Werk- und Hilfsstoffe - Swissmechanic

Modul Werk- und Hilfsstoffe
Inhaltsverzeichnis
Ausbildungsthema
Werkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Herstellen von Stahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Einteilung der Stähle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Verwendung der Stähle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Normbezeichnung von Stählen nach DIN und EN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Stahlschlüssel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Werkstoffbezeichnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Eisen- und Gusswerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Induktions-Tiegelöfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Lichtbogenofen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Gusseisenarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Nichteisenmetalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Einteilung der Nichteisenmetalle (NE-Metalle) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Bezeichnung der Nichteisenmetalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
NE-Schwermetalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
NE-Leichtmetalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Nichtmetalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Einteilung der Nichtmetalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Kunststoffe (Plaste) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Einteilung der Kunststoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Prüfungsfragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
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Lehrlingsversion, Art.-Nr. 4105 Instruktor-, Lehrmeisterversion, Art.-Nr. 4130
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Modul Werk- und Hilfsstoffe
Eisen- und Gusswerkstoffe
Siliziumhaltige graue Roheisen aus dem Hochofen, Stahlschrott, Gussbruch und Kreislaufmaterial
aus der Giesserei (Speiser, Steiger, Ausschussteile) sind die Ausgangswerkstoffe in der He rstellung
der verschiedensten Gussprodukte. Es gibt auch Legierungselemente in Form von Ferro legie -
rungen (dies sind Legierungen aus Eisen und einem hohen Anteil Legierungsmetall).
Das Zerschmelzen aller Gusswerkstoffe erfolgt in der Regel in drei Ofentypen.
Der Kupolofen hat einen schachtförmigen Aufbau mit feuerfest ausgemauertem Ofenraum. Die
heisse Verbrennungsluft «Wind» wird unten durch Düsen in den mit Koks, Schrott, Roheisen und
Zuschlägen gefüllten Ofenraum geblasen. Der Koks verbrennt, und die aufstei gende Wärme bringt
den von oben nachrutschenden Einsatz zum Schmelzen. Weil die flüssige, leichtere Schlacke im
Sammelbehälter auf dem Metall schwimmt, kann das Eisen durch einen Siphon abfluss leicht
getrennt werden.
Staubbeladene
Abluft
Kamin,
Entstaubung
Beschickung
feuerfeste
Ausmauerung
Luft
Herd Schmelze
Schlacke
Siphon-Abschluss
Kupolofen
Induktions-Tiegelöfen
werden zum Warmhalten und zum Schmelzen eingesetzt. Um die feuerfesten Tiegel ist eine wassergekühlte
Kupferspule angeordnet. Durch diese fliesst ein Wechselstrom und induziert im Einsatz
des Tiegels ein elektromagnetisches Wechselfeld, das den Einsatz zum Schmelzen bringt. Durch
dieses Wechselfeld entsteht auch eine Art Rührbewegung. Die wiederum verteilt die zugesetzten
Legierungselemente gleichmässig.
Lichtbogenofen
Den Lichtbogenofen kennen wir bereits aus der Stahlherstellung. Mit ihm können sehr genau abgestimmte
Legierungen geschmolzen werden.
Gusseisenarten
– Gusseisen mit Lamellengraphit, Kurznamen EN-GJL-100 oder EN-GJL-350 ist der älteste aller
Gusswerkstoffe. Gusseisen wird seit dem 14. Jahrhundert in Formen ver gossen und ist seit
jeher einer der wichtigsten Werkstoffe überhaupt. Viele High-Tech-Produkte sind ohne den
Einsatz von Grauguss nicht herstellbar.
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Modul Werk- und Hilfsstoffe
Nichteisenmetalle
Einteilung der Nichteisenmetalle (NE-Metalle)
Nichteisenmetalle
Schwermetalle
und ihre Legierungen
Dichte ρ > 5 kg/dm 3
Leichtmetalle
und ihre Legierungen
Dichte ρ < 5 Kg/dm 3
Die Nichteisenmetalle werden nach ihrer Dichte in Schwermetalle und Leichtmetalle unter schieden.
