Prooftest und dessen Aussagekraft

[Patrick]

#24697

Hallo,

ich mache zum Ausschließen von fehlerhaften Teilen einen Drucktest mit dem 2,5fachen des Einsatzdruckes. Was sagt dessen Bestehen über die Druckfestigkeitsverteilung der restlichen Teile aus? Kann ich nun von einer Überlebenswahrscheinlichkeit von 100 % der restlichen Teile ausgehen?

Vielen Dank für alle Antworten.
Patrick

geändert von – Patrick on 14/12/2011 08:31:08

[Michael]

#60600

Hallo Patrick!

Ich verstehe das jetzt so, der Betriebsdruck ist z. B. 10 Bar und Du prüfst mit 25 bar. Wer sagt das die Teile nicht genau dadurch beschädigt werden? Prüfst Du zu 100%? Gibt es Vorschriften, Forderungen, gesetzliche Regelungen, etc. zu dem Produkt? Wenn das bisher funktioniert hat und nichts vorgeschrieben ist und keinerlei Reklamationen vorliegen, würde ich sagen das diese Prüfmethode genau das belegt was ihr prüfen müsst oder wollt.

Gruß
Michael

[Patrick]

#60601

Hallo Michale!

Ja, wir prüfen mit 25 bar um bei maximal 10 bar einsetzen zu können. Und ja, ich prüfe zu 100 %. Das Problem ist nun, daß trotz der Prüfung bei einer nachfolgenden Lieferung wiederum Teile ausgefallen sind. Also bleibt die Frage, wie sinnvoll der Test ist – was ich also erreiche hinsichtlich der Aussage über die Qualität der verbleibenden Teile.
Ziel ist die Aussage, daß die Ausfallwahrscheinlichkeit bei 0,1 % (wahlweise 0,01 %, 0,001 %, 0,0001 %) liegt… Geht das so?

Gruß
Patrick

[Michael]

#60603

Hallo Patrick!

Alsi Statistik ist jetzt nicht so mein Ding, aber dafür gibt es hier jemanden. Was mich mehr interessieren würde: Könnt ihr ausschließen das der Ausfall der Teile nicht durch eure Überlastung bei der Druckprüfung kommt? Oder werden die Teile beim Kunden überlastet und der weiß garnichts von diesen Überlastwerten weil er nichts prüft oder aufzeichnet.

Gruß
Michael

[medi12]

#60604

Servus Patrick,

einfache Frage, testet ihr denn mit ähnlichen oder identischen Medien? Und sind denn die verwendeten Komponenten für das im Einsatz verwendete Medium geeignet?

Einfaches Beispiel: Ihr teste mit 25bar Luft, der Einsatz erfolgt aber mit 10bar Fluor. Wäre nicht optimal.

Gruß,
Medi

[Patrick]

#60605

Hallo Miichael,

nun die Vorschädigung der Teile durch den Überlastdruck wurde schon diskutiert, an einzelnen Teilen ausprobiert und widerlegt.

Hallo Medi,

wir prüfen mit dem Einsatzmedium ;-)

Gruß
Patrick

[Frank_Hergt]

#60607

Hallo Patrick!

Habe ich das richtig verstanden: Ihr prüft mit dem 2,5-fache Druck eine Stichprobe?

Dann sagt das Ergebnis über den Rest des Loses bzw. über die nächste Lieferung leider gar nichts. Die Aussagekraft ist abhängig vom Fertigungsprozeß. Alle gängigen statistischen Aussagen gehen davon aus, daß die Druckfestigkeit normalverteilt ist. Das muß aber definitiv nicht so sein! 1. kann die Verteilung anders sein und 2. kann es Ausreißer geben, die statistische Aussagen völlig unmöglich machen. Wenn wir z.B. über Gußteile reden und Du hast über einen unsauberen Prozeß oder eine ungeeignete Konstruktion in manchen Teilen große Lunker oder Poren, dann reißt’s da halt, obwohl das Teil direkt vorne dran perfekt in Ordnung war.
Für weitere Aussagen bräuchten wir von Dir noch deutlich mehr Details. Habt Ihr die Ausfallursache an den ausgefallenen Teilen ermittelt?

Schöne Grüße

Frank

„and pray that there’s intelligent life somewhere up in space,
‚cause there’s bugger all down here on earth!“ (Monty Pythons / Galaxy Song)

[Frank_Hergt]

#60608

@Medi: Ein Drucktest mit Fluor erzeugt fast immer unangenehme Diskussionen mit dem Prüfmittelbau und dem Sicherheitsbeauftragten…..

[Patrick]

#60609

Hallo Frank,

ich prüfe mit dem 2,5fachen des Einsatzdruckes _alle_ Teile! Habe also einen entsprechend hohen Ausfall zu verkraften.
Leider ist davon auszugehen, daß das verwendete Material keine anderen Festigkeiten zuläßt. Da es aber bisher das einzig verfügbare ist und der Kunde eine Nullfehlerlieferung fordert … prüfen wir nun alle Teile und liefern nur die guten aus. Das „ABER“: In der letzten Lieferung fielen im Einsatz trotzdem zwei Teile aus… <Ironie> Zum Schluß führt dies zum Prüfen mit maximalem Überdruck und der Auslieferung von null Teilen. </Ironie>.

