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Fragenkatalog Fertigungsverfahren

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<strong>Fragenkatalog</strong><br />

<strong>Fertigungsverfahren</strong><br />

Version 1.6<br />

Inhalt<br />

� Fragen 1-145, 179-210<br />

� Fragen zu den Vorträgen<br />

o Drehen<br />

o Innen-Hochdruck-Umformen<br />

o Schleifen<br />

o Fräsen<br />

o Biegen<br />

� Fragen, nicht behandelt: 146 – 174<br />

Hinweise<br />

Diese Sammlung beinhaltet die Antworten auf die Fragen von Prof. Dr. Fischer,<br />

welche nach einer Vereinbarung auch so in der Klausur gestellt werden. Die<br />

Antworten stammen zum Teil aus der aktuellen Vorlesung (SS07) und zum anderen<br />

Teil aus einem älteren <strong>Fragenkatalog</strong>.<br />

Ich kann nicht für die Richtigkeit oder Vollständigkeit der Antworten garantieren!<br />

Einige Fragen sind hier gar nicht beantwortet (roter Hinweis) andere sind nur<br />

Teilweise beantwortet. Wieder andere sind möglicherweise falsch beantwortet. Wer<br />

also Verbesserungen hat, der schickt mir diese bitte per Mail, dann werde ich das<br />

einbauen, so dass jeder etwas davon hat.<br />

Versionhistory<br />

Was sich seit der letzten Version geändert hat:<br />

• Diverse Fragen überarbeiten<br />

• Seitenumbrüche neu gesetzt<br />

• Schriftgrößen nochmals angepasst


SAIYA.DE 2<br />

1. Bezeichne die 7 Hauptwertschöpfungsstufen vom Erz bis zum Endprodukt. Ordne mindestens<br />

12 verschiedene <strong>Fertigungsverfahren</strong> in die jeweils zugehörige Wertschöpfungsstufe ein, wobei<br />

mindestens ein <strong>Fertigungsverfahren</strong> in jeder der 7 Wertschöpfungsstufen benannt werden<br />

muss.<br />

1. Förderung und Aufbereitung der Rohstoffe (Abbau, Bergbau)<br />

2. Rohmaterialherstellung (Legierungen, Verhüttung, Reduktion)<br />

3. Halbzeugherstellung (Gießen, Tiefziehen, Schweißen, Strangpressen, Sintern, Walzen)<br />

4. Komponenten (Drehen, Fräsen, Bohren, Tiefziehen)<br />

5. Einbauteil (Kleben, Schweißen (Verbinden), Schrauben, Nieten, Bördeln, Pressen)<br />

6. System (Schweißen (Verbinden), Schrauben)<br />

7. Endprodukt [Endmontage] (Schrauben)<br />

2. In welche Wertschöpfungsstufe gehören die folgenden 5 <strong>Fertigungsverfahren</strong> –Gießen,<br />

Walzen, Strangpressen, Schmieden, Sintern?<br />

Nenne die Prozessergebnisse der obigen 5 <strong>Fertigungsverfahren</strong>.<br />

In die 3. Stufe: Halbzeuge<br />

Gießen: Formateguss, Gußteil<br />

Walzen: Bleche<br />

Strangpressen: Profile, Formate<br />

Schmieden: Formteile, Formate<br />

Sintern: Formteile<br />

3. Vom Rohstoff Bauxit bis zum fertigen Automobil z.B. einem Audi A2 werden alle der 7<br />

Wertschöpfungsstufen des Aluminiums durchlaufen. Benenne für jede ein Produkt und die<br />

zugehörigen <strong>Fertigungsverfahren</strong>!<br />

Halbzeug Alublech walzen<br />

Komponente Blech tiefziehen, Stanzen, Fräsen, Bohren<br />

Einbauteil Türgriffe, Gummi, Glas, Verkleidung, Türmechanismus einsetzen<br />

System An der A-Säule befestigen<br />

Endmontage Karosserie mit Fahrgestell zusammenbauen<br />

4. Nenne die Hauptgruppen der DIN 8580. Wie heißt diese DIN? Gib zu jeder Hauptgruppe einige<br />

Gruppen und Untergruppen an! Gib Erläuterungen zu den 2 Gliederungskriterien der<br />

Hauptgruppe!<br />

Die DIN heißt „<strong>Fertigungsverfahren</strong>“. Hauptgruppen: Urformen, Umformen, Trennen, Fügen,<br />

Beschichten, Stoffeigenschaften ändern. Gruppen & Untergruppen siehe DIN 8580.<br />

Gliederungskriterien sind: a) nach der Form, ob diese geändert wird oder geschaffen und b) nach<br />

dem Zusammenhalt, ob dieser geschaffen, vergrößert, beibehalten oder vermindert wird.<br />

1. Urformen: Fertigen eines festen Körpers aus formlosen Stoff durch Schaffen des<br />

Zusammenhaltes; hierbei treten die Stoffeigenschaften des Werkstückes bestimmbar in<br />

Erscheinung<br />

2. Umformen: Fertigen durch bildsames (plastisches) Ändern der Form eines festen Körpers;<br />

dabei werden sowohl die Masse als auch der Zusammenhalt beibehalten


SAIYA.DE 3<br />

3. Trennen: Fertigen durch Aufheben des Zusammenhaltes von Körpern, wobei der<br />

Zusammenhalt teilweise oder im Ganzen vermindert wird<br />

4. Fügen: Auf Dauer angelegtes Verbinden oder sonstiges Zusammenbringen von zwei oder<br />

mehreren Werkstücken geometrisch bestimmter fester Form oder von eben solchen<br />

Werkstücken mit formlosem Stoff; dabei wird der Zusammenhalt örtlich geschaffen und im<br />

Ganzen vermehrt<br />

5. Beschichten: Fertigen durch Aufbringen einer fest haftenden Schicht aus formlosen Stoff auf<br />

ein Werkstück; maßgebend ist der unmittelbare vor dem Beschichten herrschende Zustand<br />

des Beschichtungsstoffes<br />

6. Änderungen von Eigenschaften: Fertigen durch Verändern der Eigenschaften des<br />

Werkstoffes, aus dem ein Werkstück besteht; dies geschieht u. a. durch Veränderungen im<br />

submikroskopischen bzw. atomaren Bereich, z.B. durch Diffusion von Atomen, Erzeugung<br />

und Bewegung von Versetzungen im Atomgitter, chemische Reaktionen.<br />

5. Was ist beim Automobilbau eine „Spaceframestruktur“. Skizziere am Beispiel A2 A eine<br />

solche Struktur aus Aluminium und zeige welche <strong>Fertigungsverfahren</strong> an welchen der<br />

zusammengefügten Komponenten zum Einsatz gekommen sind?<br />

Die Spaceframestruktur ist eine Art der<br />

Karosserieframegestaltung.<br />

Sie besteht auch Blechen, Profilen und Gußteilen<br />

(die Knotenpunkte)<br />

6. Erläutere einen Produktionsprozess? Was wird dabei benötig und was muss für jeden<br />

Prozess immer definiert sein?<br />

Für einen Produktionsprozess wird „Mensch“, „Maschine“ und „Material“ benötigt um ein Produkt zu<br />

erstellen. Definiert müssen dabei die Eingangsgröße, Ausgangsgröße, Materialmengen und Aufgaben<br />

von Mensch und Maschine sein.<br />

definierter<br />

Mensch<br />

Eingang Material Maschine<br />

definierter<br />

Ausgang<br />

7. Die Kraftstoffeinsparung im Automobil hängt von welchen Faktoren ab?<br />

Gewicht, Reifen (Reibung), Fahrerverhalten, Motorleistung, Aerodynamik, Fahrwerk


SAIYA.DE 4<br />

8. Der Werkstoffeinsatz im Automobil hat sich in den letzten 70 Jahren verändert. Nenne<br />

einige wesentliche Veränderung!<br />

Wie war die Gewichtsentwicklung der PKWs in den letzten ca. 40 Jahren?<br />

Die Autos sind einerseits schwerer geworden, weil mehr Komfort eingebaut wurde, Mehr Elektronik,<br />

Verkleidungen usw. heute wird (verhältnismäßig) weniger Stahl, Eisen, Holz verbaut, dafür mehr<br />

Leichtmetalle wie Aluminium, Titan, Mg, Kunststoffe<br />

9. Auch im Fahrwerksbereich werden immer mehr Komponenten und Einbauteile aus Aluminium<br />

hergestellt. Nenne einige und gib das <strong>Fertigungsverfahren</strong> an.<br />

Integralträger: Gießen, Biegen, Bleche, walzen, Strangpressprofile, Schmiedeprodukte in der<br />

Aluminiumachse<br />

10. Zeige die 3 prinzipiellen Bauformen von PKW – Motoren und skizziere dabei die<br />

Zylinderlage zur Kurbelwellenachse!<br />

Reihenmotor V-Motor W-Motor<br />

11. Welches sind die beiden Hauptkomponenten eines Motors? Aus welchem Material und<br />

welchem <strong>Fertigungsverfahren</strong> werden sie hergestellt?<br />

Zylinderkopf (Alu, Guß, Gießen) und Motorblock (Alu/Gusseisen, Gießen)<br />

12. Mit welchen Verfahren und mit welchen weiteren Komponenten wird der Zylinderkopf als<br />

Einbauteil komplettiert? Nenne mindestens 4 Komponenten!<br />

Ventile, Nockenwelle (Gegossen, zusammengebaut), Ventilsitz (Führung), Zündkerze, Ventilsitzring<br />

(gesintert, eingedehnt), Ventilfeder, Zylinderkopfdeckel (Druckguß, Spritzguß, Mg/Al)<br />

13. Mit welchen Verfahren und mit welchen weiteren Komponenten wird der Motorblock<br />

(Zylinderkurbelgehäuse) als Einbauteil komplettiert? Nenne mindestens 4 Komponenten!<br />

Kurbelwelle (Stahl, Guß) Pleuel (Al, gegossen, geschmiedet), Kolben (Al, gegossen), Kolbenringe,<br />

Kurbelwellenlagerschalen (sintern, härten), Zylinderkopfdichtung, Ölwanne & Dichtring<br />

14. Was bedeutet „Verheiraten“ in der Automobilindustrie!<br />

Der Zusammenbau von Chassis & Motor mit der Karosserie (Verschraubung)


