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Fachübungen 14 – Qualität gießereitechnischer Erzeugnisse sichern - Gießereimechaniker

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Einleitung

Im vierten Ausbildungsjahr lernst du, die Qualität von Gussstücken systematisch zu planen, zu prüfen und nachvollziehbar zu dokumentieren. Alle Zahlen dieses Kurses sind synthetische Übungsdaten. Prüfungen an realen Anlagen, zerstörende Prüfungen und Gefahrstoffarbeiten dürfen nur qualifiziert angeleitet erfolgen.

Qualitätsanforderungen und Prüfplanung

Qualitätsmerkmale und Spezifikationen

Qualität bedeutet die Übereinstimmung mit festgelegten Anforderungen. Bei Gussstücken sind Maßhaltigkeit, Oberflächenzustand, Werkstoffkennwerte, innere Fehlerfreiheit und Rückverfolgbarkeit wichtig. Zeichnung, Werkstoffnorm, Prüfplan und Kundenanforderungen bestimmen die Kriterien. Eine bloße Sichtprüfung kann innere Fehler nicht ausschließen.

Prüfplan erstellen

Ein Prüfplan benennt Merkmal, Sollwert, Toleranz, Verfahren, Stichprobe, Verantwortlichkeit und Dokumentation. Trenne Prozessüberwachung von Produktprüfung. Prüfe vor der Messung Messmittelstatus, Messunsicherheit, Umgebungsbedingungen und die eindeutige Zuordnung des Prüflings.

Mess- und Prüfverfahren

Maßprüfung und Messunsicherheit

Mit Messschieber, Bügelmessschraube oder Koordinatenmesstechnik werden geeignete Geometrien geprüft. Ein Nennmaß von 50,00 mm mit ±0,20 mm erlaubt 49,80 bis 50,20 mm. Ein Wert an der Grenze verlangt eine vorab vereinbarte Entscheidungsregel unter Berücksichtigung der Messunsicherheit.

Zerstörungsfreie und zerstörende Prüfung

Sichtprüfung erkennt zugängliche Oberflächenfehler; Farbeindringprüfung zeigt oberflächenoffene Anzeigen an geeigneten Werkstoffen. Röntgenprüfung und Ultraschall können innere Unregelmäßigkeiten nachweisen, abhängig von Geometrie und Material. Zugversuch, Härteprüfung und metallografische Schliffe ergänzen die Bewertung. Eine Anzeige ist nicht automatisch ein unzulässiger Fehler.

Gussfehler diagnostizieren

Fehlerbilder und Ursachenketten

Porosität kann aus Gasbildung oder Erstarrungsschrumpfung entstehen. Kaltschweißstellen beziehungsweise Kaltläufe können mit unzureichender Fließfähigkeit oder ungünstiger Formfüllung zusammenhängen. Sand- und Schlackeneinschlüsse weisen auf Formstoff-, Schmelze- oder Strömungseinflüsse hin. Ursachen werden nicht allein aus einem Foto bewiesen.

Systematische Ursachenanalyse

Erstelle eine Fehlerbeschreibung mit Ort, Häufigkeit und Losbezug. Nutze Ishikawa-Kategorien Mensch, Maschine, Material, Methode, Messung und Umwelt. Vergleiche Prozessdaten, dokumentiere Hypothesen und plane abgesicherte Versuche. Verändere niemals eigenmächtig sicherheitsrelevante Maschinenparameter.

Statistische Qualitätssicherung

Kennzahlen und Regelkarten

Die Ausschussquote ist Ausschussteile geteilt durch geprüfte Teile mal 100 Prozent. Bei 12 Ausschussteilen unter 300 geprüften Teilen ergibt sich 4 Prozent. Mittelwert und Spannweite beschreiben Messreihen; Regelkarten helfen, Prozessveränderungen zu erkennen, ersetzen aber keine Spezifikationsprüfung.

Fähigkeit und Stichproben

Für einen näherungsweise stabilen, normalverteilten Prozess wird Cp=(OSG-USG)/(6s) und Cpk=min((OSG-Mittelwert)/(3s),(Mittelwert-USG)/(3s)) verwendet. Vor Interpretation müssen Messsystem, Verteilung und Prozessstabilität geprüft werden. Eine Stichprobe liefert Unsicherheit und beweist nicht die Fehlerfreiheit jedes einzelnen Gussstücks.

