Lünettenring: 1.000 Stück, sieben gebrochene Klauenwurzeln
In einem Beispielprotokoll brachen an 1.000 Stück eines Lünettenrings aus Zamak 5 sieben Klauenwurzeln, und die Presse, die die Ringe setzte, zeigte 320 N gegen ein Fenster von 80–200 N. Ein Wurzelradius von R0,2 mm plus ein Hubanschlag an der Presse brachte die Bruchzahl auf demselben Prüfstand und mit demselben Gegenstück auf null.
Der Ring ist ein Band mit Ø26,0 mm, einer Wand von 0,8 mm und drei Innenklauen im 120°-Versatz, alles Konstruktionsziele. Die drei Klauen drücken auf die Glaskante. Die Klauenhöhe wird auf 1,2±0,05 mm gehalten, das Gewicht liegt bei 1,8±0,2 g, und die Legierung ist Zamak 5 nach ASTM B86 AC41A im Gusszustand.
Woran scheiterte das Los von 1.000 Stück?
Sieben Ringe aus einem Los von 1.000 Stück fielen beim Einpressen durch, und alle sieben an einer Klauenwurzel. Eine Ringlehre am Außendurchmesser und eine Sichtprüfung nach der Galvanik sehen keine Klauenwurzel, deshalb zeigte sich der Fehler erst an der Presse. Beide Prüfungen lesen die Außenseite des Bandes; der Querschnitt, der bricht, liegt innen und ist im montierten Zustand verdeckt.
Das Muster deutete auf ein Merkmal und nicht auf Zufallstreffer. Die Wurzel ist der Übergang von der Klaue in das Band und der dünnste Querschnitt des Teils. Eine Bruchfläche ohne Lunker schloss Gießporosität an der Bruchstelle aus und ließ den Querschnitt der Wurzel als lasttragende Stelle stehen. Eine scharfe Ecke bündelt diese Last in einem Querschnitt von wenigen Zehntelmillimetern Dicke, und ein Radius verteilt sie über genau diese Fläche.
Wie viel Presskraft sahen die fehlerhaften Ringe?
Die Presskraft an den fehlerhaften Ringen wurde auf dem Prüfstand mit montiertem Gegenstück mit 320 N abgelesen. Das Freigabekriterium liegt bei 80–200 N, der Messwert lag also beim 1,6-Fachen der Obergrenze von 200 N. Das Band ist zweiseitig, weil beide Richtungen versagen: Unter 80 N sitzt der Ring so lose, dass das Glas sich heben oder drehen kann; über 200 N trägt die Wurzel mehr, als ihr Querschnitt hält.
Kraft kommt aus dem Hub, und eine nach Gefühl eingestellte Presse fährt an einem dünnen Band zu weit. Ohne Anschlag wiederholt sie nur, was der Bediener beim ersten Hub gefühlt hat. Ein Hubanschlag ist Werkzeug und wird einmal für die Presse kalkuliert, während eine scharfe Wurzel in jedem Montagelos als Ausschuss zurückkommt. Die Zeilen unten sind das Beispielprotokoll.
| Lauf | Presskraft (N) | Grenze (N) | Gebrochene Klauenwurzeln (Stück) |
|---|---|---|---|
| Erstes Los, 1.000 Stück | 320 | 80–200 | 7 |
| Wiederholung nach R0,2 und Hubanschlag | Im Band | 80–200 | 0 |
Welche Gussänderung behob die Klauenwurzel?
Das Werkzeug bekam einen Radius von R0,2 mm an der Klauenwurzel, die Legierung blieb dieselbe. Zwei Konstruktionsziele entscheiden, wie diese Wurzel gefüllt wird: ein Mittelanguss und ein Überlauf, der außerhalb der Klauenwurzeln sitzt, damit Metall nachfließt, solange der Querschnitt erstarrt. Der Anguss sitzt in der Mitte des Rings, der Überlauf am Rand der Kavität, und beide sind Werkzeuglayout statt Nacharbeit.
Das Werkzeug ist ein Einsatz aus 8407 mit acht Kavitäten und einem Konstruktionsziel von 500.000 Schüssen. Radiusarbeit wird einmal kalkuliert und bleibt im Werkzeug, deshalb gehört der Hinweis zum Dünnwandguss auf die Zeichnung, bevor der Schnitt fällt. Nach dem Schnitt ist derselbe Radius eine Werkzeugänderung mit Termin.
