FÖRSÖK

– DEN EMPIRISKA STUDIEN –

problem med krimpprocessen på IC-line A, B och C beror framförallt på bristande kunskap och oklara underlag/mått.” De tre grundorsaker som identifierades var:

Krimpningens påverkan på modulen oklar Oklara mått på inmaterial

Oklara mått på krimpt modul.

Släktskapsdiagrammet i sin helhet återfinns i bilaga 2. Nämnas bör att vid tidpunkten för genomförandet av släktskapsdiagrammet var syftet med examensarbetet ett annat än det nu gällande. Syftet var vid denna tidpunkt inte avgränsat till att endast gälla den övre krimpen.

Detta motiverar den frågeställning som verktyget baserades på.

6.2.2 Analys av släktskapsdiagram

De tre grundorsaker till krimpningsproblemen på IC-lina A, B och C som identifierades med hjälp av släktskapsdiagrammet, berör samtliga den övre krimpen (eller squibkrimpen).

Krimpningens inverkan på modulen är särskilt intressant när det gäller den övre krimpen, eftersom det är denna krimp som är placerad närmast gasgeneratorns brytbricka. Den eventuella inverkan krimpprocessen har på brytbrickan har därför främst att göra med den övre krimpen.

Oklara mått på inmaterial syftar på måttvariation både hos gasgeneratorn och diffusorröret.

Kritiska mått hos gasgeneratorn är exempelvis läge, djup och bredd på krimpspåret (se figur 6.1) samt diameter och godstjocklek hos diffusorröret. Den tredje och sista identifierade orsaken till krimpproblemen, det vill säga oklara mått på krimpt modul, innebär att osäkerhet rådde kring de toleransgränser som framgår i bilaga 1. Detta problem har varit något av en kärnfråga i det här examensarbetet.

I bilaga 2 framgår vidare att uppföljningen av krimpresultat var bristfällig. En orsak som nämndes var att krimpmåtten är svåra att verifiera mättekniskt sett. Denna problemorsak visade sig under projektets gång klart mer betydande än vad släktskapsdiagrammet angav.

6.3 FÖRSÖK

6.3.1 Planering av försök

För att reda ut ovan beskrivna krimpningsproblem föreföll försöksplanering som ett mycket bra hjälpmedel. En given hållpunkt i planeringen av försöken var att fastställa vilka faktorer som har en potentiell inverkan på brytbrickan under krimpingreppet. De faktorer som identifierades sammanställdes i ett Ishikawadiagram, se bilaga 3. Som framgår användes krimpens diameter och axiella läge som försöksfaktorer, medan gasmodulens värmebeständighet och erforderligt moment för att vrida loss squiben från modulen avsågs användas som responsvariabler.

Värmebeständigheten hos en gasmodul eller gasgenerator mäts med en testmetod där modulen placeras i ugn eller värmeskåp, varpå temperaturen ställs in på 90^oC för att sedan ökas 10^oC var tionde minut. Testet ifråga kallas TIT, Thermal Increase Test, och genomförs tills brytbrickan havererar av tryckökningen i gaskärlet alternativt en förutbestämd

temperatur uppnås. Att en tryckökning uppstår i gaskärlet vid förhöjd temperatur kan inses via allmänna gaslagen; PV = nRT. FLA i Vårgårda förfogar över utrustning för att genomföra nämnda TIT-test, varför detta experiment kom att genomföras i deras regi.

Gasmodulens värmebeständighet är för övrigt en mycket kritisk parameter, emedan modulen sommartid kan utsättas för extrema temperaturer i parkerade bilar.

