Werkstoffprüfung und Qualitätsmanagement

Flashcards zur Vorbereitung auf die FET-Matura zum Themenpool Werkstoffprüfung und Qualitätsmanagement.

Was sind die drei Hauptaufgaben der Werkstoffprüfung?

Bestimmung der technologischen Eigenschaften (Härte, Festigkeit, Fertigungseignung), Überprüfung fertiger Werkstücke (Qualität) und Ermittlung der Schadensursache zur Schadensvermeidung.

Wie unterscheiden sich dynamische Prüfungen und statische Belastungen in der Werkstoffprüfung?

Dynamische Prüfungen erfolgen schlagartig schnell (z. B. Kerbschlagbiegeversuch), während statische Belastungen langsam und konstant aufgebracht werden (z. B. Zug- und Druckversuch).

Wie läuft die Probenverformung während des Zugversuchs ab?

Die eingespannte Probe wird mit konstant steigender Geschwindigkeit gedehnt. Bei maximaler Zugkraft beginnt sie einzuschnüren, wobei die Zugkraft sinkt, bis die Probe reißt. Gemessen werden Kraft und Längenänderung.

Wofür stehen die Begriffe $R_e$, $R_m$ und $E$ im Zugversuch?

$R_e$ steht für die Streckgrenze, $R_m$ für die Zugfestigkeit und $E$ für den Elastizitätsmodul als Kennwert für die Steifigkeit des Werkstoffs.

Welchen Hinweis liefert der Kerbschlagbiegeversuch?

Er liefert einen Hinweis auf die Zähigkeit eines Werkstoffes.

Wie ist die Härte eines Werkstoffs definiert?

Härte ist der Widerstand, den ein Körper beim Eindringen eines anderen harten Körpers entgegen setzt.

Welcher Eindringkörper wird beim Vickers-Härteprüfverfahren eingesetzt?

Eine vierseitige Diamantpyramide, die sowohl für harte als auch für weiche Werkstoffe verwendet wird.

In welchen 4 Schritten wird die Rockwell-Härteprüfung durchgeführt?

1. Aufbringen einer Vorkraft von $98\,N$, 2. Nullstellen der Eindringsmessung, 3. Aufbringen der Prüfkraft von $1373\,N$, 4. Messung der Eindringstiefe als Härtewert.

Welche Eindringkörper kommen bei der Rockwell-Prüfung für harte bzw. weiche Werkstoffe zum Einsatz?

Für harte Werkstoffe wird ein Diamantkegel verwendet, für weiche Werkstoffe eine Metallkugel.

Wie bestimmt sich der Härtewert beim Brinell-Verfahren?

Die Härte ist das Verhältnis von Prüfkraft zu Eindringsfläche einer hineingedrückten Hartmetallkugel.

Wie unterscheiden sich Shore A und Shore D hinsichtlich Prüfkörper und Einsatzgebiet?

Shore A verwendet einen Kegelstumpf für weiche Elastomere und sehr weiche Thermoplaste. Shore D verwendet eine Kegelspitze für sehr harte Elastomere und Thermoplaste.

Wie wird eine Dauerfestigkeitsprüfung durchgeführt?

Eine Probe wird wiederholt belastet, bis sie bricht oder $10\text{ Millionen}$ Lastwechsel aushält. Es werden ca. 10 Versuche mit unterschiedlichen Belastungen durchgeführt und in die Wöhlerkurve eingetragen.

Was versteht man unter der Dauerschwingfestigkeit in der Wöhlerkurve?

Den Spannungswert, ab dem die Kurve bei vielen Stählen (ab etwa $1\text{ Million}$ Lastwechsel) waagerecht verläuft. Unterhalb dieser Spannung hält das Material unendlich viele Lastwechsel aus (dauerfest).

Welche vier Verfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung werden genannt?

Farbeindringprüfung, Ultraschallprüfung, Röntgen- und Gammastrahlenprüfung sowie Magnetpulverprüfung.

Wie funktioniert die Magnetpulverprüfung?

Das Werkstück wird magnetisiert. An Rissen sammeln sich feine Eisenspäne und machen die Fehler dadurch sichtbar.

Welche Erkenntnisse liefern metallografische Untersuchungen ohne Vergrößerung und mit Mikroskop?

Ohne Vergrößerung zeigen sie z. B. Verunreinigungen und den Faserverlauf. Mit Mikroskop wird das Metallgefüge stark vergrößert untersucht, z. B. nach Wärmebehandlung oder bei Brüchen.

Wie wird Qualität im Qualitätsmanagement definiert?

Qualität ist die Gesamtheit aller Eigenschaften und Merkmale eines Produktes oder einer Dienstleistung, die sich auf deren Eignung zur Erfüllung festgelegter oder vorausgesetzter Erfordernisse bezieht.

In welche drei Kategorien werden Qualitätsmerkmale eingeteilt?

Basismerkmale (selbstverständlich), Leistungsmerkmale (konkret nachgefragt) und Begeisterungsmerkmale (nicht gefragt, aber begeistern).

Wie unterscheiden sich Hauptfehler, Nebenfehler und kritische Fehler?

Hauptfehler führen zum Funktionsausfall, Nebenfehler bewirken keinen starken Verlust der Gebrauchsfähigkeit, und kritische Fehler stellen eine Gefahr für Personen dar.

Aus welchen drei Kostenarten setzen sich Qualitätskosten zusammen?

Fehlerkosten (z. B. Ausschuss, Nacharbeit), Fehlerverhütungskosten (z. B. Qualitätsplanung) und Prüfkosten (z. B. Wareneingangsprüfung, Endprüfung).

Wie wird die Risikoprioritätszahl (RPZ) bei der FMEA berechnet?

$RPZ = B \times A \times E$, wobei $B$ für Bedeutung, $A$ für Auftrittswahrscheinlichkeit und $E$ für Entdeckungswahrscheinlichkeit steht (bewertet mit Zahlen von 1 bis 10).

Welche drei Arten der FMEA werden im Skript beschrieben?

Design-FMEA (Einschätzung der Fertigungs- und Montageeignung), System-FMEA (Identifikation von Schwachstellen in komplexen Systemen an Schnittstellen) und Prozess-FMEA (Untersuchung von Schwachstellen im Produktions- oder Leistungsprozess).

Aus welchen Phasen besteht der PDCA-Zyklus zur Qualitätsverbesserung?

Plan, Do, Check und Act.

Was bedeuten die Kennwerte $C_p$ und $C_{pk}$ bei der Statistische Prozessregelung (SPC)?

$C_p$ beschreibt die Prozessfähigkeit (Streuung zur Toleranz) und $C_{pk}$ beschreibt die Prozesssicherheit (Lage des Mittelwerts). Beide Sollwerte sollten größer als $1{,}33$ sein.

Wozu dienen Ishikawa-Diagramm, Korrelationsanalyse und Histogramm?

Sie sind QM-Werkzeuge zur Ursachenerkennung von Fehlern: Korrelationsanalyse untersucht Zusammenhänge zweier Größen mittels Streudiagramm, das Ishikawa-Diagramm fasst Fehlereinflüsse übersichtlich zusammen, und das Histogramm stellt die Streuung von Messwerten in Klassen als Balkendiagramm dar.