1 Fertigungstechnik - Ausbildungsleitfaden
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1 <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
1.1 Zerspanende Fertigung: Bohren<br />
1.1.1 Nenne einige Bohrmaschinentypen!<br />
• Handbohrmaschinen<br />
• Tischbohrmaschinen<br />
• Säulenbohrmaschinen<br />
• Reihenbohrmaschinen<br />
• Mehrspindelbohrmaschinen<br />
• Auslegerbohrmaschinen<br />
• Bohrwerk<br />
• Schwenkbohrmaschinen<br />
1.1.2 Nenne einige Bohrwerkzeuge!<br />
• Spiralbohrer<br />
• Kleinstbohrer<br />
• Anbohrer<br />
• Kurzstufenbohrer<br />
• Zentrierbohrer<br />
• Aufbohrer (Spiralsenker)<br />
• Bohrer mit Wendeschneidplatten<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
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1.1.3 Wie ist ein Spiralbohrer aufgebaut?<br />
1.1.4 Nenne einige Vorteile des Spiralbohrers!<br />
• Günstige Winkel an der Schneide<br />
• Gleichbleibender Durchmesser beim Nachschleifen<br />
• Gute Einspannmöglichkeit<br />
• Gute Führung im Werkstück<br />
• Selbständige Spanabfuhr<br />
• Gute Zufuhr des Kühlschmierstoffes<br />
1.1.5 Aus welchen Werkstoffen werden Bohrer hergestellt?<br />
• Legierter Werkzeugstahl<br />
• Schnellarbeitsstahl (beschichtet)<br />
• Hartmetall (beschichtet)<br />
1.1.6 Wie groß sind die wichtigsten Winkel beim Spiralbohrer für<br />
Stahl?<br />
• Spitzenwinkel 118°<br />
• Freiwinkel ca. 3 – 5°<br />
• Querschneide zur Hauptschneide 55°<br />
1.1.7 Warum werden große Bohrer ausgespitzt?<br />
• Verringerung der Vorschubkraft<br />
• Verbesserung des Spanablaufes<br />
Querschneidenlänge ≈ 10% vom Bohrerdurchmesser<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
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1.1.8 Nenne einige Schleiffehler beim Spiralbohrer und deren<br />
Auswirkung!<br />
• Freiwinkel zu klein: Vorschubkraft zu groß, Bohrerbruch<br />
• Freiwinkel zu groß: Schneide bricht aus, Bohrer hakt ein<br />
• Schneiden ungleich lang: Bohrung wird zu groß<br />
• Schneidenwinkel ungleich: eine Schneide schneidet, sie wird schnell stumpf<br />
1.1.9 Nenne einige Senkwerkzeuge!<br />
• Flachsenker<br />
• Senker mit Führungszapfen<br />
• Kegelsenker<br />
• Spiralsenker<br />
• Rückwärtssenker<br />
1.1.10 Welchen Vorteil bieten Senker mit auswechselbaren<br />
Führungszapfen?<br />
• Einfaches Nachschleifen<br />
• Universell einsetzbar, da Führungszapfen und Senker ausgewechselt werden können<br />
1.1.11 Was ist Reiben?<br />
Reiben ist ein Aufbohren mit geringer Spanungsdicke zur Herstellung passgenauer<br />
Bohrungen mit hoher Oberflächengüte.<br />
1.1.12 Wie ist eine Handreibahle aufgebaut?<br />
• Langer Anschnitt<br />
• Führungsteil<br />
• Hals<br />
• Schaft mit Vierkant<br />
Die Zahnteilung der Reibahlen sind ungleich!<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
1.1.13 Nenne einige verschiedene Reibwerkzeuge!<br />
• Handreibahle<br />
• Maschinenreibahle<br />
• Kegelreibahle<br />
• Verstellbare Reibahle<br />
• Gerade genutete Reibahle<br />
• Drallgenutete Reibahle mit Rechtsdrall<br />
• Drallgenutete Reibahle mit Linksdrall<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
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1.1.14 Welche Vorteile haben Reibahlen mit gerader Zähnezahl und<br />
ungleicher Teilung?<br />
• Um Schwingungen, Rattermarken und Kreisformfehler zu vermeiden<br />
• Einfaches Messen des Durchmessers<br />
1.1.15 Worauf ist beim Arbeiten mit einer Handreibahle zu achten?<br />
• Nicht zuviel Materialzugabe<br />
• Reibahle senkrecht ansetzen<br />
• Nur im Uhrzeigersinn drehen<br />
• Reichhaltiges Schmieren<br />
1.1.16 Wie können Unfälle an Bohrmaschinen vermieden werden?<br />
• Werkzeug und Werkstück fest und sicher spannen<br />
• Richtige Arbeitskleidung<br />
• Bei längeren Haaren Haarschutz tragen<br />
• Späne nicht mit den Fingern entfernen<br />
• Nur bei Stillstand der Maschine Reinigungs- und Messarbeiten durchführen<br />
• Elektrische Anlage in Ordnung halten<br />
1.1.17 Worauf ist beim Schneiden von Gewinden in Grundlöcher zu<br />
achten?<br />
• Grundloch tiefer als nutzbare Gewindelänge bohren, da das Gewinde nicht bis auf den<br />
Grund der Bohrung geschnitten werden kann<br />
• Gewindebohrer mit Drall verwenden<br />
1.1.18 Warum müssen Gewindekernlöcher angesenkt werden?<br />
Damit der Gewindebohrer besser anschneidet und die äußeren Gewindegänge nicht<br />
herausgedrückt werden.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
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1.2 Zerspanende Fertigung: Drehen<br />
1.2.1 Erkläre den Begriff "Drehen"!<br />
Drehen ist Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide und kreisförmigen<br />
Schnittbewegungen. Meist führt das Werkstück die Drehbewegung aus. Das einschneidige<br />
Werkzeug ist fest eingespannt und wird an der zu bearbeitenden Fläche entlang geführt.<br />
1.2.2 Welche Drehverfahren werden angewendet?<br />
• Runddrehen<br />
• Plandrehen<br />
• Schraubdrehen<br />
• Unrunddrehen<br />
• Profildrehen<br />
• Formdrehen<br />
• Gewindedrehen<br />
• Stechdrehen<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
1.2.3 Wie können Werkstücke beim Drehen gespannt werden?<br />
• Zweibackenfutter<br />
• Dreibackenfutter<br />
• Vierbackenfutter<br />
• Axialspannfutter<br />
• Planscheibe<br />
• Kraftspannfutter<br />
• Spannen zwischen den Spitzen<br />
• Spannzangen<br />
• Spanndorne<br />
1.2.4 Welche Werkstücke werden auf der Planscheibe gespannt?<br />
Große und unregelmäßig geformte Werkstücke.<br />
Achtung: bei Unwucht - Gegengewicht anbringen und Drehzahl verringern<br />
1.2.5 Wie müssen Werkstücke zwischen den Spitzen eingespannt<br />
werden?<br />
• Richtiger Spanndruck<br />
• Werkstückverlängerung durch Spanungswärme ausgleichen<br />
• Bei festen Spitzen unbedingt schmieren<br />
• Mitnahme des Werkstückes erfolgt durch Mitnehmer (Drehherz)<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
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1.2.6 Welche Vorteile bieten Stirnseitenmitnehmer?<br />
• Geringe Fliehkräfte<br />
• Werkstück kann über die ganze Länge bearbeitet werden<br />
• Hohe Rundlaufgenauigkeit<br />
• Sehr schnelles, sicheres Spannen<br />
1.2.7 Welche Vorteile bieten Spannzangen?<br />
• Blanke Teile werden schnell und genau zentrisch gespannt<br />
• Sehr kleine Schwungmasse<br />
• Hohe Drehzahlen möglich<br />
• Keine Beschädigung der Oberfläche<br />
• Hohe Rundlaufgenauigkeit<br />
1.2.8 Wozu dient der Setzstock (Lünette)?<br />
• Zum Abstützen längerer schlanker Wellen (mitlaufender Setzstock)<br />
• Zum Innendrehen, Plandrehen und Bohren langer Teile (feststehender Setzstock)<br />
1.2.9 Welche Möglichkeiten gibt es, Kegel zu drehen?<br />
• Verstellen des Oberschlittens<br />
• Verstellen des Reitstockes<br />
• Leitlineal<br />
• Auf NC-gesteuerten Maschinen<br />
1.2.10 Worauf ist beim Einspannen eines Drehmeißels zu achten?<br />
Der Drehmeißel soll möglichst kurz und genau auf Drehmitte gespannt werden.<br />
1.2.11 Welche Aufgabe hat die Leitspindel einer<br />
Universaldrehmaschine?<br />
Sie dient zum Gewindeschneiden.<br />
1.2.12 Welche Gewindeform hat die Leitspindel einer<br />
Universaldrehmaschine?<br />
Trapezgewinde (6 mm Steigung).<br />
1.2.13 Welche Werkstücke werden auf Kopfdrehmaschinen bearbeitet?<br />
Werkstücke mit großem Durchmesser und geringer Länge.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
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1.2.14 Nenne die Hauptgruppen einer Universaldrehmaschine!<br />
Die tragende Baugruppe ist das Drehmaschinenbett mit Führungsbahnen. Es ruht auf dem<br />
Gestell und trägt den Spindelstock, den Reitstock und den Werkzeugschlitten.<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
1.2.15 Welche Möglichkeiten gibt es Exzenter zu drehen?<br />
• Zwischen den Spitzen<br />
• Auf der Planscheibe<br />
• Auf einem Drehdorn<br />
• Mit speziellen Vorrichtungen<br />
1.2.16 Wie kann das Zustellen des Gewindedrehmeißels beim<br />
Schneiden von Spitzgewinden auf der Drehmaschine erfolgen?<br />
• Bei kleiner Steigung und feinen Spänen durch Zustellen mit dem Planschlitten<br />
• Durch wechselseitiges Zustellen mit dem Planschlitten unter gleichzeitigem Verstellen<br />
des Oberschlittens.<br />
• Mit dem schräggestellten Oberschlitten, wobei der Einstellwinkel gleich 90° - halber<br />
Flankenwinkel ist.<br />
1.2.17 Welchen Spanwinkel sollten Formdrehmeißel generell besitzen?<br />
Generell 0 Grad (Gefahr von Formverzerrung).<br />
1.2.18 Von was ist die Wahl der Schnittgeschwindigkeit abhängig?<br />
Die Wahl der Schnittgeschwindigkeit ist abhängig:<br />
• Vom Werkstoff<br />
• Vom Schneidstoff<br />
• Der Kühlschmierung<br />
• Der verlangten Oberflächengüte<br />
• Von der Leistungsfähigkeit der Werkzeugmaschine<br />
• Von der Form des Werkstücks<br />
• Vom Spanquerschnitt<br />
Richtwerte für die Schnittgeschwindigkeit werden aus Tabellen entnommen.<br />
Beispiele:<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
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1.2.19 Welche Unfallverhütungsvorschriften sind beim Drehen zu<br />
beachten?<br />
• Spannbacken dürfen nicht weit aus dem Futter herausragen<br />
• Der Schlüssel des Drehmaschinenfutters ist immer abzuziehen<br />
• Die Spannkraft muss der Werkstückform und der Größe der Zerspankraft angepasst sein<br />
• Bei großer Spanabnahme und Einstellwinkeln unter 90° sind längere Drehteile mit der<br />
Zentrierspitze im Reitstock abzustützen<br />
• Drehspäne nicht von Hand entfernen sondern mit geeignetem Behelf<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
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1.3 Zerspanende Fertigung: Feilen<br />
1.3.1 Wie lauten die Bezeichnungen der Feilen nach der Zahnteilung?<br />
• Schruppfeilen<br />
• Bastardfeilen<br />
• Halbschlichtfeilen<br />
• Schlichtfeilen<br />
• Doppelschlichtfeilen<br />
1.3.2 Welcher Unterschied besteht in der Arbeitsweise zwischen<br />
gehauenen und gefrästen Feilenzähnen?<br />
Die gehauenen Zähne schaben, die gefrästen Zähne schneiden.<br />
1.3.3 Nenne verschiedene Querschnittsformen für Feilen!<br />
• Flachfeilen<br />
• Vierkantfeilen<br />
• Dreikantfeilen<br />
• Halbrundfeilen<br />
• Rundfeilen<br />
1.3.4 Wozu werden Diamantfeilen verwendet?<br />
Für die Bearbeitung von gehärteten Werkstücken.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
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1.4 Zerspanende Fertigung: Räumen<br />
1.4.1 Nenne die Vor- und Nachteile des Räumens gegenüber Stoßen!<br />
Vorteile:<br />
• Maßgenaues Herstellen von Passfedernuten<br />
• Schnelles Arbeiten möglich<br />
• Kurze Rüstzeit<br />
• Mehrere gleiche Teile können gleichzeitig geräumt werden<br />
Nachteile:<br />
• Teure Werkzeuge<br />
• Für jede Form muss ein eigenes Werkzeug verwendet werden<br />
• Erst bei Serien wirtschaftlich<br />
1.4.2 Wie ist ein Räumwerkzeug aufgebaut?<br />
• Schaft<br />
• Einführung<br />
• Zahnung: Schruppzähne, Schlichtzähne, Reservezähne<br />
• Führungsstück<br />
• Endstück<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
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1.5 Zerspanende Fertigung: Schleifen<br />
1.5.1 Was ist Schleifen?<br />
Schleifen ist ein Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden. Die rotierenden<br />
Schleifkörper bestehen aus gebundenen Schleifkörnern und eingeschlossenen Poren, die<br />
als Spankammern dienen.<br />
1.5.2 Welche Vorteile hat das Schleifen?<br />
• Hohe Oberflächengüte<br />
• Gute Bearbeitbarkeit harter und schwerer zerspanbarer Werkstoffe<br />
• Hohes Zeitspanungsvolumen<br />
1.5.3 Welches sind die wichtigsten Schleifmittel?<br />
1.5.4 Was bedeutet Körnung (z.B. 40) bei einem Korundschleifmittel?<br />
Die Körnung gibt Aufschluss über Größe des Schleifkorns und entspricht der Maschenzahl<br />
(40) des Siebes auf 1 Inch Länge.<br />
1.5.5 Welche Aufgabe hat die Bindung einer Schleifscheibe?<br />
Die Bindung hat den Zweck, die einzelnen Körner so lange festzuhalten, bis sie stumpf<br />
geworden sind.<br />
1.5.6 Was ist die Härte der Schleifscheibe?<br />
Der Widerstand des Kornes gegen das Ausbrechen aus dem Kornverband (Kornhaltekraft).<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
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1.5.7 Wie werden Härtegrade der Schleifscheibe gekennzeichnet?<br />
1.5.8 Warum müssen Schleifscheiben gewuchtet werden?<br />
Bei großen, breiten Schleifscheiben und besonders bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten<br />
ist das Auswuchten äußerst wichtig, da die Fliehkräfte der Unwucht drastisch mit der<br />
Drehzahl wachsen (Unfallgefahr, schlechte Oberflächengüte des Werkstückes).<br />
1.5.9 Welche Unfallverhütungsvorschriften sind beim Prüfen und<br />
Aufspannen der Schleifscheibe zu beachten?<br />
• Klangprobe<br />
• Die Schleifscheiben müssen sich leicht auf die Spindel schieben lassen.<br />
• Mindestdurchmesser der Flansche muss 1/3 des Durchmessers bei geraden<br />
Schleifscheiben sein.<br />
• Nur gleich große Flansche mit weichen Zwischenlagen verwenden.<br />
• Probelauf (mind. 5 Minuten bei Höchstdrehzahl)<br />
• Beim Schleifen muss eine Schutzbrille getragen werden!<br />
1.5.10 Welche Angaben sind in einer Schleifkörperbezeichnung<br />
enthalten?<br />
• ISO-Grundform (gerade Schleifscheibe usw.)<br />
• Außendurchmesser<br />
• Breite<br />
• Bohrungsdurchmesser<br />
• Schleifmittel<br />
• Körnung<br />
• Härtegrad<br />
• Gefügekennziffer<br />
• Bindung<br />
• Zulässige Umfangsgeschwindigkeit 35 m/s (Schleifbock, Flächenschleifmaschine)<br />
• Zulässige Umfangsgeschwindigkeit 80 m/s (Winkelschleifer)<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 12
1.5.11 Erkläre folgenden Schleifkörper! 1-450x100x127 A60K 8V 35<br />
1.5.12 Was für Schleifmaschinen gibt es?<br />
• Schleifbock<br />
• Bandschleifmaschinen<br />
• Werkzeugschleifmaschinen<br />
• Flachschleifmaschinen<br />
• Rundschleifmaschinen<br />
• Koordinatenschleifmaschinen<br />
• Profilschleifmaschinen<br />
• CNC – Schleifmaschinen<br />
1.5.13 Was ergeben sich durch CNC - Schleifmaschinen für<br />
Bearbeitungsmöglichkeiten?<br />
CNC- Bahnsteuerrungen mit vier und mehr gleichzeitig steuerbaren Achsen erweitern die<br />
Schleifmöglichkeiten, z.B.<br />
• Gekrümmte Bahnkurven in Tischlängsrichtung<br />
• Bahngesteuertes Formschleifen von Profilen<br />
• Bahngesteuertes Abrichten (Profilieren) von Schleifscheiben mit Diamant- Abrichtern<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
1.5.14 Was ist bei der Handhabung eines Winkelschleifers zu beachten?<br />
• Winkelschleifer nur mit Schleifscheibenschutz in Betrieb nehmen<br />
• Beim Schleifscheibenwechsel immer Netzstecker ziehen<br />
• Schnittgeschwindigkeit – maximale Drehzahl der Schleifscheibe beachten<br />
• Bei Arbeiten mit Trennscheiben besondere Vorsicht (Gefahr des Verkantens)<br />
• Ausreichender Schnittdruck bewirkt rechtzeitiges Ausbrechen des Schleifkornes<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
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1.6 Zerspanende Fertigung: Honen und Läppen<br />
1.6.1 Wodurch unterscheidet sich das Honen vom Läppen?<br />
Honen ist ein Spanen mit gebundenem Korn unter ständiger Flächenberührung des<br />
Werkzeuges (Honstein).<br />
Läppen ist Spanen mit losem Korn, das zwischen dem formübertragenden Läppwerkzeug<br />
und dem Werkstück in ungerichteten Wirkbahnen abrollt.<br />
1.6.2 Wie entstehen die gekreuzten Bearbeitungsriefen beim Honen?<br />
Durch periodisch wechselnde Hubbewegungen des Honsteines verbunden mit einer<br />
Drehbewegung.<br />
1.6.3 Welche Vorteile haben gehonte Zylinder?<br />
Sie haben eine hervorragende Ölhaftung.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 14
1.7 Zerspanende Fertigung: Fräsen<br />
1.7.1 Was ist Fräsen?<br />
Fräsen ist ein Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide zur Herstellung von:<br />
• Eebenen und gekrümmten Flächen<br />
• Nuten<br />
• Wendelnuten<br />
• Verzahnungen<br />
• Gewinden<br />
1.7.2 Welcher Unterschied besteht zwischen Gegenlauffräsen und<br />
Gleichlauffräsen?<br />
• Beim Gegenlauffräsen ist die Drehrichtung des Fräswerkzeuges und die<br />
Vorschubrichtung des Werkstückes entgegengesetzt.<br />
Vorteil:<br />
verhindert das Einhaken des Fräsers<br />
Nachteil:<br />
Standzeit des Fräswerkzeuges wird verkürzt<br />
• Beim Gleichlauffräsen sind die Drehrichtung des Fräswerkzeuges und die<br />
Vorschubrichtung des Werkstückes gleich gerichtet.<br />
Vorteil:<br />
Standzeit des Fräsers erhöht sich wesentlich<br />
Nachteil:<br />
bei konventionellem Fräsen besteht die Gefahr des Einhakens<br />
1.7.3 Nenne einige Fräsverfahren!<br />
Nach der Art der Vorschubbewegung und nach der Art der gefertigten Fläche unterscheidet<br />
man die Fräsverfahren.<br />
• Planfräsen<br />
Mit geradliniger Vorschubbewegung werden ebene Flächen erzeugt:<br />
Umfangs-Planfräsen, Stirn-Planfräsen und Stirn-Umfangs-Planfräsen<br />
• Schraubfräsen<br />
Mit wendelförmiger Vorschubbewegung werden schraubenförmige Flächen erzeugt:<br />
Gewindefräsen, Zylinderschneckenfräsen<br />
• Profilfräsen<br />
Das Profil des Fräsens bildet sich auf dem Werkstück ab: Längs-Profilfräsen und<br />
Rund-Profilfräsen<br />
• Rundfräsen<br />
Mit kreisförmiger Vorschubbewegung werden zylindrische Flächen erzeugt:<br />
Außen-Rundfräsen und Innen-Rundfräsen<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 15
• Wälzfräsen<br />
Das profilierte Fräswerkzeug fürht mit der Vorschubbewegung gleichzeitig eine<br />
Wälzbewegung aus: Zahnradfräsen, Keilwellenfräsen<br />
• Formfräsen<br />
Durch gesteuerte Vorschubbewegungen werden beliebige ebene oder räumliche Flächen<br />
hergestellt: Freiformfräsen (Gravieren), Nachformfräsen, NC-Formfräsen<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 16
1.7.4 Nach welchen Merkmalen werden Fräswerkzeuge eingeteilt?<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 17
1.7.5 Welche Schneidstoffe finden bei Fräswerkzeugen Anwendung?<br />
• Schnellarbeitsstahl (unbeschichtet u. beschichtet)<br />
• Hartmetall (beschichtet)<br />
• Schneidplatten aus Hartmetall oder Schneidkeramik<br />
• Schneidplatten aus Diamant<br />
1.7.6 Welches sind die in der Praxis häufigst verwendeten<br />
Beschichtungsarten?<br />
• TiN - Beschichtung = Titannitrid<br />
• TiCN - Beschichtung = Titancarbonitrid<br />
• TiALCN - Beeschichtung = Titanaluminiumcarbonitrid (für gehärtete Werkstoffe)<br />
• Diamant - Beschichtung (für Graphit-Bearbeitung)<br />
Steigerung der Oberflächenhärte von 950 HV (HSS) auf über 2000 (TiN) bzw. 3000 HV<br />
(TiCN) und 3600 HV (TiALCN) unter Beibehaltung der Zähigkeitseigenschaften des<br />
Grundkörpers.<br />
1.7.7 Welche Schaftformen besitzen Frässpannzeuge?<br />
Steilkegelschäfte oder Hohlschaftkegel, je nach Ausführung des Spindelkopfs.<br />
1.7.8 Welche Spannwerkzeuge werden beim Fräsen verwendet?<br />
• Aufsteckfräserdorne<br />
• Fräsdorne (ev. mit Gegenhalter)<br />
• Spannzangen<br />
• Flächenspannfutter<br />
• Schrumpffutter<br />
• Bohrfutter<br />
• Kegelschaftaufnahmen (Morsekegel)<br />
1.7.9 Was ist beim Einspannen eines Fräswerkzeuges zu beachten?<br />
• Drehrichtung der Frässpindel und Schneidrichtung des Fräsers müssen übereinstimmen<br />
• Fräser muss fest gespannt sein und genau Rundlaufen<br />
• Beim Fräsen mit Fräsdorn soll der Gegenhalt möglichst nahe am Fräser sein<br />
1.7.10 In welche Bauformen und für welche Verwendungszwecke<br />
werden Fräsmaschinen unterteilt?<br />
Nach Bauform und Verwendungszweck gibt es:<br />
• Konsolfräsmaschinen<br />
• Bettfräsmaschinen<br />
• Sonderfräsmaschinen<br />
Nach Lage der Frässpindel unterscheidet man Waagrecht- und Senkrechtfräsmaschinen.<br />
Nach Art der Steuerung in mechanisch gesteuerte und numerisch gesteuerte<br />
Fräsmaschinen.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 18
1.7.11 Welche Merkmale kennzeichnen eine<br />
Universal-CNC-Fräsmaschine?<br />
• Ausrüstung mit CNC-Bahnsteuerung<br />
• Universalwinkeltisch, ev. austauschbar gegen NC-Rundtisch oder NC-Teilapparat<br />
• Spielfreie Achsantriebe<br />
• Für jede Achse eigene Vorschubantriebe mit direkt messenden Wegmeßsystemen<br />
• Horizontalspindel<br />
• Schwenkbarer Vertikalfräskopf<br />
• Werkzeugschnellspanneinrichtung<br />
• Werkzeugmagazin mit automatischem Werkzeugwechsler<br />
1.7.12 Welche Aufgabe hat das Kühlschmiermittel beim Fräsen?<br />
• Kühlen<br />
• Schmieren<br />
• Wegspülen der Späne<br />
• Erhöhung der Standzeit<br />
• Verbesserung der Oberflächenqualität<br />