SAIYA.DE 5<br />

15. Mit welchen Verfahren und Materialien werden PKW-Felgen hergestellt? Erläutere Vorteile<br />

und Nachteile in einem<br />

Dreiecksschema.<br />

Design/Styling<br />

Verfahren: Urformen, Gießen<br />

• Material:<br />

o Alu<br />

� Guss<br />

o Stahl<br />

� Stahlblechbänder<br />

verschweißt<br />

Al-Geschmiedet<br />

Low Weight<br />

Al-Bänder<br />

Al-Guss<br />

16. Welche 3 Bereiche muss ein Konstrukteur/Entwickler für die Entwicklung eines Produktes<br />

berücksichtigen?<br />

Prozess (Produktionsprozess). Design (Konstruktion) und Material<br />

17. Welches waren die entscheidenden Voraussetzungen für die Entwicklung des Formgießens<br />

im Altertum?<br />

Schmelze: Hitze (Feuer, Ofen, Schachtofen) & Form (Lehm, Kokille, Wachs)<br />

18. In welchen Ländern, in welcher Reihenfolge, wurden diese Gießereitechnologien<br />

eingesetzt?<br />

1. Mesopotamien<br />

2. China<br />

3. Europa<br />

19. Welcher metallischer Werkstoff wurde als erster vergossen. Warum?<br />

Gold und Kupfer. Diese Metalle kommen in reiner Form in der Erde vor, hat man also zuerst<br />

entdeckt. (im Gegensatz zu Aluminium, welches zuerst 1827 in Pulverform hergestellt werden<br />

konnte)<br />

20. Welche Gießverfahren wurden zuerst in der Vergangenheit genutzt? Warum?<br />

Wachsausschmelzverfahren, Bienenwachsmodell mit Ton überstrichen (Form)<br />

Formgießen mit Dauerform; Form war aus Sandstein<br />

21. Von flüssig nach fest; Gießen wird in jedem Anwendungsbereich eingesetzt. Gib Beispiele<br />

von Gussteilarten aus mindestens 8 unterschiedlichen Lebens- und Industriebereichen an.<br />

Kunst (Elbquelle), Motoren, Automobilindustrie (Motorblock), Maschinenbau (Maschinenständer),<br />

Chemie (Ventile), Schiffsbau (Schrauben), Medizin (Gelenke), Landwirtschaft, Bauindustrie,<br />

Hauswirtschaft (Gußpfanne)<br />

GS<br />

Low Price


SAIYA.DE 6<br />

22. Mit welchen <strong>Fertigungsverfahren</strong> wurde die Elbe-Quelle hergestellt.<br />

Styroporform mit Keramik überzogen/gegossen und mit Sand überzogen -> ausgehärtet. Dann die<br />

Gussform befüllt -> Styropor verdampft, abkühlen (Vollformverfahren)<br />

23. Beim Formfüllen und Erstarren mit einem metallischen Werkstoff kommt es zu<br />

Volumenänderungen. Erläutere und skizziere diesen Vorgang an einem Teil sowie in einem<br />

Diagramm V über T.<br />

Im Übergang von flüssig auf fest kommt es zu einem Volumensprung (Verringerung), dabei ist aber<br />

die Volumenänderung im festen Bereich wesentlich wichtiger, da diese nicht durch nachfließendes<br />

Material aus dem Steiger kompensiert werden kann.<br />

V<br />

FE-FE<br />

FL-FL<br />

FL-FE<br />

24. Benenne Eisengusswerkstoffe und Nichteisengusswerkstoffe und ordne sie ein.<br />

Lammellengraphit, Kugelgraphit, Vermikulargraphit, Temperguss, Stahlguss<br />

Nichteisen: Kupfer, Zink, Zinn, Blei (Schwermetalle), Aluminium, Magnesium, Titan (Leichtmetalle)<br />

26. Welche Metalle gehören zu den Schwermetallgusswerkstoffen? Benenne einige und die<br />

daraus hergestellten typischen Produkte.<br />

Kupfer, Blei, Zink, Zinn (Messing, Bronze). Bsp: Verbindungsstücke Wasserleitung<br />

27. Welches sind die 2 typischen Leichtmetallgusswerkstoffe? Nenne einige Produkte zu den<br />

Metallen.<br />

Aluminium und Magnesium<br />

Hüftprothesen, Felgen, Karosserie-Knotenpunkte, Motorblöcke, Türgriffe usw.<br />

28. EN AW-6XXX und EN AC-5XXX0 sind Europäische Normen für was?<br />

EN = European Norm, A = Aluminium, W = Wrought Alloy (Knetlegierung),<br />

C = Cast (Guss), 6XXX = Aluminium-Magnesium, 5XXX0 = Aluminium<br />

29. Was ist eine Knetlegierung?<br />

Warm (fest)<br />

Kalt (fest)<br />

Eine Knetlegierung ist eine Legierung mit nur einer Phase, z.B. α-MK (die kein 2-Phasen-System<br />

hat).Sie ist kubisch flächenzentriert und hat dadurch viele Gleitebenen, wodurch sie gut umformbar<br />

ist.


SAIYA.DE 7<br />

30. Nenne mindestens 6 Eisengusswerkstoffe mit ihren Normbezeichnungen sowie die<br />

zugehörigen Eigenschaften und ordne einige typische Gussprodukte zu.<br />

Lamellengraphit (GJL) - Schwingungsdämpfer, Druckbelastbar – Maschinenständer<br />

Kugelgraphit (GJS) [Sphäroguss] – Wechselfest, ähnl. Stahl – Kurbelwelle<br />

Vermikulargr. (GJV) [Würmchen] – gute Wärmeübertragung, weniger Zug-Druckfest<br />

Temperguss (GTW) [Weiß] - Gut schmiedbar, hohe Zähigkeit, schweißbar, Fahrwerks und Lenkungsteile<br />

Temperguss (GTS) [Schwarz] - Gute Gießbarkeit, leicht zerspanbar, Kolben, Zahnräder, Triebwerksteile<br />

Stahlguss (GS) - Duktil, schweißbar, Gehäuse für Dampfturbinen<br />

31. Was ist Grauguss? In welchem Bereich liegen die Kohlenstoffgehalte? Zeichne die typische<br />

Ausbildungsform des Graphits in der Eisenmatrix. Welche Eigenschaften werden dadurch<br />

erzeugt?<br />

s.o. – Kohlenstoffgehalt von 2 % bis ca. 5 %<br />

32. Erläutere einige Trends in der Substitution zwischen Werkstoffen und Verfahren!<br />

Trend zum Leichtbau - Aluminium - > Kunststoffe/Magnesium - Stahl, Temper -> Kugelgraphit<br />

Gussherstellung Schweißen<br />

33. Skizziere und beschreibe den Ablauf des Formens mit Bentonit gebundenem Sand<br />

(Grünsandformverfahren) bis zur fertig gestellten, abgießfähigen Form. Das Modell ist 2geteilt<br />

auf Formplatten für eine Oberkasten- und eine Unterkastenform.<br />

Ober/Unterkasten auf einer Platte befestigt – Führung des Formkastens durch Formstifte, Jeweils<br />

Kasten über eine Formhälfte, dann Sand einfüllen und verdichten (Pressen) � Form abziehen (über<br />

Stifte)<br />

Beim Oberkasten extra: Fallrohr (Ohne Trichter; wird erst später in die Form gefräst), Lauf vom<br />

Fallrohr quer zur Form � Anschnitte (Anschnittsystem) vom Lauf zur Form – Formschräge und<br />

Formradius beachten – Speisen (weil Material sich zusammenzieht) – Klammern oder Gewicht auf<br />

den oberen Kasten legen.<br />

34. Skizziere ein komplett abgegossenes Flanschstück, wie es nach dem Erstarren und<br />

Abkühlen aus dem Formsand entnommen wird!<br />

Auszugschräge<br />

Speiser<br />

Lauf<br />

Kern<br />

Von Oben


SAIYA.DE 8<br />

35. In die Form muss ein Kern zur Erzeugung von inneren Oberflächen eingelegt werden.<br />

Welche Probleme treten dabei auf? Wie werden diese Probleme gelöst?<br />

Kern kann fallen (Schwerkraft) oder schwimmen (Auftrieb) muss gelagert werden Kernlager oder<br />

Kernstützen (Kernmarke)<br />

weitere Probleme: Kern bildet Gas durch Verbrennung durch Metall Gasblasen --- Gas tritt nur ein,<br />

wenn Gasdruck über Metalldruck steigt (Metallostatischer Druck)<br />

36. Skizziere und erläutere folgende Begriffe:<br />

Einguss, Lauf, Anschnitt, Speisungswege, Aushebeschräge, Kernlager, Auftrieb<br />

Einguss = Fallrohr, Lauf = Rohr in der Trennebene, Anschnitt = vom Lauf zur Form, Speisung =<br />

Trichter zur Nachspeisung, Aushebeschräge = Schräge damit das Material nicht haftet, Kernlager,<br />

Auftrieb: siehe oben<br />

37. Was ist zu berücksichtigen, damit eine verdichtete Form vom Modell abgezogen werden<br />

kann?<br />

Aushebeschräge<br />

38. Was ist Schwindung? Welche Arten von Schwindung gibt es?<br />

Flüssig-Fest-Schwindung (eher unwichtig, da Material nachfließt)<br />

Fest-Fest-Schwindung: Material schrumpft nach Erstarrung � Form vergrößern<br />

39. Sie erhalten eine Fertigteilzeichnung für ein Rohrverteilerstück mit Dichtflanschen. Welche<br />

maßlichen Korrekturen bzw. Datenumwandlungen müssen Sie machen damit Sie das Gießmodell<br />

herstellen können?<br />

Bearbeitungszugabe (mehrere Millimeter, je nach Bearbeitung); Fest-Fest-Schwindung; Teilung<br />

festlegen; Auszugsschräge; Kern erstellen (kleiner); Lauf, Anschnitte, Steiger, Einguss<br />

40. Was ist ein Formstoff?<br />

Ein Material, aus dem man eine Form herstellen kann<br />

41. Welche Sande für Formstoffe kennen Sie? Nenne 3 Sande und deren Vorteile und Nachteile.<br />

Quarzsand (schlecht: Quarzsprung, hohe Ausdehnung); Chromitsand (führt gut Wärme ab),<br />

Zirkonsand (Hochschmelzend, gute lineare Wärmeausdehnung), Olivinsand, Schamottesand


SAIYA.DE 9<br />

42. Aus welchen wesentlichen Bestandteilen besteht ein Formstoff für das<br />

Grünsandformverfahren und warum? Warum sieht der Grünsand Schwarz aus?<br />

Quarz (Hauptbestandteil), Kohlenstoff (Wärmebeständigkeit, verhindert das Anbrennen (Verbindung<br />

Metall Sand), weil er selber verbrennt, und so ein Gaspolster bildet.), Bentonit und Wasser<br />

