelidas durante a soldadura e que se fixam à superfície do metal de base ou do cordão de soldadura já solidificado Projeções de Tungsténio Partículas de tungsténio transferido do eléctrodo para a superfície do metal base ou do cordão de soldadura já solidificado. 603 Superfície com Entalhes Danificação da superfície do metal base ou do cordão de soldadura, devido à remoção por fractura ou impacto de componentes provisórios de montagem. 604 Marcas de Rectificação ou Golpes de Rebarbagem Danificação local devido à rectificação ou rebarbagem. 607 Imperfeição do Pingo de Soldadura Imperfeição que resulta de um pingo de soldadura incorreto, por exemplo: quebra do pingo ou 6071 sem penetração pingo defeituoso que 6072 tenha excesso de espessura 608 Desalinhamento entre Passes Opostos Diferença entre as linhas centrais de dois passes realizados em lados opostos da junta. Grupo Nº6. Imperfeições Diversas 617 Folga de Raiz Incorreta para Soldaduras de Ângulo/Canto Uma folga insuficiente ou excessiva entre as partes a serem unidas 80

94 1 Classificação das Imperfeições EN ISO : Grupo Nº.1 - Fissuras ( ) Grupo Nº.2 - Cavidades (Poros) ( )... Grupo Nº.6 - Imperfeições Diversas ( ) : Micro-Fissura : Fissura de Cratera 2011 : Poro : Rechupe de Cratera : Escorvamento Parasita : Folga de Raiz Incorrecta Figura 3.3: Árvore de CTQC s, segundo o Quadro 3. 81

95 3.3- Aplicação do Ciclo DMAIC Define Conforme referido anteriormente, numa primeira fase, fez-se uma análise global da Indústria Portuguesa, nos vários sectores de atividade, tendo por base a construção em aço., de forma a justificar a necessidade crescente de implementação de sistemas de qualidade em construção soldada. Através do Diagrama de Pareto, determinou-se os defeitos que ocorrem com maior frequência na construção soldada em aço. O tratamento de dados, disponibilizado pelo ISQ, através de relatórios técnicos de ensaios de juntas soldadas, nos vários sectores de atividade em Portugal, de soldadura em aço, permitiram concluir que há oito defeitos que contribuem para 80% do total de defeitos na construção em aço (Figura 3.4). Estes são: Inclusões Gasosas Falta de Fusão Poros Esféricos Falta de Penetração Bordos Queimados Poros Vermiculares Ninhos de Poros Sulcos na raíz O Quadro 3.2apresenta a nomenclatura adoptada pelo ISQ, para a identificação de imperfeições. 85

96 Figura 3.4: Diagrama de Pareto Quadro 3.2: Nomenclatura de Classificação de Imperfeições API ISQ/IIW 1104 EN ISO 5817 A P 2011/2014/2017 Inclusões gasosas Aa P 2012 Poros esféricos Ab HB 2016 Poros vermiculares Ac CP 2013 Ninhos de poros Ad HB 2015 Cavidade alongada Ae BT Poro de cratera na raiz B ISI 301 Inclusões de escória Ba 3013 Quaisquer (inclusões) Bb ESI 3011 Alinhadas (inclusões) Bc 3013 Alternadas (inclusões) Bd 604 Defeitos de rebarbagem Be 517 Defeito na mudança do eléctrodo C IF 401 Falta de fusão Ca IFD 4012 Falta de fusão entre cordões Cb IPD 4013 Falta de fusão na raiz D IP 402 Falta de penetração E C 100 Fendas ou fissuras Ea C 101 Fissuras longitudinais Eb C 102 Fissuras transversais Ec CC 104 Fissuras de cratera 86

97 (continuação): Quadro 3.2: Nomenclatura de Classificação de Imperfeições F EU 5011 Bordos queimados Fa EC 511/509 Sulcos superficiais Fb IU 515/5013 Sulcos na raiz Fc 502 Excesso de metal Fd EP 504 Excesso de penetração Fe IC 515/5013 Abatimento da raiz Ff 516 Oxidação da raiz G 302 Inclusões de fluxo H 304 Inclusões de metais J 303 Inclusões de óxidos K IC 202 Cratera Ka IC 2024 Cratera na raiz (recomeço) L Expulsão de metal T TI 3041 Inclusões de tungsténio Q AD 600 Qualquer descontinuidade excepto (falta de fusão, penetração ou bordos queimados) Posteriormente, fez-se a análise do caso de estudo centrado na soldadura de cobre, com base no processo TIG. Esta análise prosseguiu-se, através da seguinte sequência de atividades: 1- Mapear, analisar e compreender o processo, utilizando o SIPOC e Fluxogramas adicionais 2- Recolha de dados, tipificações dos defeitos 3- Construção e análise do Diagrama de Pareto e prioritização do(s) defeito(s) de acordo coma sua frequência e/ou criticidade 4- Determinação das características Críticas da Qualidade (CTQC s)- Árvore de CTQc s 1a)- Mapeamento do Processo O mapeamento do processo, encontra-se descrito no SIPOC do Anexo B tanto ao alto nível, como a nível do processo de Bobinagem BT (Bobinagem Baixa Tensão). O processo de Bobinagem BT, é o processo no qual se realizam as soldaduras à analisar. Os fluxograma da Bobinagem BT, descreve o processo desde o pedido por parte da montagem à entrega. 87