• Korrosionsschutz<br />
1.7.13 Welche Arbeiten können mit einem Universalteilapparat<br />
ausgeführt werden?<br />
Es können Fräs- und Teilungsarbeiten ausgeführt werden, wie z.B.<br />
• Sechskantfräsen<br />
• Keilwellen<br />
• Wendelnuten<br />
• Zahnräder<br />
Man unterscheidet direktes und indirektes Teilen.<br />
Das Übersetzungsverhältnis ist vorwiegend 40 : 1.<br />
1.7.14 Wozu werden Plan- und Ausdrehwerkzeuge verwendet?<br />
Zum Aus- und Plandrehen von Bohrungen sowie zum Einstechdrehen auf Fräs- und<br />
Bohrmaschinen.<br />
1.7.15 Wie errechnet sich die Vorschubgeschwindigkeit beim Fräsen?<br />
Vorschub pro Zahn (Tabellenwert in mm) mal Anzahl der Schneiden mal der Drehzahl.<br />
V f = f z . z . n<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 19
1.7.16 Wofür werden Fräsköpfe (Messerköpfe) eingesetzt?<br />
Fräsköpfe werden hauptsächlich zum Planfräsen eingesetzt.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 20
1.8 Zerspanende Fertigung: Erodieren<br />
1.8.1 Was ist funkenerosive Bearbeitung?<br />
Beim Funkenerodieren wird der Werkstoff durch die erodierende Wirkung (elektrische<br />
Entladungen) zwischen Werkstück- und einer Werkzeugelektrode abgetragen. Dabei<br />
schmilzt der Werkstoff auf, wird teilweise verdampft und durch mechanische und elektrische<br />
Kräfte entfernt.<br />
1.8.2 Zu welchen Verfahren gehört das Funkenerosionsverfahren?<br />
Die funkenerosiven Verfahren gehören zu den abtragenden Bearbeitungsverfahren und<br />
damit zur Hauptgruppe Trennen. Es können alle elektrisch leitenden Werkstoffe, auch<br />
gehärteter Stahl und Hartmetall, bearbeitet werden.<br />
1.8.3 Wie werden die Funkenerosionsverfahren eingeteilt?<br />
Diese Abtragungsverfahren werden in funkenerosives Senken und funkenerosives<br />
Schneiden eingeteilt.<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
1.8.4 Welche Bearbeitungen können beim funkenerosiven Senken<br />
durchgeführt werden?<br />
Mit dem funkenerosiven Senken können Bohrungen, Durchbrüche und Einsenkungen<br />
(Gravuren) auch aus dem Vollen gefertigt werden.<br />
1.8.5 Welche Bearbeitungen können beim funkenerosiven Schneiden<br />
durchgeführt werden?<br />
Beim funkenerosiven Schneiden, auch Drahterodieren genannt, dient als<br />
Werkzeugelektrode ein ablaufender Kupfer- oder Messingdraht mit einem Durchmesser von<br />
0,02 - 0,3 mm.<br />
Mit diesem ablaufenden Metalldraht können an Werkstücken genaue Bohrungen und<br />
komplizierte Durchbrüche mit einer Maßgenauigkeit unter 0,005 mm gefertigt werden.<br />
1.8.6 Aus welchen Materialien können Elektroden sein?<br />
• Aus Elektrolytkupfer oder Wolfram-Kupfer-Legierung<br />
• Aus Graphit (leicht - bei großen Elektroden von Vorteil)<br />
• Als Kupfer- oder Messing-Draht verzinkt 0,1 - 0,3 mm dick, Wolfram-Draht 0,02 – 0,1 mm<br />
dick<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 21
1.9 Zerspanende Fertigung: NC-Bearbeitung<br />
1.9.1 Worin liegen die Vorteile der CNC-gesteuerten Maschinen?<br />
• Gleichbleibende Bearbeitungsqualität<br />
• Geringe Ausschuss- und Kontrollkosten<br />
• Kürzere Fertigungszeiten<br />
• Ausbaumöglichkeiten zu weiterer Automation (z.B. durch Werkzeugwechsler)<br />
• Herstellung schwieriger Konturen<br />
• Speichern einmal erstellter Programme<br />
1.9.2 Welche Steuerungsarten von CNC-Maschinen gibt es?<br />
Bei den NC-Maschinen unterscheidet man<br />
• Punktsteuerungen<br />
• Streckensteuerungen und<br />
• Bahnsteuerungen<br />
Punktsteuerungen werden eingesetzt bei Bohrmaschinen, Punktschweißmaschinen oder<br />
Stanzmaschinen.<br />
Die Streckensteuerung findet bei einfachen Werkzeugmaschinen und in der<br />
Montagetechnik ihre Anwendung.<br />
Mit Bahnsteuerungen werden heute fast alle CNC-Werkzeugmaschinen, wie z.B.<br />
Fräsmaschinen, Drehmaschinen oder Bearbeitungszentren ausgestattet.<br />
Hier kann zwischen 2-, 3- oder mehrachsigen Bahnsteuerungen unterschieden werden.<br />
1.9.3 Erkläre den Begriff „Koordinatensystem“!<br />
Die Verfahrwege der Werkzeuge und Werkstücke sind in einem rechtwinkligen<br />
Koordinatensystem festgelegt. Dieses Koordinatensystem (X, Y, Z) wird auf das Werkstück<br />
bezogen.<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
1.9.4 Welche Null- bzw. Bezugspunkte gibt es?<br />
• Werkstücknullpunkt: W<br />
• Maschinennullpunkt: M<br />
• Referenzpunkt: R<br />
• Programmnullpunkt: P<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 22
1.9.5 Welche Möglichkeiten bestehen für die Dateneingabe an<br />
CNC-Maschinen?<br />
Die Dateneingabe erfolgt<br />
• Von Hand<br />
• Disketten oder Datenbank<br />
• Über Datennetz<br />
1.9.6 Erkläre den Aufbau eines NC-Programmes!<br />
Reihenfolge beim Satzaufbau:<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 23
1.10 Fügen und Trennen: Fügen<br />
1.10.1 Erkläre den Begriff "Fügen"!<br />
Durch Fügen werden zwei oder mehrere Werkstücke miteinander verbunden.<br />
Nach der Wirkungsweise unterscheidet man formschlüssiges, kraftschlüssiges,<br />
vorgespannt formschlüssiges und stoffschlüssiges Fügen.<br />
Man unterscheidet zwischen lösbaren und unlösbaren Verbindungen.<br />
Lösbar:<br />
• Formschlüssige Verbindungen<br />
- Passfedern<br />
- Keilwellen<br />
- Passschrauben<br />
- Stiften<br />
- Bolzen<br />
- Nieten (unlösbar)<br />
• Kraftschlüssige Verbindungen<br />
- Schraubenverbindungen<br />
- Klemmverbindungen<br />
- Kegelverbindungen<br />
- Einscheibenkupplungen<br />
• Vorgespannt formschlüssige Verbindungen<br />
- Keilverbindungen<br />
- Stirnzahnverbindungen<br />
- Kegelverbindungen mit Scheibenfedern<br />
Unlösbar:<br />
• Stoffschlüssige Verbindungen<br />
- Schweißverbindungen<br />
- Klebeverbindungen<br />
- Lötverbindungen<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 24
1.11 Fügen und Trennen: Schrauben und Gewinde<br />
1.11.1 Nenne die Bestimmungsgrößen bei Gewinden!<br />
• Gewindeprofil<br />
• Außendurchmesser<br />
• Steigung<br />
• Kerndurchmesser<br />
• Flankendurchmesser<br />
• Flankenwinkel<br />
1.11.2 Nach welchen Kriterien werden Gewindearten eingeteilt?<br />
• Einteilung nach:<br />
- Verwendungszweck<br />
- Profil<br />
- Drehsinn und<br />
- Gangzahl<br />
• Einteilung nach dem Verwendungszweck:<br />
- Befestigungsgewinde, z.B. Spitzgewinde (selbsthemmend)<br />
- Bewegungsgewinde, z.B. Trapez- oder Sägegewinde bei<br />
Antrieben von Werkzeugmaschinen, Kugelgewinde-Spindeln<br />
(nicht selbsthemmend)<br />
• Einteilung nach dem Gewindeprofil:<br />
- Spitz-<br />
- Trapez-<br />
- Säge-<br />
- Flach- und<br />
- Rundgewinde<br />
- Sondergewinde (z.B. Flaschenverschlüsse)<br />
• Einteilung nach dem Drehsinn:<br />
- Rechtsgewinde<br />
- Linksgewinde<br />
- Linksgewinde sind mit den Buchstaben LH (left hand)<br />
zusätzlich gekennzeichnet<br />
• Einteilung nach der Gangzahl:<br />
- eingängige Gewinde<br />
- mehrgängige Gewinde z.B. TR32 x 18 T6<br />
(18 : 6 = dreigängiges Trapezgewinde mit 32mm Nenndurchmesser,<br />
18mm Steigung und 6mm Teilung)<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 25
1.11.3 Welche Flankenwinkel haben metrische ISO-Gewinde und<br />
Withworth-Gewinde?<br />
Metrische ISO-Gewinde: 60° Flankenwinkel<br />
Withworth-Gewinde: 55° Flankenwinkel<br />
1.11.4 Wie unterscheiden sich Regelgewinde von Feingewinden?<br />
Feingewinde haben eine kleinere Steigung als Regelgewinde.<br />
Bei einem Feingewinde wird zusätzlich zum Nenndurchmesser die Steigung angegeben,<br />
z.B. M 16 x 1,5.<br />
1.11.5 Wie werden Schraubenverbindungen unterteilt?<br />
• Durchsteckschrauben<br />
• Einziehschrauben<br />
• Stiftschrauben<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
1.11.6 Welche Kopfformen von Schrauben gibt es?<br />
• Sechskantschrauben<br />
• Zylinderschrauben mit Innensechskant<br />
• Senkschrauben mit Innensechskant<br />
• Zylinderschrauben und Senkkopfschrauben mit Schlitz, Kreutzschlitz und Torx<br />
1.11.7 Wie werden Schrauben nach der Schaftform eingeteilt?<br />
• Stiftschrauben<br />
• Dehnschrauben<br />
• Passschrauben<br />
• Gewindestifte<br />
• Blechschrauben<br />
• Bohrschrauben<br />
• Holzschraube<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
1.11.8 Erkläre die Schraubenbezeichnung "Festigkeitsklasse 12.9"!<br />
Mindestzugfestigkeit:<br />
Rm = 12 . 100 N/mm² = 1200 N/mm²<br />
(1. Zahl (12) wird mit 100 multipliziert)<br />
Mindeststreckgrenze:<br />
Re = 12 . 10 . 9 N/mm² = 1080 N/mm²<br />
(wird durch Multiplikation der 1. Zahl (12)<br />
mit dem zehnfachen Wert der 2. Zahl (9) ermittelt)<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 26
1.11.9 Nenne Anwendungsgebiete von Schrauben aufgrund<br />
ihrer Schaftform!<br />
• Stiftschrauben<br />
- Turbinen<br />
- Motoren und<br />
- Lagergehäuse Innengewinde werden geschont<br />
• Dehnschrauben<br />
- Pleuelstangen<br />
- Hochdruck-Flanschverbindungen<br />
• Passschrauben<br />
- werden eingesetzt, wenn die Schraubenverbindung Querkräfte<br />
aufnehmen muss oder wenn die Lage der Werkstücke zueinander<br />
gesichert werden soll.<br />
• Gewindestifte<br />
- Zur Sicherung der Lage von Werkstücken mit Naben auf Wellen und<br />
Achsen.<br />
• Blechschrauben<br />
- Scharfkantiges Gewinde mit großer Steigung<br />
(Blechverbindungen bis 2,5mm)<br />
• Bohrschrauben<br />
- Werkstoffverbindungen bis 10mm Dicke<br />
(zusätzliche Bohrspitze am Schaftanfang zum Bohren des<br />
Kernloches).<br />
1.11.10 Wie werden Muttern ihrer Form nach unterteilt?<br />
• Sechskantmutter<br />
In Verbindung mit Sechskantschrauben, Schlitzschrauben und Stiftschrauben<br />
• Hutmutter<br />
Verhindern Beschädigung und Korrosion des Gewindeendes; schützen vor Verletzung<br />
durch scharfe Schraubenenden<br />
• Rändelmutter<br />
Wenn die Schraubenverbindung oft von Hand gelöst werden muss, z.B. bei<br />
Vorrichtungen<br />
• Überwurfmutter<br />
Für Rohrverschraubungen<br />
• Kronenmutter<br />
Wenn die Schraubenverbindung mit Splinten gesichert werden soll<br />
• Flügelmutter<br />
Wenn die Schraubenverbindung oft gelöst werden muss, z.B. bei Vorrichtungen<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 27
• Nutmutter<br />
Zum Ein- und Nachstellen des axialen Spiels und zum Befestigen von Wälzlagern auf<br />
Wellen<br />
• Ringmutter<br />
Als Ösen zum Transport von Maschinen<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
1.11.11 Welche Hauptgruppen von Schraubensicherungen gibt es?<br />
• Setzsicherungen<br />
- Federring<br />
- Zahnscheibe<br />
- Fächerscheibe<br />
- Spannscheibe bzw. Tellerfeder<br />
• Losdrehsicherungen<br />
- Sperrzahnschraube<br />
- Klebstoffbeschichtetes Gewinde<br />
• Verliersicherungen<br />
- Kronenmutter mit Splint<br />
- Sicherungsblech<br />
- Geschlitzte Mutter<br />
- Mutter mit Kunststoffring<br />
- Drahtsicherung<br />
- Schraubengewinde mit aufgesinterter Polyamidschicht<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
1.11.12 Welche Werkzeuge kommen beim Anziehen von<br />
Schraubenverbindungen zum Einsatz?<br />
• Maulschlüssel<br />
• Ringschlüssel<br />
• Steckschlüssel<br />
• Hackenschlüssel<br />
• Schraubendreher für Schlitz, Kreuzschlitz und Torx<br />
• Winkelschraubendreher<br />
• Messschlüssel (Drehmomentschlüssel)<br />
• Impulsschrauber (Druckluftschrauber)<br />
• Elektronisch und hydraulisch gesteuerter Schrauber und Spannzylinder<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 28
1.12 Fügen und Trennen: Stiftverbindungen<br />
1.12.1 Welche Aufgaben haben Stiftverbindungen?<br />
Mit Stiftverbindungen werden lösbare Verbindungen hergestellt. Sie werden meist auf<br />
Abscherung beansprucht.<br />
Nach dem Verwendungszweck unterscheidet man<br />
• Passstifte:<br />
sichern die Lage von 2 Bauteilen zueinander.<br />
• Befestigungsstifte:<br />
verbinden 2 oder mehrere Bauteile kraft- und formschlüssig und können somit Kräfte und<br />
Drehmomente übertragen.<br />
• Abscherstifte:<br />
verhindern die Beschädigung von Bauteilen, indem sie als Soll-Bruchstelle bei<br />
unzulässiger Beanspruchung den Kraftfluss unterbrechen.<br />
1.12.2 Wie werden Stifte ihrer Form nach unterteilt?<br />
• Zylinderstifte<br />
• Kegelstifte<br />
• Spannstifte<br />
• Zylinder- und Kegelkerbstifte<br />
1.12.3 Nach welchen Kriterien werden Stifte ausgewählt?<br />
• dem Verwendungszweck<br />
• der verlangten Genauigkeit<br />
• den Kosten<br />
1.12.4 Worin liegt der Vorteil von Spannstiften (Spannhülsen)<br />
gegenüber Zylinderstiften?<br />
• Aufnahmebohrungen für Spannstifte können mit dem Spiralbohrer hergestellt werden<br />
• Das Bohrloch muss nicht gerieben werden (niedere Herstellungskosten)<br />
1.12.5 Welche Verjüngung besitzen Kegelstifte?<br />
C = 1 : 50<br />
(auf 50 mm Länge 1 mm Durchmesserunterschied)<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 29
1.13 Fügen und Trennen: Welle-Nabe-Verbindungen<br />
1.13.1 Welche Verbindungsarten werden angewendet?<br />
Formschluss-Verbindungen<br />
übertragen Kräfte (Drehmomente) durch ineinander passende Formen. Dabei ist eine axiale<br />
Verschiebung von Welle und Nabe möglich.<br />
Vorgespannte Formschluss-Verbindungen<br />
übertragen Kräfte durch Form- und durch Kraftschluss<br />
Kraftschluss-Verbindungen<br />
übertragen Kräfte durch Reibung zwischen Welle und Nabe.<br />
Stoffschluss-Verbindungen<br />
übertragen Kräfte, indem Welle und Nabe miteinander verschweißt, verlötet oder verklebt<br />
werden. Sie sind meist nicht mehr lösbar.<br />
1.13.2 Nenne Beispiele für Formschluss-Verbindungen!<br />
• Passfederverbindung<br />
• Keilwellenverbindungen<br />
• Zahnwellenverbindungen<br />
• Kerbzahn- und Evolventenzahnverbindungen<br />
• Polygonwellenverbindungen<br />
1.13.3 Nenne Beispiele für vorgespannte Formschluss-Verbindungen!<br />
Keilverbindungen:<br />
Einsatz im Großmaschinenbau und bei rauem Betrieb (Neigung 1 : 100)<br />
Die Keile werden unterteilt in<br />
• Treibkeile<br />
• Einlegkeile und<br />
• Tangentialkeile<br />
Stirnzahnverbindungen:<br />
Sind selbstzentrierende Verbindungselemente, bei denen an Planflächen radial<br />
angeordnete Zähne ineinander greifen.<br />
Anwendungsbeispiele:<br />
• Bauteile mit hoher Teilgenauigkeit für Rundschalttische<br />
• Wegen des geringen Platzbedarfes in Getrieben zur Verbindung von Wellen mit<br />
Flanschen eingesetzt.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 30
1.13.4 Nenne Beispiele für Kraftschlussverbindungen!<br />
Bei den Kraftschlussverbindungen können Nabe und Welle in jeder Winkelstellung<br />
verspannt werden. Die Wellen sind glatt ausgeführt und nicht durch Nuten oder<br />
Querbohrungen geschwächt.<br />
Beispiele:<br />
• Ringfeder Spannverbindung<br />
• Druckhülsen<br />
• Spannbuchsen<br />
• Sternscheiben Verbindungen<br />
1.13.5 Auf welche Weise können Naben gegen axiales Verschieben<br />
gesichert werden?<br />
Die Sicherung erfolgt meist formschlüssig durch genormte Sicherungselemente, wie z.B.:<br />
• Stellringe<br />
• Kegelstifte<br />
• Sicherungsringe<br />
• Sprengringe<br />
• Sicherungsscheiben<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 31
1.14 Fügen und Trennen: Press- und Schnappverbindungen<br />
1.14.1 Wie entstehen Pressverbindungen?<br />
Pressverbindungen entstehen, wenn beim Fügen von Bauteilen Übermaß zwischen den<br />
Passflächen vorhanden ist. Pressverbindungen übertragen Kräfte und Drehmomente<br />
kraftschlüssig.<br />
1.14.2 Erkläre den Begriff "Schrumpfen"!<br />
Vor dem Fügen der Pressverbindung wird das Außenteil erwärmt und über das Innenteil<br />
geschoben. Beim Erkalten bildet sich die Pressverbindung durch Schrumpfen des<br />
Außenteiles.<br />
1.14.3 Erkläre den Begriff "Dehnen"!<br />
Können Außenteile wegen ihrer Größe, Form oder wegen möglicher Gefügeänderungen<br />
nicht erwärmt werden, kühlt man das Innenteil (Welle) soweit ab, bis es sich leicht auf das<br />
Außenteil (Bohrung) fügen lässt. Beim Wiedererwärmen dehnt sich das Innenteil und bildet<br />
mit dem Außenteil eine Pressverbindung.<br />
1.14.4 Welche Arbeitsregeln sind beim Anwärmen und Kühlen von<br />
Werkstücken für eine Pressverbindung zu beachten?<br />
• Vorgeschriebene Anwärmtemperaturen sind genau einzuhalten, um<br />
Gefügeveränderungen zu vermeiden.<br />
• Große, sperrige Teile sind gleichmäßig zu erwärmen, da sie sich sonst verziehen.<br />
• Wärmeempfindliche Teile, z.B. Dichtungen müssen vor dem Erwärmen entfernt werden.<br />
• Bei Arbeiten mit Kühlmitteln sind die Sicherheitsvorschriften zu beachten.<br />
1.14.5 Wie funktionieren Schnappverbindungen?<br />
Bei Schnappverbindungen verformt sich ein Fügeteil elastisch und verhakt anschließend<br />
lösbar oder unlösbar.<br />
1.14.6 Welche typischen Befestigungselemente werden für<br />
Schnappverbindungen verwendet?<br />
In Verwendung kommen Klammern und Klipse.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 32
1.15 Fügen und Trennen: Nieten<br />
1.15.1 Nenne die Vor- und Nachteile einer Nietverbindung!<br />
Vorteile:<br />
• Keine Gefügeveränderung<br />
• Kein Verzug<br />
• Keine Festigkeitsminderung<br />
• Unterschiedliche Werkstoffe können miteinander verbunden werden<br />
• Verbindung kann auch bei einseitiger Zugänglichkeit hergestellt werden<br />
• Geringer Energieverbrauch<br />
• Keine Gesundheitsgefahr<br />
Nachteile:<br />
• Überlappungen und Nieten ergeben eine Gewichtserhöhung<br />
• Verbindungsstelle kann je nach Nietkopfform uneben sein<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 33
1.15 Fügen und Trennen: Löten<br />
1.15.1 Erkläre den Begriff "Löten"!<br />
Löten ist ein stoffschlüssiges Fügen und Beschichten von Werkstoffen mit Hilfe eines<br />
geschmolzenen Zusatzmetalls, dem Lot.<br />
Die Schmelztemperatur des Lotes liegt unterhalb der Schmelztemperatur der zu<br />
verbindenden Grundwerkstoffe.<br />
Die Grundwerkstoffe werden benetzt, ohne geschmolzen zu werden.<br />
Durch Löten lassen sich gleiche oder verschiedenartige, metallische Werkstoffe fest, dicht<br />
und leitfähig verbinden.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 34
1.15 Fügen und Trennen: Nieten<br />
1.15.2 Welche Nietarten gibt es?<br />
• Geschlagene Nieten mit Halbrund-, Senk- und Linsenkopf<br />
• Sondernieten, wie z.B. Hohlniete, Dornniete, Pilzniete, Blindeinnietmuttern<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
1.15.3 Welche Werkzeuge finden beim Nieten Anwendung?<br />
• Döpper- bzw. Kopfmacher und Nietzieher für die Handnietung<br />
• Elektrische Nietmaschinen<br />
• Hydraulische Nietpressen<br />
• Drucklufthämmer für die maschinelle Nietung<br />
• Dornnietzange (Blindnietzange)<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 35
1.16 Fügen und Trennen: Löten<br />
1.16.10 Welche Arbeitsregeln sind beim Löten zu beachten?<br />
• Werkstück und Lot sollen rasch und gleichmäßig erwärmt werden<br />
• Arbeitstemperatur und maximale Löttemperatur begrenzen den Löttemperaturbereich<br />
• Der Wirktemperaturbereich des Flussmittels muss größer sein als der<br />
Löttemperaturbereich<br />
• Die Arbeitstemperatur des Lotes muss unter dem Schmelzpunkt des Werkstückes liegen<br />
• Die maximale Löttemperatur darf nicht überschritten werden (Verbrennen, Verdampfen<br />
des Lotes!)<br />
1.18.9 Welche Auswirkung hat die Lötspaltbreite?<br />
Bei richtig bemessener Lötspaltbreite (0,05 - 0,2mm) wird das Lot in den Lötspalt<br />
hineingezogen (Kapillarwirkung).<br />
1.19.8 Welche Aufgabe haben Flussmittel?<br />
Flussmittel lösen Oxide und verhindern weitere Oxidation beim Lötvorgang.<br />
1.20.7 Erkläre folgende Lotbezeichnungen!<br />
S-Sn5PbCu:<br />
Weichlot<br />
Zinn-Blei-Kupfer<br />
50,0% Zinn<br />
1,0% Kupfer<br />
Rest Blei<br />
B-Cu60Zn 870/900:<br />
Hartlot<br />
Kupferbasislot<br />
ca. 59% Kupfer<br />
40,0% Zink<br />
bis 1,3% andere (Si, Sn, Mn, Fe)<br />
1.21.6 In welchen Lieferformen sind Lote erhältlich?<br />
• Blöcken<br />
• Bändern<br />
• Folien<br />
• Stangen<br />
• Drähten<br />
• als Lotformteile sowie<br />
• in Pulver- und Pastenform<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 36
1.22.5 In welche Hauptgruppen werden Lote unterteilt?<br />
• Weichlote<br />
• Hartlote<br />
• Hochtemperaturlote<br />
• Lote für Aluminiumwerkstoffe<br />
1.23.4 Welche Energieträger werden zum Erwärmen der Lötstelle<br />
eingesetzt?<br />
• Gase<br />
• Flüssigkeiten<br />
• Licht- und Elektronenstrahlen<br />
• Elektrischer Strom<br />
Anwendungsbeispiele:<br />
• Flammlöten<br />
• Kolbenlöten<br />
• Ofenlöten<br />
• Lotbad-Löten<br />
• Wellenlöten<br />
• Widerstandslöten<br />
• Induktionslöten<br />
1.24.3 Wie erfolgt die Lotzuführung?<br />
• Angesetztes Lot<br />
• Eingelegtes Lot<br />
• Tauchlöten<br />
1.25.2 Nach welchen Kriterien werden Lötverfahren eingeteilt?<br />