(Zusammenhalt)<br />

43. Welche Eigenschaften müssen Formstoffe haben und warum? Nenne 5 Eigenschaften.<br />

Gut verdichtbar, konstante Korngröße, keine Wechselwirkung mit Schmelze, formbeständig,<br />

hitzebeständig, gut verarbeitbar, gasdurchlässig, wiederverwendbar<br />

44. Was ist Bentonit und was ist Montmorillonit? Wofür werden diese verwendet? Was sind ihre<br />

Funktionen?<br />

Bentonit ist das Bindemittel für den „Grünsand“ – Bentonite sind Tone (Montmorillonit ist eine<br />

Untergruppe, die die größte Oberfläche hat) – sind im Quellbinder, nehmen Wasser auf<br />

45. Nenne 5 Verfahren um Bentonit gebundene Sande zu verdichten.<br />

Stampfen, Pressluft, Rüttelpressen, Explosion, Schleudern, Luftdurchströmverfahren<br />

46. Skizziere den Ablauf in einer Gießerei mit allen Material- und Hilfsmittelkreisläufen in<br />

einem Flowchart.<br />

Sandkreislauf (hellblau), Kastenkreislauf (violett) und Gusskreislauf (braun):<br />

Neuer Sand<br />

Sand<br />

Guß<br />

Silo/Aufbereitung<br />

Mischen<br />

Modellherstellung<br />

Kernherstellung<br />

Vom Kasten<br />

trennen<br />

Gussteilbearbeitung<br />

Kasten bereit<br />

Form erstellen<br />

Befüllen<br />

Verdichten<br />

Gießen<br />

Abkühlen<br />

Gußteil<br />

Gußeisen<br />

Hochofen<br />

Gußreste


SAIYA.DE 10<br />

47. Erläutere und Skizziere die Funktionsweise eines<br />

Kupolofens. Wofür wird er verwendet und für welche Metalle?<br />

Für Restschrott – wird nicht 100% Stahl sondern muss auch Guss<br />

eingeworfen werden + Kohle ausschließlich Kohlenstoffreiche<br />

Eisenwerkstoffe<br />

Im Wechsel: Kohle, Schrott, Kohle, Schrott usw. + Luft (O2) –<br />

Ergebnis: Schlacke und Eisen<br />

48. Erläutere und skizziere die Funktionsweise eines Induktionsofens. Für welche Metalle wird<br />

er verwendet?<br />

Es wird im eingeworfenen Metall durch den Wechsel von Plus und Minus eine Spannung induziert �<br />

Reibung � Wärme<br />

Man kann ausschließlich Metalle schmelzen<br />

49. Welche andere Schmelzaggregate kennen Sie? Für welche Metalle werden diese bevorzugt<br />

verwendet?<br />

Elektrisch: Induktion (Alle) – Widerstands (Leichtmetalle) – Lichtbogen<br />

Brennstoffe: Kohle (Eisen, Stahl, Guss) – Öl – Gas (Alle, haupts. Alu)<br />

50. Zeige die Haupteinteilungen der Form- und Gießverfahren auf und gib einige Beispiele zu<br />

den Untergruppen.


SAIYA.DE 11<br />

51. Nenne einige Verfahrens-Beispiele zu den Bindungsarten heißhärtend, kaltaushärtend<br />

sowie 2 Beispiele für anorganische Bindersysteme.<br />

• Heißhärtend: Maskenformverfahren, Hot-Box-Verfahren<br />

• Kaltaushärtend: Kaltharzverfahren, Cold-Box-Verfahren, Pep-Set-Verfahren<br />

• Organische Bindersysteme: Wasserglasverfahren, Zementsandverfahren, anorganische<br />

Warmboxbinder (AWB)<br />

52. Was ist bei der Kernherstellung von verlorenen Kernen die Bedeutung des Katalysators?<br />

Der Katalysator (Amingas oder Wärme) dient der Aushärtung. Er setzt den entsprechenden<br />

chemischen Prozess in Gang.<br />

53. Nenne einige Form- und Kernverfahren für die Herstellung von:<br />

a. Kleinserien<br />

b. Großserien<br />

c. Gewichte >> 100 Kg<br />

d. Grauguss in Großserie<br />

Zu a): Kleinserien: Zementsandverfahren, Pep-Set<br />

Zu b): Großserien: Wasserglasverfahren, Grünsandverfahren, Cold-Box<br />

Zu c): Gewichte (>> 100 kg): Zementsandverfahren, Furanharzverfahren<br />

Zu d): Grauguss in Großserie: Grünsandformverfahren<br />

54. Welches sind die Unterschiede bei der Gasentwicklung von abgegossenen Kernen aus<br />

organischen bzw. anorganischen Bindersystemen?<br />

Organisch: hohe Kerngasentwicklung → Blasenbildung (Verbrennung der Kohlenstoffe)<br />

Anorganisch: geringe Kerngasentwicklung<br />

55. Wie entsteht Kerngrat? Wie wird er entfernt? Was ist das Problem, wenn er nicht entfernt<br />

wird?<br />

• Entstehung: Wenn Kernkasten nicht sauber geschlossen ist, entsteht Kerngrat.<br />

• Entfernung: Mit Hilfe von Kettenvorhang, Roboter etc.<br />

• Problem: Übertragung des Grates in das Gussteil („hohle“ Ausformung im Gussteil).<br />

56. Was sind Binderbrücken in abgussfertigen Kernen? Skizze und Erläuterung<br />

Binderbrücken sind an den Kontaktflächen zwischen zwei Sandkörnern ausgehärtetes Bindersystem.<br />

Sandkorn<br />

Binderbrücke<br />

Sandkorn


SAIYA.DE 12<br />

57. Erläutere die Bestandteile eines 2-geteilten Kernkastens!<br />

• Ober- und Unterkasten (2 Teile)<br />

• Mit Führungsstiften zueinander ausgerichtet<br />

• Düsen (Filter) zum Luftaustritt, aber kein Sand<br />

• Auswerferstifte<br />

58. Erläutere das Prinzip des Kernpaketverfahrens, welches in Großserie für die Herstellung<br />

von Motorblöcken und Zylinderköpfen aus Aluminium eingesetzt wird.<br />

• Kernpaket herstellen<br />

• Kernpaket montieren<br />

• Abgießen<br />

• Entkernen<br />

• Sand recyceln<br />

• Teil weiterbearbeiten<br />

59. Warum hat dieses Verfahren einen Vorteil bei Toleranzen (Maßen)?<br />

Hotbox: Kasten (Metall ist Warm) – s.u.<br />

60. Warum ist bei diesem Verfahren das Cold-Box System eingesetzt?<br />

Das Verfahren wird bei Raumtemperatur durchgeführt, Toleranzprobleme durch Schwindung können<br />

beim Kernpaketverfahren und Cold-Box-Verfahren ausgeschlossen werden.<br />

61. Warum ist es von Vorteil nach dem Gießen der Form sofort das Kernpaket zu drehen? Was<br />

ist notwendig, um die Form drehen zu können?<br />

Vorteil: Lauf mündet in den Steiger, zuerst füllen von unten nach oben (Vorteilhaft wegen<br />

Spritzern), danach um 180° drehen, Steiger dann Oben (Schwerkraftspeiser), je nachdem auch<br />

bessere Abkühlung<br />

Notwendig: Verschließen des Laufs mit Stickstoff<br />

62. Erläutere den Unterschied zwischen dem Kernpaketverfahren und dem Grünsandverfahren<br />

und dem Schwerkraftkokillengießen?<br />

• Kernpakete: Innen und Außen, Kern geht immer verloren<br />

• Grünsand: Kern innen, außen Grünsandverfahren (Bentonit)<br />

• Schwerkraftkokillengießen: Außenform = Dauerform<br />

63. Wie lange dauert es, das in das Kernpaket eingegossene Aluminium von Gießtemperatur<br />

auf ca. 250°C im Paket abzukühlen? 15 Minuten oder 5 Stunden oder 24 Stunden?<br />

5 Stunden


SAIYA.DE 13<br />

64. Wie ist der Ablauf beim Schwerkraftkokillengießen?<br />

• Schließen der Kokille<br />

• Abgießen<br />

• Erstarren<br />

• Entnehmen des Abgusses<br />

65. Von welchen Erstarrungszeiten kann man beim Kokillengießen (Schwerkraft) von Alu<br />

ausgehen? Was beeinflusst die Erstarrungszeit?<br />

Die Erstarrungszeit beträgt ca. 6 Minuten. Durch Kühlung der Kokillen kann diese Zeit jedoch<br />

verkürzt werden.<br />

66. Was ist ein Steiger beim Gießen? Warum ist er notwendig?<br />

Der Steiger sorgt beim Gießen für den notwendigen Nachschub an Material während der Erstarrung.<br />

(Speisung) Beim Schwerkraftkokillengießen wird durch ihn auch das flüssige Material in die Form<br />

gegossen.<br />

67. Worauf muss man bei kernreichem Kokillenguss achten?<br />

Die Kerne müssen fest positioniert werden, damit sie beim Abgießen nicht verrutschen.<br />

Die Kerngase, die sich beim Abgießen bilden, müssen abgeführt werden.<br />

68. Worauf muss man bei Verwendung von Kernen im Kokillenguss besonders achten?<br />

Siehe Frage 67!<br />

69. Aluminium in der flüssigen Phase hat eine sehr hohe Löslichkeit von Wasserstoff. Was<br />

passiert diesbezüglich bei der Erstarrung des Metalls?<br />

Aluminium nimmt bei der Erstarrung Wasserstoff auf.<br />

70. Erläutere Maßnahmen zur Säuberung der Aluminiumschmelze!<br />

Entgasung, z.B. mit Stickstoff (N). � Stickstoff wird in die Schmelze geblasen und steigt darin als<br />

Blasen auf. Der Druck in dieser Blase zieht den Sauerstoff und den Wasserstoff an und steigt damit<br />

auf.<br />

71. DAS Dendrite–Arm-Spacing (Dendriten-Arm-Abstand), was bedeutet das?<br />

DAS → Abstand der „Zweige“ des „Tannenbaum“-Gefüges (Mittenabstand)


SAIYA.DE 14<br />

72. Bei der Erstarrung einer Aluminiumlegierung in einer Schwerkraftkokille zur Herstellung<br />

eines Zylinderkopfes entstehen im gekühlten Bereich der Brennraumseite sowie nahe des<br />

Steigers unterschiedliche DAS-Werte. Ordne die Werte 25 und 55 den Positionen am<br />