Daher meine Frage was das Wissen um eine Ausfallquote von 15 % bei 25 bar über die Ausfallquote bei 10 bar aussagt.

Gruß
Patrick

[medi12]

#60610

@Frank: Ich geb zu, das Beispiel war ein bissle extrem. ;-)

[Frank_Hergt]

#60611

Hallo Patrick!

Also noch mal wiederholt, um sicherzugehen, daß ich’s verstanden habe:

100%-Prüfung mit 2,5-fachem des Einsatzdrucks. Danach fallen geprüfte Teile beim Kunden bei Einsatzdruck aus.

Möglichkeiten:
– Vorschädigung durch die Prüfung. WIE ist das wiederlegt worden? Wenn in der Prüfung Teile ausfallen, kannst Du m.E. mit Sicherheit davon ausgehen, daß zumindest manche, die die Prüfung bestanden haben, vorgeschädigt sind.
– Beschädigung durch die Einsatzbedingungen. Das war Medis Punkt. Selbst wenn Ihr mit dem Prozeßmedium prüft, ist das ja nur eine kurze Exposition. Auf Dauer kann das anders aussehen.
– Der Kunde hat in Wirklichkeit einen höheren Einsatzdruck als er angibt. Hatten wir auch schon. Kein Witz, es gibt Firmen, die wissen genausowenig, was in ihren technischen Prozessen läuft wie in ihrer Organisation. Ein weiteres Risiko sind Druckspitzen. Dampfexplosionen in Kraftwerken sind ein Klassiker. In Flüssigkeiten sind schnell schließende Ventile in Rohrleitungen das häufigste Problem. Den Armaturen macht die kurze Spitze nichts. Ist oft schwer zu beweisen. Du brauchst ein komplett analoges Druckmeßgerät (je billiger, desto besser) und ein Speicheroszi.

Nach wie vor wären mehr Detailangaben nützlich…

Schöne Grüße

Frank

„and pray that there’s intelligent life somewhere up in space,
‚cause there’s bugger all down here on earth!“ (Monty Pythons / Galaxy Song)

[Patrick]

#60615

Hallo Frank!

100%-Prüfung mit 2,5-fachem des Einsatzdrucks. Danach fallen geprüfte Teile beim Kunden bei Einsatzdruck aus.

Ja. Es handelt sich um Keramiken, also katastrophales Strukturversagen ohne Vorwarnung an der schwächsten Stelle. Dies bedeutet leider auch, daß an den Resten der geborstenen Teile immer auch die mittlere Strukturfestigkeit des Materials zu finden ist.

Die von Dir aufgeführten Möglichkeiten:

– Vorschädigung durch die Prüfung. WIE ist das wiederlegt worden? Wenn in der Prüfung Teile ausfallen, kannst Du m.E. mit Sicherheit davon ausgehen, daß zumindest manche, die die Prüfung bestanden haben, vorgeschädigt sind.

Nun, wie gesagt – Keramik. Wenn diese bis 25 bar ertragen hat, dann hat sie die ertragen. Weitergehende strukturmechanische Untersuchungen zeigen keine signifikanten Veränderungen. Auch das unterkritische Rißwachstum wird hier wegen der zeitlichen Abläufe bis zum Versagen beim Kunden ausgeschlossen.

– Beschädigung durch die Einsatzbedingungen. Das war Medis Punkt. Selbst wenn Ihr mit dem Prozeßmedium prüft, ist das ja nur eine kurze Exposition. Auf Dauer kann das anders aussehen.

Berechtigter Einwand. Wird jedoch ausgeschlossen, da bisherige Erfahrungen mit dem Einsatzmedium keinerlei Hinweise auf eine Wechselwirkung zeigten.

– Der Kunde hat in Wirklichkeit einen höheren Einsatzdruck als er angibt. Hatten wir auch schon. Kein Witz, es gibt Firmen, die wissen genausowenig, was in ihren technischen Prozessen läuft wie in ihrer Organisation. Ein weiteres Risiko sind Druckspitzen. Dampfexplosionen in Kraftwerken sind ein Klassiker. In Flüssigkeiten sind schnell schließende Ventile in Rohrleitungen das häufigste Problem. Den Armaturen macht die kurze Spitze nichts. Ist oft schwer zu beweisen. Du brauchst ein komplett analoges Druckmeßgerät (je billiger, desto besser) und ein Speicheroszi.

Das ist der springende Punkt – den ich mit dem Kunden jedoch nicht diskutieren kann;-) Dieser will von mir vielmehr versichert haben, daß ich Nullfehlerteile liefere. Und nur so bekomme ich auch die Handhabe das Gegenteil zu beweisen: Wenn also 100 % der geprüften Teile den Prüfdruck bestanden haben dann _müssen_ bei einem Ausfall beim Kunden andere als die spezifizierten Bedinguzngen herrschen!