Beträffande responsvariabler finns det en uppsjö övriga testmetoder för att simulera hur gasgeneratorn beter sig i olika miljöer. I ett test utsätts gasgeneratorn kortvarigt för extrema temperaturförändringar, i ett annat utsätts gasgeneratorn för kraftiga vibrationer och i ett tredje test eldas gasgeneratorn för att simulera brand. ⁽³⁾

6.3.2 Försöksupplägg

Som framgår i avsnitt 6.3.1 var syftet med försöken att utvärdera krimpningens kvalitet med hjälp av två olika responser. Värmebeständigheten är, som beskrivits, mycket viktig för att modulen ska fungera tillfredsställande när den monterats i bil. TIT-testet har emellertid en begränsning, emedan testet av säkerhetsskäl måste avbrytas vid temperaturen 140^oC. Vid en häftig temperaturökning föreligger nämligen en risk att krutladdningen självantänder, vilket kan medföra att gasgeneratorn exploderar. De värmeskåp FLA förfogar över håller inte för en dylik explosion, varför denna restriktion var ett måste. Analysmässigt innebar maxtemperaturen 140^oC ett problem, eftersom någon möjlighet att analysera värmebeständigheten som en kontinuerlig respons gick förlorad. Momenttestet var därför tänkt att komplettera informationen från TIT-testet med bland annat variansanalys och konturplotter.

Eftersom de beskrivna provmetoderna båda är av förstörande karaktär togs två olika försöksplaner fram enligt bilaga 4. Försöksordningen randomiserades fullständigt med hjälp av Design Expert och försöksplanerna utrustades med fem centrumpunkter vardera.

6.3.3 Genomförande

Försökskrimpningarna genomfördes enligt beskrivning ovan på krimpen i IC-lina C. Vid försöken justerades krimpdiametern enkelt med hjälp av ett råvärde som styr rörelsen för det övre krimptornet. Axialläget var däremot väsentligen svårare att justera i krimpmaskinen, då detta mått styrs med hjälp av en gängad kolvstång som bestämmer positionen för det mothåll som gasgeneratorn ligger an mot under krimpingreppet. Konsekvensen av svårigheten att ställa in axialmåttet blev att de förutbestämda nivåerna enligt bilaga 4 inte alltid gick att pricka exakt för denna faktor.

När försökskrimpningarna avslutats påbörjades mätningen av de båda responserna. Det visade sig att erforderligt moment för att lossa squiben från gasmodulen inte var möjligt att mäta. Squibarna gick helt enkelt sönder innan de lossnade från modulerna, vilket innebar att försöksupplägget fick modifieras. De moduler som var avsedda för momentmätning fick därför istället genomgå TIT-testet.

Inför TIT-testet togs en försöksplan fram enligt bilaga 4, sida 2. Den inre försökskvadraten innehåller de moduler som först var ämnade för momenttestet, medan den yttre kvadraten innehåller de moduler som också från början var avsedda för TIT-testet. Modulerna i grupp 9

– DEN EMPIRISKA STUDIEN –

är de tio som krimptes med nominella mått vid de båda försöken. Vid TIT-testet användes även en referensgrupp bestående av tio helt okrimpta gasgeneratorer. Syftet med denna referensgrupp var att avgöra om det fanns någon skillnad i värmebeständighet mellan krimpta respektive okrimpta moduler. Eftersom värmeskåpet inte kunde rymma samtliga moduler fick testet delas upp i flera omgångar. Testet genomfördes på så sätt att moduler med snarlika krimpmått placerades i värmeskåpet samtidigt. Se vidare bilaga 4.

Innan modulerna placerades i värmeskåpet tejpades utsläppshålen för gasen över. På detta sätt kunde de moduler som släppt gasen i värmeskåpet identifieras. I värmeskåpet placerades också ett termoelement för att kunna studera den faktiska temperaturutvecklingen.

Temperaturkurvor för de respektive försöksomgångarna återfinns i bilaga 4, sida 3. Som framgår av dessa kurvor ger sig ett gasutsläpp till känna genom en tillfällig temperatursänkning i värmeskåpet. Det framgår vidare att temperaturen inte riktigt nådde upp till 140^oC.

6.3.4 Analys och resultat

Utfallet av de termiska testerna kan ses i bilaga 4, sida 2. Det framgår att de krimpta gasgeneratorerna hade en klart sämre värmebeständighet än de okrimpta. Samtliga okrimpta gasgeneratorer var intakta vid 140^oC medan flertalet krimpta moduler släppt gasen vid motsvarande temperatur.