Zylinderkopf zu.<br />

• 25 Brennraumseite<br />

• 55 Steiger<br />

73. Zeige den Verlauf der Festigkeit bei unveränderter Aluminiumlegierung in Abhängigkeit<br />

vom DAS auf.<br />

Festigkeit (N/mm²)<br />

DAS (Mikrometer)<br />

74. Welche Tätigkeiten und Prozesse beeinflussen den Ablauf und die Zeiten beim<br />

Schwerkraftgießen in Kokille an der Gießmaschine?<br />

Technisch notwendige Erstarrungszeit des Gußteils und die Handlingszeiten müssen aufeinander<br />

abgestimmt sein.<br />

75. Mit welchen Öfen werden Aluminiumlegierungen geschmolzen? Was wird als<br />

Einsatzmaterial verwendet?<br />

Induktionsofen, Gasschmelzofen.<br />

Einsatzmaterialien: Al-Masse, Ausschuss, Abgetrennte Steiger, Anschnitte und Lauf<br />

76. Was konnten Sie bei der Simulation des Formfüll- und des Erstarrungsvorganges beim<br />

Abguss einer Gießform eines Motorblockes beobachten? Was waren die Aussagen dieser<br />

Simulation? Wofür sind diese Simulationen wichtig?<br />

Wärme und Kälteherde können gesehen werden. Das ist wichtig für die Optimierung der Gußform,<br />

damit es zu keinen Lunkern kommt aufgrund von engen Stellen.<br />

77. Skizziere und Erläutere das Prinzip des Niederdruckverfahrens.<br />

• Form<br />

• Schmelze im geschlossenen Gefäß<br />

• Mit Druck durch Steigrohr in Form drücken, bis Form gefüllt ist<br />

• Druck muss bis zur Erstarrung anhalten<br />

Steiger<br />

Formhälften<br />

Luft/Druck


SAIYA.DE 15<br />

78. Zeige an einem Beispiel das Formenfüllen und das Erstarren beim ND-Guß auf. Skizze und<br />

Erläuterungen.<br />

Siehe Nr. 77<br />

79. Was sind Speisungswege? Wie laufen beim ND-Guss die Speisungswege?<br />

Wege, durch die genügend Material nachgespeist werden (kann) muss<br />

Beim ND-Guss verlaufen sie von unten nach oben<br />

80. Erläutere Vor- und Nachteile ND-Guss und Schwerkraftguss.<br />

Niederdruckguss<br />

Vorteile:<br />

Nachteile:<br />

Schwerkraft Guss<br />

Vorteile:<br />

Nachteile:<br />

• „steigendes“ Gießprinzip<br />

• wenig Turbulenzen<br />

• wenig überschüssiges Material<br />

• langsames Verfahren, Gußteil muss in Werkzeug erstarren<br />

• Druck muss bis zur Erstarrung aufrecht erhalten werden<br />

• einfache Anlage<br />

• schnelle Taktzeiten<br />

• viel Material muss vergossen werden � viel überschüssiges Material<br />

81. Welche Teile werden bevorzugt im ND-Verfahren hergestellt?<br />

Felgen (Auto), Zylinderköpfe, Belastete Teile<br />

82. Erläutere das ROTA-Cast–Verfahren. Was sind die Vorteile dieses Verfahrens?<br />

• Gusswanne füllen, Form aufsetzen<br />

• Beginn der Formfüllung durch Drehen (bis 180°) Form und Wanne<br />

• Form füllt sich (gegen gekühlte Flächen)<br />

• Vorteile: Laminare (gerichtete) Erstarrung, schnelle Erstarrungszeit und wenig Anguss<br />

(Materialverschwendung)<br />

83. Wie erfolgt beim Rota-Cast–Verfahren das Formfüllen und die Erstarrung?<br />

Siehe Frage 82


SAIYA.DE 16<br />

84. Mit welchem Verfahren kann man Rota-Cast vergleichen?<br />

Das Rota-Cast-Verfahren (Kippgießen) ist ähnlich dem Schwerkraftgießen und dem ND-Guß.<br />

85. Wie funktioniert das Druckgussverfahren? Skizze und Erläuterung?<br />

bewegliche<br />

Form<br />

Schließkraft<br />

feste Form<br />

Einfüllöffnung<br />

Einfüllen des flüssigen Materials<br />

Vorfahren des Kolbens (Form füllt sich)<br />

Weiteres Vorfahren um Druck zu erhöhen<br />

bis Erstarrung beendet<br />

86. Für welche Arten von Gussteilen ist der Druckguss besonders gut geeignet?<br />

• geringe Wanddicken<br />

• hohe Festigkeiten<br />

• begrenzte Größe der Teile<br />

• hohe Stückzahlen bei kleineren Teilen<br />

87. Skizziere für den Druckgussvorgang in einem Diagramm Druck, Weg und Geschwindigkeit!<br />

88. Was sind die Probleme und Vorteile beim DG-Verfahren?<br />

Vorteil: DG ist bei hohen Auflagen sehr günstig<br />

Nachteil: Schmelze kühlt schnell ab beim Schießen � viel O2 gebunden: O2 wird eingeschlossen:<br />

Außen feste Schicht, innen Offenporig<br />

Nachteil: Nur „Kleinteile“ (bis Motorblockgröße) können hergestellt werden<br />

Nachteil: Kerne müssen metallisch sein (wegen stabilität) (Ziehkerne)<br />

Weg<br />

Druck<br />

Geschwindigkeit


SAIYA.DE 17<br />

89. Wie funktioniert das Druckgussverfahren? Skizze und Erläuterung?<br />

Zeige das Druck / Weg –Zeitdiagramm beim Druckguss und skizziere die jeweilige<br />

Druckkolbenstellung im Gießrohr dazu.<br />

Zwei Formhälften werden aneinander geschoben. Schmelze wird in einen Druckkanal der festen<br />

Formhälfte gefüllt. Ein Stempel schiebt nun die Schmelze soweit vor, bis der Einlass durch den<br />

Stempel verdeckt ist. Dann erfolgt der „Schuß“, d.h. der Stempel schnellt nach vorn und drückt die<br />

Schmelze in die Form.<br />

Siehe auch Frage 85<br />

90. Beschreibe das Mikrogefüge eines Schnittes durch die Wandstärke eines Druckgussteiles.<br />

Das Gefüge eines Druckgussteiles wird von außen nach innen immer grober und poröser. Dies äußert<br />

sich dadurch, dass die DAS-Abstände sowie die Häufigkeit und Größe von Gaseinschlüsse, Lunkern<br />

und Poren zunimmt. Die Festigkeit des Gefüges ist also an der Oberfläche am höchsten und nimmt<br />

im Inneren des Bauteils immer weiter ab.<br />

91. Normaler Druckguss ist nicht wärmebehandelbar und nicht schweißbar, warum?<br />

Wegen der Gaseinschlüsse, die bei einem Gußteil nur unter Verwendung spezieller Verfahren zu<br />

vermeiden sind, ist Schweißen oder Wärmebehandeln nicht möglich. Durch die Temperaturerhöhung<br />

würde sich das eingeschlossene Gas ausdehnen und so zu starken Schäden (Explosionskrater) im<br />

Material führen.<br />

92. In welchem Gießverfahren wurde dieses Produkt hergestellt? Wie viele Teile sind es?<br />

Können in diesem Verfahren Kerne verwendet werden? Wenn ja, wie?<br />

• 2 Einzelteilen<br />

• Aluminium-Druckguss<br />

• Kerne können bei diesem Verfahren nur<br />

mit Dauerformen realisiert werden.<br />

Deshalb ist schon bei der Konstruktion<br />

darauf zu achten das sie nach dem<br />

Gießvorgang wieder in einem Stück<br />

entfernt werden können.<br />

Hinterschneidungen sind deshalb nur<br />

durch die Zweiteilung möglich.<br />

93. Erläutere die prinzipiellen Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen Tixo-Casting und<br />

Rheo–Casting! Beschreibe den Ablauf.<br />

Beim Rheo-Casting kühlt die Schmelze auf die Gießtemperatur ab, beim Tixo-Casting wird das Metall<br />

nur auf die Gießtemperatur erhitzt.<br />

New Rheocasting (NRC) ist ein Verfahren zum Gießen von teilerstarrten Schmelzen. Dabei wird<br />

anders als bei Thixocasting oder Thixomolding, wo ein spezielles Vormaterial benötigt wird das semi<br />

– solid Material direkt aus der Schmelze hergestellt. Durch das rasche Abschrecken der leicht


SAIYA.DE 18<br />

überhitzen Schmelze unter die liquidus Linie werden viele Keime erzeugt, die dann durch gezielte,<br />

langsame Abkühlung globulitisch (kugelig) heranwachsen.<br />

� Rheo-Casting<br />

� Thixo-Casting<br />

Diese Mikrostruktur hat den Vorteil einer besseren Dehnung. Weiter ergeben sich durch den<br />

verringerten Wärmeeintrag längere Wärmestandzeiten und kürzere Zykluszeiten.<br />

94. Erläutere den metallurgischen Vorgang an einem 2-Stoffsystem Al-Si, der für die beiden<br />

Verfahren genutzt wird. Zeige Beispielhaft die entstehenden Gefüge!<br />

Al-Si Legierung wird in 2-Phasengebiet gehalten, so dass sich ein Gleichgewicht zwischen flüssig und<br />

fest einstellt.(Gesetz der abgewandten Hebelarme). In diesem Zustand kann ein bestimmter Anteil<br />

von Si im Al gelöst werden. Nun wird die Legierung schnell abgekühlt. (z.B. Druckguss)<br />