98 1b)- Definição do Âmbito do Projeto A definição do âmbito do projeto com base na ferramenta in scope out of scope, encontra-se no Anexo C. Esta definição, permitiu localizar exatamente o ponto do processo em que se iria incidir o estudo. 2- Recolha de dados, tipificações dos defeitos Através dos relatórios de ensaios realizados às amostras, tipificou-se os defeitos, com base na Norma EN ISO : 2007 Quadro 3.1, e de seguida construiu-se o Diagrama de Pareto que pode ser visualizado na atividade Construção e Análise do Diagrama de Pareto e prioritização do(s) defeito(s) de acordo coma sua frequência e/ou criticidade Face a pequena dimensão da amostra, não foi possível identificar dados mais concretos. Isto deveu-se ao facto de os relatórios que a terceira instituição dispunha não terem interesse para este estudo, e pelo facto de ter havido incumprimento nos prazos por parte da instituição, no que concerne a realização dos ensaios necessários para o estudo. Contudo, de acordo com a Figura 3.5, identifica-se Poros Esféricos e Falta de Penetração, Fendas ou Fissuras como os defeitos que cobrem 83% do total dos defeitos. Figura 3.5: Diagrama de Pareto 88

99 No gráfico acima, a linha que corresponde o valor acumulado de 80%, e que intersecta a linha de valores acumulados, representa as causas mais significativas, dentro do princípio de Pareto. 4-Determinação das Características Críticas da Qualidade (CTQC s)- Árvore de CTQc s Os níveis de qualidade de imperfeições na soldadura a arco eléctrico de cobre e suas ligas, são definidos pela norma EN ISO 10042:2005 Welding - Arc -Welded Joints in Aluminium and its Alloys - Quality Levels for Imperfections. (Soldadura- Soldadura a arco para Juntas em Alumínio e suas Ligas- Níveis de Qualidade de Imperfeições) Embora esta norma aborde a soldadura de alumínio e suas ligas, esta pode ser aplicada a soldadura de cobre, sendo que o nível de qualidade das imperfeições deve ser definido pelo Nível B, à exceção das seguintes imperfeições: Excesso de metal depositado, Convexidade excessiva, Espessura insuficiente da garganta e Excesso de penetração. O nível de qualidade imperfeições outrora mencionadas, é definido pelo Nível C.(EN ISO :2006) De seguida, definir-se-á o âmbito da norma, e prosseguir-se-á com a definição das características críticas a qualidade dos níveis de qualidade no Quadro 3.3. EN ISO : 2005 Soldadura - Soldadura a arco para Juntas em Alumínio e suas Ligas- Níveis de Qualidade de Imperfeições Âmbito Esta norma internacional, especifica níveis de qualidade de imperfeições em soldadura a arco para alumínio e suas ligas. É aplicável a materiais com espessuras superiores a 0,5 mm inclusive. Cobre juntas topo-a-topo e juntas de canto com penetração total. Os princípios desta norma internacional, podem também ser aplicados à juntas topo-a-topo com penetração parcial. Dentro do seu âmbito, são definidos três níveis de qualidade, de maneira a alargar o seu domínio de aplicação na construção soldada. Estes são designados por letras B, C e D. O nível de qualidade B, corresponde aos requisitos mais exigentes de qualidade de soldadura. 89

100 Os níveis de qualidade, referem-se a qualidade de produção e não a adequação ao uso do produto construído. O domínio de aplicação desta norma refere-se a: Todo tipo de soldaduras, juntas topo-a-topo, juntas de canto e soldaduras de nós. Os processos e sub - processos a qual é aplicável, são definidos pela norma ISO 4063 por: o o o 131 MIG 141 TIG 15 PAW Soldaduras manuais, mecanizadas e automatizadas. Todas as posições de soldadura. Aspectos metalúrgicos, como por exemplo tamanho do grão, dureza, não são contemplados por esta norma. A simbologia aplicada no quadro, encontra-se definida no final do mesmo. 90

101 Quadro 3.3: Definição de CTQC s e suas características operacionais (Critérios de Aceitação) Nº. Nº.: Classificação Observações t Critério de Aceitação EN ISO da Imperfeição mm 1. Imperfeições Superficiais Fissura - 0,5 Não permitido Fissura de h = altura ou largura 0,5 Não permitido Cratera Porosidade Uniformemente Distribuída Ninhos de Poros (porosidade localizada) Para avaliação de porosidade, ver exemplos do Anexo D 0,5 0,5 % 0,5 Não permitido O total de poros dentro do agrupamento, é representado pelo circulo de diâmetro d A circunscrevendo todos os poros. Os requisitos para cada poro, devem ser definidos através de todos poros dentro o mesmo circulo. Área permitida de poros deve ser local. Deve ser tido em consideração, a possibilidade de alguns agrupamentos camuflarem outros. Se D for menor que d A1 ou d A2, o menor dos dois, logo d A será a soma de d A1 + d A2 + D. Agrupamentos sistemáticos de poros não são permitidos. 91

102 (continuação): Quadro 3.3: Definição de CTQC s e suas características operacionais (Critérios de Aceitação) Porosidade - 0,5 Não permitido Linear Poros Superficiais Dimensão máxima para o cada poro 0,5 a 3 > 3 d 0,1s ou 0,1a d 0,2s ou 0,2a máx. 1 mm Rechupe de - 0,5 Não permitido Cratera Falta de Fusão (fusão incompleta) 0,5 Não permitido Penetração Incompleta da Raiz 0,5 Não permitido Bordos Queimados Contínuos 5012 Bordos Queimados Intermitentes 0,5 a 3 > 3 0,5 a 3 > 3 Não permitido Não permitido h 0,1t h 0,1t mas, máx. 1 mm Transições devem ser suaves não é referenciado como imperfeição sistemática. 92