• Arbeitstemperatur<br />
• Lotzuführung<br />
• Energieträger zur Erwärmung<br />
• Form der Lötstelle (Spaltlöten, Fugenlöten)<br />
Arbeitstemperatur<br />
Weichlöten:<br />
Die Arbeitstemperatur liegt unter 450°C. Das Weichlöten wendet man an, wenn an die<br />
Belastbarkeit keine hohen Anforderungen gestellt werden, die Verbindung aber dicht oder<br />
leitfähig sein soll. Z.B. elektronische Bauelemente<br />
Hartlöten:<br />
Die Arbeitstemperatur liegt über 450°C.<br />
Hochtemperaturlöten:<br />
Die Arbeitstemperatur liegt über 900°C. Hochtemperaturlöten ist ein Löten unter Schutzgas<br />
oder im Vakuum.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 37
1.26 Fügen und Trennen: Kleben<br />
1.26.6 Wovon hängt die Haltbarkeit einer Klebeverbindung ab?<br />
Die Haltbarkeit einer Klebeverbindung hängt von der Adhäsionskraft des Klebestoffes an<br />
den Fügeflächen und an der Kohäsionskraft im Innern der Klebeschicht ab.<br />
1.27.5 Welche Arbeitsregeln sind beim Kleben zu beachten?<br />
• Die Fügeflächen müssen trocken, sauber, fettfrei und leicht aufgeraut sein.<br />
• Der Klebstoffauftrag soll unmittelbar nach der Oberflächenvorbehandlung erfolgen.<br />
• Während der Aushärtung müssen die Teile gegen Verrutschen gesichert werden.<br />
• Klebstoffe sollen in ungehärtetem Zustand nicht mit der Haut in Berührung kommen.<br />
• Die Arbeitsräume sind gut zu lüften (gesundheitsschädliche Dämpfe!).<br />
• Herstellerhinweise beachten!<br />
1.28.4 Wodurch unterscheiden sich Warm- von Kaltklebern?<br />
Kaltkleber härten bei einer Bezugstemperatur von 20°C aus.<br />
Warmkleber benötigen Temperaturen von ca. 120 - 400°C für die Aushärtung.<br />
1.29.3 In welche Hauptgruppen werden Klebstoffe unterteilt?<br />
• Schmelzklebstoffe (sie erstarren rein physikalisch durch Abkühlung)<br />
• Nassklebstoffe (sie härten durch Verdunsten eines Lösungsmittels)<br />
Reaktionsklebstoffe sind die am häufigsten angewendeten Klebstoffe für Metalle. Sie härten<br />
durch eine chemische Reaktion aus. Nach der Verarbeitungstemperatur werden sie in<br />
Warm- und Kaltkleber, nach der Zusammensetzung in Ein- und Zwei-Komponenten-Kleber<br />
unterteilt.<br />
1.30.2 Nenne Vor- und Nachteile des Klebens!<br />
Vorteile:<br />
• Keine Gefügeänderung<br />
• Gleichmäßige Spannungsverteilung<br />
• Viele Werkstoffkombinationen<br />
• Dichte Verbindungen<br />
• Wenig Passarbeit erforderlich<br />
Nachteile:<br />
• Große Fügeflächen nötig<br />
• Geringe Dauerfestigkeit<br />
• Geringe Warmfestigkeit<br />
• Teilweise lange und komplizierte Aushärtung<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 38
1.31.1 Nenne Anwendungen für Klebeverbindungen!<br />
• Flug- und Fahrzeugbau<br />
- Verbinden von Konstruktionsteilen<br />
- Sichern von Schrauben<br />
- Dichten von Fügeflächen<br />
• Maschinenbau<br />
- Befestigen von Buchsen und Lagern<br />
- Abdichten von Gehäusen<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 39
1.32 Fügen und Trennen: Schweißtechnik<br />
1.32.7 Welche Schweißnahtformen gibt es?<br />
• Bördelnaht<br />
• I-Naht<br />
• V-Naht<br />
• Kehlnaht<br />
• X-Naht<br />
• U-Naht<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
1.33.6 Nenne die wichtigsten Schutzgase beim MIG, MAG und WIG –<br />
Schweißen!<br />
• Kohlendioxid: CO 2<br />
• Mischgas: 82% Argon und 18 %CO 2<br />
• Argon: 99,996% Argon<br />
• Argon / Helium: 50% Argon und 50% Helium<br />
• Für besondere Anwendungen gibt es Mischgase mit unterschiedlichen<br />
Zusammensetzungen und Mischungsverhältnissen<br />
Anmerkung:<br />
Helium ist sehr teuer und kommt vorwiegend in Amerika zur Anwendung.<br />
1.34.5 Wie werden Schutzgasschweißverfahren unterteilt?<br />
• Wolfram-Schutzgasschweißen:<br />
- WIG (Wolfram-Inert-Gasschweißen) 141<br />
- WP (Wolfram-Plasmaschweißen) 15<br />
• Metall-Schutzgasschweißen:<br />
- MIG (Metall-Inert-Gasschweißen) 131<br />
- MAG (Metall-Aktiv-Gasschweißen) 135<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 40
1.35.4 Wie werden Schweißverfahren unterteilt?<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
1.36.3 Wie werden Schweißverfahren eingeteilt?<br />
• Nach dem Grundwerkstoff:<br />
Metall- und Kunststoffschweißen<br />
• Nach dem Zweck des Schweißens:<br />
Verbindungs- und Auftragsschweißen<br />
• Nach dem Ablauf des Schweißens:<br />
Press- und Schmelzschweißen<br />
• Nach der Art der Fertigung:<br />
Handschweißen und mechanisches Schweißen<br />
1.37.2 Nenne die Vor- und Nachteile des Schweißens!<br />
Vorteile:<br />
• Freie Gestaltung und einfache Ausführung<br />
• Gewichtseinsparungen<br />
• Hochfeste und dichte Verbindung<br />
• Günstiger Kraftlinienverlauf<br />
• Zeitersparnis<br />
Nachteile:<br />
• Gefügeänderungen in der Wärmeeinflusszone<br />
• Verzug und Schrumpfungen am Bauteil<br />
• Spannungen im Bauteil<br />
• Nicht alle Metalle sind zum Schweißen geeignet<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 41
1.38.1 Erkläre den Begriff "Schweißen"!<br />
Schweißen (thermisches Fügen) ist das Vereinigen oder Beschichten von Werkstoffen in<br />
flüssigem oder plastischem Zustand unter Anwendung von Wärme und/oder Kraft, ohne<br />
oder mit Zusatzwerkstoffen.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 42
1.39 Gasschmelzschweißen<br />
1.39.10 Was ist bezüglich Unfallverhütung bei Gasflaschen zu<br />
beachten?<br />
• Sauerstoffflaschen sind frei von Öl und Fett zu halten, da Sauerstoff mit Öl und Fett<br />
explosionsartig reagiert<br />
• Gasflaschen dürfen nur mit aufgeschraubter Schutzkappe transportiert werden<br />
• Gasflaschen sind gegen Umfallen zu sichern und vor Stoß, Erwärmung (z.B. durch<br />
Sonnenbestrahlung und Heizung) sowie vor Frost zu schützen<br />
• Acetylenflaschen müssen bei der Gasentnahme senkrecht stehen oder so gelagert<br />
werden, dass das Flaschenventil mind. 40 cm höher als der Flaschenfuß liegt, damit kein<br />
Aceton auslaufen kann.<br />
1.40.9 Woran ist eine neutrale Flammeneinstellung erkennbar?<br />
An dem scharf begrenzten, weiß leuchtenden Kegel vor dem Brennermundstück.<br />
1.41.8 Wie erfolgt das Abstellen einer Gasschweißanlage?<br />
Das außer Betrieb nehmen, muss laut Arbeitsmittelverordnung folgendermaßen erfolgen:<br />
• Brennerventile schließen<br />
• Flaschenventile schließen<br />
• Sauerstoffbrennerventil öffnen, bis die Manometer keinen Druck mehr anzeigen<br />
• Acetylenbrennerventil öffnen, bis die Manometer keinen Druck anzeigen<br />
• Knebelschraube lockern (Manometer werden entlastet)<br />
• Brennerventile schließen<br />
1.42.7 Wie erfolgt das Zünden und Einstellen der Acetylenflamme?<br />
• Nachdem das Zünden (mittels Gasanzünder) und Einstellen der Acetylenflamme von der<br />
jeweiligen Brennerbauart abhängig ist, muss immer die dazugehörige<br />
Bedienungsanleitung beachtet und eingehalten werden.<br />
1.43.6 Wie wird eine Gasschweißanlage in Betrieb genommen?<br />
Das in Betrieb nehmen muss laut Arbeitsmittelverordnung folgendermaßen durchgeführt<br />
werden:<br />
• Das Einstellen des Arbeitsdruckes darf nur bei eingeschraubtem Schweißbrennereinsatz<br />
vorgenommen werden<br />
• Kontrolle, ob Knebelschraube nach links drehend ansteht (Membrane werden geschützt)<br />
• Flaschenventile öffnen<br />
• Acetylen: Der Arbeitsdruck ist bei geschlossenem Acetylengasbrennerventil einzustellen.<br />
Die Knebelschraube ist langsam so lange nach rechts zu drehen, bis der gewünschte<br />
Arbeitsdruck von etwa 0,25 bis 0,5 bar erreicht ist. Der Druck ist abhängig von der<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 43
Brennergröße.<br />
• Sauerstoff: Der Arbeitsdruck ist bei geöffnetem Sauerstoffbrennerventil einzustellen.<br />
Die Höhe des Arbeitsdruckes ist in der Regel auf den Schweißbrennereinsätzen<br />
angegeben.<br />
Ist dies nicht der Fall, ist je nach Brennergröße üblicherweise ein Arbeitsdruck von 2,5 bis<br />
3,5 bar einzustellen.<br />
Die Druckeinstellung erfolgt mittels drehen an der Knebelschraube.<br />
• Bei Schneidbrennern und Brennereinsätzen für Sonderzwecke ist der Arbeitsdruck<br />
entsprechend den Angaben des Brennerherstellers zu wählen.<br />
1.44.5 Welche Aufgabe hat der Druckminderer?<br />
Durch den Druckminderer wird der hohe Flaschendruck auf den erforderlichen Arbeitsdruck<br />
reduziert (beim Schweißen Acetylen auf 0,25 bis 0,5 bar und Sauerstoff auf 2,5 bis 3,5 bar).<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
1.45.4 Was ist bei der Acetylenentnahme aus der Flasche zu beachten?<br />
• Die Flasche darf nicht flach liegen (Austritt von Aceton)<br />
• Die Entnahmemenge von 500 - 600 Liter pro Stunde darf nicht überschritten werden<br />
• Bei größerem Verbrauch wird empfohlen, mehrere Flaschen parallel anzuschließen<br />
(Flaschenbatterien, Flaschenbündel)<br />
1.46.3 Welche Kennzeichen hat eine Sauerstoffflasche?<br />
• Weiße Flaschenschulter, die Flaschenfarbe selbst ist nicht genormt und kann blau, grau<br />
oder weiß sein<br />
• ¾" Rechtsgewinde Anschluss<br />
• Schriftzug „Sauerstoff“ ist in die Flasche eingeschlagen<br />
1.47.2 Welche Kennzeichen hat eine Acetylenflasche?<br />
• Die ganze Flasche ist kastanienbraun (bei Flaschenbrand erfolgt eine Verfärbung ab<br />
65°C)<br />
• Spannbügelanschluss<br />
• Schriftzug "Acetylen" ist in die Flasche eingeschlagen<br />
1.48.1 Was gehört zu einer Gasschweißanlage?<br />
• Gasflaschen (Sauerstoff, Acetylen)<br />
oder Zentralversorgung mit Ringleitung<br />
• Druckminderer<br />
• Sicherheitsvorlagen (Rückschlagsicherungen / Ausbrandschutz)<br />
• Schläuche (mindestens 3 m)<br />
• Griffstück<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 44
• Mischrohr mit Schweißdüse (Brennereinsatz)<br />
Saug- oder Injektorbrenner<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 45
1.49 Lichtbogenhandschweißen<br />
1.49.1 Woraus bestehen Stabelektroden?<br />
Die Stabelektrode besteht aus dem Kerndraht und der Umhüllung.<br />
1.49.2 Welche Aufgaben haben die einzelnen Elemente?<br />
Der Kerndraht ergibt als Zusatzwerkstoff die Schweißraupe.<br />
Die Umhüllung entwickelt beim Abschmelzen Gase, die den Lichtbogen stabilisieren, den<br />
flüssigen Werkstoffübergang und das Schmelzbad gegen die umgebende Luft abschirmen<br />
(Verhinderung von Sauerstoff- und Stickstoffzutritt).<br />
Die Umhüllung enthält diverse Legierungsbestandteile, welche die Schweißnahtbildung<br />
positiv beeinflussen.<br />
Außerdem bildet die abschmelzende Umhüllung eine Schlacke. Dadurch kühlt die<br />
Schweißzone langsamer ab (Verminderung von Schrumpfspannungen).<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 46
1.50 WIG-Schweißen<br />
1.50.1 Wie funktioniert das WIG - Schweißen?<br />
• Stromquelle: Gleich- oder Wechselstrom<br />
• Lichtbogenträger ist eine nicht abschmelzende Wolfram-Elektrode<br />
• Schutzgas: Argon, Helium oder Argon – Helium Gemische<br />
• WIG findet Anwendung beim Schweißen von unlegierten, legierten<br />
Stählen, sowie bei allen NE–Metallen.<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 47
1.51 Thermisches Trennen<br />
1.51.2 Welche Werkstoffe können mit welchem Schneidverfahren<br />
getrennt werden?<br />
• Autogenes Brennschneiden<br />
- Stahl, unlegiert und legiert<br />
- Stahlguss<br />
- Titan<br />
- Werkstoffdicke von 5mm bis 1000mm<br />
- Bei diesen Metallen ist die Schmelztemperatur des Oxides niedriger<br />
als die Schmelztemperatur des Werkstoffes<br />
• Plasma - Schmelzschneiden<br />
- Legierte Stähle, NE-Metalle<br />
- Werkstoffdicke von 1mm bis 100mm<br />
- Bei hochlegierten Stählen sind die Schmelztemperaturen der<br />
entstehenden Oxide höher als die der Metalle selbst.<br />
• Laserstrahlschneiden<br />
- Alle Stähle, Al-Legierungen, Kunststoffe, Keramik<br />
- Werkstoffdicke bei Stahl bis 10mm<br />
1.52.1 Welche thermischen Trennverfahren gibt es?<br />
• Autogenes Brennschneiden<br />
• Plasma - Schmelzschneiden<br />
• Laserstrahlschneiden<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 48
1.53 Unfallverhütung<br />
1.53.1 Welche allgemeinen Unfallvorkehrungen sind beim Schweißen<br />
zu treffen?<br />
• Für jedes Schweiß- und Trennverfahren sind die richtigen Schutzschilder bzw. die<br />
richtigen Schutzbrillen, mit Schutzgläsern der richtigen Schutzstufe zu verwenden.<br />
• Der Schweißbereich muss ausreichend abgeschirmt werden, um auch andere Personen<br />
vor Spritzern und Strahlen zu schützen.<br />
• Der Arbeitsplatz muss gut belüftet sein, oder es muss eine Absaugung eingesetzt<br />
werden.<br />
• Bei Schweißarbeiten bzw. Schneidarbeiten ist darauf zu achten, dass keine brennbaren<br />
Gegenstände in der Nähe sind, die auf herunterfallendes Schweißgut und Spritzer in<br />
Brand geraten können.<br />
• In engen Räumen oder Kesseln darf NIEMALS reiner Sauerstoff zum Belüften verwendet<br />
werden (Brandgefahr der Kleider!)<br />
• Reiner Sauerstoff ist verboten! Sauerstoff reagiert mit Ölen und Fetten explosionsartig.<br />
• Die eigene Vorsicht ist der beste Unfallschutz!<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> <strong>Fertigungstechnik</strong><br />
Seite 49
1.54 Fügen und Trennen: Sägen<br />
1.54.1 Welche Arten von Sägen gibt es?<br />
• Handbügelsägen<br />
• Bügelsägemaschinen<br />
• Bandsägemaschinen<br />
• Kreissägemaschinen<br />
1.55.2 Wonach richtet sich die Auswahl der Sägeblätter?<br />
• Grobe Zahnteilung<br />
für weiche Werkstoffe und lange Schnittfugen<br />
• Feine Zahnteilung<br />
für harte Werkstoffe und kurze Schnittfugen<br />
1.56.3 Wodurch wird das Freischneiden von Sägeblättern erreicht?<br />
• Durch Schränkung<br />
- d.h. abwechselnd nach rechts und links ausgebogen<br />
• Gewellt<br />
- Gewellte Sägeblätter sind bei feiner Zahnteilung zweckmäßig.<br />
• Kreisförmige Maschinensägeblätter<br />
- Aus Schnellarbeitsstahl sind entweder hohl geschliffen, gestaucht<br />
oder besitzen eingesetzte Zahnsegmente aus Schnellarbeitsstahl<br />
bzw. Hartmetall<br />
1.57.4 Erkläre den Begriff "Zahnteilung"!<br />
Die Zahnteilung ist der Abstand von Zahnspitze zu Zahnspitze.<br />
Man unterscheidet:<br />
• Grobe Zahnteilung (16 Zähne pro Inch)<br />
• Mittlere Zahnteilung (22 Zähne pro Inch)<br />
• Feine Zahnteilung (32 Zähne pro Inch)<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Längenprüftechnik<br />
Seite 50
2 Längenprüftechnik<br />
2.1 Grundlagen der Längenprüftechnik<br />
2.1.1 Wodurch unterscheiden sich Messen und Lehren bei objektiven<br />
Prüfungen?<br />
• Messen<br />
Ist das Vergleichen einer Länge oder eines Winkels mit dem Messergebnis eines<br />
Messgerätes. Das Ergebnis ist ein Messwert.<br />
• Lehren<br />
Ist das Vergleichen des Prüfgegenstandes mit einer Lehre. Das Ergebnis ist,<br />
ob der Prüfgegenstand "Gut" oder "Ausschuss" ist.<br />
2.1.2 Welche Bedingungen müssen erfüllt werden, um bei einer<br />
Messung den richtigen Messwert zu erhalten?<br />
• Einhaltung der Bezugstemperatur von 20ºC für Messwerkzeug und Werkstück<br />
• Gutes Licht<br />
• Saubere Umgebung<br />
• Ruhiger (schwingungsfreier) Ort<br />
• Geeignete Messmittel<br />
• Ausreichende Kenntnisse der Prüfperson<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Längenprüftechnik<br />
Seite 51
2.1 Längenprüfmittel<br />
2.1.2 Wozu werden Endmaße verwendet?<br />
Sie dienen hauptsächlich zur Längenprüfung und zur Kalibrierung anderer Messgeräte.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Längenprüftechnik<br />
Seite 52
2.1 Grundlagen der Längenprüftechnik<br />
2.1.3 Wie können systematische Messabweichungen eines<br />
Messmittels festgestellt werden?<br />
Systematische Abweichungen können durch eine Vergleichsmessung mit einem genaueren<br />
Messgerät oder mittels Maßverkörperungen festgestellt werden.<br />
2.1.4 Nenne die gebräuchlichsten Messmittel und deren<br />
Ablesegenauigkeit!<br />
• Messschieber......... 0,05 - 0,02 mm (je nach Nonius), mit elektronischer Ziffernanzeige<br />
besteht die Ablesemöglichkeit von 0,01 mm<br />
• Messschraube....... 0,01 mm, elektronische Bügelmessschrauben haben eine<br />
Ziffernanzeige mit einer Ablesemöglichkeit von 0,001 mm<br />
• Messuhr................. 0,01 bzw. 0,001 mm<br />
• Winkelmesser........ 5'<br />
• Messmaschinen..... 0,005 - 0,0005<br />
2.1.5 Wie groß ist die Messunsicherheit unter Werkstattbedingungen<br />
bei Handmessgeräten?<br />
• Mit Skalenteilungswert (± 1 Skw)<br />
• Mit Ziffernschrittwerte (± 2 Zw)<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Längenprüftechnik<br />
Seite 53
2.1 Längenprüfmittel<br />
2.1.10 Wofür werden Fühlhebelmessgeräte verwendet?<br />
Für Messungen von Rund-, Plan- und Ebenheit, sowie zum ausrichten von Bauteilen.<br />
2.1.11 Was ist bei der Anwendung einer Messuhr oder eines<br />
Fühlhebelmessgerätes besonders zu beachten?<br />
Bei Messungen ist der Anstellwinkel des Messbolzens bzw. des Fühlhebels zu<br />
berücksichtigen.<br />
2.2.1 Was sind Parallelendmaße?<br />
Maßverkörperungen aus gehärtetem Stahl, Hartmetall oder Keramik mit zwei planparallelen<br />
Messflächen.<br />
2.3.3 Welche Genauigkeitsgrade werden bei Endmaßen<br />
unterschieden?<br />
Genauigkeitsgrad K, 0, 1, 2 (K ist der genaueste).<br />
2.4.4 Wie wird eine Parallelendmaßkombination zusammengestellt?<br />
• Möglichst wenig Endmaße verwenden<br />
• Mit dem kleinsten Endmaß beginnen<br />
• Ansprengen (Anschieben) der einzelnen Endmaße<br />
2.5.5 Welche allgemeinen Arbeitsregeln sind im Umgang mit<br />
Endmaßen zu beachten?<br />
• Vor Gebrauch entfetten, Staub und Fasern entfernen<br />
• Stahlendmaße nicht unnötig lange angesprengt lassen (Kaltverschweißung)<br />
und nicht auf magnetische Platten legen<br />
• Endmaße aus Stahl oder Hartmetall nach Gebrauch reinigen und leicht einfetten<br />
(Vaseline)<br />
2.7.6 Welche sind die Ursachen für die häufigsten Messfehler beim<br />
Messen mit dem Messschieber?<br />
• Falsche Messkraft<br />
• Schmutz<br />
• Ablesefehler durch Parallaxe<br />
• Grat<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Längenprüftechnik<br />
Seite 54
2.9.7 Welche Aufgabe hat die Kupplung der Messschraube?<br />
Sie begrenzt die Messkraft auf 5 - 10 N.<br />
2.10.8 Wofür werden Messuhren verwendet?<br />
• Für Längenmessungen<br />
• Zum Messen von Vertiefungen<br />
• Zum Prüfen von Ebenheit, Parallelität und Rundlauf<br />
• Für Einstellungsarbeiten an Maschinen<br />
2.11.9 Warum soll mit Messuhren nur in einer Bewegungsrichtung des<br />
Messbolzens gemessen werden?<br />
Durch die Reibung des Messbolzens wird einerseits mit steigender und andererseits mit<br />
fallender Anzeige für dieselbe Messgröße ein unterschiedlicher Messwert angezeigt.<br />
Diesen Unterschied nennt man Messwertumkehrspanne (f u ).<br />
2.12.12 Wo werden Koordinatenmessgeräte eingesetzt und welchen<br />
großen Vorteil haben sie?<br />
Bei Werkstücken, die mit herkömmlichen Messverfahren nicht oder nur erschwert geprüft<br />
werden können.<br />
Komplexe Messvorgänge können schnell und zuverlässig durchgeführt werden.<br />
2.13.13 Woran ist am Grenzlehrdorn und an der Grenzrachenlehre die<br />
Ausschussseite erkennbar?<br />
Grenzlehrdorn:<br />
Die Ausschussseite hat einen kürzeren Prüfzylinder, ist rot gekennzeichnet und mit dem<br />
oberen Grenzabmaß beschriftet.<br />
Grenzrachenlehre:<br />
Ausschussseite hat abgeschrägte Prüfbacken, ist rot gekennzeichnet und mit dem unteren<br />
Grenzabmaß beschriftet.<br />
2.15.1 Was sind Lehren?<br />
Prüfmittel, die entweder ein Maß oder ein Maß und die Form des Prüfgegenstandes<br />
verkörpern (Grenzlehren, Radiuslehren, etc.).<br />
2.16.14 Welche Lehrenarten werden unterschieden?<br />
• Maßlehren<br />
• Formlehren<br />
• Grenzlehren<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Längenprüftechnik<br />
Seite 55
2.17.15 Was sind Formlehren?<br />
Prüfmittel, die eine Form verkörpern (Winkel, Gewindelehren). Die Prüfung erfolgt nach<br />
dem Lichtspaltverfahren.<br />
2.18.16 Wozu dienen Grenzlehren?<br />
Zum Prüfen der Grenzmaße von tolerierten Werkstücken.<br />
2.20.17 Welche Gründe sprechen für den Einsatz von Lehren in der<br />
Produktion?<br />
• Serienfertigung<br />
• Schnellere, einfachere Überprüfung<br />
2.21.18 Wie ist die Bezeichnung und Anwendung der zwei<br />
gebräuchlichsten Grenzlehren?<br />
• Grenzlehrdorn zum Prüfen von Bohrungen<br />
• Grenzrachenlehren zum Prüfen von Außenmaßen<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
2.22.19 Wie groß soll die Prüfkraft beim Prüfen mit Grenzlehren sein?<br />
Die Gutseite soll durch Eigengewicht oder ohne besondere Kraftaufwendung über die<br />
Prüfstelle bzw. in die Bohrung gleiten, die Ausschussseite darf nur anschnäbeln.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Längenprüftechnik<br />