Temperatur [°C]<br />

• Grobes, homogenes Gefüge (welches bei T1 schon fest war)<br />

• Feines Gefüge reich an Si (welches bei T1 flüssig war)<br />

Zustandsschaubild<br />

Aluminium-Silizium<br />

α+Schm<br />

α<br />

Schmelze<br />

E (11,7%)<br />

α+β<br />

Schmelze+β<br />

Al Masse-% Si �<br />

Si<br />

β<br />

1214°C<br />

660°C<br />

577°C<br />

95. Stranggießen gehört zu welcher Gruppe der Form und Gießverfahren? Skizziere und<br />

erläutere den Zusammenhang dieser Verfahren!<br />

• Untergruppe: Stranggießen (1.1.5)<br />

• Gruppe: Urformen aus flüssigem Zustand (1.1)<br />

• Hauptgruppe: Urformen (1)<br />

T1<br />

Temperatur [°C]<br />

flüssig<br />

fest<br />

Liquiduslinie<br />

Soliduslinie<br />

Al Masse-% Si �<br />

Si


SAIYA.DE 19<br />

96. Welches sind typische Metalle, die stranggegossen werden?<br />

Halbzeugherstellung � Walzen<br />

Austenitische Stähle (kubisch flächenzentriert), Aluminium, Kupfer<br />

97. Was stellt man mit dem Stranggießen für Produkte her? Wofür werden diese dann<br />

weiterverwendet?<br />

• Formate, Profile<br />

• Walzbarren<br />

• Knüppel, Stangen<br />

98. Zeichne das Prinzip des Stranggussverfahren<br />

a) Vertikal mit 2 Varianten<br />

b) Horizontal<br />

a) 1. Vertikal, auf Länge abgesägt<br />

b) Horizontal<br />

2. Vertikal, mit Biegen in die Waagerechte


SAIYA.DE 20<br />

100. Erläutere die Hauptelemente dieses Verfahrens mit seinen wesentlichen Funktionen. Wie<br />

bewerkstelligt man den Gießbeginn? Skizze und Erläuterung!<br />

• Gießdüse (Zufluss zur Kokille)<br />

• Kokille (in der Kokille beginnt die Erstarrung)<br />

• Wasserkühlung in der Kokille (Primärkühlung)<br />

• Rollen: - Abzugsrollen („Ziehen“ den Strang aus der Kokille)<br />

Biegerollen (nur beim vertikalen Stranggussverfahren mit anschließendem<br />

Biegen in die Waagerechte)<br />

• Wasserschleier (Sekundärkühlung der Rollen)<br />

• fliegende Säge<br />

• Sumpf, mit Wasser gekühlt (Auffangbehälter für abgesägte Stücke)<br />

Gießbeginn mit Stopfen, der Metall mit herauszieht.(siehe Skizze)<br />

101. Was bedeutet Seigerung im Zusammenhang mit Strangguss?<br />

Unterschiedliche Konzentrationen der Bestandteile durch unterschiedliche<br />

Abkühlungsgeschwindigkeiten<br />

102. Skizziere und erläutere das Entstehen von Überflächenproblemen beim Strangguss!<br />

Überflächenprobleme entstehen, wenn der Luftspalt<br />

zwischen Kokille und Gussmaterial zu groß wird (durch das<br />

Schrumpfen des Materials beim Erstarren):<br />

Der Luftspalt verschlechtert die Kühlung im Vergleich zur<br />

Kokille und zur Wasserkühlung, es entstehen feste und<br />

noch flüssige Bereiche, es kann zu Abrissen kommen.<br />

103. Welche 2 Arten von Schleudergießen gibt es? Skizziere, Gib Produktbeispiele und<br />

erläutere Vorteile und Nachteile.<br />

1. Rohre aller Arten, Hohlwalzen, Motorliner (Zylindereinlage)<br />

2. Generell: rotationssymmetrische Teile<br />

Vorteil: Es wird wenig Reste geben, keine Steiger usw.<br />

Nachteil: Teile müssen zwingend rotationssymmetrisch sein


SAIYA.DE 21<br />

104. Beim Erstarren und Erkalten aus der flüssigen bis in die feste Phase auf Raumtemperatur<br />

entstehen physikalische Phänomene. Erläutere diese und vervollständige das Bild mit<br />

Bezeichnungen und erläutere das jeweils aufgetretene Phänomen<br />

Makrolunker<br />

Mikrolunker<br />

105. Warum sind die unten aufgeführten Konstruktionen einmal schlechter und einmal besser?<br />

Was war das Problem?<br />

Dünnwandige Stellen erstarren zuerst und verstopfen so die Speisungswege. (Lunker entstehen) Die<br />

Querschnitte müssen in Richtung Speiser immer größer werden: Heuvers’sche Kreismethode.<br />

106. Gib für folgende unzweckmäßige Gestaltungen verbesserte Lösungen:<br />

a) b) c)<br />

Außenlunker<br />

Innenlunker<br />

Einfallstelle durch Vakuum<br />

Fe-Fe-Schwindung<br />

Formhohlraum<br />

a) Teile müssen/sollten immer in einer Ebene konstruiert werden (Leichtere Bearbeitung, z.B.<br />

mit dem Fräser � Ökonomischer)<br />

b) Bohrung aus Nische herausholen, damit einfacher Montiert werden kann<br />

c) Gußteile nicht auf Biegung/Zug beanspruchen, sondern nur auf Druck


SAIYA.DE 22<br />

107. Skizziere, erkläre und gib die Ursache folgender Gussfehler und das zugehörige<br />

Gussverfahren an: Penetration, Blattrippen, Brandrisse, Gasporosität, Lunker, Versatz und<br />

Gratbildung!<br />

• Penetration: Bei poröser Sandform zieht das Metall in den Sand<br />

• Blattrippen: Wie oben, bei kleinen Rissen im Sand<br />

• Brandrisse: Bei Metallform, Verschleiß-/Ermüdungserscheinung<br />

• Gasporosität: Einschlüsse im Gußteil<br />

• Lunker: Vakuumeinschlüsse im Gußteil, auch größere<br />

• Versatz: Nicht genau zentrierte bzw. verrutschte Formhälften oder Kerne<br />

• Gratbildung: An der Naht zwischen den Formhälften<br />

108. Vervollständige folgende Tabelle:<br />

Verfahren<br />

Form<br />

Dauer- verlorene Dauer-<br />

Modell<br />

verlorenes kein<br />

Vollformguss X X<br />

Handformen X X<br />

Schleuderguss X X<br />

Maskenformen X X<br />

Kokillenguss X X<br />

Maschinenformen X X<br />

Druckguss X X<br />

Feinguss X X<br />

Strangguss X X<br />

109. Beschreibe was und warum auf der rechten Seite verbessert wurde!


SAIYA.DE 23<br />

110. Was verstehen Sie unter Sintern?<br />

Sintern ist ein Glühen von gepressten Metallpulver beim dem durch Diffusion und Rekristallisation<br />

ein zusammenhängendes Gefüge entsteht.<br />

111. Nenne die Fertigungsschritte, die zur Herstellung von Sinterformteilen gehören.<br />

1. Pulver mischen<br />

2. Form füllen, pressen, freilegen (aus Form entfernen)<br />

3. Gleitmittelausbrennen, Sintern, abkühlen<br />

4. Nachbehandlung, gegebenenfalls Schmieden oder Kalibrieren<br />

112. Zeige den Unterschied zwischen Zweifachsintern und Pulverschmieden auf!<br />

� Beim Zweifachsinter erfolgt nach erstem Sintervorgang ein Nachpressen, anschließend wird<br />

Sintervorgang wiederholt. Hiernach erfolgt ein Kalibrieren.<br />

� Beim Pulverschmieden erfolgt im Gegensatz zum Zweifachsintern nach dem Sintern eine<br />

Erhitzung über Rekristallisationstemperatur sowie anschließendes Warmpressen.<br />

� Die Raumerfüllung beträgt beim Pulverschmieden im Gegensatz zum Zweifach-Sintern 100%.<br />

113. Zeige in einem Diagramm die Dichteunterschiede von Stahl auf, hergestellt durch Einfach-<br />

, Zweifach-, Sinterschmieden und Gießen auf!<br />

� Die Dichte ist beim Zweifach-Sintern höher als beim<br />

Einfach-Sintern, d.h. die Raumerfüllung ist beim<br />

Zweifach-Sintern entsprechend höher.<br />

� Beim Sinterschmieden und Gießen werden max. Dichten<br />

erreicht, d.h. die Raumerfüllung beträgt bis zu 100%.<br />

� Da Sintermaterialien im allgemeine porös sind, ist die<br />

Raumerfüllung entsprechend kleiner eins.<br />

114. Nenne einige wesentliche Produkte, die durch Sintern hergestellt wurden.<br />

Pleuellager, Zahnräder, Filter, Gleitlager, Schneidplatten<br />

100%<br />

ρ<br />

115. Erkläre und skizziere den Vorgang des „Verbindens“ beim Sinterprozess.<br />

pressen sintern<br />

Einfach-S.<br />

Zweifach-S.<br />

Sinterschm.<br />

Gießen


SAIYA.DE 24<br />

116. Was bedeutet Kalibrieren beim Sintern? Bei welchen Sinterverfahren wird in der Regel<br />

kalibriert und wo nicht?<br />

Kalibrieren ist das Nachpressen des Teils mit einer Form/Stempel zum Zweck Verziehungen<br />

auszugleichen und zu korrigieren.<br />

117. Zu welcher Hauptgruppe nach DIN 8580 gehört der Sinterprozess?<br />

Welches sind die Hauptgruppen dieser DIN und wie stehen diese im Zusammenhang bzw.<br />

werden diese abgegrenzt?<br />

„Urformen aus dem Pulverförmigen“<br />

Hauptgruppen: Urformen, Umformen, Trennen, Beschichten und Stoffeigenschaften ändern<br />

118. Ist das Sintern und das Lasersintern der gleiche Prozess? Wenn nicht erläutere die<br />

Unterschiede!<br />

Laserenergie wird als Katalysator genutzt um eine Reaktion in einem ganz bestimmten Punkt zu<br />

erzeugen, während beim Sintern ein Teil verpresst und im Ganzen erhitzt wird.<br />

119. Erläutere den Unterschied zwischen „Rapid Prototyping“ und „Lasersintern“. Was<br />

bedeutet Lasersintern?<br />

Lasersintern ist eine Möglichkeit des Rapid Prototypings<br />

120. Welche Werkstoffe werden hauptsächlich beim Lasersintern verwendet?<br />

• Metalle, Keramiken, Kunststoffe und Croningsand in Pulverform<br />

• Kunstharze in flüssiger Form<br />

121. Skizziere in wenigen Schritten das LS Verfahren!<br />

Ein Laserstrahl wird über Linsen und Spiegel auf der<br />

Bearbeitungsebene fokussiert. Die Energie an dieser Stele reicht aus<br />

um die Körner/das Pulver dort zu verbinden. Der Laser bewegt sich<br />

nun auf dieser Ebene und zeichnet so die Schicht ab. Danach wird eine<br />

neue Ebene aufgebracht (z.B. 1 mm Schicht neues Pulver), der Tisch<br />

fährt nach unten und der Laser fährt nun die neue Ebene ab. So<br />

entsteht Schicht für Schicht das Endprodukt.<br />

122. Wo liegen die Vorteile des Verfahrens?<br />

Es wird keine teure Guß-Form benötigt, komplexe Teile (z.B. mit Hinterschneidungen) sind möglich,<br />

relativ schnelle Prototyp-Herstellung (s.u.)