103 (continuação): Quadro 3.3: Definição de CTQC s e suas características operacionais (Critérios de Aceitação) Excesso de Metal Depositado 0,5 h 1,5 mm + 0,15b máx. 8 mm Convexidade Excessiva 0,5 h 1,5 mm + 0,15b máx. 4 mm Espessura Insuficiente da Garganta Transições devem ser suaves. 0,5 Apenas pequenas imperfeições h 0,2a máx. 1,5 mm Excesso de Penetração Não aplicável a processos susceptíveis de promoverem elevadas profundidades de penetração 0,5 h 4 mm Desbordo ou Dobra ou Sobreposição 0,5 Não permitido 93

104 (continuação): Quadro 3.3: Definição de CTQC s e suas características operacionais (Critérios de Aceitação) Escorrimento Falta de Enchimento 0,5 Apenas pequenas imperfeições h 0,05t máx. 0,5 mm Excessiva Assimetria na Soldadura de Ângulo/Canto Transições devem ser suaves. 0,5 h 1,5mm + 0,2a Nos casos, em que soldaduras assimétricas não são previstas. Transições devem ser suaves. 2. Imperfeições Sub Superficiais Fissura Todos tipos de fissuras, excepto microfissuras e fissuras de cratera Micro-Fissura Fissuras normalmente observável através de microscópios (x50). 0,5 0,5 0,5 Apenas pequenas imperfeições h 0,05t máx. 0,5 mm Não permitido Aceitação depende do tipo de material a soldar, devido a sua sensibilidade à fissuração Poro Esférico Dimensão máxima para cada poro. 0,5 d 0,2s ou 0,2a mas máx. 4 mm 94

105 (continuação): Quadro 3.3: Definição de CTQC s e suas características operacionais (Critérios de Aceitação) Porosidade Uniformemente Distribuída A avaliação de porosidade é feita tendo em conta a área da seção. Ver exemplos no Anexo D 0,5 1 % Ninhos de Poros (porosidade localizada) A avaliação de porosidade é feita tendo em conta a área projetada. Ver exemplos no Anexo D 0,5 a 3 > 3 a 12 > 12 a 30 > 30 0,5 1 % 2 % 3 % 4 % d A 15 mm ou d A,máx w P /2 O total de poros dentro do agrupamento, é representado pelo circulo de diâmetro d A circunscrevendo todos os poros. Os requisitos para cada poro, devem ser definidos através de todos poros dentro o mesmo circulo. Área permitida de poros deve ser local Porosidade Linear - 0,5 Não permitido 95

106 (continuação): Quadro 3.3: Definição de CTQC s e suas características operacionais (Critérios de Aceitação) Cavidade Alongada Poro Vermicular Inclusão de Óxido Inclusão de Tungsténio Falta de Fusão (fusão incompleta) - 0,5 l 0,2s ou 0,2a mas, máx. 3 mm Se existirem várias inclusões óxidas l 1, l 2, l 3,...l n numa secção, serão todas somadas: l = l 1 + l 2 + l l n. 0,5 Apenas pequenas imperfeições l 0,2s ou 0,2a mas, máx. 3 mm - 0,5 l 0,2s ou 0,2a mas, máx. 3 mm 0,5 Não permitido Falta de Penetração (penetração incompleta) 0,5 Não permitido 96

107 (continuação): Quadro 3.3: Definição de CTQC s e suas características operacionais (Critérios de Aceitação) ,5 Apenas pequenas imperfeições h 0,1a máx. 1 mm Desalinhamento Linear 3. Imperfeições na Geometria da Junta 0,5 h 0,2t máx. 2 mm Limites relativamente às excentricidades. Se não especificado no projeto, a posição correta será quando as linhas de eixo são coincidentes. Chapas e soldaduras longitudinais. 0,5 h 0,2t máx. 4 mm Soldaduras circunferenciais. 97

108 (continuação): Quadro 3.3: Definição de CTQC s e suas características operacionais (Critérios de Aceitação) Folga de Raiz Incorreta para Soldaduras de Ângulo/Canto 0,5 h 0,5 mm + 0,1a máx. 3 mm Folga entre as peças à soldar. Folgas superiores ao limites previstos, poderão em determinados casos ser compensadas com por um aumento da espessura da garganta. 4. Múltiplas Imperfeições 4.1-0,5 O somatório de cada imperfeição aceitável numa secção não pode exceder: 0,2t ou 0,2a A: área do poro a: espessura nominal da garganta (junta de canto) b: largura do reforço da junta d: diâmetro do poro d A : diâmetro da área circunscrita ao poro h: altura ou largura da imperfeição Simbologia: l: cumprimento da imperfeição da direção longitudinal da soldadura l P : comprimento da área projetada ou seção s: espessura nominal do cordão (topo-a-topo) t: espessura nominal da parede ou chapa w P : largura do cordão ou largura ou altura da secção z: comprimento do cateto (junta de canto) 98

109 Measure As atividades objetivo na fase Measure são: 1- Definição do plano de amostragem (dimensão da amostra e a frequência de amostragem) 2- Determinação do Baseline do processo (Nível Sigma e DPMO) 3- Revisão intermédia do projeto 1- Definição do plano de amostragem Por motivos alheios à vontade da equipa (referidos anteriormente), foram apenas definidas três amostras para o estudo. 2-Cálculo dos DPMO e Nível Sigma Com base da Árvore de CTQC s da Figura 3.3, calculou-se os DPMO e Nível Sigma, para os dois níveis, sendo que o Quadro 3.4, define as característica do nível dois e o Quadro 3.5, define as características do nível 3. Nível Dois Neste nível, dentro da dimensão da amostra (Número de Unidades 3), foram definidos 4 defeitos dentro das 32 oportunidades para defeito que o definem. Quadro 3.4 : Características do Nível Dois Número de Defeitos 4 Número de Unidades (amostras) 3 Número de oportunidades para defeito 32 Com base nas Equações, 2.2 e 2.9, respectivamente, definiu-se o DPMO e o Nível Sigma (Z) para o nível dois: DPMO = Z = ( ) = 3,2 99