Analysmässigt är det inte helt trivialt att bearbeta det genomförda försöket, emedan responsen endast kunnat mätas som en binär variabel. Se vidare avsnitt 6.3.2. Det går emellertid att förenkla problemsituationen genom att betrakta det genomförda försöket som ett 2²-försök med ett replikat och en centrumpunkt. Försöksgrupp 1 och 5, 2 och 6, 3 och 7 samt 4 och 8 (enligt bilaga 4) kan då betraktas som fyra olika försöksinställningar istället för åtta. Centrumpunkten kan betraktas som en försöksinställning, vilket överensstämmer med verkligheten. Responsen kan, för analysens vidkommande, definieras såsom andelen intakta moduler inom respektive försöksgrupp. Sammantaget ger dessa förenklingar en möjlighet att grovt uppskatta försöksfaktorernas huvud- respektive samspelseffekter samt även kurvatur.

Se beräkningar nedan.

För att få en uppfattning om eventuell kurvatur hos datamaterialet jämfördes också andelen intakta moduler i grupp 1 till 8 med andelen intakta moduler i grupp 9. I bilaga 4 framgår att

denna andel är identisk för de båda grupperna, nämligen 0.7. Det gick således inte att påvisa någon kurvatur hos datamaterialet. Se också avsnitt 4.2.3.

Av ovanstående effektberäkningar (som enkelt kan reproduceras med MiniTab eller Design Expert) kan reflektionen göras att krimpdiametern förefaller ha en större inverkan på modulernas värmebeständighet än krimpens axiella läge. En liten krimpdiameter innebär helt logiskt en risk för att gasgeneratorn och brytbrickan påverkas under krimpingreppet.

6.3.5 Justeringar inför andra försöksserien

Baserat på ovan beskrivna försök togs beslut att genomföra ett tilläggsförsök. Inför denna andra försöksserie vidtogs justeringar av både försöksupplägget och krimpprocessen.

För det första ändrades den lägsta försöksnivån för krimpens diameter från 24.60 mm till 24.80 mm. Denna justering stöds av resultatet från den första försöksserien, där det framgår att krimpens diameter är betydande för modulens värmebeständighet. För det andra togs beslut att reducera, eller helst eliminera, variationen hos krimpens axiella läge utmed en och samma gasmodul. Denna åtgärd stöds av den undersökning som beskrivs i avsnitt 6.4. För att komma tillrätta med variationen hos axialmåttet genomfördes en rad justeringar av krimpmaskinen i IC-lina C. Bland annat byttes krimpbackar samt fjädrarna mellan krimpbackarna. En grundlig rengöring av den övre konan som styr krimpbackarnas rörelse genomfördes också.

6.3.6 Genomförande och resultat av andra försöksserien

När justeringarna enligt ovan genomförts påbörjades den andra försöksserien. Inför försöken togs en ny försöksplan fram enligt bilaga 4, sida 4. Försöksplanen var av 2²-typ med två replikat och centrumpunkt. Även vid detta tillfälle användes en referensgrupp bestående av okrimpta gasgeneratorer. Någon randomisering av försöksordningen genomfördes emellertid inte eftersom tiden ej tillät detta. Vid värmetesterna grupperades modulerna i tre grupper utifrån aktuella krimpmått. Se bilaga 4, sida 5. Liksom vid första försökstillfället tejpades modulerna för att kunna identifiera eventuella gasutsläpp.

Det framgår av bilaga 4 att samtliga moduler och gasgeneratorer som deltog i testet var intakta vid temperaturen 140^oC. Bilaga 4, sida 6, visar också temperaturkurvor från den andra försöksserien. Temperaturutvecklingen var i princip densamma som vid det första försökstillfället. Till följd av ett missöde registrerades inte temperaturutvecklingen för en av provgrupperna.