SAIYA.DE 25<br />

123. Wofür werden angefertigte LS Teile verwendet?<br />

Prototypen, Testteile, aber auch nahtlose Grußformen (Vorteil: Kern kann im selben Arbeitsschritt<br />

gefertigt werden)<br />

124. Interpretiere die Aussage „LS ist ein schnelles Verfahren!“<br />

Die Taktzeit des LS-Verfahrens ist sehr lange (mehrere Stunden für ein Teil), allerdings ist die<br />

Herstellung eines Prototyps immer noch relativ schnell, da keine Form gebaut werden muss.<br />

125. Gibt es einen Zusammenhang zwischen Lasersintern und Konstruktion?<br />

Ja. Die Konstruktion liefert die Daten für das Lasersintern. Umgekehrt liefert das lasergesinterte<br />

Produkt wichtige Erkenntnisse für die Konstruktion.<br />

126. Die <strong>Fertigungsverfahren</strong> der Hauptgruppe Umformtechnik werden nach DIN 8582 in 5<br />

Gruppen eingeteilt. Nenne diese und gib dazu einige Beispiele von Untergruppen.<br />

Druckumformung (Walzen, Gesenkformen, Freiformen, Eindrücken, Durchdrücken);<br />

Zugdruckumformung (Durchziehen, Tiefziehen, Kragenziehen, Knickbeugen); Zugumformung<br />

(Längen, Weiten, Tiefen); Biegeumformung (Biegen mit geradliniger Werkzeugbewegung, Biegen mit<br />

drehender Werkzeugbewegung), Schubumformung (Verschieben, Verdrehen)<br />

127. Wodurch entstehen die Gleitvorgänge beim plastischen Umformen. Skizze und<br />

Erläuterungen!<br />

Durch das Abgleiten von Gitterebenen.


SAIYA.DE 26<br />

128. Skizziere die Gleitvorgänge bei Zug-, Druck- und Schubbelastungen.<br />

Zugbelastung Druckbelastung Schubbelastung<br />

F<br />

F<br />

Werkstoff mit ausgeprägter Streckgrenze (45° Winkel)<br />

129. Nenne die 3 wesentlichen Kristallorientierungen (Gitterformen) von Metallen.<br />

Kubisch flächenzentriert, kubisch raumzentriert, hexagonal<br />

130. Welche Orientierung lässt sich am besten Verformen und warum?<br />

F<br />

F<br />

Kubisch flächenzentriert, da hierbei die meisten Gleitebenen vorkommen, des weiteren sind die<br />

Körner alle unterschiedlich orientiert, was die Gitterstruktur angeht, dies führt dazu, dass es<br />

grundsätzlich keine ungünstige Umformrichtung gibt, wie z.B. bei der hexagonalen Struktur.<br />

131. Welche 2 wesentliche Metalle (Legierungen von Metallen) sind kubisch-flächenorientiert?<br />

Aluminium, -MK (Stahl) sowie Kupfer<br />

132. Zeige die Auswirkung der Rekristallisation<br />

auf Dehnung und Festigkeit auf.<br />

Siehe Abb. rechts<br />

133. Wie verändert sich die Fließspannung σ bei der Umformung?<br />

Fließspannung<br />

Umformgrad<br />

Rm<br />

A<br />

zur Überwindung der<br />

Kaltverfestigung erforderlichen<br />

(Mehr-) Spannung<br />

zur Einleitung des<br />

plastischen Fließens<br />

erforderliche Spannung<br />

F<br />

Walzen Rekristallisation<br />

F<br />

t (Zeit)


SAIYA.DE 27<br />

134. Warum kommt es mit steigendem Umformgrad zu einer Verfestigung, wenn die<br />

Rekristallisationstemperatur nicht überschritten wird?<br />

Wenn alle Gleitebenen aufgebraucht sind � Verfestigung, da nicht mehr gut umformbar<br />

135. Wieweit kann man beim Kaltwalzen den Werkstoff entsprechend der Fließkurve<br />

verfestigen?<br />

• Bis sich die Walzkraft nicht mehr erhöhen lässt<br />

• Bis das Gefüge überbeansprucht ist und reißt<br />

136. Wie verändert sich die Korngröße bei der Rekristallisation in Abhängigkeit von<br />

Umformgrad und Temperatur?<br />

Korngröße<br />

Temperatur<br />

Umformgrad<br />

• Korngröße= f(Umformgrad/Temperatur)<br />

• Voraussetzung: T>TRekrist.<br />

• Korngröße kleiner bei > Umformgrad<br />

• Korngröße größer bei > Temperatur<br />

137. Wie sieht das Makro-Gefügebild eines Metalls vor der Verformung und nach einer<br />

Walzumformung aus.<br />

Rekristallisation<br />

� Makrogefüge: Gefügebild zeigt nur die Korngrenzen<br />

138. Wie verhalten sich beim Walzen Breite, Höhe und Materialgeschwindigkeit vor und nach<br />

dem Walzeingriff?<br />

• Die Breite ist einstellbar<br />

• Die Höhe wird geringer<br />

• Die Länge erhöht sich<br />

• Die Materialgeschwindigkeit erhöht sich<br />

• Das Volumen bleibt gleich


SAIYA.DE 28<br />

139. Skizziere die Formänderungszone und die „gedrückte Fläche“- Ad beim Walzen.<br />

Formänderungszone<br />

140. Ordnen Sie das <strong>Fertigungsverfahren</strong> Walzen in die dazugehörige DIN Norm 8580 ein.<br />

Hauptgruppe bzw. Untergruppen!<br />

Walzen � Druckumformen � Umformen<br />

141. Welche drei Grundarten von Walzverfahren gib es?<br />

Skizziere und erläutere die 3 Walzverfahren.<br />

Längswalzen Querwalzen Schrägwalzen<br />

142. Wie lautet die Definition zum Umformverfahren Walzen? Wie verhalten sich beim Walzen<br />

Breite, Höhe und Materialgeschwindigkeit vor und nach dem Walzeingriff?<br />

Siehe 138,<br />

Walzen ist ein plastisches Umformverfahren von Werkstoffen zwischen zwei oder mehreren<br />

rotierenden Werkzeugen<br />

143. Was versteht man unter einem Walzspalt?<br />

Beim Längswalzen unterscheidet man 2 Walzarten. Skizzieren Sie den Walzspalt mit dem<br />

Querschnitt des Walzgutes zwischen den Walzen für beide Walzarten und nennen Sie die<br />

Produktergebnisse.<br />

Spalt zwischen den Rollen<br />

Profilwalzen, Flachwalze<br />

b0<br />

Draufsicht<br />

ld<br />

Ad = gedrückte Fläche<br />

b1


SAIYA.DE 29<br />

144. Skizziere die Formänderungszone und die „gedrückte Fläche“- Ad beim Walzen. Erkläre<br />

den Begriff der „Pressfläche“ beim Walzen. Erläutere dessen Wichtigkeit.<br />

Pressfläche ist die Fläche, über die die Kraft eingebracht wird und die der Reibung ausgesetzt ist.<br />

145. Die ideale Walzkraft ist: Fid=kw·Ad<br />

kw ist der Formänderungswiderstand. Ist kw in der Formänderungszone immer gleich? Warum<br />

und um welche Größe muss die reale Walzkraft größer sein als Fid?<br />

Formänderungswiderstand: Materialkonstante und Umformgrad.<br />

Die Kraft muss größer sein, da sie noch die Reibungskräfte auf der Pressfläche überwinden muss.<br />

179. Was bedeutet KSS und MMS?<br />

Kühlschmierstoff und Minimalmengenschmierung<br />

180. Welches sind mögliche Zusammensetzungen sowie die Aufgabe und Auswirkung des KSS?<br />

Schneidöl: schmieren Wasser: kühlen<br />

181. Der Einsatz von KSS kann je nach Bearbeitungsaufwand einen beträchtlichen Kostenanteil<br />

der gesamten Bearbeitungskosten ausmachen. Für z. Beisp. Zylinderköpfe und Nockenwellen<br />

wie Viel?<br />

10% - 30%<br />

182. Durch welche Alternativen des KSS-Einsatzes lassen sich diese Kosten evtl. verringern?<br />

Erläutere für 2 Möglichkeiten die Voraussetzungen, die Vor- und Nachteile!!!<br />

Trockenbearbeitung, MMS<br />

183. Welche Schneidwerkstoffe werden für die spanende Bearbeitung mit geometrisch<br />

bestimmter Schneide eingesetzt?<br />

Kaltarbeitsstahl, HSS, Wolfram, Vanadium, Cobalt & Wolframcarbid Basis, Cermet-Tantalcarbid,<br />

Oxidkeramik, CBN, PKD<br />

184. Die Schneidstoffe werden vielseitig beansprucht. Welche Eigenschaften müssen diese je<br />

nach Anforderung erfüllen?<br />

Härte, Warmfestigkeit ,Zähigkeit<br />

185. Welches sind die jeweiligen Zusammensetzungen der Unterschiedlichen<br />

Schneidwerkstoffe? Welche bevorzugten Eigenschaften werden dadurch erzeugt?<br />

Fehlt


SAIYA.DE 30<br />

186. Ordne die obigen<br />

Werkstoffe in eine<br />

Reihenfolge bezüglich der<br />

möglichen<br />

Schnittgeschwindigkeit<br />

ein!<br />

Siehe Diagramm<br />

187. Ordne diese<br />

Schneidwerkstoffe in ein<br />

Diagramm<br />

Schnittgeschwindigkeit,<br />

Verschleiß,<br />

Warmfestigkeit über<br />

Zähigkeit und<br />

Biegefestigkeit ein!<br />

Siehe Diagramm<br />

188. Was ist eine Wendeschneidplatte?<br />

Dienen als Schneidstoffträger, zur Zerspanung von Beispielsweise Metall<br />

oder Holz. Besonderheit: Sie besitzen meist mehrere Schneidkanten.<br />

Verschleißt eine Seite der Schneidplatte, oder wird Stumpf, so kann die<br />

Platte dann einfach gedreht oder gewendet werden.<br />

189. Skizziere mindestens 4 unterschiedliche Formen von Wendeschneidplatten und markiere<br />

dabei die vorhandenen Hauptschneiden!<br />

Blick von oben, Hauptschneiden rot eingefärbt:<br />

190. Durch welche Parameter kann man bei vorgegebener Schnittgeschwindigkeit die Rautiefe<br />

beeinflussen?<br />

Schneidstoff, KSS, Vorschub<br />

191. Was ist eine Spanleitstufe an einer Wendeschneidplatte? Skizze und Erläuterung. Wofür<br />

wird diese benötigt?<br />

Mit Spanleitstufen kann direkt auf die Spanbildung Einfluss genommen<br />

werden. Sie brechen und leiten den Span dazu in eine günstige Form, da<br />

lange Späne eine Gefährdung für Mensch, Werkstück und Maschine<br />

darstellen sowie den Abtransport erschweren. Die Spanleitstufe ist eine<br />

direkt hinter der Werkzeugschneide eingearbeitete Vertiefung oder Stufe.<br />

192. Mindestens 10 Bezeichnungen sind Notwendig um eine<br />

Wendeschneidplatte eindeutig zu bezeichnen. Nenne und beschreibe mindesten 5 davon!<br />