110 Nível Três Neste nível, dentro da dimensão da amostra (Número de Unidades 3), foram definidos 6 defeitos dentro das 32 oportunidades para efeito que o definem. Quadro 3.5 : Características do Nível Três Número de Defeitos 6 Número de Unidades 3 Número de oportunidades para defeito 60 Com base nas Equações, 2.2 e 2.9, respectivamente, definiu-se o DPMO e o Nível Sigma (Z) para o nível três: DPMO = Z = ( ) = 3,3 100

111 Analyse As atividades objetivo na fase Measure são: 1- Análise e triagem das potenciais causas, suas interações e estudo dos seus efeitos 2- Gerar potenciais causas do problema (Diagrama de Causa-Efeito) 3- Identificação das causas raiz 1- Análise e triagem das potenciais causas, suas interações e estudo dos seus efeitos Factores que afectam a soldabilidade do Cobre e suas ligas Para além dos elementos de liga, que compõem uma liga de cobre, vários outros factores, afectam diretamente e indiretamente a soldabilidade do cobre. Entre estes, destacam-se a condutividade térmica da liga a ser soldada, o gás de proteção o tipo de corrente utilizado durante o processo, tipo de junta e chanfros, a posição de soldadura e as condições de limpeza da superfície à soldar. Os efeitos do gás de proteção e o tipo de corrente, serão discutidos adiante para cada processo à aplicar. 1a)- Efeito da Condutividade Térmica. O comportamento das ligas de cobre durante a soldadura, é fortemente influenciado pela condutividade térmica. O Quadro 2.12 apresenta as condutividades térmicas baseada na condutividade térmica da liga C10200 (Oxygen - free - copper). Conforme mostrado no Quadro 2.12, a condutividade térmica varia muito do valor de referência, que é 339 KJ/m 2 em metros por hora a 20 C. O domínio varia entre 100 para ligas C10200 e C11000, à 8-12 para ligas de Niquel-Prata ligas Cobre-Níquel e 9 para ligas C Em comparação, Aços ao Carbono, têm condutividade térmica de 13, na mesma escala. Aquando da soldadura do cobre designado comercial, e de baixa liga com elevada condutividade térmica, o tipo de corrente e gás de proteção deve ser criteriosamente selecionado, de modo a maximizar-se a entrega térmica. A elevada entrega térmica, tem como objectivo baixar a velocidade de arrefecimento da junta. Dependendo da espessura da junta a soldar, pré-aquecimentos podem ser requeridos para ligas de cobre com baixa condutividade térmica. A temperatura de inter-passe, deve ser igual à temperatura de préaquecimento. Contrariamente aos Aços, as ligas de Cobre não necessitam de tratamentos térmicos pós soldadura, mas as taxas de arrefecimento devem ser controladas de modo a minimizar tensões residuais, deformações e empenos. 101

112 1b)- Posição de Soldadura Devido a natureza fluída do Cobre e suas ligas, este, é soldado preferencialmente na posição ao baixo. A posição horizontal é aplicada em algumas soldaduras de canto, e juntas em T. Posições, vertical ao tecto e horizontal, são menos aplicadas a soldaduras topo-a-topo. Estas posições, são normalmente restritas as ligas de menor condutividade, tais como Bronze de Alumínio, Bronze de Silício e Cobre-Níquel, e utilizando os processos TIG, MIG e PAW. Diâmetros pequenos de eléctrodos e arames consumíveis, são utilizados em conjunto com baixas correntes de soldadura para soldaduras em posição. Recorre-se por vezes a corrente pulsada, para os processos TIG, MIG e PAW, de maneira a obter-se maior controlo da fluidez do banho de fusão. O processo SER quando utilizado, é usualmente limitado a soldadura de Bronze de Alumínio e Cobre-Níquel, mas pode também ser aplicado a alguns Bronzes fosforosos e Bronzes de Silício. 1c)- Ligas Endurecidas por Precipitação As mais importantes reações de endurecimento por precipitação, são obtidas adicionando, Berílio, Crómio, Bório, Níquel, Silício e Zircónio. Deve-se ter atenção aquando da soldadura das ligas endurecidas por precipitação, de modo a evitar oxidação que consequentemente levarão a faltas de fusão. Sempre que possível as ligas devem ser soldadas no estado recozido, e após a soldadura deve-se recorrer a tratamentos de endurecimento por precipitação. 1d)- Fissuração a quente As ligas de Cobre, assim como as ligas Cobre-Estanho e Cobre-Níquel, são susceptíveis a fissuração a quente durante a solidificação. A fissuração a quente é intrínseca a todas ligas de cobre que têm elevado intervalo de solidificação. Tensões de contração elevadas, conduzem a uma separação interdendritica, e concentram a meio do cordão compostos de baixo ponto de fusão, proporcionando fissuração a quente. Este tipo de fissuração, pode ser minimizada pela redução de constrangimentos durante a soldadura, aplicando pré-aquecimentos de modo a reduzir as velocidades de arrefecimento, reduzir a magnitude das tensões de soldadura e reduzindo a folga da raiz e aumentando o talão. 102