NE-Metall-Legierungen
Gusslegierungen
für Gussstücke
Knetlegierungen
für Profile, Bleche, Rohre,
Drähte, Schmiede- u.
Presslegierungen
Die Legierungen der Nichteisenmetalle unterteilt man in Guss- und Knetlegierungen.
Die meisten Metalle sind weich und haben eine geringere Festigkeit als ihre Legierungen.
• Die Werkstoffeigenschaften lassen sich durch Legieren gezielt beeinflussen.
Beim Legieren wird das Grundmetall mit mindestens einem Legierungsmetall in flüssigem Zustand
gemischt. Durch die Legierungszusammensetzung werden unter anderem die physika lischen Eigen -
schaften, die Bearbeitbarkeit, die Korrosionsbeständigkeit und das farbliche Aus sehen beeinflusst.
Bezeichnung der Nichteisenmetalle
Die Bezeichnung der reinen Metalle (unlegierte Metalle) besteht aus dem chemischen Symbol
und den Gewichtsanteilen in%, z. B. Pb 99,99 (Feinblei mit 99,99% Pb).
Bei Legierungen werden die chemischen Symbole der Haupt- und Nebenbestandteile aufgeführt.
Der Hauptbestandteil wird als erstes genannt.
Druckguss Grundmetall Legierungsmetall
Grundmetall
Legierungsmetall
GD - Zn Al4 Cu1
CuAl 8 Fe 3
95% Zink
(nicht angegeben)
4%
Aluminium
1%
Kupfer
89% Kupfer
(nicht angegeben)
8%
Aluminium
3%
Eisen
Kurzbezeichnung einer Gusslegierung
Kurzbezeichnung einer Knetlegierung
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Modul Werk- und Hilfsstoffe
Polytetrafluorethylen (PTFE):
– PTFE hat eine wachsartige, gleitfähige
Ober fläche, ist weich, biegsam und
zäh, ab rieb fest, sehr beständig gegen
alle Chemi kalien. Grosse Temperatur -
beständigkeit: von -150° C bis +280 ° C
– Lagerschalen, Dichtungen, Beschich -
tungen, Chemiearmaturen, Faltenbäl -
ge, Schmiermittel
Polyoximethylen (POM):
– POM hat eine gleitfähige und abriebfeste
Oberfläche, hohe Festigkeit,
Härte und Steifig keit, gute Feder -
ungseigenschaften. Beständig gegen
Lösungsmittel sowie verdünnte Säu -
ren und Laugen, problemlose Verar -
beitung
– Kettenglieder, Zahnräder, Befestigungen
Duroplaste:
Die duroplastischen Kunststoffe werden genutzt als:
Fertigteil
Gehäuse, Profile, Formteile, usw.
– flüssiges Vorprodukt – für Kleber, Lack und Dichtungsmassen, Basisharze, Giessharze
Nach dem Härten lassen sich Duroplaste nicht mehr umformen. Gehärtete Kunststoffteile sind
nicht schweissbar, da sie nicht mehr in den flüssigen oder plastischen Zustand umgewandelt werden
können. Die bei der Verarbeitung entstandenen Abfälle können nicht wiederverwendet werden,
weil sie sich nicht einschmelzen lassen. Wegen des meist harzigen Aussehens der
Duroplast-Vorprodukte nennt man die Duroplaste auch Harze.
Ungesättigte
Polyesterharze (UP):
– Glasklar mit Oberflächenglanz, von
hart und spröde bis zäh und elastisch,
gut vergiessbar. Beständig gegen
Treib stoffe sowie verdünnte Laugen
und Säuren.
– Fahrzeugbau (Stossstangen)
– Bootsbau (Kajak)
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