Material, Geometrie, Anzahl der Schneiden, Winkel, Rundung, Fase, Temperaturbeständigkeit


SAIYA.DE 31<br />

193. Bei der spanenden Bearbeitung (Drehen, Fräsen) setzt man für die<br />

Hochleistungsbearbeitung von Stahl und Aluminium vorrangig Diamant als Schneidwerkstoff<br />

ein. Richtig oder falsch? Antwort mit Begründung!<br />

Falsch! Nur Aluminium, Oxidation und Reduktion!<br />

194. Was ist Hobeln und Stoßen? Skizzen und Erläuterungen! Wofür werden diese Verfahren<br />

eingesetzt?<br />

Hobeln: Werkstück (auf Tisch) bewegt sich<br />

Stoßen: Werkzeug bewegt sich<br />

196. Skizziere ein Beispiel für Profil- und Formräumen für den Innenraum eines Körpers.<br />

Ergebnis und Werkzeug. Skizziere und Erläutere eine Räumnadel!<br />

Innenprofil: Räumnadel:<br />

Zum Aufbau: Schaft, Führung, [Schrupp-, Schlicht-, Kalibrierteil].<br />

197. Welche Verfahren gehören zu „Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide“? Gib<br />

Mindesten 5 an!<br />

Drehen, Bohren/Senken/Reiben, Fräsen, Hobeln/Stoßen, Räumen, Sägen, Feilen<br />

198. Welche Verfahren gehören zu Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide? Gib 3 an<br />

und erläutere die prinzipiellen Unterschiede dieser Verfahren? Wie sehen die unterschiedlichen<br />

Oberflächen aus?<br />

Schleifen, Honen, Läppen, Strahlen, Gleitschleifen, Polieren<br />

Schleifen Honen Läppen<br />

Beim Honen und Schleifen ist das Korn fest in der Matrix. Beim Läppen nicht.<br />

199. Skizziere und erläutere den<br />

Läppvorgang.<br />

Beim Läppen ist das Korn lose in einer<br />

Paste/Flüssigkeit und wird verrieben<br />

zwischen Werkzeug und Werkstück<br />

Werkstück<br />

Läppunterlage<br />

Körner in Emulsion


SAIYA.DE 32<br />

200. Was ist ein Läppgemisch, woraus besteht es und was sind die Aufgaben der einzelnen<br />

Bestandteile?<br />

Emulsion (Träger, Schmierung und Spanabtransport) + Körner<br />

201. Skizziere und erläutere die unterschiedlichen Oberflächenbearbeitungsmechanismen beim<br />

Läppen.<br />

Rissbildung, Feinkornausbruch, Grobkornausbruch<br />

202. Wodurch sind beim Läppen die Grob- und Feinstbearbeitung in einem Arbeitsschritt<br />

möglich?<br />

Durch den Einsatz von großen und kleinen Körnern<br />

203. Welches sind die Produktergebnisse beim Läppen?<br />

Bauteile wie Kolbenringe, Bauteile mit höchster Passgenauigkeit<br />

204. Welche Läppverfahren gibt es? Nenne 3<br />

Einscheibläppen, Zweischeibläppen, Läppplatte oben<br />

205. Welche Arten des Läppens gibt es. In welchen Bereichen findet Läppen Anwendung? Nenne<br />

einige Beispiele<br />

Plan-, Rund-, Schraub-, Wälz-, Profilläppen<br />

206. Wie wird beim Honen der Span gebildet? Skizze und<br />

Erläuterung.<br />

207. Skizzieren Sie ein Honwerkzeug für eine Zylinderbohrung eines Zylinderkurbelgehäuses.<br />

Erläutern Sie die Funktionsweise und zeigen sie den Verlauf einer Honleiste und einer<br />

Umdrehung auf der ausgerollten Zylinderrohrfläche.<br />

208. Was sind Honsteine und wie sind sie aufgebaut?<br />

spröde<br />

Korn<br />

Honleisten bzw. Honsteine: Körner in Matrix eingebunden, sehr großer Abstand zueinander (� große<br />

Spankammer). Steine können gespreizt werden und liegen so am Werkstück an. Rotieren und<br />

gleichzeitiges Auf- und Abwärtsbewegen. Material: Diamant (Hauptsächlich), CBN oder Keramik


SAIYA.DE 33<br />

209. Warum ist das Honen besonders geeignet für die Innenbearbeitung von Bohrungen? Wie<br />

garantiert man, dass der Bohrungsauslauf den gleichen Durchmesser erhält wie das<br />

Bohrungszentrum?<br />

Fehlerkorrekturen sind möglich (Unrundheiten, Welligkeit, Trichter, Kegel usw.)<br />

Gleichmäßige Bearbeitung (durch Überfahren des Randes, gleichmäßiger Innendruck)<br />

210. Eine Sacklochbohrung mit Freiraum am Boden soll gehont werden,<br />

dabei soll der Freiraum ebenfalls gehont werden. Wie funktioniert das?<br />

Normalhonen + Honen mit Spezialwerkzeug, welches im Sacklochbereich<br />

ausgestellt werden kann


SAIYA.DE 34<br />

KR: Fragen zum Vortrag „Drehen“<br />

Welchen Vorteil bieten Drehmeißel mit Wendeschneidplatten gegenüber Drehmeißeln mit<br />

aufgelöteter Schneide?<br />

• Kein Ausspannen des Werkzeugs erforderlich<br />

• kein Nachschleifen erforderlich<br />

• kein neues Nullpunktsetzen erforderlich<br />

o Zeitersparnis<br />

Was ist der wesentliche Unterschied zwischen den beiden Verfahren Drehen und Fräsen?<br />

Beim Drehen rotiert das Werkstück, beim Fräsen rotiert das Werkzeug<br />

Wovon hängt die optimale Drehzahl beim Drehen ab?<br />

Von der Materialpaarung Werkzeug/Werkstück, vom Durchmesser des Werkstücks.<br />

Wie kann die Oberflächengüte (Rauhtiefe) des Werkstücks beim Drehen beeinflusst werden?<br />

Durch den gewählten Vorschub, den Radius der Werkzeugschneide und die Verwendung von<br />

Kühlschmiermitteln.<br />

Wie muss der Vorschub beim Gewindedrehen gewählt werden?<br />

Der gewählte Vorschub (mm/U) muss der Gewindesteigung des herzustellenden Gewindes<br />

entsprechen.<br />

Fragen zum Vortrag „Innen-Hochdruck-Umformen“<br />

Wodurch findet die eigentliche Umformung des Werkstückes mittels IHU statt?<br />

Das Werkstück wird mittels Innendruck, welches durch ein Wirkmedium übertragen wird zum<br />

fließen. Gleichzeitig wird durch eine Axialkraft, Werkstoff in den Verformungszonen geschoben.<br />

Welches sind die drei Hauptgruppen des Innenhochdruck Verfahrens?<br />

• Innenhochdruck-Fügen<br />

• Innenhochdruck-Umformen<br />

• Innenhochdruck-Trennen<br />

Welche Spannungen treten beim Innenhochdruck-Aufweitstauchen auf?<br />

• Zugspannung bedingt durch Innendruck<br />

• Druckspannung bedingt durch Axialkraft<br />

Welche Zwei Verfahrensvarianten des Innenhochdruck-Lochen gibt es?<br />

• Lochen von außen nach innen mittels Lochstempel<br />

• Lochen von innen nach außen mittels Lochring


SAIYA.DE 35<br />

Nennen Sie zwei typische Bauteilversagen, die beim IHU auftreten?<br />

• Bauteilversagen durch Bersten<br />

• Bauteilversagen durch Faltenbildung<br />

Fragen zum Vortrag „Schleifverfahren“<br />

Nennen Sie die unterschiedlichen Phasen der Spanbildung!<br />

1. Elastische Verformung<br />

2. Elastische und plastische Verformung<br />

3. Elastische und plastische Verformung sowie Spanabnahme<br />

Wie und wo entsteht die Wärme bei ungekühltem Schleifen?<br />

Wärme (durch Reibung und Umformung) wird abgeleitet in Werkstoff, Span, Korn und Umgebung<br />

Nennen Sie zu den zwei Hauptkornwerkstoffgruppen jeweils zwei Kornwerkstoffe!<br />

Natürliche: Quarz, Granat, Schmirgel, nat. Diamant u.A.<br />

Synthetische: Korund, Sinterkorund, Siliziumkarbid, synth. Diamant u.A.<br />

Nennen Sie drei Arten der Bindung!<br />

Kunstharzbindung, metallische Bindung, keramische Bindung<br />

Nennen Sie 4 Schleifverfahren aus der schematischen<br />

Gruppierung „Schleifen“ der DIN 8589!<br />

Planschleifen, Rundschleifen, Schleifen von Schraubflächen, Schleifen von Verzahnung,<br />

Profilschleifen, Nachformschleifen, Schleifen von Hand<br />

KR: Fragen zum Vortrag „Fräsen“<br />

In welche Hauptgruppe/Gruppe ist das <strong>Fertigungsverfahren</strong> Fräsen nach DIN 8580 einzuordnen?<br />

3. Hauptgruppe: Trennen: Spanen mit geometrisch bestimmten Schneiden<br />

Erläutere den Unterschied zwischen einem Aufsteckfräser und einem Schaftfräser.<br />

Aufsteckfräser, zum aufsetzen auf eine Welle (Bsp: Waagerecht-Fräsmaschine) oder aufstecken auf<br />

Werkzeughalter. Drehmomentübertragung durch Formschluss.<br />

Schaftfräser: in den Werkzeughalter eingeschoben und über Formschluss mit Drehmoment<br />

beaufschlagt. (Bsp.: Senkrecht-Fräsmaschine)<br />

Was ist der Unterschied zwischen Gleichlauf- und Gegenlauffräsen?<br />

Gegenlauf: Werkzeugdrehrichtung ist gegenläufig zur Vorschubrichtung des Werkstückes. Daraus<br />

folgt eine allmähliche Zunahme der Spandicke während des Schnittes.<br />

Gleichlauf: Werkzeugdrehrichtung ist gleichläufig zur Vorschubrichtung des Werkstückes. Daraus<br />

folgt eine allmähliche Abnahme der Spandicke während des Schnittes.