113 1e)- Porosidade A volatilização durante a soldadura de elementos com baixo ponto de fusão, tais como Zinco, Cádmio e Fósforo podem originar porosidade. A porosidade nas ligas que contêm estes elementos, pode ser reduzida aumentando a velocidade de soldadura, e utilizando materiais de adição que contêm baixos teores dos referidos elementos. 1f)- Condição superficial da junta Antes da operação de soldadura, deve-se garantir que a superfície está isenta de gorduras, tintas, marcas de lápis,canetas e óxidos, removendo-os mecanicamente ou quimicamente, pois podem originar o aparecimento de poros e consequente fragilização da junta. 1g)- Soldabilidade do Cobre e Suas Ligas 1g.1)- Efeito do óxido cuproso O óxido cuproso pode estar presente na superfície do metal ou então ser introduzido através da oxidação do banho durante o processo de fusão. A migração de óxido cuproso para os limites de grão, diminui a resistência e a ductilidade da junta e afecta negativamente as propriedades de fadiga. Os melhores resultados na soldadura a arco de cobre, são obtidos nas ligas de cobre desoxidado, pois estas estão livres de óxidos cuprosos e contêm fósforo residual. O fósforo residual, combinado com o oxigénio absorvido durante o aquecimento e soldadura, impede a formação de óxido cuproso, devido ao seu poder desoxidante. A resistência, ductilidade e porosidade nas soldaduras de ligas C10200 (cobre livre de oxigénio), atingem valores intermédios, comparativamente as soldaduras de ligas de cobre desoxidado (ligas C12000 e C12200) e ligas C11000 (Cobre-ETP ), as quais contém teores de oxigénio entre 0.02% à 0,5%. 1g.2)- Gases de Proteção O objectivo do gás de proteção, é impedir a oxidação do eléctrodo, criar um meio ionizado que facilite o escorvamento do arco e proteger o banho de fusão. Apesar do Tungsténio fundir a altas temperaturas, a sua oxidação ocorre para temperaturas muito mais baixas. Portanto, recomenda-se a verificação da cor do eléctrodo após a extinção do arco, e 103

114 arrefecimento do eléctrodo até a temperatura ambiente. Caso a superfície do mesmo não se mantenha prateada, ou há fuga de gás no sistema o que resulta uma proteção pouco eficiente; ou o gás é impuro; ou ainda o restante gás que permanece no bocal, não se mantém, até ao arrefecimento do eléctrodo. Neste último caso, sugere-se que após a extinção do arco, o fluxo de gás permaneça na razão de 1 s para cada 10 A de corrente utilizada. A escolha do gás de proteção, pode afectar significativamente a qualidade e o custo da soldadura. Na soldadura de Cobre e suas ligas, o Árgon, é o gás de proteção de eleição, para espessuras até 1,6 mm. Para o mesmo gás, a medida que a espessura da secção aumenta, são necessárias velocidades de soldadura mais baixas e temperaturas de pré-aquecimento mais elevadas. Por este motivo, para secções superiores a 1.6 mm o Hélio é preferível, devido a sua maior entrega térmica possibilitando maiores velocidades de soldadura para a mesma intensidade de corrente e redução de aprisionamento de óxido cuproso no banho em fusão durante o processo. Comparativamente ao Árgon, soldadura utilizando Hélio como gás de proteção, têm maior profundidade de penetração. Misturas de Árgon e Hélio, resultam em características de soldadura intermédias. Para soldadura em posição diferente da posição ao baixo, misturas de 65 a 75% He e Árgon promovem bom equilíbrio entre elevado poder de penetração do Hélio, e a facilidade de controle do banho de fusão do Árgon. Dentro destes valores, o caudal de gás necessário varia entre 7.1 à 19 l/min, aumentando para secções de espessura maior, a medida que a intensidade de corrente também aumenta. 1g.3)- Tipo de Corrente No processo TIG, emprega-se preferencialmente corrente contínua polaridade negativa (CCEN). Para determinadas aplicações as correntes contínua polaridade positiva (CCEP) e corrente alternada (CA) revelam-se vantajosas face a CCEN embora comprometam o tempo de vida do eléctrodo. A CCEN é maioritariamente utilizado no TIG devido a sua maior capacidade de penetração entre as três polaridades. Isto deve-se ao facto de cerca de 30% do calor total gerado ser produzido no eléctrodo é 70% na peça. O banho de fusão formado é estreito e profundo o que pode ser indesejável para peças de seção muito fina. Contrariamente as outras polaridades, CCEN, não proporciona ação de limpeza dos óxidos superficiais no banho de fusão, o que é prejudicial em determinadas aplicações, tal como soldadura de alumínio e suas ligas. Para este tipo de corrente, é utilizando eléctrodo de Tungsténio puro, há oscilação de pontos catódicos na superfície do mesmo, causando assim, instabilidade do arco. 104