Seite 56
2.23 Oberflächenprüfung<br />
2.23.1 Wie kann die Rauheit ohne Messgerät ermittelt werden?<br />
Mit dem Fingernagel.<br />
Durch Vergleich mit einem Oberflächen-Vergleichsmuster.<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
2.23.3 Woraus werden Rauheitskenngrößen ermittelt?<br />
Aus dem Rauheitsprofil.<br />
2.24.4 Welche gebräuchlichen Rauheitskenngrößen werden für das<br />
Rauheitsprofil verwendet?<br />
Rz, Ra<br />
2.25.5 In welcher Einheit werden Rauheitskenngrößen angegeben?<br />
In μm.<br />
2.26.2 Wie werden Oberflächenmessungen durchgeführt?<br />
Durch objektive Prüfungen mittels Tastschnittverfahren.<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Längenprüftechnik<br />
Seite 57
2.27 Toleranzen und Passungen<br />
2.27.9 Was bedeutet der Begriff "Passung"?<br />
Den Unterschied zwischen dem Maß des Innenteiles und dem Maß des Außenteiles an der<br />
Fügestelle, der sich durch den Zusammenbau ergibt.<br />
2.28.7 In welche Toleranzklassen werden die Allgemeintoleranzen<br />
eingeteilt?<br />
• Fein<br />
• Mittel<br />
• Grob<br />
• Sehr grob<br />
2.29.8 Welches Passsystem wird in der Technik vorzugsweise<br />
angewendet?<br />
Das ISO-Passsystem (International Organization for Standardization).<br />
2.31.10 Was bedeutet "Passungssystem Einheitsbohrung"?<br />
Bohrungen werden nach den Toleranzfeldern H gefertigt (unteres Maß ist gleich Null).<br />
2.32.11 Was bedeutet Ø 20 H7?<br />
• Nennmaß 20 mm Durchmesser<br />
• Grundabmaß H (Lage des Toleranzfeldes zur Nulllinie)<br />
• Toleranzgrad = 7 (je größer die Zahl umso größer die Toleranz)<br />
2.33.6 Nach welchen Allgemeintoleranzen wird unterschieden?<br />
• Längenmaße<br />
• Winkel<br />
• Rundungshalbmesser<br />
• Fasen<br />
• Allgemeintoleranzen für Form und Lage<br />
2.34.5 Wo kommen Allgemeintoleranzen zur Anwendung?<br />
Bei Zeichnungsmaßen, bei denen keine Toleranzen eingetragen sind.<br />
2.35.4 Was wird unter Allgemeintoleranzen verstanden?<br />
Maßabweichungen gemäß einer Standard-Toleranztabelle, z.B. DIN 7168.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Längenprüftechnik<br />
Seite 58
2.36.2 Was wird unter Toleranz verstanden?<br />
Der Unterschied zwischen den größt zulässigen Abweichungen von geforderten Maßen.<br />
2.37.1 Warum werden in der Technik Toleranzen verwendet?<br />
Besonders in der Serienfertigung müssen Werkstücke, unabhängig von ihren Herstellern,<br />
ohne Nacharbeit montiert werden und untereinander austauschbar sein können.<br />
2.38.3 Was wird unter Nennmaß verstanden?<br />
Es ist das in der Zeichnung genannte Maß.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Längenprüftechnik<br />
Seite 59
2.39 Form- und Lageprüfung<br />
2.39.5 Was wird mit Gewindelehren geprüft?<br />
Mittels Lehrringen (Gut- bzw. Schlechtlehrringen), nur die Aufschraubbarkeit des Gewindes.<br />
Mittels Formlehren (Gewindeschablonen), das Profil und die Steigung.<br />
2.40.6 Womit können Gewinde geprüft werden?<br />
• Gewindekämme<br />
• Messschieber<br />
• Gewindemessgeräten mit Feinzeigern<br />
• Koordinatenmessgeräten<br />
• Gewindemessschrauben<br />
• Messmikroskopen<br />
• Profilprojektoren und<br />
• Gewindelehren<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
2.41.4 Welche Maßeinheiten gelten bei Winkelmaßen?<br />
• Winkelgrade<br />
• Winkelminuten<br />
• Winkelsekunden<br />
2.42.3 Mit welchen Prüfmitteln können Winkel an Werkstücken<br />
gemessen bzw. geprüft werden?<br />
• Feste Winkel<br />
• Winkelendmaße<br />
• Einfache Winkelmesser<br />
• Universalwinkelmesser<br />
• Sinuslineal<br />
2.43.2 Wie erfolgt die Überprüfung einer Richtwaage (Wasserwaage) auf<br />
ihre Genauigkeit?<br />
Man legt die Richtwaage auf eine saubere, ebene Fläche, liest sie ab und dreht sie um<br />
180º.<br />
Sie ist in Ordnung, wenn sie wieder um den gleichen Betrag nach der gleichen Seite<br />
ausschlägt.<br />
2.44.1 Beschreibe die gebräuchlichsten Form- und Lagetoleranzen<br />
nach ihrem Symbol und ihrer Bedeutung!<br />
siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Längenprüftechnik<br />
Seite 60
2.45 Qualitätsmanagement<br />
2.45.6 Was ist eine Maschinenunfähigkeitsuntersuchung (MFU)?<br />
Das ist eine Kurzzeituntersuchung über die Fertigungsgenauigkeit einer Maschine. Das<br />
Ergebnis sind Kennwerte, die Auskunft geben, ob die Maschine die Forderungen erfüllt oder<br />
nicht.<br />
2.45.7 Was bedeutet der Begriff "Prozessfähigkeit"?<br />
Die Prozessfähigkeit beschreibt die Langzeitfähigkeit eines Fertigungsprozesses unter<br />
Berücksichtigung aller Einflüsse.<br />
2.45.10 Was kann auf Grund der Verteilung von Merkmalwerten festgestellt<br />
werden?<br />
• Die Form und Lage der Verteilung (Gauß´sche Glockenkurve)<br />
• Die Lage des Mittelwertes x (sprich x quer)<br />
• Die Spannweite R<br />
• Die Standartabweichung s<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
2.45.12 Welche Überprüfungen beinhaltet eine QM-Zertifizierung?<br />
• Die Dokumentation<br />
• Die Umsetzung in die Praxis<br />
• Die Wirksamkeit und Wirtschaftlichkeit der Prozesse<br />
2.46.11 Was ist aus einer Qualitätsregelkarte zu erkennen?<br />
Den zeitlichen Verlauf der Merkmalswerte und das Auftreten von Störungen.<br />
Überschreitungen der oberen und unteren Warngrenze (OWG/UWG) verlangen eine<br />
weitere Stichprobenprüfung und ev. Korrekturen vorzunehmen.<br />
Überschreitungen der oberen und unteren Eingriffsgrenze (OEG/UEG) veranlassen den<br />
Stopp der Fertigung und Beseitigung der Störung.<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
2.47.13 Was wird unter dem Begriff „Garantie“ verstanden?<br />
Der Hersteller, der die freiwillige Garantie abgegeben hat, verpflichtet sich bei<br />
Funktionsmängeln während einer Periode diese kostenlos zu beheben.<br />
2.48.14 Was bedeutet der Begriff „Gewährleistung“ und wie lange ist die<br />
„Gewährleistungsfrist“?<br />
Die Haftung des Unternehmers für Mängel, die schon zum Zeitpunkt der Inverkehrbringung<br />
des Produktes vorhanden sind. Die gesetzlich definierte Frist beträgt 24 Monate.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Längenprüftechnik<br />
Seite 61
2.50.15 Was sind die wesentlichen Neuerungen der EN ISO Normrevision<br />
ISO 9001:2000?<br />
Die Zertifizierung ist ein Verfahren, bei dem eine unabhängige, anerkannte<br />
Zertifizierungsgesellschaft das QM-System des Unternehmens überprüft.<br />
2.51.16 Warum lassen sich Unternehmen nach EN ISO 9001:2000<br />
zertifizieren?<br />
• Um die Qualitätsfähigkeit der Prozesse (nicht der Produkte) von einer externen Stelle<br />
bestätigt zu bekommen<br />
• Um die Anforderungen von Kunden zu erfüllen<br />
2.52.9 Welche systematischen Einflüsse können sich auf die Streuung<br />
von Merkmalswerten auswirken?<br />
• Mensch<br />
(Qualifikation, Verantwortungsgefühl etc.)<br />
• Maschine<br />
(Positionsgenauigkeit, Werkzeugzustand etc.)<br />
• Material<br />
(Festigkeit, Spannungen etc.)<br />
• Methode<br />
(Fertigungsverfahren, Prüfbedingungen etc.)<br />
• Mitwelt<br />
(Temperatur, Erschütterungen etc.)<br />
2.53.8 Welches Ziel hat die Qualitätslenkung?<br />
Die Überwachung und Steuerung des Produktionsprozesses, um eine gleichbleibend hohe<br />
Produktqualität sicherzustellen.<br />
2.54.5 Welche Vorteile bringt die Stichprobenprüfung?<br />
• Der Prüfaufwand und die Kosten sind geringer<br />
• Bei zerstörender Prüfung ist sie das einzig sinnvolle Verfahren<br />
• Weniger Zeitaufwand<br />
• Geringere Datenmengen<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Längenprüftechnik<br />
Seite 62
2.55.4 Welche Prüfungen werden zur Beurteilung von Prüflosen<br />
angewendet?<br />
• Die Stichprobenprüfung<br />
• Die 100% - Prüfung<br />
2.56.3 Was soll ein als Prüfanweisung verwendeter Prüfplan enthalten?<br />
• Was (Prüfmerkmal)<br />
• Womit (Prüfmittel)<br />
• Wie viel (Prüfumfang)<br />
• Wer (Prüfmethode)<br />
• Wann (Prüfzeitpunkt)<br />
2.57.2 Nach welchen Qualitätsmerkmalen wird unterschieden?<br />
Quantitative (messbare und zählbare) Merkmale, die durch Messgeräte oder Lehren<br />
erfasst werden wie: Länge, Lage, Form, Rautiefe, Leistung, Energieverbrauch.<br />
Qualitative (nicht messbare) Merkmale, deren Ergebnis den Prüfentscheid "i.O." (in<br />
Ordnung) oder "n.i.O." (nicht in Ordnung) ergeben. Beispiele: bei Dichtheits-, Funktionsoder<br />
Vollständigkeitsprüfungen.<br />
2.58.1 Was bedeutet der Begriff "Qualität"?<br />
Die Beschaffenheit eines Produktes bezüglich der Eignung, festgelegte Forderungen und<br />
erwartete Eigenschaften zu erfüllen.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 63
3 Maschinen- und Gerätetechnik<br />
3.1 Einteilung und Aufgaben von Maschinen<br />
3.1.1 Was ist der Wirkungsgrad einer Maschine?<br />
Das Verhältnis der technisch nutzbaren Leistung zur zugeführten Leistung, wird als<br />
Wirkungsgrad bezeichnet (Leistungsverlust durch Reibungswärme).<br />
3.1.2 Womit können geradlinige Bewegungen ausgeführt werden?<br />
• Umwandlung der Drehbewegung eines Elektromotors in eine geradlinige Bewegung<br />
durch Gewindespindel mit Mutter, Zahnstangengetriebe, Riemen oder Ketten<br />
• pneumatische oder hydraulische Zylinder<br />
• Linearmotoren<br />
3.1.3 Nenne einige Antriebsbeispiele für geradlinige Bewegungen!<br />
• Trapezgewinde bei Drehmaschinen (Leitspindel – Schlossmutter), Schraubstöcke<br />
• Kugelgewindetrieb an Werkzeugmaschinen für Vorschübe<br />
• Schneckentriebe bei Förderbändern – Umsetzung durch Riemen und Ketten<br />
• Hydraulikzylinder bei Flächenschleifmaschine<br />
• Linearmotoren erzeugen direkt eine geradlinige Bewegung<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 64
3.1 Fertigungseinrichtungen<br />
3.1.3 Welche Bauarten von Robotern werden unterschieden?<br />
• Lineararm-Roboter<br />
• Portalroboter<br />
• Horizontal-Schwenkarm-Roboter<br />
• Vertikal-Knickarm-Roboter<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 65
3.1 Einteilung und Aufgaben von Maschinen<br />
3.1.4 Welche Teilbereiche umfasst die Instandhaltung von Maschinen<br />
und Anlagen?<br />
• Wartung – Reinigen, Schmieren, Nachstellen<br />
• Inspektion – Messen, Prüfen, Diagnostizieren<br />
• Instandsetzung – Ausbessern, Reparieren, Austauschen<br />
• Verbesserung - Auswerten, Nachjustieren, Prüfen<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 66
3.1 Fertigungseinrichtungen<br />
3.1.4 Welches Gesamtziel wird mit einer flexiblen Fertigung angestrebt?<br />
Die wirtschaftliche Herstellung unterschiedlicher Werkstücke bzw. Produkte in beliebiger<br />
Reihenfolge und bei wechselnder Losgröße.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 67
3.1 Einteilung und Aufgaben von Maschinen<br />
3.1.5 Welche Instandhaltungskonzepte werden unterschieden?<br />
• Intervallabhängige Instandhaltung<br />
• Zustandsabhängige Instandhaltung<br />
• Störungsbedingte Instandhaltung<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 68
3.1 Fertigungseinrichtungen<br />
3.1.5 Welches Ziel wird durch eine stufenweise Automatisierung<br />
angestrebt?<br />
• Erhöhung der Maschinennutzung<br />
• Entlastung des Bedienpersonals<br />
• Menschliche Störeinflüsse minimieren<br />
• Nebenzeiten verringern<br />
3.1.6 Welches sind die Merkmale einer Fertigungsinsel?<br />
• Systemsteuerung im Rechnerverbund<br />
• Verkoppelung mehrerer Maschinen<br />
• Transport erfolgt automatisch<br />
• Umfangreiche Werkzeugbereitstellung<br />
• Beladung durch Roboter<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 69
3.1 Einteilung und Aufgaben von Maschinen<br />
3.1.6 Welche Vorteile bietet die zustandabhängige Instandhaltung?<br />
• Maximale Nutzung der Lebensdauer der Bauteile<br />
• Betriebssicherheit ist gewährleistet<br />
• Ersatzteilbeschaffung kann geplant werden<br />
3.1.7 Was sind die Grundlagen zur Optimierung von<br />
Maschinenverfügbarkeit?<br />
• Auswertung von Dokumentationen<br />
• Maschinenstörungsliste<br />
3.1.8 Wie können zukünftig, gleichartige Schäden vermieden werden?<br />
Durch eine Schadensuntersuchung (Schadensanalyse) wird die Schadensursache ermittelt<br />
und durch gezielte Verbesserungen beseitigt.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 70
3.2 Fertigungseinrichtungen<br />
3.2.2 Welche Leistungsmerkmale von Industrierobotern ergeben sich<br />
aus der Bauart?<br />
• Anzahl der Bewegungsachsen (höchster Freiheitsgrad, min. 6 Achsen)<br />
• Nennlast<br />
• Positioniergenauigkeit<br />
• Wiederholungsgenauigkeit<br />
• Geschwindigkeit<br />
• Arbeits- bzw. Bewegungsraum<br />
3.3.1 Welche Grundfunktionen erfüllen Handhabungsgeräte für das Beund<br />
Entladen von Maschineneinrichtungen?<br />
• Greifen<br />
• Zuteilen<br />
• Ordnen<br />
• Einlegen<br />
• Positionieren<br />
• Spannen<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 71
3.4 Wellen und Achsen<br />
3.4.6 Was sind Bolzen?<br />
Bolzen sind kurze Achsen, die Maschinenteile beweglich miteinander verbinden.<br />
3.5.5 Was ist bei der Herstellung eines Zapfens zu beachten?<br />
An der Durchmesseränderung / Zapfen zur Wellenschulter sind zweckmäßig große Radien<br />
oder genormte Freistiche anzubringen. Sie verhindern die Kerbwirkung (Bruchgefahr).<br />
3.6.4 Welche Zapfenarten gibt es?<br />
• Stirnzapfen<br />
• Halszapfen<br />
• Kugelzapfen<br />
• Spurzapfen<br />
• Kurbelzapfen<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
3.7.3 Warum sind Wellen und Achsen meist abgesetzt?<br />
Durch Wellenansätze (Zapfen) können andere Maschinenteile, wie Zahnräder oder<br />
Wälzlager, leichter montiert und in axialer Richtung fixiert werden.<br />
3.8.2 Welche Arten von eingebauten Wellen und Achsen gibt es?<br />
Achsen:<br />
• Achsen für Kranlaufräder<br />
• Achsen für Seilrollen<br />
• Fahrzeugachsen<br />
Wellen:<br />
• Starre Wellen<br />
- Hohlwellen bei der Drehmaschine (Arbeitsspindel)<br />
- Kurbelwellen<br />
- Getriebewellen<br />
• Gelenkwellen<br />
- (Kardanwelle, wird bei landwirtschaftlichen Maschinen viel verwendet)<br />
• Biegsame Wellen<br />
- (Handschleifgeräte, Antrieb von Tachometern)<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 72
3.9.1 Was ist der Unterschied zwischen Wellen und Achsen?<br />
Achsen dienen zum Tragen ruhender oder umlaufender Maschinenelemente, sie werden<br />
auf Biegung beansprucht und übertragen keine Drehmomente.<br />
Wellen sind umlaufende Maschinenelemente, die Drehmomente übertragen. Sie werden<br />
auf Verdrehung und Biegung beansprucht.<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 73
3.10 Lager und Führungen<br />
3.10.14 Welche Vor- bzw. Nachteile besitzen Wälzlager gegenüber<br />
Gleitlagern?<br />
Vorteile:<br />
• Geringere Reibungsverluste und Wärmeentwicklung<br />
• Geringerer Schmierstoffverbrauch (manche Lager sind vom Hersteller auf Lebenszeit<br />
geschmiert)<br />
• Austauschbarkeit durch genormte Größen<br />
• Ausgleich von Wellenversatz und Wellendurchbiegung durch Einsatz von Pendellager<br />
Nachteile:<br />
• Schmutzempfindlich<br />
• Empfindlich gegen Stoßbelastungen und Temperaturänderungen<br />
• Größerer Einbaudurchmesser<br />
• Geringe Schwingungsdämpfung<br />
3.10.20 Welche Arten von Führungen gibt es?<br />
• Gleitführungen<br />
• Wälzführungen<br />
• Rollenführungen<br />
3.11.15 Was ist beim Umgang mit Wälzlagern zu beachten?<br />
Wälzlager sind sehr empfindlich gegen Verschmutzung und Korrosion. Beim Einbau ist<br />
daher für größte Sauberkeit zu sorgen. Die Lager sollten immer in der Originalverpackung<br />
aufbewahrt werden. Das am Lager haftende Korrosionsschutzöl darf nicht abgewaschen<br />
werden.<br />
3.12.16 Auf was muss beim Einbau eines Wälzlagers geachtet werden?<br />
Bei der Montage eines Wälzlagers muss vor allem darauf geachtet werden, dass die<br />
Einpresskraft nicht über die Wälzkörper übertragen wird. Es müssen immer Presshülsen<br />
und Montagehilfen in der richtigen Größe verwendet werden.<br />
Da bei größeren Wälzlagern die Einpresskräfte sehr hoch sein können, werden diese Lager<br />
im Ölbad oder mit Hilfe eines elektrischen Heizgerätes (induktiv) auf 80° - 100°C<br />
angewärmt und anschließend schnell und ohne verkanten auf den Wellenzapfen<br />
geschoben.<br />
Wenn bei großen Lagern ein fester Sitz am Außenring erforderlich ist, muss das<br />
Lagergehäuse angewärmt werden oder das Wälzlager auf -50°C gekühlt werden<br />
(Flüssigstickstoff).<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 74
3.13.17 Was ist beim Ausbau von Wälzlagern zu beachten?<br />
Zum Ausbau sind geeignete Abziehvorrichtungen zu verwenden. Die Abziehkraft darf nicht<br />
über die Wälzkörper geführt werden.<br />
3.14.18 Wie können Wälzlager geschmiert werden?<br />
• Durch die Ölbadschmierung<br />
Bei der Ölbadschmierung tauchen jeweils die unteren Wälzkörper bis zur Hälfte ins Öl<br />
ein. Durch die Drehbewegung des Lagers werden alle Lagerteile mit Öl versorgt.<br />
• Durch die Ölumlaufschmierung<br />
Bei der Ölumlaufschmierung wird das Öl durch eine Ölpumpe dem Lager zugeführt.<br />
• Durch die Ölnebelschmierung<br />
Bei besonders schnelllaufenden Wälzlagern wird diese Schmierung eingesetzt. Das<br />
Gemisch aus Druckluft und feinen Öltröpfchen wird in das Lager geblasen.<br />
3.15.19 Welche Ursachen kann eine starke Erwärmung des Schmieröles<br />
haben?<br />
• Zu große Lagerkräfte<br />
• Falsche Schmiermittelmenge (zu wenig oder zu viel)<br />
• Welle und/oder Lager haben eine zu raue Oberfläche<br />
• Zu große Umfangsgeschwindigkeiten<br />
3.16.21 Welche Formen von Gleitführungen gibt es?<br />
• Flachführungen<br />
Flachführungen sind einfach herzustellen. Bei bestimmten Anwendungen benötigen sie<br />
eine Nachstellleiste zum Einstellen des Führungsspiels sowie eine Schließleiste, die das<br />
Abheben des Schlittens verhindert<br />
• V-Führung<br />
Sie können auch kleine Querkräfte aufnehmen. Bei Abnutzung stellen sie sich<br />
selbständig nach. Prismenführungen werden oft mit Flachführungen kombiniert.<br />
• Schwalbenschwanzführungen<br />
Sie verhindern durch ihre Form ein Abheben des Tisches. Mit einer Nachstellleiste kann<br />
das Spiel eingestellt werden.<br />
• Rundführungen<br />
Sie sind einfach und genau herzustellen. Sie lassen sich allerdings bei zunehmendem<br />
Verschleiß nur sehr schwer nachstellen.<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 75
3.17.22 Welche Arten von Wälzführungen gibt es?<br />
• Kugelbuchse für Wälzführungen mit runden Führungsbahnen<br />
• Verdrehfeste Kugelführung<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
3.18.23 Welche Eigenschaften soll eine Führung besitzen?<br />
• Geringe Reibung und niedriger Verschleiß<br />
• Hohe Führungsgenauigkeit durch geringes Spiel<br />
• Nachstellmöglichkeiten des Führungsspieles<br />
• Gute Dämpfungseigenschaften<br />
• Einfache Wartung und Schmiermöglichkeiten<br />
• Unempfindlich gegen Schmutz und Späne<br />
3.19.13 Welche Vor- bzw. Nachteile besitzt eine hydrostatische<br />
Schmierung gegenüber einer hydrodynamischen Schmierung?<br />
Vorteile:<br />
• Kein Verschleiß beim Anlauf<br />
• Geringe Erwärmung durch sehr kleine Reibung<br />
• Hohe Rundlaufgenauigkeit<br />
• Kein Ruckgleiten<br />
Nachteile:<br />
• Teure Herstellung<br />
• Aufwendige Schmiereinrichtung<br />
• Sorgfältige Wartung der Funktion erforderlich<br />
3.20.12 Welche Arten von Ölschmierungen werden bei Gleitlagern<br />
angewendet?<br />
• Hydrodynamische Schmierung<br />
• Hydrostatische Schmierung (Turbinenlagerung)<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
3.21.11 Wie können Gleitlager geschmiert werden?<br />
• Fettschmierung<br />
• Feststoffschmierung<br />
• Ölschmierung<br />
3.22.1 Welche Aufgaben haben Lager und Führungen?<br />
• Maschinenteile genau zu führen<br />
• Kräfte von dem bewegten auf das ruhende Maschinenteil, mit geringem Reibungsverlust,<br />
zu übertragen.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 76
3.23.2 Welche Reibungsarten werden unterschieden?<br />
• Haftreibung<br />
• Gleitreibung<br />
• Rollreibung<br />
3.24.3 Zur Verringerung von Reibung und Verschleiß werden<br />
Schmierstoffe eingesetzt. Welche Eigenschaften sollten sie<br />
besitzen?<br />
• Druckfest<br />
• Haftfähig<br />
• Alterungsbeständig<br />
• Geringe Viskositätsveränderung<br />
• Frei von festen Bestandteilen<br />
• Geringe innere Reibung<br />
• Hoher Flamm- bzw. Brennpunkt<br />
• Säure- und wasserfrei<br />
3.25.4 Wie werden Führungen und Spindeln verschleißfest hergestellt?<br />
• Durch Härten und Feinbearbeitung der Laufoberflächen, z.B. Flammhärten,<br />
Induktionshärten<br />
3.26.5 Wie werden die Lager eingeteilt?<br />