Was hinderte die Presse am Überfahren?
Ein Hubanschlag hält den Stößel unterhalb der 320 N, bei denen die Wurzeln gebrochen sind. Er wird gegen das Band von 80–200 N auf demselben Prüfstand und mit demselben Gegenstück eingestellt und ändert die Presse statt des Rings. Als mechanische Grenze hängt er nicht von der Tagesform des Bedieners ab.
Der Ring hat keine zweite Pressung. Einmal gesetzt, hält er das Glas, und das Gehäuse schließt darüber. Eine gebrochene Wurzel macht den Ring also zu Ausschuss, nachdem das Glas schon sitzt. Ein Anschlag schützt ein Los, das sich nicht nacharbeiten lässt, und ein zweiter Pressvorgang ist kein Nacharbeitsweg, sondern ein neuer Lastfall.
Wie wird eine Klauenwurzel heute geprüft?
Zwei Prüfungen geben die Wurzel frei: Die eine liest die Montage, die andere die Ursache. Die Presskraft wird gegen das Gegenstück gelesen und muss im Band von 80–200 N landen. Kommt es doch zum Bruch, darf die Bruchfläche keinen Lunker zeigen, was einen Gussfehler von einem Pressfehler trennt.
Die Klauenhöhe wird nach dem Guss durch Beschnitt der Innenklauen gesetzt und danach mit einer Höhenmessschraube auf 1,2±0,05 mm gelesen. Der Außendurchmesser wird mit einer Ringlehre auf Ø26,0 0/−0,05 mm geprüft, die Ebenheit auf einer Messplatte mit Fühlerlehre auf 0,05 mm. Die Ringlehre ist ein Gut-Nichtgut-Werkzeug und liefert keine Zahl, sondern ein Ja oder Nein. Die Zeilen unten tragen die Angaben.
| Merkmal | Ziel (mm) | Zulässig (mm) | Messmittel |
|---|---|---|---|
| Klauenhöhe | 1,2 | 1,15–1,25 | Höhenmessschraube |
| Wurzelradius | R0,2 | Keine scharfe Ecke | Werkzeugprüfung |
| Außendurchmesser | Ø26,0 | 25,95–26,00 | Ringlehre |
| Ebenheit | 0,05 | 0,05 max. | Messplatte und Fühlerlehre |
| Bruchfläche | Dichtes Metall | Kein Lunker | Sichtprüfung |
Die Kette, die diese Prüfungen trägt, läuft über Druckguss, Entfernen des Angusses, Trommelentgraten, Klauenbeschnitt, Polieren und Galvanik. Jeder Schritt davor kann den Querschnitt verändern, ohne dass es am Außenband sichtbar wird. Die Montagepassung ist die andere Hälfte, und die Prüfung der Passung nach der Nachbearbeitung beginnt am Bezug auf der Bodenfläche des Rings.
Was belegt dieser Fall nicht?
Der Fall belegt eine Kette: ein Wurzelradius und ein Pressenhub brachten ein Los von sieben Brüchen auf null, gelesen auf demselben Prüfstand. Er belegt nicht die Ausbeute einer vollen Produktionsserie, weil ein Los, eine Gehäusecharge und eine Presse das ganze Protokoll sind und keine dieser Größen wiederholt wurde.
Die Einsatzbedingung setzt die Grenze. Der Ring sitzt in einem trockenen Gehäusehohlraum ohne korrosive Medien und wird nach der Montage nicht repariert; ein Teil, das zerlegt und erneut gepresst wird, fällt also aus diesem Protokoll. Ein dünnwandiger Uhrgehäuserahmen trägt dasselbe Wandproblem an einem größeren Teil, dort ist die Galvanik die Variable und nicht die Presskraft.
Eine Zeichnung, die den Wurzelradius, das Presskraftband und das Gehäuse nennt, gegen das die Kraft gelesen wurde, macht aus dem nächsten Angebot drei Zeilen, die ein zweiter Lieferant treffen muss. Drei Zeilen sind wenig, aber sie machen zwei Angebote vergleichbar. Dieselben Angaben sagen, ob die Wurzel Werkzeugarbeit ist oder eine Gussänderung.