115 No caso de CCEP, 70% do calor total gerado é produzido no eléctrodo e 30% na peça. Isto resulta em menor profundidade de penetração, e maior largura de penetração. Embora o arco nesta situação tenha menor temperatura, esta aplicação tem interesse nas situações em que se pretende baixa profundidade de penetração, mas eficiente remoção dos óxidos superficiais que se formam no banho de fusão, devido a oscilação dos pontos catódicos. Tem grande aplicação para a soldadura do alumínio, embora seja preferível soldar em CA, que tem efeito similar, requer menor habilidade operatória do soldador e conduz correntes mais altas para o mesmo eléctrodo. A distribuição de calor total na CA é aproximadamente igual entre o eléctrodo e a peça, com profundidades de penetração intermediário entre a CCEP e CCEN. Devido a variação de tensão os extremos dos ciclos positivo e negativo, o arco extingue-se sempre que o ponto nulo é intersectado, criando problemas de falta de fusão. Este problema pode ser ultrapassado se se aplicar fontes de potencia de CA com onda quadrada. A CA produz uma excelente ação de limpeza dos óxidos superficiais no banho de fusão, sendo uma ótima solução na soldadura de alumínio, magnésio e cobre-berílio. 1g.4)- Eléctrodos Segundo a norma EN ISO 6848, os eléctrodos de Tungsténio, são classificados em função dos óxidos adicionados. Pretende-se com estas adições aumentar a termoemissividade do eléctrodo, aumentar a gama de intensidade de utilização, devido ao aumento da condutibilidade eléctrica, diminuir o efeito de Joule, aumentar o tempo de vida do eléctrodo, diminuir a temperatura de fusão e melhorar a estabilidade do arco. Na soldadura de cobre e suas ligas, obtém-se melhores resultados, maiores tempos de vida, com eléctrodos com adições de 2% de Tório (EWTh-2). A adição deste elemento no Tungsténio puro, permite maior capacidade termoemissiva, maior potência do arco, utilização de maiores correntes de soldadura, maior resistência à contaminação, maior temperatura de fusão e muito boa estabilidade de arco e escorvamento em DC. Comparativamente a outras classes de eléctrodos, este são de difícil contaminação. A preparação dos eléctrodos EWTh-2, deve garantir uma forma cónica com ângulo de 60, e a ponta do eléctrodo deve ser truncada com um diâmetro aproximado a 1/3 do diâmetro do eléctrodo. 105

116 2- Gerar potenciais causas do problema (Diagrama de Causa-Efeito) Após identificados os defeitos mais significativos, e analisados os factores que afectam a soldabilidade e a respectiva soldabilidade do cobre, prosseguiu-se com a análise das causasefeito com base no Diagrama de Pareto, Figuras 3.6 e 3.7 respectivamente. Embora se tenha concluído anteriormente que as Fendas ou Fissuras também contribuem significativamente para a larga maioria dos defeitos, para o presente estudo estas descontinuidades não serão abordadas, devido ao facto de terem origem metalúrgica, e não através de deficiente técnica operatória (ver secção ) Figura 3.6: Diagrama de Ishikawa (Poros Esféricos) 106

117 Figura 3.7: Diagrama de Ishikawa (Falta de Penetração) 3- Identificação das causas raiz A principal causa para o aparecimento de poros, deve-se ao cumprimento de uma especificação do procedimento de preparação da peça, que se refere a marcação da área a soldar com tinta (Figura 3.6). Conforme a sub secções , superfícies impregnadas de gorduras e tintas, são susceptíveis de porosidade devido a contaminação de agentes químicos. As principais causas para o aparecimento de Falta de Penetração, conforme secção , são a baixa entrega térmica e o aparecimento de óxido cuproso na superfície a soldar. Isto deve-se ao facto de as operações de rebarbagem/preparação das superfícies a soldar são por vezes realizadas com um intervalo muito grande entre a limpeza e a soldadura. Ora, isto potencia o aparecimento de óxido cuproso, que irá migrar nos limites de grão e potenciará a falta de penetração. 107

118 Figura 3.6: Preparação da Peça à Soldar A falta de qualificação dos operadores de soldadura, e a falta de um procedimento de soldadura qualificado, aumentam a susceptibilidade de aparecimento de defeitos Improve As atividades objetivo na fase Measure são: 1- Elaboração do plano de melhoria 2- Implementação do plano de melhoria 3- Estimação dos novos níveis de desempenho Conforme referido na sub - secção , e na lista de atividade objectivo acima referida, a fase Improve, destina-se ao teste de possíveis soluções para os potenciais problemas. Depois de testadas, são selecionadas e implementadas as melhores soluções, e de seguida determinase a nova capacidade do processo bem como o Value Stream inerente à solução implementada. Por motivos alheios a minha vontade, nomeadamente incumprimento de prazos por parte da entidade acolhedora do projeto e a não realização até à data dos ensaios necessários para os testes, não foi possível concluir a fase Improve, bem como implementação e desenvolvimento de ações de controle do processo, que deveriam ser elaborados na fase Control. No entanto 108

119 listo abaixo, um conjunto de problemas operacionais que afectam diretamente a qualidade da soldadura com base no processo TIG. Os ensaios que estavam previstos teriam por base estes pressupostos Problemas Operacionais do Processo TIG Os problemas operacionais influenciam diretamente a qualidade da junta soldada. Alguns dos problemas, podem causados pela técnica operatória, e outros pela falta de limpeza das superfícies à soldar. Existem entretanto casos mais complexos e não tão fáceis de detectar como por exemplo a variação da penetração, ou da pureza do gás. De forma geral, no processo TIG podem ser descritas as seguintes situações indesejáveis, e as respectivas soluções: Arco com comportamento instável: Com eléctrodo de Tungsténio puro e em CCEN, os pontos catódicos oscilam sobre a superfície do eléctrodo: utilizar eléctrodos com adições de Tório (Th) ou Zircónio (Zr); Materiais que formam filmes refractários, como o Alumínio por exemplo e sendo soldados em CCEN: alterar a corrente para CA, verificando antes a máxima corrente que pode ser utilizada para o novo eléctrodo; O metal de base não foi devidamente limpo; A junta é muito estreita, e consequentemente o arco oscila entre as faces do chanfro; O arco é muito alto; O eléctrodo está contaminado, ou sujo: sendo a contaminação causada pelo metal fundido, a parte contaminada deve ser removida; O eléctrodo é de diâmetro muito grande para a corrente utilizada: a densidade de corrente é muito baixa e o arco não se mantém ou apresenta comportamento instável; O contacto eléctrico entre o eléctrodo e a tocha é deficiente; 109