• Gleitlager<br />
• Wälzlager<br />
• Magnetlager<br />
3.27.6 Was für Wälzlager gibt es?<br />
• Rillenkugellager (ein- und zweireihig)<br />
• Schrägkugellager<br />
• Pendelkugellager<br />
• Axial Rillenkugellager<br />
• Zylinderrollenlager<br />
• Kegelrollenlager<br />
• Tonnenlager<br />
• Pendelrollenlager<br />
• Nadellager<br />
Diese Lager gibt es in offenen und geschlossenen Ausführungen.<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 77
3.28.7 Welche Besonderheiten besitzen Nadellager?<br />
• Geringer Einbauraum<br />
• Hohe Belastungsaufnahme<br />
3.29.8 Welche Lager werden für eine Getriebewelle mit schrägverzahntem<br />
Zahnrad verwendet?<br />
Verwendung finden:<br />
• Schrägkugellager<br />
• Kegelrollenlager<br />
• axiales Pendelrollenlager<br />
3.30.9 Welche Lagerwerkstoffe für Gleitlager gibt es?<br />
Als Lagerwerkstoffe für Gleitlager eignen sich Legierungen aus Kupfer, Zinn, Blei, Zink und<br />
Aluminium sowie Gusseisen, Sintermetalle und Kunststoffe. z.B. Lagerbronze (Kupfer, Zinn,<br />
Blei, Legierungen).<br />
3.31.10 Was für Eigenschaften sollten Lagerwerkstoffe besitzen?<br />
• Hohe Verschleißfestigkeit<br />
• Gute Notlaufeigenschaften<br />
• Benetzbarkeit durch den Schmierstoff<br />
• Einbettungsfähigkeit für Fremdkörper<br />
• Wärmeleitfähigkeit zur Abfuhr von Reibungswärme<br />
• Korrosionsbeständigkeit<br />
• Schwingungsdämpfend<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 78
3.32 Antriebselemente<br />
3.32.6 Wo werden Gelenkwellen verwendet?<br />
• Im Maschinenbau - sie dienen als Spindel- und Vorschubantriebe<br />
• Im Fahrzeugbau<br />
3.32.26 Wie groß sollte das Kopfspiel sein?<br />
Das Kopfspiel sollte je nach Größe des Zahnrades 0,1 - 0,3 x Modul sein.<br />
3.33.25 Welche Zahnradmaße sind zur Fertigung notwendig?<br />
Sind Modul, Zähnezahl und Kopfspiel eines Zahnrades bekannt, können alle anderen Maße<br />
berechnet oder aus Tabellen entnommen werden.<br />
3.34.24 Welche Aufgaben erfüllen Zahnräder?<br />
Mit Zahnrädern kann man Drehbewegungen übertragen und dabei Drehzahlen,<br />
Drehrichtung und Drehmomente ändern.<br />
3.35.23 Auf was ist bei der Schmierung von Ketten zu achten?<br />
Bei der Schmierung von Kettentrieben werden fest anhaftende Öle oder Fette verwendet.<br />
Bei geschlossenen Gehäusen haben sich Ölbad oder Tropfschmierungen bestens bewährt.<br />
3.36.22 Was gibt es für Kettenarten?<br />
• Rollen- und Buchsenketten<br />
• Bolzenketten<br />
- Gallketten<br />
- Fleyerketten<br />
• Zahnketten (Sonderform)<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
3.37.21 Was sind die Vorteile und Nachteile eines Kettentriebes?<br />
Vorteile:<br />
• Übertragung von hohen Drehmomenten<br />
• Niedrige Lagerbelastung<br />
• Formschlüssig (schlupffrei)<br />
• kaum empfindlich gegen Feuchtigkeit, Schmutz und hohe Temperaturen<br />
• Einbauerleichterung durch Kettenschloss<br />
Nachteile:<br />
• Hohe Laufgeräusche<br />
• Wartungsintensiv – Kettenspannung und Schmierung<br />
• Kettengeschwindigkeit begrenzt<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 79
3.38.27 Welche Verzahnungsarten gibt es?<br />
• Zykloidenverzahnung - nur bei Präzisionsverzahnungen (Uhrwerk)<br />
• Evolventenverzahnung - Maschinen- und Kraftfahrzeugbau<br />
3.39.28 Welche Zahnradarten gibt es?<br />
• Stirnräder<br />
• Kegelräder<br />
• Schraubenräder<br />
• Schneckenrad und Schnecke<br />
• Zahnstange<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
3.40.29 Welche Stirnräderarten gibt es?<br />
Es gibt Stirnräder mit<br />
• Außen- und Innenverzahnung<br />
• Geradverzahnung<br />
• Schrägverzahnung<br />
• Pfeilverzahnung<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
3.41.30 Welche Vor- bzw. Nachteile hat die Schrägverzahnung?<br />
Vorteil:<br />
Bei Stirnrädern mit Schrägverzahnung sind immer mehrere Zähne gleichzeitig im Eingriff,<br />
ihr Lauf wird ruhiger und höhere Drehmomente werden übertragen.<br />
Nachteil:<br />
Sie erzeugen Axialkräfte, die von den Getriebelagern aufgenommen werden müssen.<br />
3.42.31 Wo werden Kegelräder eingesetzt?<br />
Kegelräder können bei sich kreuzenden Wellen Drehmomente übertragen. Die Wellen<br />
schneiden sich in einem Punkt.<br />
3.43.32 Wo werden Schraubenräder eingesetzt?<br />
Schraubenräder dienen zur Drehmomentübertragung zwischen zwei sich unter einem<br />
beliebigen Winkel kreuzenden Wellen. Sie können nur geringe Drehmomente übertragen,<br />
da sich die Zahnflanken nur an einem Punkt berühren.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 80
3.44.33 Wo werden Schneckenräder eingesetzt?<br />
Sie werden überall dort eingesetzt, wo sich zwei Wellen unter einem Winkel von 90°<br />
kreuzen und wo große Übersetzungsverhältnisse gefordert sind (Teilapparat). Sie sind<br />
selbsthemmend.<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
3.45.34 Wie können Zahnräder hergestellt werden?<br />
Zahnräder können hergestellt werden durch:<br />
• Spanende Fertigung<br />
- Wälzfräsen<br />
- Wälzstoßen<br />
- Profilfräsen<br />
- Wälzschleifen<br />
- Erodieren<br />
• Spanlose Fertigung<br />
- Spritzgießverfahren<br />
- Sinterverfahren<br />
- Formpressen<br />
- Schmieden<br />
3.46.10 Wodurch unterscheiden sich form- und kraftschlüssige<br />
Kupplungen?<br />
• Formschlüssige Kupplungen sind nur im Stillstand schaltbar<br />
• Kraftschlüssige Kupplungen sind im Betrieb schaltbar<br />
3.47.20 Was sind die Vorteile eines Zahnriemens?<br />
Bei Zahnriemen erfolgt die Kraftübertragung nicht durch Reibung, sondern formschlüssig<br />
durch Ineinandergreifen der Zähne des Riemens und der Zahnriemenscheibe.<br />
Zahnriemen verbinden die Vorteile des Flachriemens und des Keilriemens mit der<br />
Schlupffreiheit der Kette.<br />
Da Zahnriemen eine geringere Riemenvorspannung haben müssen, ist die Lagerbelastung<br />
viel kleiner als bei Keil- und Flachriemen.<br />
3.48.19 Welche Keilriemenarten gibt es?<br />
• Normalkeilriemen (flankenoffen)<br />
• Schmalkeilriemen<br />
• Keilrippenkeilriemen<br />
• Breitkeilriemen<br />
• Verbundkeilriemen<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 81
3.49.2 Wie werden Kupplungen eingeteilt?<br />
In schaltbare, nichtschaltbare und Kupplungen für Sonderzwecke.<br />
3.50.1 Was für Aufgaben haben Kupplungen?<br />
• Form- oder kraftschlüssiges Verbinden von Wellen, z.B. Motorwelle mit Getriebewelle<br />
• Übertragen von Drehmomenten<br />
• Drehmoment unterbrechen zum Schalten von Getriebestufen, z.B. bei Getrieben von<br />
Werkzeugmaschinen<br />
• Schutz vor Überlastung, z.B. im Kollisionsfall bei Maschinen (Abscherstift bei<br />
Drehmaschine)<br />
• Dämpfen von Stößen, z.B. Kupplungen in Förderanlagen<br />
• Ausgleichen von Wellenversatz, z.B. Gelenkkupplungen (Kardanwelle)<br />
3.51.3 Welche nichtschaltbaren Kupplungen gibt es?<br />
• Starre Kupplungen – Scheibenkupplung (Flanschkupplung), Schalenkupplung mit<br />
Kegelhülse<br />
• Drehstarre Kupplungen – Bogenzahnkupplung, Gelenkkupplung, Gelenkwelle<br />
• Elastische Kupplungen – Metallfederkupplung, Gummihülsenkupplung<br />
3.52.4 Wie ist der Aufbau und die Funktion einer Scheibenkupplung?<br />
Bei ihr erfolgt die gegenseitige Zentrierung der Wellenflansche durch einen Zentrieransatz<br />
oder durch einen Zentrierring. Bei der Montage muss eine Welle axial verschiebbar sein.<br />
3.53.5 Wie ist der Aufbau einer Gelenkwelle (Kardanwelle)?<br />
Sie besteht aus zwei Kreuzgelenken und einem Schiebestück mit Keilwellenprofil für den<br />
Längenausgleich.<br />
3.54.7 Welche schaltbaren Kupplungen gibt es?<br />
• Formschlüssig sind<br />
- Klauenkupplung<br />
- Zahnkupplung<br />
• Kraftschlüssige sind<br />
- Einscheibenkupplung<br />
- Mehrscheibenkupplung<br />
- Lamellenkupplung<br />
- Kegelkupplung<br />
3.55.8 Wie funktionieren formschlüssige Schaltkupplungen?<br />
Bei diesen Kupplungen wird das Drehmoment durch ineinandergreifende<br />
Kupplungselemente übertragen.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 82
3.56.9 Wie funktionieren kraftschlüssige Schaltkupplungen?<br />
Bei kraftschlüssigen Schaltkupplungen erfolgt die Drehmomentübertragung durch Reibung.<br />
3.57.11 Nenne Kupplungsbeispiele für Sonderzwecke!<br />
• Sicherheitskupplung (die einfachste Sicherheitskupplung ist der Abscherstift)<br />
• Sicherheitsrutschkupplung<br />
• Durchrastkupplung<br />
• Anlaufkupplung<br />
• Fliehkraftkupplung<br />
• Freilaufkupplung<br />
3.58.18 Was ist beim Keilriementausch zu beachten?<br />
• Satzweise wechseln<br />
• Korrekte Riemenspannung<br />
• kein Riemenscheibenversatz<br />
3.59.17 Wie funktioniert die Kraftübertragung beim Keilriemen?<br />
Sie erfolgt kraftschlüssig über die Seitenflächen des Keilriemens. Daher ist es wichtig, dass<br />
die Rillenflanken auf der Riemenscheibe eine glatte Oberfläche erhalten und die Rillen nach<br />
NORM gefertigt sind (32° – 38°).<br />
3.60.16 Worauf ist bei der Fertigung einer Flachriemenscheibe zu achten?<br />
Ihre Laufflächen müssen glatt sein, um ein Riemenverschleiß durch den Schlupf möglichst<br />
gering zu halten. Außerdem ist die Lauffläche leicht gewölbt (konvex) ausgeführt, damit der<br />
Riemen zentriert läuft.<br />
3.61.15 Auf welche Arten können Riemen gespannt werden?<br />
Die erforderliche Riemenvorspannung wird erreicht durch die richtige Riemenlänge, durch<br />
Vergrößerung des Achsenabstandes, indem der Antriebsmotor auf Spannschienen oder auf<br />
einer Wippe montiert wird oder durch Verwendung von Spannrollen.<br />
Die Spannrolle muss jeweils an der unbelasteten Seite (Leertrum), in der Nähe der kleinen<br />
Scheibe angebracht werden, um einen größeren Umschlingungswinkel zu erreichen.<br />
3.62.14 Wie können Riemen eingeteilt werden?<br />
• In kraftschlüssige Riemen<br />
- Flachriemen<br />
- Keilriemen<br />
- Rundriemen<br />
• In formschlüssige Riemen<br />
- Zahnriemen<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 83
3.63.13 Welche Vor- bzw. Nachteile eines Riementriebes gibt es?<br />
Vorteile:<br />
• Es können große Achsabstände überbrückt werden<br />
• Elastische Kraftübertragung<br />
• Geräusch- und schwingungsdämpfend<br />
• Keine Schmierung notwendig<br />
Nachteile:<br />
• Schlupf<br />
• Hohe Lagerbelastung<br />
• Großer Platzbedarf<br />
3.64.12 Warum werden Sicherheitskupplungen verwendet?<br />
Um Maschinen und Geräte bei Überlast vor Schäden zu schützen (z.B. Kollision).<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 84
3.66 Getriebe<br />
3.66.8 Wie funktioniert das Zugmittelgetriebe?<br />
Das Antriebsscheibenpaar wird verstellt und durch den Zug des Riemens wird das<br />
Abtriebsscheibenpaar auseinandergedrückt.<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
3.67.7 Welche Vorteile bieten stufenlose Getriebe?<br />
Mit stufenlosen Getrieben können die Abtriebsdrehzahlen bei konstanter Antriebsdrehzahl<br />
stufenlos zwischen der kleinsten und der größten Drehzahl eingestellt werden.<br />
3.68.6 Welche stufenlosen Getriebe gibt es?<br />
• Zugmittelgetriebe<br />
- Breitkeilriemengetriebe<br />
- Lamellenkettengetriebe<br />
- Rollenkettengetriebe<br />
• Reibradgetriebe<br />
3.69.5 Welche Vorteile bietet das Schneckenradgetriebe?<br />
• Geringer Platzbedarf im Verhältnis zur Übersetzungszahl<br />
• Wirkt in einer Richtung selbsthemmend<br />
• Es wirken große Kräfte<br />
3.70.4 Welches sind die wichtigsten schaltbaren Getriebe?<br />
• Schieberadgetriebe (Wendeherzgetriebe)<br />
• Kupplungsgetriebe (Ziehkeilgetriebe)<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 85
3.71.3 Wie können Getriebe eingeteilt werden?<br />
3.72.2 Was sagt das Übersetzungsverhältnis 20 : 1 aus?<br />
Während die treibende Welle 20 Umdrehungen dreht, dreht sich die getriebene Welle<br />
einmal.<br />
3.73.1 Welche Aufgaben haben Getriebe?<br />
Getriebe ändern Drehzahlen, Drehmomente und Drehrichtungen.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 86
3.74 Federn<br />
3.74.6 Welche Federarten gibt es?<br />
• Schraubenfeder<br />
• Schraubendrehfeder<br />
• Blattfeder<br />
• Drehstabfeder<br />
• Ringfeder<br />
• Tellerfeder<br />
• Gummifeder<br />
• Gasdruckfeder<br />
3.75.5 Welche Vorteile bieten Tellerfedern?<br />
Je nach Zusammensetzung der einzelnen Federn zum Paket können Federweg und<br />
Federkraft variiert werden.<br />
3.76.4 Von welchen Faktoren ist die Federkraft bei Schraubenfedern<br />
abhängig?<br />
• Durchmesser des Federdrahtes<br />
• Wirkdurchmesser der Feder<br />
• Federweg und Windungszahl<br />
3.77.2 Wozu werden Federn verwendet?<br />
• zum Auffangen von Stößen und Schwingungen<br />
• zum Aufeinanderpressen von Maschinenteilen<br />
• zur Speicherung von mechanischer Energie<br />
• zur Rückholung von Maschinenteilen<br />
3.78.1 Nach welchen Belastungen werden Federn eingeteilt?<br />
• Zug<br />
• Druck<br />
• Biegung<br />
• Verdrehung (Torsion)<br />
3.79.3 Aus welchem Material werden Federn hergestellt?<br />
Sie werden aus Federstahl (z.B. 50 CrV 4), der durch Härten, Vergüten oder<br />
Kaltverformung seine Eigenschaften erhält, hergestellt.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 87
3.80 Dichtungen<br />
3.80.2 Wie können Dichtungen eingeteilt werden?<br />
• Ruhende Dichtungen (statisch)<br />
• Bewegungsdichtungen (dynamisch)<br />
3.81.3 Was sind ruhende Dichtungen?<br />
Bei den ruhenden Dichtungen muss der Dichtwerkstoff sich den Unebenheiten der<br />
Dichtflächen anpassen.<br />
Zu den ruhenden Dichtungen zählen:<br />
• Flachdichtungen<br />
• Profildichtungen – Runddichtungen (O – Ringe)<br />
• Flüssige Dichtungen<br />
• Schneidringe<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
3.82.4 Welche Bewegungsdichtungen gibt es?<br />
• Manschetten (Packungen)<br />
• Nutringe<br />
• Radial-Wellendichtringe<br />
• Axial-Gleitringdichtungen<br />
• Bewegungsdichtungen ohne Dichtwerkstoff (Labyrinthdichtungen)<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
3.83.5 Welche Eigenschaften müssen Dichtwerkstoffe besitzen?<br />
• Plastisch und elastisch formbar<br />
• Chemisch beständig<br />
• Temperatur- und alterungsbeständig<br />
• Verschleißfest<br />
• Geringe Reibungswiderstände aufweisend<br />
3.84.6 Welche Anforderungen werden beim Einsatz schleifender<br />
Dichtungen an die Laufflächen gestellt?<br />
Die Oberflächen müssen, um den Verschleiß der Dichtung und des Bauteiles durch die<br />
Reibung gering zu halten, möglichst glatt und hart sein.<br />
3.85.7 Nenne die meist verwendeten Dichtwerkstoffe!<br />
• Papier (Pappe)<br />
• Kunststoffe (z.B. PTFE – Teflon)<br />
• Graphit<br />
• Metalle (z.B. Kupfer, Aluminium)<br />
• Dichtungspasten (z.B. Silikon)<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Maschinen- und Gerätetechnik<br />
Seite 88
• Klebstoffe<br />
• Hanf<br />
• Gummi<br />
3.86.1 Welche Aufgaben haben Dichtungen?<br />
Dichtungen sollen das Austreten oder Eindringen von Flüssigkeiten, Gasen oder festen<br />
Stoffen, wie z.B. Staub, an Trennstellen von Bauteilen verhindern oder verringern.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Sicherheitsvorschriften, Schutzmaßnahmen, Unfallverhütung<br />
Seite 89
4 Sicherheitsvorschriften, Schutzmaßnahmen,<br />
Unfallverhütung<br />
4.0.1 Welche Gruppen von Sicherheitszeichen gibt es?<br />
• Verbotszeichen<br />
rund; zeigen die verbotene Handlung als schwarzes Bild auf weißem Grund; erkennbar<br />
durch roten Rand mit roten Querbalken<br />
• Warnzeichen<br />
dreieckig mit nach oben zeigender Spitze; gelb mit schwarz<br />
• Gebotszeichen<br />
kreisförmig; die Farben blau mit weiß zeigen die gebotenen Schutzmaßnahmen; sie<br />
schreiben bestimmte Verhaltensweisen zwingend vor<br />
• Rettungszeichen<br />
quadratisch oder rechteckig in den Farben grün mit weiß<br />
• Brandschutzzeichen<br />
quadratisch in den Farben rot mit weiß<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
4.0.2 Durch welche Schutzmaßnahmen werden Unfälle vermieden?<br />
Durch Benutzen von:<br />
• Schutzbrillen (beim Schleifen, Bohren, Drehen, Fräsen, Schweißen und Ausblasen)<br />
• Schutzschilder (beim Schweißen und Schleifen mit Winkelschleifer)<br />
• Haarschutz (beim Drehen, Bohren und Fräsen)<br />
• Schutzschirmen (beim Schweißen)<br />
• Staubmaske (beim Schleifen)<br />
• Gehörschutz<br />
• Tragen enger und intakter Arbeitskleidung (nicht zerrissen)<br />
• Das Ablegen von Uhren, Ringen und Ketten<br />
• Das vorschriftsmäßige Bedienen der Maschinen<br />
• Beachten der spezifischen Sicherheitsregeln<br />
• Messen und Prüfen bei stehender Maschine<br />
• Späne nur mit Spänehaken oder Pinsel entfernen<br />
• Werkzeuge und Werkstücke nur bei stehender Maschine wechseln<br />
• Werkzeuge und Werkstücke sicher spannen<br />
Jeder Betriebsangehörige muss die Unfallverhütungsvorschriften kennen und genau<br />
beachten.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Sicherheitsvorschriften, Schutzmaßnahmen, Unfallverhütung<br />
Seite 90
4.0.3 Wodurch werden Gefahren beim Arbeiten an Hydraulik- und<br />
Pneumatikanlagen verhindert?<br />
Durch Beachten von:<br />
• Sicherheitsvorschriften des Herstellers<br />
• Sichtkontrolle der Hydraulikleitungen auf Undichtheit<br />
• System drucklos<br />
4.0.4 Was ist bei der Benutzung von elektrischen Betriebsmitteln zu<br />
beachten?<br />
Die Anschlussleitungen der Maschine dürfen nicht beschädigt sein (Zuleitungskabel,<br />
Stecker von Bohrmaschinen, Winkelschleifern usw.).<br />
Erkennbare Mängel an der Maschine feststellen und sofort dem Vorgesetzten melden.<br />
4.0.5 Was bewirkt der NOT AUS-Schalter?<br />
Spindel und Vorschub schalten sofort aus.<br />
4.0.6 Wodurch werden Unfälle verursacht?<br />
• Menschliches Versagen:<br />
Lässt sich trotz Schulung nie ganz ausschließen. Kann aber durch gewissenhafte<br />
Kontrolle, Anbringen von Sicherheitseinrichtungen reduziert werden, z.B. Abschrankung,<br />
Sicherheitsschalter.<br />
• Technisches Versagen:<br />
Werkstoffermüdung, unvorhergesehene Überlastung, Ausfall von Sicherheitsschaltern,<br />
Spanndruck<br />
4.0.7 Welche Maßnahmen sind bei Erkennen von Gefahren zu treffen?<br />
• Mängel an Maschine und Werkzeug sowie Arbeitsgerät muss sofort gemeldet werden<br />
• Scharfe und spitzige Werkzeuge nicht in der Arbeitskleidung tragen<br />
• Arbeitskleidung muss eng anliegen und darf nicht zerrissen sein<br />
• Sicherheitsschuhe tragen<br />
• Kein Tragen von Schmuck, Uhren bzw. Ringe<br />
• Schutzeinrichtungen (Abschrankungen), Hinweisschilder und Sicherheitseinrichtungen<br />
(NOT AUS-Schalter) müssen vorhanden sein<br />
• Drehende Räder, Spindeln und Wellen müssen abgeschirmt sein<br />
• Kennzeichnungspflicht von brennbaren, explosiven und ätzenden Stoffen, sicherer<br />
Aufbewahrungsort<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Sicherheitsvorschriften, Schutzmaßnahmen, Unfallverhütung<br />
Seite 91
• WICHTIG: Fluchtwege müssen stets freigehalten sein!<br />
4.0.8 Welche gesetzliche Bestimmung muss beachtet werden, um eine<br />
Hebevorrichtung bedienen zu dürfen?<br />
Lasten unter 1,5 t dürfen erst nach 24 Monaten Lehrzeit gehoben werden. Lasten über 1,5 t<br />
sind während der Ausbildung verboten (Gesetzliche Ausnahmeregelung möglich).<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Stanztechnik<br />
Seite 92
5 Stanztechnik<br />
5.1 Scherschneiden<br />
5.1.1 Wie heißen die Fertigungsverfahren beim Scherschneiden?<br />
• Ausschneiden<br />
• Einschneiden<br />
• Knabberschneiden<br />
• Abschneiden<br />
• Beschneiden mit Abgratschneiden<br />
• Nachschneiden<br />
• Lochen<br />
• Feinschneiden<br />
• Ausklinken<br />
• Trennschneiden<br />
5.1.2 Was bedeutet der Begriff „Ausschneiden“?<br />
Ausschneiden ist das Schneiden des Werkstoffes längs einer in sich geschlossenen<br />
Schnittlinie zur Herstellung der Außenform eines Werkstückes.<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel "Der Werkzeugbau"<br />
5.1.3 Was bedeutet der Begriff „Abschneiden“?<br />
Abschneiden ist das Schneiden des Werkstoffes entlang einer offenen Schnittlinie, wobei<br />
ein Halbfertig- oder Fertigteil abgetrennt wird.<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel "Der Werkzeugbau"<br />
5.1.4 Was bedeutet der Begriff „Lochen“?<br />
Lochen ist das Schneiden des Werkstoffes längs in einer sich geschlossenen Schnittlinie<br />
zur Herstellung beliebiger Innenformen.<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel "Der Werkzeugbau"<br />
5.1.5 Was bedeutet der Begriff „Einschneiden“?<br />
Einschneiden ist teilweises Trennen am oder im Werkstück entlang einer offenen<br />
Schnittlinie.<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel "Der Werkzeugbau"<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Stanztechnik<br />