Nach wie vor wären mehr Detailangaben nützlich…

Was wäre außerdem noch nützlich?

Vielen Dank für die Hilfe.
Patrick

[Frank_Hergt]

#60618

Hallo Patrick!

Keramik also, das hilft schon weiter. Mir fällt jetzt auf die Schnelle noch ein:

– Mit einem Los die Prüfung mehrfach wiederholen. Wenn die Prüfung ok ist und wirklich nicht vorschädigt (sollte bei Keramik wirklich so sein, da hast Du recht), dann darf bei den weiteren Prüfungen keiner mehr ausfallen. Wenn doch, wird’s interessant.

– Dynamische Lastwechsel. Können auch innerhalb des normalen Einsatzbereiches und, glaube ich, auch bei Keramik, völlig anders wirken als eine statische Belastung. Habt Ihr die Möglichkeit, über’s Wochenende oder so die Teile mit Druckstößen von 10 bar im Sekundentakt zu belasten? Wir setzen für Dauerfestigkeit 2 Mio. Lastwechsel in den Typprüfungen an, aber die Ausfälle kommen bei Euch ja anscheinend ziemlich schnell.

– Zusatzinfos über die Kundenanlage bekommen. Gibt es Wissen bei EUCH über den Kundenprozeß, aus dem sich ableiten läßt, daß es Lastwechsel / Druckstöße / Überlast gibt? Wie gesagt: Rohrleitungen + Ventile? Was für andere Komponenten sind verbaut? Erscheinen die ev. überdimensioniert für 10 bar?

Mehr kommt jetzt erst mal nicht, bis morgen!

Schöne Grüße

Frank

„and pray that there’s intelligent life somewhere up in space,
‚cause there’s bugger all down here on earth!“ (Monty Pythons / Galaxy Song)

[QM-FK]

#60622

Habt Ihr für das Material (Keramik) die Wöhlerkurve bestimmt?

Viele Grüße
QM-FK
—
Don’t think it – ink it.

[QM-FK]

#60623

Ich Zitiere aus einem Lehrbuch:

Hard materials and ceramics are used in load bearing applications at high temperatures and for extended times. Under these conditions the primary failure mode is
often by creep and stress rupture. ‘Creep’ is time-dependent, irreversible plastic deformation under constant load or stress, terminating in time and temperature dependent failure, termed ‘stress rupture’. Ceramics, like metals, begin to creep at homologous temperatures of 0.4-0.5 T,. The melting temperature T, of a structural ceramic is usually well above 2O0O0C, and creep initiates at temperatures well beyond the operating temperatures of heat resistant superalloys. The resistance of ceramics to environmental attack is substantially better than the superalloys, and
certainly far superior to the refractory metals (molybdenum and tungsten, for
example).
Two engineering parameters are commonly used to rank the behavior of materials under creep conditions (constant temperature and applied uniaxial stress): the minimum strain rate and the time to rupture. The first parameter is related to the useful life of components susceptible to shape-change in service (in heat engines, for example), while the second estimates the time-dependent failure probability.
The deformation and damage mechanisms in creep of ceramics and hard materials are similar to those in metals [150,151]. Under normal loading conditions (in the absence of severe elastic constraint) ceramics fracture at room temperature before any significant plastic flow. Dislocation glide in ionically bonded ceramics is complicated by the presence of both anions and cations, which create electrostatic (Coulombic) barriers to shear. As in metals, three creep regimes have been identified. The initial high strain-rate, observed on applying the load, decreases rapidly as mobile slip dislocations are exhausted and boundary shear leads to grain interlocking at the triple junctions. This primary, transient creep terminates at the minimum creep rate, which may then persist for most of the creep life, corresponding to the second, steady state, creep regime.
The mechanisms responsible for fracture in structural ceramics at elevated temperatures have been reviewed [154]. Sensitivity to flaws or microstructural inhomogeneities which nucleate microcracks are among the failure mechanisms. The flaws which control failure under creep conditions are different from those responsible for fast fracture at room temperature. A common feature is the development of cracks through gradual damage accumulation, depend on the microstructure. The role of cracks in the deformation and fracture behavior of polycrystalline structural ceramics have been reviewed [155].

Mechanical fatigue under cyclic loading is a common cause of failure in engineering
systems. Fatigue cracks usually initiate at sources of stress concentration: re-entrant
angles in component design, hard inclusions and aggregates, residual porosity, or shrinkage cracks. However, the parameter controlling crack advance in metals and alloys is the stress intensity factor at the fatigue crack tip after nucleation, and observed values of the SIF for fatigue crack propagation are significantly below the fracture toughness (KIc) of the material. In these ductile materials dislocation mobility at the crack tip during loading and unloading in the fatigue stress cycle determines the rate of crack growth. The semiempirical Paris’ law [l0] describes this rate of crack advance as a function of the number of load cycles, expressed in terms of the SIF amplitude.

Viele Grüße
QM-FK
—
Don’t think it – ink it.

[Autor]

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