120 Contaminação do metal de base pelo eléctrodo O arco é escorvado através de contacto do eléctrodo à peça: deve-se recorrer à escorvamento por alta frequência; A ponta do eléctrodo funde: a corrente do eléctrodo é excessiva, e/ou a polaridade do eléctrodo; trocar o eléctrodo de Tungsténio puro para eléctrodo com adições de Th ou Zr; verificar a polaridade utilizada; O eléctrodo apresenta fissuras ou outro tipo de defeito metalúrgico; Desgaste rápido do eléctrodo O arco é escorvado através de contacto entre o eléctrodo e a peça: deve-se recorrer ao escorvamento por alta frequência; Não há devida proteção gasosa e o eléctrodo oxida-se: manter o gás fluído após extinção do arco 1 s para cada 10 A; aumentar a vazão do gás; verificar fugas ou interrupções na vazão do gás. O eléctrodo está em CCEP: trocar a polaridade; operar com intensidades mais baixas; O eléctrodo está contaminado; Sobreaquecimento da tocha: mau contacto eléctrico; falta de refrigeração adequada Porosidade na soldadura O gás apresenta impurezas acima do máximo permitido: geralmente o gás de proteçãoo deve ser puro 99,9 % puro e não pode conter mais de 11,4 ppm (partes por milhão) de vapor de água por volume; As mangueiras ou tubos apresentam contaminação: fluir o gás algum tempo antes de iniciar o arco; verificar se as mangueiras são de material adequado e não foram utilizadas para acetileno ou água; O metal de base não foi devidamente limpo e desumidificado. 110

121 Control As atividades objetivo na fase Measure são: 1- Elaboração/revisão de procedimentos que reflitam as ações de melhoria 2- Definição e implementação de mecanismos de controlo Conforme referido anteriormente, as fases Improve e Control, não foram concretizadas. No entanto no Quadro abaixo, listam-se alguns indicadores, que devem ser tidos em conta aquando do controlo do processo. Quadro 3.6: Indicadores de controlo Imperfeições Causas Processo Fissuração Problemas metalúrgicos Óxidos na superfície Fusão Morfologia do passe anterior incompleta Escória entre cordões Geometria do chanfro Parâmetros de soldadura Óxidos na superfície Falta de Geometria do Chanfro penetração Preparação incorreta entre passes Parâmetros de soldadura Limpeza incorreta entre passes Inclusões Morfologia do cordão Geometria do chanfro Parâmetros de soldadura Superfícies contaminadas (óleos e massas lubrificantes, tintas e outros revestimentos, humidade, galvanizados) Proteção gasosa inadequada ou contaminada Porosidades Comprimento de stick-out incorreto TIG / GTAW/ WIG / 141 Revestimento e fluxos contaminados Controlo da altura do arco-eléctrico Escorvamentos em local incorreto Bordos Relação incorreta entre parâmetros eléctricos e a velocidade de soldadura Queimados Altura de arco-eléctrico excessiva Falta de enchimento Técnica operatória Parâmetros de soldadura Técnica operatória 111

122 (continuação) :Quadro 3.4: Indicadores de controlo Sobreposição ou Parâmetros de soldadura desbordo Técnica operatória Convexidade Parâmetros de soldadura Técnica operatória Sobre-espessura Parâmetros de soldadura Técnica operatória Golpe de escorvamento Arco-eletrico instável Grainhas Altura de arco excessiva Stick-out excessivo 112

123 IV- CONCLUSÕES O Seis Sigma, revela-se, uma abordagem poderosa, que combina um conjunto de princípios e práticas oriundos de várias áreas de conhecimento convergentes à Gestão da Qualidade. A redução dos defeitos nos outputs, conseguida através do Seis Sigma, perspectiva às empresas, o aumento da vantagem competitiva. No entanto a sua aplicação requer a seleção de um projeto que maximize o retorno e que tenha possibilidade de sucesso. O Seis Sigma está assente na concretização de ciclos DMAIC e o DFSS em ciclos DMADV O DMAIC, aplica-se sobretudo a programas de melhoria e/ou resolução de problemas em entidades existentes, enquanto que o DFSS, é utilizado para conceber e desenvolver novas entidades. Esta distinção não é em muitos casos reais tão clara. As fases Define no DMAIC e do DMADV são semelhantes. Ambas consistem na definição do projeto e mapeamento dos requisitos dos clientes. A fase Measure e Analyse do DMADV, difere das mesmas no DMAIC; pelo facto de transformar a voz do cliente em requisitos funcionais, e no DMAIC, consiste na medição e análise dos dados do processo de forma a encontrar as causas raiz do problema. A grande diferença, está no facto de nestas fases, no DMAIC há um processo que já pode ser medido enquanto que do DMADV ainda se procura requisitos para o novo projeto. As restantes fases dos ciclos são semelhantes. O metodologia DMADV revela-se mais flexível que o DMAIC. Comparando o DMAIC com o PDCA, mostrou-se que ambos são compostos pela premissa de que as ações devem ser realizadas com base em factos reais provados por dados quantitativos. As fases Define, Measure e Analyse do DMAIC, coincidem com uma única fase Plan do PDCA. A fase Measure sugere que as melhorias sejam realizadas utilizando, se necessário, análises que sustentem a efetividade das mesmas. No PDCA estas atividades não são sugeridas paralelamente. Com isto, a probabilidade de maior sucesso em projetos de melhoria entre o DMAIC e o PDCA é atribuída ao DMAIC. 113