Seite 93
5.2 Umformtechnik<br />
5.2.1 Was bedeutet der Begriff „Biegeumformen“?<br />
Beim Biegeumformen können Bleche, Rohre und andere Halbzeuge spanlos umgeformt<br />
werden.<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel "Der Werkzeugbau"<br />
5.2.2 Wie verhält sich der Werkstoff beim Biegeumformen?<br />
Beim Biegevorgang wird der Werkstoff über eine Biegekante umgeformt. Es tritt dabei keine<br />
wesentliche Veränderung der Werkstoffdicke ein.<br />
5.2.3 Wie verläuft ein Biegevorgang?<br />
Durch den Druck des Biegestempels verformt sich der Werkstoff zunächst elastisch. Bei<br />
stärkerer Durchbiegung und damit größerer Umformung, über die Streck- und Fließgrenze<br />
des Werkstoffes hinaus, ergibt sich an der Biegekante eine bleibende Verformung des<br />
Werkstückes.<br />
5.2.4 Aus welchen Teilen besteht ein Biegewerkzeug?<br />
Die einfachste Art besteht aus dem Biegestempel der Teileaufnahme und dem<br />
Biegegesenk.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Stanztechnik<br />
Seite 94
5.3 Unfallverhütung<br />
5.3.1 Welche Arbeitnehmerschutzmaßnahmen müssen beim Scheren,<br />
Pressen und Stanzen beachtet werden?<br />
• Schutzleisten müssen vorhanden sein<br />
• Die Spindel von Handspindelpressen müssen gegen selbständiges herabdrehen<br />
gesichert werden (Verletzungsgefahr durch Schwungarme und Quetschung)<br />
• Hebel von Handhebelscheren müssen gegen herabfallen gesichert sein<br />
• Gegen das Hineingreifen in den Gefahrenbereich während des Schneid- oder<br />
Biegevorganges müssen Schutzvorrichtungen montiert sein, z.B.:<br />
- Schutzgitter<br />
- Möglichst kurzer Hub einstellen<br />
- Zweihandschaltung<br />
- Handabweiser<br />
- Fühler oder elektronische Sicherungen bei Materialzuführung mit<br />
der Hand<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Steuer- und Regelungstechnik<br />
Seite 95
6 Steuer- und Regelungstechnik<br />
6.1 Pneumatik<br />
6.1.1 Welche Vorzüge hat die Pneumatik?<br />
• Kräfte und Geschwindigkeiten der Zylinder sind stufenlos einstellbar<br />
• Zylinder und Druckluftmotoren erreichen hohe Geschwindigkeiten und Drehzahlen<br />
• Druckluftgeräte können ohne Schaden bis zum Stillstand überlastet werden<br />
• Druckluft ist in Druckbehältern speicherbar<br />
• Druckluft ist sauber, daher keine Verschmutzungen<br />
• Preiswerte Steuer- und Arbeitselemente<br />
6.1.2 Welche Nachteile hat die Pneumatik?<br />
• Die Kolbenkräfte sind begrenzt aufgrund der geringen Arbeitsdrücke<br />
• Gleichmäßige und konstante Kolbengeschwindigkeiten sind nicht möglich<br />
(Komprimierbarkeit der Luft )<br />
• Genaue Endlagen sind nur mit Festanschlägen möglich<br />
6.1.3 Aus welchen Hauptgruppen besteht eine pneumatische<br />
Steuerung?<br />
• Arbeitsteil (Zylinder)<br />
• Steuerteil (Ventile)<br />
• Druckluftversorgung und Aufbereitung<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
6.1.4 Welche Komponenten beinhaltet eine Verdichteranlage?<br />
• Antriebsmotor<br />
• Verdichter<br />
• Lufttrockner<br />
• Luftfilter<br />
• Druckluftspeicher<br />
6.1.5 Welche Arten von Verdichtern werden überwiegend eingesetzt?<br />
• Hubkolbenverdichter<br />
• Schraubenverdichter<br />
• Flügelzellenverdichter<br />
6.1.6 Welche Verfahren der Lufttrocknung werden angewendet?<br />
• Adsorptionstrocknung (Trocknungsmittel-Siliziumdioxid)<br />
• Absorptionstrocknung (chemisches Verfahren)<br />
• Kältetrocknung (Wärmetauscher und Kälteaggregat)<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Steuer- und Regelungstechnik<br />
Seite 96
6.1.7 Woraus besteht die Aufbereitungseinheit (Wartungseinheit)?<br />
Die Aufbereitungseinheit ist eine Gerätekombination von<br />
• Druckluftfilter mit Wasserabscheider<br />
• Druckregelventil<br />
6.1.8 Welche Arbeitselemente werden in der Pneumatik eingesetzt?<br />
• Zylinder mit linearer Bewegung ( Kolbenstangenzylinder, Kurzhubzylinder,<br />
kolbenstangenlose Zylinder..)<br />
• Zylinder mit drehender Bewegung (Drehzylinder u. Drehflügelzylinder)<br />
• Druckluftmotoren (Schrauber, Handschleifgeräte, Hebezeuge,..)<br />
Pneumatische Arbeitselemente wandeln die in der Druckluft gespeicherte und durch die<br />
Druckluft übertragene Energie in mechanische Arbeit um.<br />
6.1.9 Welchen Zweck hat die Endlagendämpfung eines<br />
Pneumatikzylinders?<br />
Sie verringert die Kolbengeschwindigkeit, sodass der Kolben sanft in seine Endlage fährt.<br />
6.1.10 Welchen Vorteil bieten kolbenstangenlose Zylinder?<br />
Sie benötigen weniger Platz, als Zylinder mit Kolbenstangen.<br />
6.1.11 Wovon hängt die wirksame Kolbenkraft bei Zylindern ab?<br />
Die wirksame Kolbenkraft ist abhängig von der Kolbenfläche, dem Druck und dem<br />
Wirkungsgrad.<br />
6.1.12 In welche Hauptgruppen können Steuerventile unterteilt werden?<br />
• Wegeventile (3/2, 4/2 WV ...)<br />
• Sperrventile (Zweidruck-, Wechsel-, Rückschlagventile)<br />
• Druckventile (Druckbegrenzungs- und Druckregelventile)<br />
• Stromventile (Drossel- und Drosselrückschlagventile)<br />
6.1.13 Was bedeutet die Bezeichnung „5/3-Wegeventil“!<br />
Das 5/3-Wegeventil ist ein Wegeventil mit 5 gesteuerten Anschlüssen und 3<br />
Schaltstellungen. Die Mittelstellung ist zugleich die Nullstellung des Ventils.<br />
6.1.14 Welche Wegeventile werden zum Steuern von Zylindern<br />
eingesetzt?<br />
• Einfachwirkende Zylinder werden meist mit 3/2-Wegeventilen<br />
• Doppeltwirkende mit 4/2-, 5/2- oder 5/3-Wegeventilen gesteuert<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Steuer- und Regelungstechnik<br />
Seite 97
6.1.15 Welche Betätigungsarten von Wegeventilen gibt es?<br />
Die Betätigung der Wegeventile kann<br />
• Manuell<br />
• Mechanisch<br />
• Pneumatisch<br />
• Elektrisch oder elektr. vorgesteuert<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
6.1.16 Wie kann die Kolbengeschwindigkeit reguliert werden?<br />
• Drosselventile<br />
• Drosselrückschlagventile (Zu- oder Abluftdrosselung)<br />
• Schnellentlüftungsventile<br />
6.1.17 Warum wird in den meisten Fällen die Abluftdrosselung<br />
bevorzugt?<br />
Durch den Strömungswiderstand des Drosselrückschlagventils baut sich ein Gegendruck<br />
auf. Der Kolben wird „eingespannt“. Dadurch ergibt sich eine gleichmäßige<br />
Kolbenbewegung und der Kolben kann bei Zuglast nicht ausgezogen werden.<br />
6.1.18 Welche Signalverknüpfungen sind mit Zweidruck- und mit<br />
Wechselventilen möglich?<br />
Zweidruckventile ergeben die logische Funktion UND, Wechselventile die logische Funktion<br />
ODER.<br />
Am Ventilausgang liegt nur dann Druck an, wenn beim Zweidruckventil Eingang E1 UND<br />
E2, beim Wechselventil E1 ODER E2 beaufschlagt werden.<br />
6.1.19 Welche Aufgabe haben Druckbegrenzungsventile und<br />
Druckregelventile?<br />
Druckbegrenzungsventile (Überduckventile) sichern Behälter, Leitungen und Bauelemente<br />
gegen Überdruck.<br />
Druckregelventile (Druckminderventile) regeln den schwankenden Betriebsdruck auf einen<br />
konstanten Arbeitsdruck.<br />
6.1.20 Was kann zu Störungen in der Pneumatik führen?<br />
• Falsche Montage (z.B. falsche Drosselung, Leitungsknicke, undichte Verschraubungen,<br />
...)<br />
• Verschmutzte Druckluft<br />
• Zu wenig Druck<br />
• Undichte Manschetten bei Druckluftzylindern<br />
• Innere Undichtheit bei Steuerungsventilen<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Steuer- und Regelungstechnik<br />
Seite 98
6.2 Elektrik<br />
6.2.1 Welches sind die drei wichtigsten Größen in der Elektrotechnik?<br />
• Elektrische Spannung (U/Volt)<br />
• Elektrische Stromstärke (l/Ampere)<br />
• Elektrischer Widerstand (R/Ohm)<br />
6.2.2 Wie lässt sich die Spannung erklären?<br />
Die elektrische Spannung U ist der Unterschied in der Elektronenbesetzung zwischen zwei<br />
Punkten.<br />
Minuspol - Elektronen Überschuss<br />
Pluspol - Elektronen Mangel<br />
6.2.3 Was ist Strom und welche Wirkung hat er?<br />
Unter Strom (I) versteht man das Fließen von freien Elektronen. Fließrichtung vom Minuspol<br />
zum Pluspol (Wirkliche Stromrichtung).<br />
Die verschiedenen Wirkungen des elektrischen Stromes sind:<br />
• Wärmewirkung<br />
• Lichtwirkung<br />
• Magnetische Wirkung<br />
• Chemische Wirkung<br />
• Wirkung auf Lebewesen (physiologische Wirkung)<br />
6.2.4 Was besagt das Ohmsche Gesetz?<br />
Die Größe vom Strom ist von der Größe des Widerstandes des Verbrauchers und der<br />
Größe angelegten Spannung abhängig (elektrischer Stromkreis).<br />
Der Zusammenhang zwischen Spannung, Strom und dem elektrischen Widerstand in<br />
einem geschlossenen Stromkreis beschreibt das Ohmsche Gesetz.<br />
U = R × I<br />
6.2.5 Welche Stromarten werden unterschieden und wo werden sie<br />
angewendet?<br />
Gleichstrom:<br />
fließt stets in gleicher Richtung (z.B. Galvanotechnik, Lichtbogenschweißen,<br />
Gleichstrommotoren, ...)<br />
Wechselstrom:<br />
ist ein Strom, der periodisch seine Richtung und Stärke ändert (z.B. Energienetz,<br />
Soundmaschine, Schweißtechnik)<br />
Dreiphasen-Wechselstrom (Drehstrom):<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Steuer- und Regelungstechnik<br />
Seite 99
sind 3 Wechselströme, die zeitlich um 120° versetzt sind (z.B. CEE-Kraftsteckdose, für<br />
große Verbraucher, Drehstrommotoren)<br />
6.2.6 Welche Faktoren bestimmen den Widerstand einer elektrischen<br />
Leitung?<br />
• Länge<br />
• Querschnitt<br />
• Material (Temperatur)<br />
6.2.7 Wodurch unterscheiden sich prinzipiell elektrische Leiter und<br />
Nichtleiter (Isolatoren)?<br />
• Elektrische Leiter besitzen viele freie Elektronen (Kupfer, Aluminium, Gold, Silber)<br />
• Nichtleiter besitzen wenig freie Elektronen (Gummi, Kunststoff, Porzellan, Holz)<br />
6.2.8 Wie wird ein Spannungsmesser (Voltmeter) in den Stromkreis<br />
geschaltet?<br />
Ein Voltmeter wird parallel zum Verbraucher geschaltet, da der Potentialunterschied<br />
(Elektronenunterschied) gemessen wird.<br />
6.2.9 Wie wird ein Strommesser (Amperemeter) in den Stromkreis<br />
geschaltet?<br />
Ein Strommesser wird in Serie zum Verbraucher geschaltet, da der gesamte Strom durch<br />
das Amperemeter fließen muss. Zur Messung trennt man den Stromkreis auf und schaltet<br />
den Strommesser in die Leitung.<br />
6.2.10 Welche Aufgabe haben Potentiometer?<br />
Mittels Potentiometer (veränderbarer Widerstand) kann der ohmsche Widerstand verändert<br />
werden (z.B. zur Regulierung der Motordrehzahlen und Vorschubgeschwindigkeiten an<br />
Werkzeugmaschinen).<br />
6.2.11 Warum werden in der Praxis fast alle elektrischen Geräte in<br />
Parallelschaltung betrieben (z.B. Glühlampen, Motoren,<br />
Haushaltsgeräte)?<br />
Nur bei Parallelschaltung der Verbraucher ist für alle die benötigte Spannung (230V,<br />
50Hertz) gegeben.<br />
6.2.12 Was ist ein Körper- bzw. Masseschluss?<br />
Durch Isolationsfehler haben Maschinenteile (z.B. Gehäuse) elektrischen Kontakt und<br />
führen damit eine nicht zulässige hohe Spannung.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Steuer- und Regelungstechnik<br />
Seite 100
6.2.13 Ab welcher Stromstärke besteht für den Menschen Lebensgefahr?<br />
Ab 50mA!<br />
Erklärung:<br />
I = U / R<br />
= 50Volt / 1000 Ohm (Widerstand des Menschen)<br />
= 0,05 Ampere = 50 mA<br />
6.2.14 Welche elektrischen Gefahren können für Personen an Maschinen<br />
auftreten?<br />
Bei defekten elektrischen Teilen (z.B. beschädigte Kabel, defekte Gehäuse von Geräten)<br />
kann die Person durch Berührung eine zu hohe Spannung geraten und dadurch einen<br />
elektrischen Stromschlag bekommen.<br />
6.2.15 Wie wirkt der Strom auf den Menschen?<br />
• Herzrhythmusstörung<br />
• Verkrampfung<br />
• Blutzersetzung (Vergiftung)<br />
• Tod<br />
• Verbrennung<br />
6.2.16 Was ist bei einem elektrischen Unfall zu unternehmen?<br />
• Den Stromkreis unterbrechen bzw. abschalten (FI - Schutzschalter, Sicherung oder<br />
Leitungsschalter)<br />
• Aus dem Gefahrenbereich bringen<br />
• Funktion der Organe kontrollieren, wenn nötig Wiederbelebungsversuche<br />
• Arzt verständigen<br />
6.2.17 Ab welcher Spannung sind Schutzmaßnahmen vorgeschrieben?<br />
Ab 50V Wechselspannung, 120V Gleichspannung, bei Kinderspielzeug ab max. 24V.<br />
6.2.18 Weshalb dürfen Schmelzsicherungen weder geflickt noch<br />
überbrückt werden?<br />
Schmelzeinsätze haben einen Schmelzdraht, der bei Überschreitung der Nennstromstärke<br />
durchschmilzt. Bei Überbrückung ist dieser Schutz nicht mehr gegeben und es besteht<br />
dann Gefahr für Mensch und Anlage.<br />
6.2.19 Auf welchem Prinzip beruht der thermische Motorschutz?<br />
Das Prinzip ist ein Bimetall, d.h. zwei Metallschichten mit verschiedener Wärmeausdehnung<br />
werden durch Walzen miteinander verbunden. Bei Erwärmung durch den durchfließenden<br />
Strom verbiegen sie sich und lösen eine Arretierung für einen Kontakt der dadurch geöffnet<br />
wird.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Steuer- und Regelungstechnik<br />
Seite 101
6.2.20 Welchen Zweck haben Leitungsschutzschalter<br />
(Sicherungsautomat)?<br />
Schutz der Leitung vor Überlastung und Kurzschluss.<br />
Der Kurzschlussschutz der Leitung übernimmt die magnetische Auslösung. Fließt ein<br />
großer Strom durch den Schalter, dann zieht die Magnetspule an und schaltet sofort aus.<br />
Den Überlastschutz übernimmt der Bimetallauslöser. Der Strom heizt das Bimetall auf,<br />
dieses verbiegt sich und löst den Schalter aus. Die Zeit bis zur Auslösung ist um so kürzer,<br />
je größer der Strom durch den Schalter ist. Bei Nennstrom tritt keine Abschaltung ein.<br />
6.2.21 Worauf muss beim Anschluss des Schutzleiters in einem Stecker<br />
(Schuko-Stecker, CEE-Stecker, ...) besonders geachtet werden?<br />
Der Schutzleiter muss immer etwas länger sein als die anderen Leiter, damit beim<br />
Ausreißen des Kabels die Verbindung des Schutzleiters als letztes reißt.<br />
6.2.22 Welche Ursache kann vorliegen, wenn Stecker und Steckdosen<br />
von Elektrogeräten sich übermäßig erwärmen?<br />
Übermäßige Erwärmung kann durch Überlastung entstehen. Doch die Ursache ist meistens<br />
eine schlechte (lockere) Klemmstelle. Solche Klemmstellen haben einen großen<br />
Übergangswiderstand, dies bewirkt eine starke Erwärmung und diese Erwärmung erhöht<br />
den Widerstand usw.<br />
6.2.23 Worauf ist bei der Verwendung von Kabeltrommeln bei größerer<br />
Dauerleistung (Verbraucher ab ca. 500W) zu achten?<br />
Das Kabel muss ganz von der Trommel abgerollt werden, da sich das Kabel erwärmt und<br />
die Wärme ansonsten vom Inneren der Trommel nicht an die Umgebung abgegeben<br />
werden kann.<br />
6.2.24 Warum dürfen Aderenden für Anschlüsse an Steckern nicht<br />
verlötet werden?<br />
Lötzinn hat einen sogenannten Kaltfluss, d.h. es verformt sich auch in kaltem Zustand,<br />
damit gibt es nach gewisser Zeit eine lockere Klemmstelle.<br />
6.2.25 Wodurch kann verhindert werden, dass an den Einführungsstellen<br />
für Leitungen in ein Betriebsmittel Feuchtigkeit eindringen kann?<br />
Es müssen dafür entweder Würgenippel oder Verschraubungen verwendet werden, die in<br />
der Größe den einzuführenden Leitungen angepasst sind.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Steuer- und Regelungstechnik<br />
Seite 102
6.2.26 In welchem Betriebszustand werden Schalter und Geräte in einem<br />
Stromlaufplan gezeichnet?<br />
Im stromlosen und nichtbetätigten Zustand. (Ausnahme: bei mechanischer Betätigung).<br />
6.2.27 Welche Aufgaben haben Grenztaster (Endschalter)?<br />
Ein Grenztaster ist ein Schalter der mechanisch betätigt wird. Sie haben die Aufgabe z.B.<br />
Bewegungen, Positionen oder Füllstände an die Steuerung zu melden.<br />
6.2.28 Wodurch bleibt ein Schütz bzw. Relais nach einem Steuerimpuls<br />
geschalten?<br />
Durch eine Selbsthalteschaltung (Dominierend AUS - Dominierend EIN).<br />
6.2.29 Wofür wird eine Wendeschützschaltung verwendet?<br />
Um einen Motor im Rechts- oder Linkslauf ansteuern zu können.<br />
6.2.30 Was muss beim Anschluss von mehr- und feindrähtigen Leitern<br />
beachtet werden?<br />
Bei mehr- oder feindrähtigen Leitern müssen zum Anschluss Aderendhülsen, Kabelschuhe<br />
oder Ringösen verwendet werden, um das Abdrücken von einzelnen Litzen zu verhindern.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Steuer- und Regelungstechnik<br />
Seite 103
6.3 Elektropneumatik<br />
6.3.1 Wie funktioniert ein Relais?<br />
Relais sind elektromagnetische Schalter, d.h. es fließt ein Strom durch eine Spule, dadurch<br />
wird ein Magnetfeld erzeugt. Durch das Magnetfeld wird ein Anker angezogen, der über<br />
eine mechanische Verbindung einen oder mehrere Kontakte schaltet.<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
6.3.2 Beschreibe den Unterschied zwischen Schütz, Hilfsschütz und<br />
Relais!<br />
Schütze haben Hauptkontakte für den Hauptstromkreis zum Schalten von großen<br />
Verbrauchern wie Motoren und Heizungen.<br />
Hilfsschütze und Relais haben nur Steuerkontakte für den Hilfsstromkreis.<br />
6.3.3 Was bewirkt ein Zeitrelais?<br />
Das Zeitrelais bewirkt, dass der Kontakt entweder verzögert anzieht oder verzögert abfällt.<br />
6.3.4 Welche zwei grundlegende Zeitverhalten haben Zeitrelais?<br />
Man spricht von anzugverzögertem und abfallverzögertem Zeitrelais.<br />
6.3.5 Wie werden die Kontakte die sich in Relais oder Schütze befinden<br />
unterteilt?<br />
Relais und Schütze besitzen in der Regel mehrere Öffner und Schließer bzw. Wechsler, die<br />
alle gleichzeitig betätigt werden.<br />
6.3.6 Welche Aufgaben können mit einem Relais ausgeführt werden?<br />
Relais besitzen in der Regel mehrere Öffner und Schließer, die alle gleichzeitig betätigt<br />
werden. Mit ihnen können verschiedene Aufgaben ausgeführt werden:<br />
• Schalten schwacher Steuersignale auf große Leistungen des Hauptstromkreises<br />
(z.B.: 24V im Steuerstromkreis und 400V im Hauptstromkreis)<br />
• Vervielfachung von Signalen durch die verschiedenen Öffner und Schließer<br />
• Umkehr von Signalen durch Öffner und Schließer<br />
• Logische Verknüpfungen von Signalen<br />
• Speicherung von Signalen durch die Selbsthalteschaltung<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Steuer- und Regelungstechnik<br />
Seite 104
6.3.7 Woran erkennt man die Zugehörigkeit der Kontakte (Ö + S) eines<br />
Relais in einem Strompfad?<br />
Die Kontakte werden mit Kurzzeichen des zugehörigen Relais, z.B. mit K1, K2<br />
gekennzeichnet.<br />
6.3.8 Warum werden für federrückgestellte Wegeventile in den meisten<br />
Fällen Selbsthalteschaltungen benötigt?<br />
Ein Wegeventil mit Federrückstellung kann das Ein-Signal nicht speichern. Dies übernimmt<br />
die Selbsthalteschaltung.<br />
6.3.9 Welche Sensoren werden in der Elektropneumatik eingesetzt?<br />
• Mechanische Taster und Schalter<br />
• Berührungslose - magnetisch betätigte Näherungsschalter (Reedkontakt)<br />
• Berührungslose - induktive, kapazitive und optoelektronische Näherungsschalter<br />
6.3.10 Wie ist die Funktionsweise von magnetisch betätigten<br />
Näherungsschaltern (Reedschalter)?<br />
Reedschalter schalten ohne mechanische Berührung. In einem Kunstharzblock sind zwei<br />
Kontakte mit einem schutzgasgefüllten Glasröhrchen eingeschmolzen. Durch Annähern<br />
eines Kolbens mit einem Permanentmagnet ziehen sich die überlappten Kontaktzungen<br />
sprungartig an und schalten. Durch das Entfernen des Magneten lösen sich die<br />
Kontaktzungen.<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
6.3.11 Wie werden Reedschalter optimal eingestellt?<br />
• Druckluftzylinder mit Arbeitsdruck versehen<br />
• Kolbenstange aus- oder einfahren und den Reedschalter von außen in Richtung Mitte<br />
des Zylinders einstellen und positionieren<br />
6.3.12 Wie arbeiten berührungslose Näherungsschalter und auf was<br />
reagieren sie?<br />
Berührungslose Näherungsschalter arbeiten auf induktiver, kapazitiver oder<br />
optoelektronischer Basis. Ihre Abmessungen sind relativ klein und kompakt.<br />
• Induktive Näherungsschalter reagieren nur auf Metalle (empfohlen sind Eisenwerkstoffe)<br />
• Kapazitive Näherungsschalter sprechen auf alle Gegenstände an und sind deshalb<br />
störanfällig bei Verschmutzung und Nässe<br />
• Optoelektronische Näherungsschalter unterteilen sich in:<br />
- Einweglichtschranke > Sender/Empfänger sind gegenüber<br />
- Reflexlichttaster > der Gegenstand reflektiert das Licht<br />
(alle Materialien außer Glas)<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Steuer- und Regelungstechnik<br />
Seite 105
6.3.13 Wie wird bei der Planung und Erstellung von<br />
pneumatischen/elektrischen Steuerungen systematisch<br />
vorgegangen?<br />
• Aufgabenstellung und Anforderungen müssen genau definiert werden<br />