Berufstypischer Modellfall und Qualitätsentscheidung

Synthetischer Prüfauftrag

Ein Los umfasst 200 Pumpengehäuse. Vorgabe für ein Prüfmaß: 80,00 ±0,30 mm. Fünf synthetische Messwerte lauten 79,92; 80,04; 80,10; 80,34; 79,88 mm. Zusätzlich zeigen drei Stücke Porositätsanzeigen. Es gelten nur die im Übungsauftrag genannten Akzeptanzkriterien; eine reale Freigabe ist ausgeschlossen.

Rechnung, Befund und Maßnahme

Zulässiger Maßbereich: 79,70 bis 80,30 mm. Vier der fünf Messwerte liegen im Bereich, 80,34 mm liegt 0,04 mm darüber. Der Mittelwert ist 80,056 mm. Die Stichprobenquote maßlicher Abweichungen beträgt 1/5=20 Prozent und ist keine gesicherte Los-Ausschussquote. Porositätsanzeigen sind anhand einer spezifizierten Bewertungsnorm zu beurteilen; ohne Grenzwerte ist keine endgültige Entscheidung möglich. Das Los wird im Modellfall bis zur Klärung gesperrt, Abweichung und Prüfmittel dokumentiert und eine qualifizierte Nachprüfung angefordert.

Bewertungsraster

Je 0–4 Punkte: korrekte Toleranzgrenzen, rechnerisch richtiger Mittelwert und Anteil, sachgerechte Unterscheidung von Anzeige und Fehler, nachvollziehbare Dokumentation, sicherheitsgerechte Entscheidung. Maximal 20 Punkte; 18–20 sehr gut, 15–17 gut, 11–14 befriedigend, 7–10 ausreichend, darunter Überarbeitung. Musterarbeitsprodukt: Prüfprotokoll mit Loskennung, Merkmal, Grenzwerten, Einzelwerten, Messmittel, Datum, Abweichungsbericht und Entscheidung 'gesperrt bis Klärung'.

Interaktive Aufgaben

= Quiz: Teste dein Wissen

Was legt fest, ob ein Gussstück maßhaltig ist? (Zeichnung mit Grenzmaßen) (!Die Farbe des Gussstücks) (!Die Schichtdauer) (!Die Anzahl der Mitarbeiter)

Welcher Wert liegt außerhalb 50,00 ±0,20 mm? (50,25 mm) (!49,90 mm) (!50,00 mm) (!50,18 mm)

Was kann eine Sichtprüfung nicht zuverlässig ausschließen? (Innere Porosität) (!Sichtbare Oberflächenrisse) (!Sichtbare Grate) (!Offene Oberflächenfehler)

Wie wird die Ausschussquote berechnet? (Ausschuss geteilt durch geprüfte Teile mal hundert) (!Gutteile geteilt durch Ausschuss) (!Ausschuss mal Losgröße) (!Messwert geteilt durch Nennmaß)

Was bedeutet eine Anzeige in der zerstörungsfreien Prüfung? (Ein Befund, der anhand von Kriterien zu bewerten ist) (!Immer einen unzulässigen Fehler) (!Immer einen Messgeräteausfall) (!Automatisch die Freigabe)

Welches Werkzeug strukturiert mögliche Fehlerursachen? (Ishikawa-Diagramm) (!Stückliste) (!Urlaubsplan) (!Lieferschein)

Welcher Grenzwert gilt für 80,00 ±0,30 mm oben? (80,30 mm) (!80,03 mm) (!79,70 mm) (!80,50 mm)

Was ist bei einer Stichprobe wichtig? (Ihre begrenzte Aussagekraft) (!Sie beweist absolute Fehlerfreiheit) (!Sie ersetzt den Prüfplan) (!Sie macht Messunsicherheit irrelevant)

Was ist vor einer Cpk-Bewertung zu prüfen? (Prozessstabilität und Messsystem) (!Nur die Gehäusefarbe) (!Nur die Bestellnummer) (!Nur der Lagerort)

Was geschieht im Modellfall bei ungeklärter Porositätsanzeige? (Sperren und Kriterien klären) (!Ohne Bewertung freigeben) (!Alle Daten löschen) (!Die Anzeige ignorieren)

Rückmeldung: Prüfe jeweils, ob du eine dokumentierte Spezifikation, ein geeignetes Prüfverfahren und eine begründete Entscheidung verwendet hast.