124 Dentro do caso de estudo, e com base na utilização estruturada de parte do conjunto de técnicas e ferramentas inerentes à metodologia Seis Sigma, foi possível identificar os defeitos com maior frequência de ocorrência na soldadura de cobre com base no processo TIG, bem como determinar as causas inerentes aos mesmos. Muito embora não tenha sido possível concluir as fases Improve e Control, por motivos alheios a minha vontade, foi possível listar um conjunto de ações de melhoria que visam combater as causas determinadas. Isto permitiu aferir sobre as vantagens da utilização dos princípios e métodos do Seis Sigma, assentes no ciclo DMAIC, à melhoria da qualidade aplicado a soldadura. 114

125 V- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANSI/AWS 3.0:1994: Termos e Definições de Soldadura Normalizadas. - American Welding Society, Miami, E.U.A. ASM Handbook (1993) : Welding Brazing and Soldering Volume 6 - American Society for Metals International, E.U.A. Brassard, M. (1996). The Memory Jogger + Featuring the Seven Management and Planning Tools, Goal/QPC,Manor Parkway, USA. Breyfogle III, F.W. (2003). Implementing Six Sigma: Smarter Solutions Using Statistical Methods, John Wiley & Sons, New Jersey, NJ, USA. Carvalho, C. E. V. (2008). A Melhoria da Qualidade Suportada na Metodologia Seis Sigma: O Caso da Tecnimaster. Tese de Mestrado, Universidade Fernando Pessoa, Portugal. Chinvigai, C. H., Dafaoui, E., El Mhamedi, A. (2010). ISO 9001: 2000/2008 and Lean-Six Sigma Integration Toward to CMMI-DEV for Performance Process Improvement. Comunicação apresentada no 8 th International Conference of Modeling and Simulation, Tunisia. Cronemyr, P. (2007). DMAIC and DMADV Differences, Similarities and Synergies, Int. J. Six Sigma and Competitive Advantage, Vol. 3, Nº 3, pp Montegomery, D. C. (2012). Statistical Quality Control, John Wiley & Sons, New Jersey, NJ, USA. EN ISO 10042:2005: Welding Arc-Welded Joints in Aluminium and its Alloys Quality Levels for Imperfections International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland. 115

126 EN ISO :2006: Specification and Qualifications of Welding procedures for Metallic Materials Welding Procedure Test Part 6: Arc and Gas Welding of Copper and its Alloys International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland. EN ISO 4063: 1998: Welding and Allied Processes Nomenclature of Processes and Reference Numbers. - International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland. EN ISO :2007: Welding and Allied Processes Classification of Geometric Imperfections in Metallic Materials. International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland. Fernandes, I. (2010). Documento de apoio a formação: Pós-Graduação em Engenharia da Soldadura, Instituto de Soldadura e Qualidade, Portugal. Fernandes, I. E Góis, R. (2007). Documento de apoio a formação: Pós-Graduação em Engenharia da Soldadura, Instituto de Soldadura e Qualidade, Portugal. Franz, L., Caten, C. (2003). Uma Discussão Quanto à Relação Entre os Métodos DMAIC e PDCA. III Semana de Engenharia de Produção e Transportes. Porto Alegre Hahn, G., Doganaksoy, N., Hoerl, R. (2000). The Evolution of Six Sigma. Quality Harry, M. E Schroeder, R. (2000). Six Sigma: The Breakthrough Management Strategy Revolutionizing the World s Top Corporation. New York: A Currency Book Published by Doubleday, a Division of Random House, Inc. ISO/FDIS 857-1: 1998(E/F): Welding and Allied Processes Vocabulary International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland. John, A., Meran, R., Roenpage, O. E Staudter, C. (2008). SiX Sigma + Lean Toolset, Frankfurt : Springer. 116

127 Machado, I. G. (1996). Soldagem & Técnicas Conexas : Processos, Porto Alegre: Editado do Autor. Marques, P. A. (2011). Documento de apoio as aulas de Gestão da Qualidade. Universidade Católica Portuguesa, Portugal. Marques, P.A., Saraiva, P.M. e Requeijo, J.G. (2006), Projecto para Seis Sigma (DFSS), In: Paiva, A.L e Capelas, L., Manual Prático para a Certificação e Gestão da Qualidade com base nas Normas ISO 9000:2000, Verlag Dashofer, Lisboa, Capítulo Park, S. H. (2003). Six Sigma for Quality and Productivity Promotion, Tokyo : Asian Productivity Organization. Pereira, Z. L. e Requeijo, J. G. (2008). Planeamento e Controlo Estatístico de Processos, Lisboa: Prefácio. Pyzdek, T. (2003). The Six Sigma Handbook, New York : McGraw-Hill. Sanders, D. Hild, C. E Cooper, T. (2000). SixSigma on Continuous Processes: How and Why it Differs. Quality Enginnering, vol. 13: 1 9. Vilaça, P. (2010). Documento de apoio a formação: Pós-Graduação em Engenharia da Soldadura, Instituto de Soldadura e Qualidade, Portugal Wang, H. (2008). A Review of Six Sigma Approach: Methodology, Implementation and Future Research. IEEE. 117

128 VI- ANEXOS 118

129 ANEXO A: Declaração de Projeto 119

130 ANEXO B: Mapeamento do processo 120

131 ANEXO C: In Scope Out-of-Scope 121

132 ANEXO D : Exemplos de Determinação de Percentagem de Porosidade No Quadro seguinte, as Figuras A.1 A.10, ilustram diferentes percentagens de porosidade. Este quadro serve de auxilio, aquando da determinação de porosidades na secção transversal de uma junta. A.1 0,5 % A.2 1,0 % A.3 2 % A.4 3 % 122

133 A.5 4 % A.6 6 % A.7 8 % A.8 10 % A.9 15 % A % 123

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