• Erstellen eines Lageplanes<br />
• Entwerfen des Weg - Schritt - Diagramms<br />
• Erstellen des Pneumatik- und des Stromlaufplanes<br />
• Erstellen der Stückliste (Arbeits- und Steuerelemente, Installationsmaterial,..)<br />
• Fachgerechte Installation der Anlage<br />
6.3.14 Was kann zu Störungen in der Elektropneumatik führen?<br />
• Elektrische Störungen:<br />
- Defekte elektrische Sicherungen<br />
- Lose Klemmstellen<br />
- Defekte Magnetspule<br />
- Kabelunterbruch<br />
- Verstellte oder defekte Sensoren<br />
• Pneumatische Störungen:<br />
- Verschmutzte Druckluft<br />
- Zu wenig Druck<br />
- Undichte oder schadhafte Druckluftzylinder<br />
- Undichte oder schadhafte Steuerungsventile<br />
- Undichte oder schadhafte Verschraubungen<br />
- Geknickte Leitungen<br />
• Mechanische Störungen:<br />
- Nicht betätigte Grenztaster<br />
- Schaltabstandfehler bei Näherungsschalter<br />
- Verschmutzte optoelektronische Näherungsschalter<br />
6.3.15 Nenne einige Vor- und Nachteile von elektropneumatischen<br />
Steuerungen gegenüber pneumatischen Steuerungen!<br />
Vorteile:<br />
• Zentrale Einheiten (Pneumatik und Elektronik)<br />
• Schnelleres Ansprechen von Bewegungsabläufen<br />
• Einfachere Installationen bei Anlagen<br />
• Einfachere Abfragemöglichkeiten (z.B. mit Reedkontakte)<br />
• Störungsunempfindlicher<br />
Nachteile:<br />
• Nur mit mehr Aufwand explosionsgeschützt<br />
• Aufwendiger für kleine einfache Vorrichtungen<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Steuer- und Regelungstechnik<br />
Seite 106
6.4 Hydraulik<br />
6.4.1 Welche Vorzüge bietet die Hydraulik gegenüber der Pneumatik und<br />
Elektrik?<br />
• Übertragung großer Kräfte bei Einsatz kleiner Aktoren<br />
• Exaktes Positionieren<br />
• Gleichmäßige, lastenunabhängige Bewegung, da Flüssigkeiten kaum komprimierbar sind<br />
und Regelventile eingesetzt werden können<br />
• Weiches Arbeiten und Umschalten<br />
6.4.2 Welches sind die wichtigsten zwei Kenngrößen in der Hydraulik<br />
und was bewirken sie?<br />
• Der Druck - p (bar)<br />
Bewirkt die Kolbenkraft eines Zylinders<br />
• Der Volumenstrom - Q (l/min)<br />
Bewirkt die Kolbengeschwindigkeit eines Zylinders<br />
6.4.3 Wie gliedert sich der Aufbau einer hydraulischen Anlage?<br />
• Arbeitsteil (Zylinder)<br />
• Steuerteil (Ventile)<br />
• Energieteil (Hydraulisches Aggregat)<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
6.4.4 Aus welchen wichtigsten Bestandteilen setzt sich das Hydraulik -<br />
Aggregat zusammen?<br />
• Pumpe<br />
• Antrieb<br />
• Behälter (Tank)<br />
• Druckbegrenzungsventil<br />
6.4.5 Welches sind die wichtigsten Kenndaten einer Pumpe?<br />
• Verdrängungsvolumen (V)<br />
Es bezeichnet das Flüssigkeitsvolumen, das von der Pumpe pro Umdrehung (bzw. pro<br />
Hub) gefördert wird.<br />
• Betriebsdruck (p)<br />
Es wird der Spitzendruck angegeben, dieser sollte aber nur kurzzeitig auftreten<br />
(Pumpenverschleiß).<br />
• Drehzahl (n)<br />
Der Förderstrom (Q) einer Pumpe ist von der Drehzahl abhängig. Viele Pumpen sind nur<br />
für einen bestimmten Drehzahlbereich freigegeben.<br />
• Wirkungsgrad (eta)<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Steuer- und Regelungstechnik<br />
Seite 107
Der Wirkungsgrad ist abhängig vom Konstruktionsprinzip, der Betriebsdauer (Verschleiß)<br />
und verschiedenen Betriebsparametern, wie z.B. Druck, Drehzahl und Viskosität.<br />
6.4.6 Welche Pumpen zählen zu den Konstantpumpen?<br />
• Außenzahnradpumpen<br />
• Innenzahnradpumpen<br />
• Schraubenspindelpumpen<br />
Konstantpumpen nennt man Pumpen mit nicht verstellbarem Verdrängungsvolumen -<br />
V (cm³ pro 1 Umdr).<br />
6.4.7 Welchen Vorteil bieten Verstell- und Regelpumpen?<br />
Bei der Verstellpumpe kann das Verdrängungsvolumen bzw. der Volumenstrom , je nach<br />
Bedarf, eingestellt werden.<br />
Bei der Regelpumpe ändert sich das Verdrängungsvolumen bzw. der Volumenstrom, je<br />
nach Anforderung, ständig.<br />
6.4.8 Auf welche Weise wird bei einer Radialkolbenpumpe der<br />
Volumenstrom verstellt?<br />
Durch verstellen des Hubringes (Exzentermaß), wird der Kolbenhub (Null bis Maximum)<br />
verändert.<br />
6.4.9 Welches Element dient zum Schutz einer Hydraulikanlage vor<br />
Überdruck?<br />
Das Druckbegrenzungsventil (DBV).<br />
6.4.10 Wie kann die Kolbengeschwindigkeit reguliert werden?<br />
• Durch Blenden > lastabhängig<br />
• Durch Drosseln > lastabhängig<br />
• Durch Stromregelventile > lastunabhängig (auch bei Lastwechsel konstant)<br />
• Durch Servo- bzw. Proportionalventile > gesteuert und geregelt möglich<br />
6.4.11 Welche Anforderungen werden an Hydraulikflüssigkeiten gestellt?<br />
Hydraulikflüssigkeiten müssen möglichst schmierfähig und alterungsbeständig sein. Ihre<br />
Viskosität soll mit der Temperatur möglichst wenig verändern. Bei höheren<br />
Arbeitstemperaturen, über 300 Grad, müssen sie schwer entflammbar sein.<br />
Unterscheidung der Flüssigkeiten:<br />
Entflammbare (Mineralöle) und schwer entflammbare Flüssigkeiten (Wasseremulsionen,<br />
Wasserglykollösungen)<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Steuer- und Regelungstechnik<br />
Seite 108
6.4.12 Was bewirken zu kleine Leitungsquerschnitte in einer<br />
Hydraulikanlage und welche Folgen können daraus entstehen?<br />
• Zu hohe Ölstrom - Geschwindigkeiten<br />
(turbulente Strömung) treten auf → die Folge:<br />
- überhöhte Erwärmung der Flüssigkeit<br />
- Zerstörung der Elemente an Verengungen durch Kavitation<br />
(Dieseleffekt)<br />
6.4.13 Was bewirkt eine zu starke Erwärmung des Hydrauliköles?<br />
• Die Viskosität nimmt ab (dünnflüssig)<br />
→ Undichtheit - Leckage - Verschleiß treten auf<br />
• Das Öl altert schneller<br />
6.4.14 Was bedeutet die Bezeichnung "HLP 68" eines Hydrauliköles?<br />
H: Hydrauliköl auf Mineralölbasis<br />
L: erhöhte Korrosions- und Alterungsbeständigkeit<br />
P: erhöhten Verschleißschutz<br />
68: Viskositätskennzahl (68mm²/s bzw. 68 centi Stoke)<br />
6.4.15 Wo liegen die Viskositätsgrenzen?<br />
• Untere Grenze 10mm²/s bzw. c St (centi Stoke)<br />
Durch überhöhte Erwärmung des Hydrauliköles wird es zu dünnflüssig, es treten<br />
Undichtheit, Leckage und Verschleiß auf.<br />
• Obere Grenze 100mm²/s bzw. c St<br />
Durch zu niedrige Umgebungstemperaturen wird das Hydrauliköl zu zähflüssig, es hat<br />
erhöhte Reibung zur Folge, der Kaltstart und das Abscheiden von Luftblasen wird<br />
erschwert (Kavitationsgefahr).<br />
6.4.16 Welche Aufgaben erfüllen Filter?<br />
Die Verschmutzung auf ein zulässiges Maß bzgl. Größe und Konzentration zu reduzieren<br />
(Lebensdauer der Bauelemente).<br />
Die Auswahl und Anordnung des Filters richtet sich hauptsächlich nach der<br />
Schmutzempfindlichkeit der verwendeten Hydraulikkomponenten.<br />
6.4.17 Wie kann die Anordnung der Filter erfolgen?<br />
• Als Hauptstromfilterung:<br />
- Rücklauffilter<br />
- Saugfilter<br />
- Druckfilter<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Steuer- und Regelungstechnik<br />
Seite 109
6.4.18 Welche Aufgaben erfüllen Hydrospeicher?<br />
• Einsparung von Pumpen- und Antriebsleistung (Taktzeitoptimierung)<br />
• Energiereserve für Notfälle, z.B. bei Ausfall der Hydropumpe<br />
• Stoß- und Schwingungsdämpfung<br />
• Ausgleich von Leckverlusten<br />
6.4.19 Was soll bei einer Inbetriebnahme einer Hydraulikanlage beachtet<br />
werden?<br />
a) Durchführung nur von geschultem Fachpersonal<br />
b) Folgende Punkte berücksichtigen:<br />
• Füllstandskontrolle am Tank<br />
• Kupplungen und Verschraubungen kontrollieren<br />
• Druckbegrenzungsventile zurückdrehen<br />
• Tippweiser Start der Anlage, dabei auf Pumpengeräusche (Kavitation) achten<br />
• Personen während der Inbetriebnahme fernhalten<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Steuer- und Regelungstechnik<br />
Seite 110
6.5 Steuern und Regeln<br />
6.5.1 Worin besteht der Unterschied zwischen Steuern und Regeln?<br />
Beim Steuern wird mit Hilfe einer Stellgröße eine Maschine oder Anlage beeinflusst ohne,<br />
dass die Steuergröße auf die Stellgröße zurückwirkt (Ablaufsteuerungen, wie z.B.<br />
Spannvorrichtungen, ...).<br />
Regeln ist ein Vorgang, bei dem der Ist-Wert einer Größe gemessen und durch Nachstellen<br />
dem Soll-Wert angeglichen wird (Verknüpfungssteuerungen, wie z.B. CNC-Antriebe,<br />
Heizungen, ...).<br />
6.5.2 Welche 2 Arten von Programm- bzw. Ablaufsteuerungen werden<br />
unterschieden?<br />
• Die zeitgeführte Ablaufsteuerung<br />
• Die prozessgeführte Ablaufsteuerung<br />
In den meisten Fällen werden die o.a. Ablaufsteuerungen in der Praxis kombiniert<br />
ausgeführt.<br />
6.5.3 Wie ist der Aufbau jeder Steuerung gegliedert?<br />
• Energieteil<br />
• Sensorik (Signaleingabe)<br />
• Prozessorik (Signalverarbeitung)<br />
• Aktorik (Arbeitsteil)<br />
6.5.4 Welche Arten von Signalgebern werden in Steuerungen<br />
eingesetzt?<br />
• Pneumatische Signalgeber (3/2 WV-mit Taster-, Stößel- und Rollenbetätigung,<br />
Staudüsen)<br />
• Elektromechanische Signalgeber (Taster, Rollenschalter, Reedkontakte)<br />
• Elektrische Signalgeber (induktive und kapazitive Näherungsschalter)<br />
• Optische Signalgeber (Lichtschranken, Lichttaster)<br />
6.5.5 Was bedeutet SPS?<br />
SPS ist die Abkürzung für speicherprogrammierbare Steuerung. Eingangssignale können<br />
über das Programmiergerät frei verknüpft werden.<br />
6.5.6 Erkläre den grundsätzlichen Aufbau einer SPS!<br />
• Zentraleinheit mit Prozessor und Programmspeicher<br />
• Eingabeeinheit - an diese werden die Sonsoren angeschlossen<br />
• Ausgabeeinheit - an diese werden die Aktoren angeschlossen<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Steuer- und Regelungstechnik<br />
Seite 111
6.5.7 Wie funktioniert eine SPS?<br />
Auf die SPS wird mittels Programmiergerät ein Programm eingelesen. Alle Sensoren und<br />
Aktoren sind an diese Steuerung angeschlossen. Mittels des Programmes werden diese<br />
Eingangssignale verknüpft und an die entsprechenden Aktoren ausgegeben.<br />
6.5.8 Was hat die SPS gegenüber einer Relaissteuerung für Vorteile?<br />
Eine Änderung im Steuerungsablauf kann mit der SPS wesentlich einfacher und schneller<br />
durchgeführt werden. Dadurch, dass die SPS eine CPU (Zentraleinheit) beinhaltet, kann die<br />
Signalverarbeitung (Prozessorik) frei programmierbar verändert werden.<br />
Hingegen bei der Relaissteuerung bzw. VPS (Verdrahtungs-Programmierte-Steuerung) ist<br />
das Programm der Steuerung durch zeitaufwendiges Verdrahten der Signalverknüpfungen<br />
zu erstellen.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Umweltschutz<br />
Seite 112
7 Umweltschutz<br />
7.0.1 Wie können Fertigungsverfahren umweltfreundlich gehalten<br />
werden?<br />
Sie sollen so erfolgen, dass keine Giftstoffe freigesetzt und keine Schadstoffe in die<br />
Umgebung abgelassen werden.<br />
7.0.2 Welche gefährlichen gesundheitsschädlichen Schadstoffe sind<br />
zu vermeiden?<br />
• Asbest (verboten)<br />
• Verzicht auf Cadmium beim Weichlöten<br />
• Ersatz von gesundheitsschädlichen Kaltreinigern durch ungiftige Reinigungsmittel zum<br />
Reinigen von ölverschmutzten Werkstücken<br />
7.0.3 Wie erfolgt der Umgang mit anfallenden Reststoffen?<br />
Die Reststoffe sind zu sammeln und nach der Aufarbeitung möglichst mehrfach zu<br />
verwenden.<br />
Die unbrauchbaren Reststoffe sind sachgemäß zu entsorgen.<br />
7.0.4 Wie erfolgt die Entsorgung bei spanenden Fertigungsanlagen?<br />
Die Schadstoffe und Abfälle müssen nach den Richtlinien des Abfallbeseitigungsgesetzes<br />
sachgemäß entsorgt werden.<br />
7.0.5 Warum dürfen Grenzwerte der Schadstoffgehalte nicht<br />
überschritten werden?<br />
Durch das Überschreiten der Schadstoffgehalte können Mitarbeiter gesundheitliche<br />
Schäden erlangen und die Umwelt wird stark belastet.<br />
7.0.6 Welche Entsorgungsprobleme fallen bei der spanenden<br />
Fertigung an?<br />
• Der Öl- und Emulsionsnebel<br />
• Die Metallspäne<br />
• Der verbrauchte Kühlschmierstoff<br />
7.0.7 Wie erfolgt die Entsorgung des Öl- oder Emulsionsnebels der<br />
Kühlschmierstoffe?<br />
Dies erfolgt über Absaugung und Abscheiden in Filtern.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Umweltschutz<br />
Seite 113
7.0.8 Wie erfolgt der Umgang mit gebrauchtem Kühlschmierstoff?<br />
Der gebrauchte Kühlschmierstoff wird von Metallabrieb, Spänen und Schmutz mit<br />
Magnetabscheidern und Filtern grob gereinigt. Verbrauchter Kühlschmierstoff wird<br />
aufgearbeitet. Der Kühlschmierstoffschlamm wird auf Sondermülldeponien entsorgt.<br />
7.0.9 Was kann gegen die Gesundheitsgefährdung durch<br />
Kühlschmierstoffe unternommen werden?<br />
• Maschinenkapselung<br />
• Ölabsaugung<br />
• Anwendung von speziellen Hautcremen<br />
7.0.10 Welche bekannten Werkstückreiniger sind stark<br />
gesundheitsschädlich und umweltbelastend?<br />
Chlorierte Kohlenwasserstoffe (CKW), wie Tera (Tetrachlormenthan) oder Tri<br />
(Trichlorethylen) sind stark gesundheitsschädlich und umweltbelastend.<br />
7.0.11 Welche umweltschonenden Werkstückreiniger sind uns<br />
bekannt?<br />
• Heißdampfwaschanlagen<br />
• Seifenartige Waschlaugen<br />
7.0.12 Warum müssen Abgase bei Schweiß- und Härtearbeiten<br />
abgesaugt werden?<br />
Beim Schweißen und Löten entstehen schwer metallische Feinstäube, und die beim Härten<br />
eingesetzte Härtesalze sind hoch giftig. Für gute Frischluftzufuhr und staubfreie Atemluft ist<br />
zu sorgen.<br />
7.0.13 Wie erfolgt die Entsorgung von Abfällen und Gefahrenstoffen?<br />
Gebrauchte Gefahrenstoffe und umweltbelastende Abfälle aus der Fertigung müssen<br />
gesammelt und in gekennzeichneten Behältern zur Entsorgung zugeführt werden<br />
7.0.14 Welche metallischen Werkstoffe sind überwiegend<br />
umweltverträglich?<br />
• Eisen- und Stahlwerkstoffe<br />
• Aluminium- und Kupferwerkstoffe<br />
7.0.15 Welche Metalle sind giftig?<br />
Giftig sind die Metalle Blei (Pb) und Cadmium (Cd), wenn sie z.B. als Feinstaub eingeatmet<br />
werden. Beim Löten mit Pb- und Cd-haltigem Weichlot muss die Abluft abgesaugt und der<br />
Arbeitsraum gut gelüftet werden.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Umweltschutz<br />
Seite 114
7.0.16 Wie sollen gesundheitsschädliche und umweltbelastende Stoffe<br />
gelagert werden?<br />
Die Lagerung muss gesichert erfolgen, so dass die Stoffe auf keinen Fall in die Umwelt<br />
gelangen.<br />
7.0.17 Bei welchen Fertigungsverfahren entstehen Werkstoffabfälle?<br />
• Im spanenden Fertigungsbereich (Späne)<br />
• In der Stanzerei (Stanzabfälle)<br />
• In der Gießerei (Gießereiabfälle)<br />
• In der Kunststoffformgebung<br />
7.0.18 Warum sind die Metallabfälle und der Altgeräteschrott eine<br />
wertvolle Rohstoffquelle?<br />
Sie werden in den Stoffkreislauf zurückgeführt und annähernd zu 100% wiederverwertet.<br />
7.0.19 Warum ist das Recycling der Kunststoffe wichtig?<br />
Um Abfall zu vermeiden und Rohstoffe zu schonen.<br />
Aus granuliertem Kunststoff werden neue Bauteile gefertigt.<br />
7.0.20 Welchen Sinn macht das Recycling der Hilfsstoffe?<br />
Viele Hilfsstoffe können nach dem Gebrauch aufbereitet und wiederverwertet werden.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Werkstofftechnik<br />
Seite 115
8 Werkstofftechnik<br />
8.1 Stahl- und Gusswerkstoffe<br />
8.1.1 Was ist Stahl?<br />
Als Stahl bezeichnet man alle Eisenwerkstoffe, die für die Warmformgebung geeignet sind<br />
und nicht mehr als 2,06% C enthalten. Durch unterschiedliche Herstellung, Legierungen<br />
und Wärmebehandlung werden verschiedene und dem Verwendungszweck angepasste<br />
Stähle gefertigt.<br />
8.1.2 Wie wird Stahl hergestellt?<br />
Das weiße Roheisen ist das Ausgangsmaterial für die Stahlherstellung. Die Umwandlung<br />
von Roheisen in technisch verwertbaren Stahl nennt man Frischen.<br />
8.1.3 Wie wird die Festigkeit erreicht?<br />
• Mit zunehmendem C-Gehalt steigt die Festigkeit<br />
• Legierungsanteile wie Si,Mn,Cr,Ni,W,V,Co,Mo, erhöhen die Festigkeit<br />
• Wärmebehandlung (Vergüten)<br />
8.1.4 Welches ist das meist verwendete Frischverfahren?<br />
Die meist verwendete Art ist das LD (Linz – Donawitz) – Verfahren, bei dem Sauerstoff mit<br />
8 – 12 bar, durch die flüssige Schmelze geblasen wird.<br />
Es werden beim Frischen die unerwünschten Bestandteile (z.B. Schwefel , Phosphor usw.)<br />
fast völlig verbrannt, dabei wird auch der Kohlenstoffgehalt gesenkt.<br />
8.1.5 Wodurch erhält der Stahl die gewünschten Eigenschaften?<br />
Die Eigenschaften der Stähle hängen weitgehend von den Legierungselementen und den<br />
erwünschten oder unerwünschten Begleitelementen ab.<br />
Metallische Legierungsbestandteile sind: AL, Cr, Co, Mn, Mo, Ni, V, W, nichtmetallische<br />
Begleitelemente sind: Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel, Silizium.<br />
8.1.6 Was wird durch Legieren erreicht?<br />
Durch Legieren erhält der Stahl bessere Gebrauchseigenschaften, wie<br />
Sprödbruchempfindlichkeit, Tiefziehfähigkeit, Eignung zum Schweißen und für<br />
Automatenverarbeitung = Qualitätsstähle.<br />
8.1.7 Wodurch unterscheiden sich nieder- bzw. hochlegierte Stähle?<br />
Bei niederlegierten Stählen liegt die Summe der Legierungsanteile unter 5%.<br />
Hochlegierte Stähle haben mindestens ein Legierungselement mit mehr als 5% Anteil.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Werkstofftechnik<br />
Seite 116
8.1.8 Wie sind die Stähle nach ihrer Verwendung unterteilt?<br />
8.1.9 Wie unterscheiden sich die Baustähle von den Werkzeugstählen<br />
vom C-Gehalt?<br />
• Baustähle ca. 0,05 - 0,6% C-Gehalt<br />
• Werkzeugstähle ca. 0,6 - 2,2% C-Gehalt<br />
8.1.10 Wie werden Sonderstähle eingeteilt?<br />
Qualitätsstähle und Edelstähle für besondere Verwendungszwecke.<br />
• Kaltzähe Stähle für Temperaturen bis -50°<br />
• Warmfeste Stähle für Temperaturen bis 350°<br />
• Hochwarmfeste Stähle für Temperaturen bis 700°<br />
• Nichtrostende Stähle sind korrosionsbeständig gegen Luftfeuchtigkeit, Wasser,<br />
Seewasser, Säuren und Laugen<br />
8.1.11 Wie sind die Werkzeugstähle nach der Legierung unterteilt?<br />
• Unlegierte - Legierte – Hochlegierte Werkzeugstähle<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Werkstofftechnik<br />
Seite 117
8.1.12 Was sagen Werkstoffnummern aus?<br />
8.1.13 Welche Vorteile bringt die Herstellung von Werkstücken durch<br />
Gießen?<br />
Es können komplizierte Werkstückformen wirtschaftlich hergestellt werden.<br />
8.1.14 Welche Eigenschaften hat Kugelgraphitguss?<br />
• Das ist ein Guß mit stahlähnlichen Eigenschaften<br />
• Er ist vergütbar, flamm- und induktionshärtbar<br />
8.1.15 Wo wird Kugelgraphitguss verwendet?<br />
• Zahnräder<br />
• Kurbelwellen<br />
• Lenkgehäuse<br />
• Hinterachsen<br />
• Pumpen und Turbinengehäuse<br />
• Rohrleitungen und chemische Industrie<br />
8.1.16 Was ist Temperguss?<br />
Rohgussteile werden nach dem Gießen einer langdauernden Wärmebehandlung (Tempern)<br />
unterzogen und erreichen dadurch eine wesentlich bessere Zähigkeit als Gusseisen.<br />
8.1.17 Wo wird Temperguss verwendet?<br />
• Fahrzeugbau für Pleuelstangen<br />
• Lenksäulen<br />
• Schaltgabeln<br />
• Maschinenbau für Hebel<br />
• Ventilgehäuse und Fittings<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Werkstofftechnik<br />
Seite 118
8.1.18 Was ist Stahlguss?<br />
Stahlguss ist in Formen gegossener Stahl.<br />
Er wird unlegiert, legiert oder hochlegiert vergossen.<br />
8.1.19 Wo wird Stahlguss verwendet?<br />
• Hochbelastete Werkstücke<br />
• Großmaschinenbau<br />
• Pressenständer<br />
• Radsätze<br />
• Kleinteile für Armaturen<br />
• Land- und Werkzeugmaschinen - kann auch legiert werden<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Werkstofftechnik<br />
Seite 119
8.2 Nichteisenmetalle<br />
8.2.1 Wie werden Nichteisenmetalle ein- bzw. unterteilt?<br />
• Schwermetalle<br />
- Kupfer, Nickel, Zink, Blei, Zinn und deren Legierungen > 5 kg / dm3<br />
• Legierungsmetalle<br />
- Wolfram, Chrom, Molybdän, Vanadium, Cobalt, Mangan<br />
• Leichtmetalle<br />
- AL + Legierungen, Magnesiumlegierungen, Titan < 5kg/dm3<br />
8.2.2 Welche Eigenschaften hat Kupfer (Cu)?<br />
• Weich und gut dehnbar<br />
• Elektrische und Wärmeleitfähigkeit<br />
• Korrosionsbeständigkeit<br />
• An der Luft bildet sich Edelrost (Patina)<br />
• Kupfer ist gut walz- und verformbar und gießbar, schweiß- und legierbar<br />
8.2.3 Für was wird Zink verwendet?<br />
Zink wird für Legierungen und für Korrosionsschutz verwendet. Aufgrund der guten<br />
Gießbarkeit eignet sich Zink speziell für Druckguss - Serienteile.<br />
8.2.4 Welches sind die häufigsten Legierungen von<br />