= Memory

Toleranz	Zulässige Abweichung vom Nennmaß
Porosität	Hohlräume im Gussgefüge
Prüfplan	Festlegung von Merkmal und Verfahren
Rückverfolgbarkeit	Zuordnung von Bauteil und Herstellungsdaten
Messunsicherheit	Quantifizierte Unsicherheit des Messergebnisses

Drag and Drop

Ordne den Begriff zu	Erklärung
Sichtprüfung	Äußerlich erkennbare Merkmale
Ultraschall	Schallbasierte Innenprüfung
Zugversuch	Ermittlung mechanischer Kennwerte
Regelkarte	Zeitliche Prozessüberwachung
Sperrvermerk	Vorläufiges Verhindern der Freigabe

Kreuzworträtsel

Porosität	Wie heißen Hohlräume im Gussgefüge?
Toleranz	Wie heißt der zulässige Maßbereich?
Prüfplan	Welches Dokument ordnet Merkmale und Verfahren zu?
Härte	Welche Eigenschaft wird durch Eindrücken geprüft?
Schwindung	Wie heißt die Volumenabnahme bei Erstarrung?
Stichprobe	Wie heißt eine ausgewählte Teilmenge eines Loses?

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Lückentext

Offene Aufgaben

Leicht

Aufgabe 1: Erstelle ein Glossar zu sechs Qualitätsbegriffen mit je einem Beispiel.
Aufgabe 2: Markiere Grenzmaße in drei selbst gezeichneten Maßketten.
Aufgabe 3: Entwirf ein Prüfprotokoll mit Pflichtfeldern.
Aufgabe 4: Beschreibe drei mögliche Gussfehler anhand selbst erstellter Skizzen.

Standard

Aufgabe 5: Berechne die Ausschussquote aus 9 fehlerhaften von 240 geprüften Teilen und interpretiere sie.
Aufgabe 6: Vergleiche Sichtprüfung und Ultraschallprüfung in einer Entscheidungstabelle.
Aufgabe 7: Erstelle ein Ishikawa-Diagramm für einen hypothetischen Porositätsbefund.
Aufgabe 8: Prüfe die fünf Messwerte des Modellfalls und begründe den Sperrvermerk.

Schwer

Aufgabe 9: Entwirf einen risikoorientierten Prüfplan für ein synthetisches Pumpengehäuse.
Aufgabe 10: Berechne Cp und Cpk aus fiktiven Daten mit Mittelwert 80,05 mm, s=0,05 mm und Grenzen 79,70 und 80,30 mm; bewerte Voraussetzungen.
Aufgabe 11: Plane einen abgesicherten Ursachenvergleich für Porosität ohne reale Anlagenversuche.
Aufgabe 12: Verfasse einen vollständigen synthetischen 8D-Kurzbericht mit Nachweis der Wirksamkeitsprüfung.

Lernkontrolle

Qualitätsprüfung: Erläutere, warum ein Messwert innerhalb der Toleranz bei hoher Messunsicherheit trotzdem eine Entscheidungsregel verlangt.
Qualitätsprüfung: Begründe die Auswahl zweier Prüfverfahren für oberflächenoffene und innere Fehler.
Qualitätsprüfung: Berechne 7/175 als Prozentwert und unterscheide Stichproben- von Losquote.
Qualitätsprüfung: Interpretiere einen Trend in einer fiktiven Regelkarte und formuliere eine sichere Reaktion.
Qualitätsprüfung: Entscheide im Modellfall über die nächsten Dokumentationsschritte und nenne fehlende Kriterien.
Qualitätsprüfung: Vergleiche die Ursachen von Gasporen und Lunkern anhand von Hypothesen.

Lernnachweis

Abzugeben sind ein Prüfplan, ein vollständig gerechnetes Protokoll des Modellfalls, eine Fehlerursachenanalyse, eine begründete Qualitätsentscheidung und eine Reflexion über Unsicherheit. Musterlösung: Grenzwerte 79,70–80,30 mm; Mittelwert 80,056 mm; ein Messwert außerhalb; vorläufige Sperre. Für die Cp/Cpk-Zusatzaufgabe: Cp=2,00; Cpk≈1,67 unter den genannten Modellannahmen. Bewertet werden Fachrichtigkeit, Rechenweg, Nachvollziehbarkeit, Sicherheit und Transfer.

OER und Wikipedia

Quellen und weiterführende Materialien: BIBB-Berufsprofil Gießereimechaniker; KMK-Rahmenlehrpläne; Wikipedia: Qualitätssicherung; Wikimedia Commons: Foundries. Bei externen Bildern und Videos sind Lizenz und konkrete Datei vor einer Einbettung einzeln zu prüfen; daher werden hier keine ungeprüften Medien eingebettet. Die Angaben zur Prüfungsstruktur und Fachrichtung sind anhand der aktuellen amtlichen Dokumente vor einer realen Prüfungsplanung zu verifizieren.