Nichteisenmetallen?<br />
• Kupfer-Zink = Messing<br />
• Kupfer-Zinn = Bronze<br />
• Kupfer- Blei-Zinn = Lagermetalle<br />
• Aluminium- Magnesium = Niedrigfeste Legierung<br />
• Aluminium-Zinn-Magnesium-Kupfer = Hochfeste Legierung<br />
8.2.5 Wofür werden Kupferlegierungen verwendet?<br />
• Kupfer, Zink = Armaturen-, Uhrenfeinmechanik<br />
• Kupfer, Zinn = Muttern, Schneckenräder, Gleitlager<br />
• Kupfer, Zinn, Zink = Muttern, Schneckenräder, Gleitlager<br />
• Kupfer, Blei, Zinn = Lagermetalle, sehr gute Gleit- und<br />
Notlaufeigenschaft<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Werkstofftechnik<br />
Seite 120
8.3 Gesinterte Werkstoffe<br />
8.3.1 Was sagt der Begriff „Sintern“ aus?<br />
Gesinterte Werkstoffe werden aus Metallpulver hergestellt das durch hohen Druck zu<br />
Werkstück-presslingen geformt wird. Diese Presslinge erhalten durch eine anschließende<br />
Wärmebehandlung dem „sintern“ ihre Endfestigkeit. Die Technik des „Sinterns“ bezeichnet<br />
man auch als Pulvermetallurgie.<br />
8.3.2 Was sind die Vorteile des Sinterns?<br />
• Arbeits- und Zeitersparnis (keine oder geringe Nacharbeit)<br />
• Werkstoffersparnis<br />
• Herstellung von Teilen mit verschiedenen Materialzusammensetzungen<br />
(Verbundwerkstoffe)<br />
• Preisgünstige Herstellung von Massenteilen<br />
8.3.3 Was sind die Nachteile des Sinterns?<br />
• Hohe Werkzeugkosten<br />
• Begrenzte Werkstückgrößen<br />
• Einschränkung in der Formgebung<br />
8.3.4 Wie erfolgt die Herstellung von gesinterten Werkstoffen?<br />
Die Herstellung erfolgt in mehreren Stufen: Pulverherstellung, Pressen des Pulvers zu<br />
Formteilen, Sintern der Presslinge, Nachpressen und Kalibrieren.<br />
Die Sinterzeit beträgt je nach Größe des Werkstückes zwischen 30 – 150 min.<br />
Die Sintertemperatur reicht von 600° - 3200°C.<br />
Beispiele für gesintertes Material sind:<br />
• Hartmetall<br />
• Metallkeramik<br />
• Kupfer-Grafit-Legierung<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Werkstofftechnik<br />
Seite 121
8.4 Kunststoffe<br />
8.4.1 Was sind Kunststoffe?<br />
Kunststoffe sind durch chem. Umwandlung künstlich hergestellte Werkstoffe. Rohstoffe für<br />
die Herstellung sind Erdöl, Erdgas und Kohle.<br />
8.4.2 Was für Eigenschaften haben Kunststoffe?<br />
• Geringe Dichte<br />
• Verschiedene mechanische Eigenschaften<br />
• Elektrisch isolierend<br />
• Wärmedämmend<br />
• Korrosionsbeständig<br />
• Gut umformbar und bearbeitbar<br />
• Einfärbbar<br />
• Glatte dekorative Oberfläche<br />
8.4.3 Wie werden die Kunststoffe in Hauptgruppen eingeteilt?<br />
• Thermoplaste: warm umformbar und schweißbar<br />
• Duroplaste: nicht umformbar nicht schweißbar<br />
• Elastomere: gummielastisch nicht verformbar und nicht schweißbar<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Werkstofftechnik<br />
Seite 122
8.4 Verbundwerkstoffe<br />
8.4.3 Wo werden Verbundwerkstoffe verwendet?<br />
• Fahrzeug- und Maschinenbau<br />
• Zahnräder<br />
• Spezialwerkzeuge<br />
• Karosserie- und Flugzeugbau<br />
• Rohrleitungen<br />
• Behälter<br />
• Sportgeräte<br />
• Wendeschneidplatten<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Werkstofftechnik<br />
Seite 123
8.4 Kunststoffe<br />
8.4.4 Wie können Kunststoffe bearbeitet werden?<br />
• Harte Kunststoffe: drehen, fräsen, bohren, sägen, hobeln, schaben und raspeln<br />
• Thermoplaste: warm umformen und schweißen<br />
• Alle Kunststoffe: kleben, heiß gasschweißen<br />
8.4.5 Wie können Eigenschaften von Kunststoffen verändert werden?<br />
Z.B.: Durch Zusätze von Glasfasern, Gewebeeinlagen, Graphit, Weichmachern, Härter,<br />
Farben.<br />
8.4.6 Wo werden Thermoplaste eingesetzt?<br />
• Behälter<br />
• KFZ Teile<br />
• Schutzbrille<br />
• Fensterrahmen<br />
• Steckerleisten<br />
8.4.7 Wo werden Duroplaste eingesetzt?<br />
• PKW Stoßstangen<br />
• Schuhsohlen<br />
• Motorhauben<br />
• PKW Innenauskleidung<br />
8.4.8 Wo werden Elastomere eingesetzt?<br />
• Luftballons<br />
• Schwämme<br />
• Reifen<br />
• Dichtungen<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Werkstofftechnik<br />
Seite 124
8.5 Verbundwerkstoffe<br />
8.5.2 Welche Eigenschaften haben Verbundwerkstoffe?<br />
Es können mehrere Eigenschaften von verschiedenen Materialien verbunden werden;<br />
schlechte Eigenschaften werden überdeckt; mit verschiedenen Materialien können<br />
hochwertige Werkstoffe erzielt werden.<br />
8.6.1 Was sind Verbundwerkstoffe?<br />
Als Verbundstoffe bezeichnet man Stoffe, die aus mehreren Einzelstoffen bestehen und zu<br />
einem neuen Werkstoff verbunden werden.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Werkstofftechnik<br />
Seite 125
8.7 Hilfsstoffe<br />
8.7.7 Was für Eigenschaften sollten Schmierstoffe besitzen?<br />
• Druckfest<br />
• Säure und Wasserfrei<br />
• Geringe Viskositätsänderung<br />
• Hoher Brennpunkt<br />
• Haftfähig<br />
• Geringe innere Reibung<br />
8.8.1 Wie werden Hilfsstoffe eingeteilt?<br />
• Kühlschmierstoffe<br />
• Reinigungsmittel<br />
• Löthilfsmittel<br />
• Schmierstoffe<br />
• Druckluft<br />
• elektr. Strom<br />
8.9.3 Wie werden Kühlschmierstoffe eingeteilt?<br />
• Wassermischbare Kühlschmierstoffe<br />
• Nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe<br />
8.10.2 Welche Aufgaben haben Kühlschmierstoffe?<br />
• Reibung zu vermindern<br />
• Wärme abzuführen<br />
• Fremdstoffe und Späne abzuführen<br />
• Standzeit der Werkzeuge zu erhöhen<br />
• Oberflächen zu verbessern<br />
• Das Zeitspanungsvolumen zu erhöhen<br />
• Reinigen und Korrosionen vermeiden<br />
8.11.4 Was muss beim Einsatz von Kühlschmierstoffen beachtet<br />
werden?<br />
• Regelmäßig Geruch- und Sichtkontrolle<br />
• Regelmäßig PH-Wert und Ölgehalt prüfen<br />
• Sie sollen regelmäßig gereinigt oder erneuert werden<br />
8.12.5 Wie müssen alte, verbrauchte Hilfsstoffe entsorgt werden?<br />
Kühlschmierstoffe müssen nach den gesetzlichen Richtlinien als Sondermüll entsorgt<br />
werden - auch Öle und Fette.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Werkstofftechnik<br />
Seite 126
8.13.6 Welche Aufgaben haben Schmierstoffe?<br />
• Verminderung der Reibung<br />
• Dämpfung von Stößen<br />
• Korrosionsschutz<br />
• Wärmeabfuhr<br />
• Abfuhr von Verschleißteilchen<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Werkstofftechnik<br />
Seite 127
8.14 Oberflächen- und Korrosionsschutz<br />
8.14.3 Was gibt es für Korrosionsschutzmöglichkeiten?<br />
• Petrowachs - für Einlagerungen<br />
• Lanolin - für Einlagerungen<br />
• Klarlack - für Einlagerungen<br />
• Brünieren, Phosphatieren - für Innenanwendung<br />
• Lackieren, Spritzen, Pulverbeschichten - für Außenanwendung<br />
• Feuerverzinken, Galvanisieren (Zn, Ni, Cr) - für Außenanwendung<br />
• Anodisieren (Eloxalschicht) - für Aluminium<br />
• Reinigen und tauchen in Schutzöl<br />
• Nitrieren<br />
• Nitrocarburieren<br />
• Verchromen<br />
8.15.2 Was passiert beim Zusammentreffen von verschiedenen<br />
Metallen?<br />
Es wird jeweils das unedlere Metall durch Korrosion zerstört (Spannungsreihe beachten).<br />
8.16.1 Was ist unter dem Begriff „Korrosion“ zu verstehen?<br />
Korrosion versteht man die von der Oberfläche ausgehende Zerstörung metallischer<br />
Werkstoffe durch chemische und elektrochemische Reaktionen.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Werkstofftechnik<br />
Seite 128
8.17 Werkstoffprüfung<br />
8.17.3 Welche labormäßigen Prüfverfahren werden angewendet?<br />
• Mechanische Prüfungen<br />
- Zugversuch<br />
- Druckversuch<br />
- Torsionsversuch<br />
- Biegeversuch<br />
- Kerbschlagversuch<br />
- Faltversuch<br />
• Zerstörungsfreie Prüfungen<br />
- Prüfung mit Eindringungsverfahren<br />
- Prüfung mit Ultraschall<br />
- Prüfung mit Röntgenstrahlen<br />
- Magnetpulververfahren<br />
• Metallographische Untersuchungen<br />
- Makroskopische Untersuchungen<br />
- Mikroskopische Untersuchungen<br />
• Prüfung der chem. Zusammensetzung<br />
- Werkstoffanalyse<br />
8.18.4 Was wird mit der Feilprobe festgestellt?<br />
Mit der Feilprobe kann herausgefunden werden, ob ein Werkstoff hart oder weich ist.<br />
Rutscht die Feile beim Feilversuch über das Werkstück, ist es mit Sicherheit ein harter<br />
Werkstoff.<br />
8.20.5 Was kann mit der Magnetprobe festgestellt werden?<br />
Ob Stähle magnetisch oder antimagnetisch sind.<br />
Der überwiegende Teil der rostbeständigen Stähle ist antimagnetisch (austenitischer Stahl).<br />
8.22.2 Welche einfachen Werkstoffprüfungen werden angewendet?<br />
• Beurteilung nach Aussehen<br />
• Klangprobe<br />
• Feilenprobe<br />
• Magnetprobe<br />
8.23.1 Welche Ziele haben Werkstoffprüfungen?<br />
• Die Bestimmung des Materials nach der Zusammensetzung, z.B. chemische<br />
Werkstoffanalyse<br />
• Die Bestimmung der Eigenschaften der Werkstücke, z.B. Härte, Festigkeit,<br />
Verformbarkeit, Material<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Werkstofftechnik<br />
Seite 129
• Überprüfung fertiger Werkstücke auf Fehler, z.B. Risse, Schlackeneinschlüsse<br />
• Die Ermittlung einer Schadensursache, z.B. Prüfung eines Bruches, um in Zukunft<br />
ähnliche Schäden zu vermeiden<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Werkstofftechnik<br />
Seite 130
8.24 Wärmebehandlung<br />
8.24.24 Was ist Nitrierhärten? (Nitrieren)<br />
Beim Nitrieren wird eine dünne Randschicht des Werkstückes mit Stickstoff angereichert,<br />
wobei eine sehr harte und verschleißfeste Randzone entsteht. Die Nitrierschicht erreicht die<br />
höchste bei Stahl erreichbare Härte, bis zu 1200 HV.<br />
Der Werkstückkern bleibt unverändert.<br />
Meistens werden die Werkstücke vor dem Nitrieren noch vergütet um die Festigkeit und<br />
Zähigkeit des Werkstückkerns zu verbessern.<br />
8.25.21 Was ist Einsatzhärten?<br />
Beim Einsatzhärten wird die Randschicht eines kohlenstoffarmen Stahls mit Kohlenstoff<br />
angereichert und anschließend gehärtet.<br />
Man erhält dadurch ein Werkstück mit gehärteter Randschicht und einem ungehärteten<br />
zähen Kern.<br />
Zum Einsatzhärten werden Stähle mit 0,1% - 0,2% Kohlenstoff verwendet.<br />
8.26.22 Wie wird aufgekohlt?<br />
Das Anreichern mit Kohlenstoff, Aufkohlen genannt, erfolgt durch Glühen der Werkstücke<br />
im kohlenstoffabgebenden Einsatzmitteln über mehrere Stunden bei 880°C bis 980°C.<br />
Dabei dringt Kohlenstoff in die Randschicht ein, die dadurch härtbar wird.<br />
Als Einsatzmittel verwendet man feste, flüssige und gasförmige Stoffe.<br />
8.27.20 Welche Randschichthärteverfahren gibt es?<br />
• Induktionshärten<br />
• Flammhärten<br />
• Laserhärten<br />
• Plasmastrahlhärten<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
8.28.19 Was ist Randschichthärten?<br />
Beim Randschichthärten wird eine dünne Außenschicht des Werkstückes, aus härtbarem<br />
Stahl, durch starke Wärmezufuhr rasch erwärmt und durch sofort anschließendes<br />
Abschrecken gehärtet.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Werkstofftechnik<br />
Seite 131
8.29.18 Welche Maschinenteile werden meist vergütet?<br />
• Achsen<br />
• Wellen<br />
• Getriebe- und Kurbelwellen<br />
• Schrauben<br />
• Zahnräder<br />
• Hebel<br />
• Gestänge....<br />
8.30.25 Wie erfolgt die Anreicherung mit Stickstoff beim Nitrierhärten?<br />
Die Anreicherung des Stickstoffs in der Randschicht erfolgt durch Glühen der Werkstücke in<br />
Ammoniak-durchströmten Nitrieröfen (500°C – 520°C). Die Eindringtiefe beträgt wenige<br />
Zehntel Millimeter.<br />
8.31.26 Was ist Carbonitrieren?<br />
Carbonitrieren ist eine Kombination von Einsatzhärten und Nitrierhärten. Beim<br />
Carbonitrieren wird die Randschicht des Werkstoffes im Gasaufkohlungsofen gleichzeitig<br />
aufgekohlt und nitriert. Anschließend wird durch Erwärmen und Abschrecken gehärtet.<br />
8.32.27 Was ist Nitrocarburieren?<br />
Nitrocarburieren ist ein spezielles Nitrierverfahren welches im Salzbad, Gas- oder<br />
Plasmaofen bei ca. 570° stattfindet. Die Randschicht, meist legierter Stähle, wird mit<br />
Stickstoff und Kohlenstoff angereichert.<br />
8.33.28 Was sind die Vorteile des Nitrierhärtens?<br />
• Die Teile müssen nach dem Nitrieren nicht abgeschreckt und angelassen werden, da die<br />
Härte durch das Eindiffundieren von Stickstoff entsteht.<br />
• Nitrierte Teile sind verzugsfrei<br />
• Die Teile sind korrosionsbeständig<br />
• Die Härte der Nitrierschicht bleibt bis 450°C erhalten (Anlassbeständigkeit)<br />
8.34.29 Wo werden nitrierte Teile verwendet?<br />
• Als Messspindeln<br />
• Steuernocken<br />
• Extruderschnecken<br />
• Biegestempel<br />
• Formeinsätze<br />
8.35.30 Woraus können die Daten für die Wärmebehandlung entnommen<br />
werden?<br />
• Aus dem Stahlschlüssel<br />
• Aus dem Werkstoffdatenblatt der Herstellerfirmen oder<br />
• sonstigen Unterlagen<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Werkstofftechnik<br />
Seite 132
8.36.2 Was ist Glühen?<br />
Glühen ist eine Wärmebehandlung, bestehend aus langsamen Erwärmen, Halten auf<br />
Glühtemperatur und langsamen Abkühlen. Mit Glühen können bleibende<br />
Gefügeveränderungen erreicht werden.<br />
8.37.23 Wie erhalten die aufgekohlten Werkstücke die gewünschten<br />
Gebrauchseigenschaften?<br />
Durch das anschließende Härten und Anlassen. Nur die aufgekohlte Randschicht wird<br />
gehärtet, der Werkstückkern bleibt ungehärtet und zäh.<br />
8.38.17 Welche Festigkeiten werden mit Vergüten erreicht?<br />
Unlegierte Stähle bis 1000 N/mm²<br />
Legierte Stähle bis 1400 N/mm²<br />
8.39.16 Wie wird das Vergüten durchgeführt?<br />
Erwärmen auf Härtetemperatur, Halten und Abschrecken, anschließend Anlassen mit<br />
höherer Anlasstemperatur als beim Härten (500°C bis 700°C).<br />
8.40.1 Welche Wärmebehandlungsverfahren gibt es?<br />
• Thermische Verfahren<br />
Glühen<br />
Spannungsarmglühen<br />
Rekristallisationsglühen<br />
Weichglühen<br />
Normalglühen<br />
Diffusionsglühen<br />
Grobkornglühen<br />
Härteverfahren<br />
Härten<br />
Vergüten<br />
Bianitisieren<br />
Randschichthärten<br />
• Thermochemische Verfahren<br />
Aufkohlen<br />
Carbonitrieren<br />
Nitrieren<br />
Nitrocarburieren<br />
Alumieren<br />
Silicieren<br />
Vanadieren<br />
Borieren<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Werkstofftechnik<br />
Seite 133
8.41.3 Was gibt es für Glühverfahren?<br />
• Spannungsarmglühen 550°C bis 650°C<br />
• Rekristallisationsglühen 550°C bis 650°C<br />
• Weichglühen 680°C bis 750°C<br />
• Normalglühen knapp oberhalb der GSK-Linie<br />
• Diffusionsglühen 1050°C bis 1250°C<br />
Temperaturen gelten nur für unlegierte Stähle<br />
8.42.4 Warum wird das Spannungsarmglühen angewendet?<br />
Beim Spannungsarmglühen werden innere Spannungen im Werkstück durch plastisches<br />
Fließen des Werkstoffs bei Glühtemperatur verringert.<br />
Die inneren Spannungen können durch Gießen, Walzen, Schmieden oder Schweißen und<br />
mechanischen Bearbeitungen (Drehen, Fräsen, Kaltumformen, Tiefziehen usw.) entstanden<br />
sein.<br />
Das Glühen der Werkstücke erfolgt bei 550°C bis 650°C während 1 bis 4 Stunden.<br />
8.43.5 Warum wird das Rekristallisationsglühen (Zwischenglühen)<br />
angewendet?<br />
Wenn durch Kaltverformung entstandenes, verzerrtes Gefüge wieder in einen unverzerrten<br />
Gefügezustand zurückgeführt werden soll.<br />
Durch mehrere Stunden langes Glühen bei 550°C - 650°C bildet sich ein völlig neues<br />
Gefüge.<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
8.44.6 Warum und wie wird weichgeglüht?<br />
Beim Weichglühen erwärmt man den Stahl je nach Kohlenstoffgehalt auf 680°C bis 750°C<br />
und hält ihn dort mehrere Stunden.<br />
Durch das Weichglühen wandelt sich der Streifenzementit in körnigen Zementit um.<br />
Dadurch ist der Werkstoff leichter umformbar und spanbar.<br />
Auch gehärtete Werkstücke können durch Weichglühen wieder spanbar gemacht werden.<br />
8.45.7 Aus welchen Gründen wird das Normalglühen angewendet?<br />
Nach dem Schmieden, Walzen oder Gießen entsteht im Stahl sehr oft ein grobkörniges<br />
bzw. ungleiches Gefüge dies wird durch Normalglühen beseitigt.<br />
Es erfolgt durch kurzzeitiges Glühen bei Temperaturen knapp oberhalb der GSK-Linie.<br />
Dabei kommt es zur völligen Kornneubildung. Es entsteht ein gleichmäßiges, feinkörniges<br />
Gefüge.<br />
In der Fachsprache bezeichnet man diesen Vorgang auch als Rückfeinen.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Werkstofftechnik<br />
Seite 134
8.46.8 Was können beim Glühen für Fehler gemacht werden?<br />
• Glühen bei zu niedriger Temperatur oder falschen Glühzeiten führen zu nicht<br />
beabsichtigten Gefügeumwandlungen.<br />
• Glühen bei zu hoher Temperatur führt zur Grobkornbildung. Bei extrem hoher<br />
Temperatur verzundert das Material an der Oberfläche. Außerdem tritt an der Oberfläche<br />
eine Entkohlung ein. Ein Solcher Stahl ist nicht mehr härtbar.<br />
• Zu langes Glühen bei zu hoher Temperatur führt zur Verbrennung des Kohlenstoffs.<br />
Dieser so genannte „verbrannte Stahl“ hat schlechte mechanische Eigenschaften, kann<br />
nicht mehr gehärtet werden und ist völlig unbrauchbar.<br />
8.47.9 Wodurch unterscheidet sich das Glühen vom Härten?<br />
Glühen und Härten unterscheiden sich durch die Höhe der Temperatur und die Art der<br />
Abkühlung. Beim Glühen wird langsam abgekühlt, beim Härten wird abgeschreckt.<br />
8.48.15 Welchen Kohlenstoffgehalt enthalten Vergütungsstähle?<br />
Vergütungsstähle enthalten 0,2% bis 0,6% Kohlenstoff.<br />
8.49.14 Was wird durch Vergüten erreicht?<br />
Vergüten ist eine Standard-Wärmebehandlung der Vergütungsstähle. Ziel ist es ein<br />
Werkstück mit hoher Festigkeit und gleichzeitig großer Zähigkeit zu erhalten.<br />
8.50.13 Welche Abschreckmittel werden angewendet?<br />
• Bewegte Luft<br />
• Stickstoff<br />
• Warmbad-Abschreckbäder<br />
• Öl<br />
• Wasser-Öl-Emulsionen<br />
• Wasser<br />
Die Abschreckwirkung mit Wasser ist am Schroffsten, mit bewegter Luft am Mildesten.<br />
8.51.12 Welche Voraussetzung benötigt ein härtbarer Stahl?<br />
Nur Stähle mit mehr als 0,2% Kohlenstoff sind zum Härten geeignet.<br />
8.52.11 Aus welchen Arbeitsgängen besteht das Härten?<br />
• Erwärmen auf Härtetemperatur<br />
• Halten auf Härtetemperatur<br />
• Abschrecken<br />
• Anschließendes Anlassen auf Gebrauchshärte<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Werkstofftechnik<br />
Seite 135
8.53.10 Was wird unter dem Begriff „Härten“ verstanden?<br />
Härten ist eine Wärmebehandlung, die Stähle hart und verschleißfest macht.<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Werkstofftechnik<br />
Seite 136
8.54 Härteprüfverfahren<br />
8.54.3 Welche Werkstoffe können mit der Brinellhärteprüfung geprüft<br />
werden?<br />
Mit dieser Härteprüfung können nur weiche und mittelharte Werkstoffe geprüft weren.<br />
8.55.8 Wo wird die HRB-Prüfung (Stahlkugel) angewendet?<br />
• Bei ungehärteten Stählen<br />
• Leichtmetalle, Cu-Werkstoffe und Legierungen<br />
8.56.7 Wo wird die HRC-Prüfung angewendet?<br />
• Gehärtete Stähle und Legierungen<br />
• Hartmetalle<br />
8.57.6 Wie wird eine Härteprüfung nach Rockwell durchgeführt?<br />
Bei einer Härteprüfung nach Rockwell wird eine gehärtete Stahlkugel (HRB)<br />
oder ein Diamantkegel mit 120° (HRC) in die Probe eingedrückt. Der Härtewert ergibt sich<br />
aus der Eindringtiefe, der direkt am Messgerät abgelesen wird.<br />
8.58.5 Welche Werkstoffe werden nach Vickers geprüft?<br />
Bei der Vickershärteprüfung können sowohl harte als auch weiche, dünne wie auch dicke<br />
Werkstoffe geprüft werden. Maßgebend ist die jeweilige Prüfkraft die zur Härteprüfung<br />
angewendet wird.<br />
8.59.4 Wie ist der Ablauf der Härteprüfung nach Vickers?<br />
Die Spitze einer 4-seitigen Pyramide aus Diamant mit einem spitzen Winkel von 136° wird<br />
in die Probe eingedrückt.<br />
Die Vickershärte errechnet sich aus der Prüfkraft und der Pyramideneindruckdiagonalen.<br />
Der Vickershärtewert HV wird dann aus einer Tabelle abgelesen.<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
8.60.2 Wie ist der Ablauf der Härteprüfung nach Brinell?<br />
Eine Kugel aus gehärtetem Stahl oder Hartmetall wird mit einer Prüfkraft in die Probe<br />
eingedrückt.<br />
Gemessen wird der Durchmesser des Kugeleindrucks. Der Härtewert HB wird dann mittels<br />
Tabelle ermittelt.<br />
Bild siehe Europa-Lehrmittel Fachkunde Metall<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Werkstofftechnik<br />
Seite 137
8.61.1 Welche Härteprüfverfahren werden in der Praxis angewendet?<br />
• Brinellhärteprüfung, HB<br />
• Vickershärteprüfung, HV<br />
• Rockwellhärteprüfung, HRC, HRB<br />
<strong>Ausbildungsleitfaden</strong> Werkstofftechnik<br />
Seite 138