SAIYA.DE 36<br />

Gib ein Beispiel für einen Schneidstoff und nenne dessen Eigenschaften und Einsatzgebiet.<br />

HSS: (Hochleistungs-schnell-Arbeitsstahl)<br />

höhere Zähigkeit und Kantenfestigkeit � größere Spanwinkel (positiv für Spanungsdicke )<br />

� für Profilfräser und Gewindefräser<br />

PKD: (Polykristalliner Diamant)<br />

synthetisch, zähe verwachsene Masse von Diamantpartikeln in Metallmatrix. (Sintern von<br />

Diamantpartikeln).<br />

� zum fräsen von Aluminium-Silicium-Legierungen (Motorenbau)<br />

Wodurch entsteht der fräsertypische Verschleiß? Nenne 3 typische Verschleißarten.<br />

Hohe Temperaturschwankungen, Schlagartige Belastung<br />

Freiflächenverschleiß:<br />

Abnutzung an der Freifläche durch Gleitverschleiß.<br />

� Reduzierung: geeign. Schneidstoff, geringere Schnittgeschwindigkeit, geeign. KSS<br />

Kolkverschleiß:<br />

in Zonen, in denen der Span auf der Spanfläche gleitet.<br />

� Reduzierung: geeign., beschichteten Schneidstoff, KSS<br />

Kammrisse:<br />

in Zonen, mit wechselnden Belastungen, (Wärmewechselbelastungen); durch dehnen und<br />

schrumpfen ermüdet der Schneidstoff.<br />

� Reduzierung: geeign., beschichteten Schneidstoff, KSS<br />

Kantenausbrüche:<br />

an Schneidkanten (zu hohe Schnittkräfte, Temperaturschwankungen, geringer Zähigkeit)<br />

in Zonen, in denen der Spanablauf behindert ist (z.B. im Zentrum).<br />

� Reduzierung: geeign. zäheren Schneidstoff<br />

Schneidkantenverformung:<br />

durch zu hohen Schneidendruck (Beschleunigt Freiflächenverschleiß, Bruchgefahr.)<br />

� Reduzierung: Verringerung des Zahnvorschubes, härtere Hartmetallsorte.<br />

Aufbauschneide:<br />

bei Hartmetall-Schneidplatten bei zu niedriger Schnittgeschwindigkeit (Mikroverschweißungen der<br />

Schneide mit dem Span)<br />

Fragen zum Vortrag „Biegen“<br />

Nenne 2 Biegemethoden!<br />

Schwenkbiegen, Gesenkbiegen (Abkanten)<br />

Beschreibe kurz das Schwenkbiegen<br />

Beim Schwenkbiegen wird das Blech durch eine Oberwange gespannt und durch eine<br />

Schwenkbewegung der Biegewange gebogen


SAIYA.DE 37<br />

Nenne 3 Vorteile des Schwenkbiegens<br />

1) Sehr kurze Schenkel biegbar<br />

2) Durch aneinanderreihen kurzer Segmente beliebige Radien (Stepbiegen) biegbar<br />

3) Offene und auf Maß geschlossene Umschläge biegbar<br />

4) Lochbleche maßgenau biegbar (Blech beim Biegen gespannt - kann nicht verrutschen)<br />

5) Bleche mit empfindlicher Oberfläche (Edelstahl, beschichtetes Blech) biegbar<br />

6) Nahezu keine Relativbewegung zwischen Werkzeug und Blechoberfläche (keine Kratzspuren)<br />

7) Genauigkeit von 0,1°<br />

8) Für unterschiedliche Biegewinkel, Biegeradien, Blechdicken und Schenkellängen ist meist<br />

nur ein einziger universeller Werkzeugsatz nötig<br />

9) Werkzeugflexibilität verringert die Investitions-, Wartungs- und Rüstkosten<br />

Skizziere die drei Gesenkbiegemethoden und benenne die Einzelteile<br />

Blech vor dem Biegen<br />

Freies Biegen im Gesenk Prägebiegen im Gesenk Dreipunktbiegen<br />

Was versteht man unter Biegeverkürzung?<br />

Durch das Biegen eines Bleches wird an der Biegung „abgekürzt“ (je nach Radius). Die Differenz aus<br />

der ursprünglichen Länge des Bleches und der beiden Schenkel (bis zum fiktiven Eckpunkt<br />

gerechnet) ergibt die Biegeverkürzung. Deshalb wird das Blech kleiner ausgelegt.<br />

Tatsächliche Länge<br />

Länge nach dem Biegen<br />

(größer)


SAIYA.DE 38<br />

Fragen, welche nicht in der Vorlesung behandelt wurden<br />

146. Skizziere ein Quadrogerüst (od. Doppelduo) und ein Vielwalzengerüst und bezeichne<br />

diese. Wofür wird solch eine Konstruktion benötigt? Wie ist die Walzanordnung für Stahlträger<br />

(Doppel-T).<br />

Quadrogerüst<br />

Arbeitswalzen<br />

Vielwalzengerüst Doppel-T<br />

Arbeitswalzen<br />

Quadro- und Vielwalzengerüste werden bei großen Breiten des Walzgutes eingesetzt, damit sich die<br />

Arbeitwalzen nicht durchbiegen können, die anderen Walzen heißen Stützwalzen. Vielwalzengerüste<br />

werden meist zur Herstellung von dünnen Blechen mit geringen Toleranzen eingesetzt.<br />

147. Gebe Beispiele für Produkte die mit dem Umformverfahren Walzen hergestellt werden<br />

können.<br />

Halbzeuge, Stangen, Profile, Bleche<br />

148. Wie werden Stahlrohre hergestellt?<br />

� Durch Schrägwalzen über einen Dorn<br />

� Durch Pilgerwalzen, dabei hat die Arbeitswalze einen veränderten Innenradius<br />

149. In einem Aluminiumwarmwalzwerk mit Vorgerüst und einer nachgeschalteten<br />

Tandemanlage wird eine Bramme mit 600 mm dicke bei ca. 500-600 °C eingeschleust. Mit<br />

welcher Temperatur und Dicke des Walzgutes kommt das Blech am Ende der Warmstraße an?<br />

� Dicke: Von 600mm auf 2,3–5mm<br />

� Temperatur: Von 500-600°C auf 250-350°C (Verluste ca. 100°C im Vorgerüst und ca. 150°C<br />

in der Tandemstraße)<br />

150. Was ist eine Korngrenze? Warum entsteht sie?<br />

Die Grenze des ausgerichteten metallischen Gitters. Sie entsteht bei der Kristallisation, welche an<br />

mehreren Stellen gleichzeitig beginnt und aufeinander zuwächst.


SAIYA.DE 39<br />

151. Warum kann man beim Warmwalzen so hohe Umformgrade erreichen?<br />

Wenn beim Warmwalzen die Temperatur des Walzvorganges über der Rekristallisationstemperatur<br />

des Werkstoffes liegt, tritt ständig eine Rekristallisation des Werkstoffes ein. Dadurch verändert<br />

sich die Korngröße aus der „platt gedrückten Lage“ in eine „normale“ Lage und so kann ein sehr<br />

hoher Umformgrad erreicht werden. Bedingung: Die Bandgeschwindigkeit muss kleiner sein als die<br />

Rekristallisationsgeschwindigkeit.<br />

152. In der DIN 8580 befasst sich die Hauptgruppe Trennen auch mit spanender Bearbeitung.<br />

Wie unterteilt man diese in Gruppen? Gib jeweils mindestens 4 Untergruppen dazu an!<br />

FEHLT<br />

153. Was ist die logische Voraussetzung, um immer genauer Bearbeiten zu können? Welche<br />

Genauigkeiten in der spanenden Bearbeitung werden heute erreicht? Mit welchen<br />

Bearbeitungsarten wird eine höhere Genauigkeit erzielt, mit geometrisch bestimmter oder mit<br />

unbestimmter Schneide?<br />

� Genaueres Messen<br />

� 10 -4 mm<br />

� unbestimmte Schneide<br />

154. Skizzieren und bezeichnen Sie die wesentlichen Kanten und Flächen an einem Schneidkeil<br />

und die auftretenden Winkel bei der Spanbildung.<br />

Spanfläche<br />

Freifläche<br />

Nebenfläche<br />

Hauptschneide<br />

Freifläche<br />

Hauptschneide<br />

(in Blattebene)<br />

Spanfläche<br />

alpha<br />

alfa<br />

beta<br />

gamma


SAIYA.DE 40<br />

155. Skizzieren Sie die Eingriffsgrößen beim Längsdrehen einer Welle. Der Spanungsquerschnitt<br />

A lässt sich durch 2 Produkte definieren.<br />

f = Vorschub<br />

vf = Vorschubgeschwindigkeit<br />

A = h⋅<br />

b = f ⋅ a<br />

a p<br />

= b ⋅ sin<br />

h = f ⋅ sin<br />

156. Die Zerspankraft ist die Resultierende aus 3 Kräften, die für die Zerspanung aufgebracht<br />

werden müssen. Skizzieren Sie den Zusammenhang.<br />

Fp<br />

(Passivkraft)<br />

Fc<br />

(Schnittkraft)<br />

Ff<br />

(Vorschubkraft)<br />

κ<br />

κ<br />

p<br />

Fz<br />

(Zerspankraft)<br />

157. Zeige in je einem Diagramm den Kraftverlauf der 3 auftretenden Kräfte bei der<br />

Zerspanung in Abhängigkeit von der Schnittgeschwindigkeit Vc, dem Vorschub f, der<br />

Schnitttiefe ap und des Einstellwinkels к !<br />

F<br />

Fc<br />

Ff<br />

Fp<br />

f<br />

F Fc<br />

Ff<br />

Fp<br />

F Fc<br />

Ff<br />

Fp<br />

F Fc<br />

ap vc kappa<br />

158. Durch welche Formel wird die Schnittkraft Fc bestimmt? Erläutere die Bedeutung der<br />

einzelnen Faktoren.<br />

FEHLT<br />

kappa<br />

b<br />

h<br />

f<br />

vf<br />

ap<br />

Ff<br />

Fp


SAIYA.DE 41<br />

159. Skizziere beim Plan-Längsdrehen den Wirkrichtungswinkel!<br />

FEHLT<br />

160. Welche Prozesskenngrößen werden durch die Schneidteilgeometrie und welche durch die<br />

Maschineneinstellung beeinflusst?<br />

� Spanbildung, Spanablauf, Zerspankraft, Verschleiß<br />

161. Welche Materialien lassen sich durch Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide<br />

bearbeiten? Was ist eine notwendige Voraussetzung dafür?<br />

FEHLT<br />

162. Wie verhält sich die Schnittkraft Fc bei Stahl- und bei Aluminiumlegierungen in<br />

Abhängigkeit Zugfestigkeit und Härte der Werkstoffe?<br />

FEHLT<br />

164. Was ist eine Aufbauschneide? Wie entsteht diese?<br />

FEHLT<br />

165. Welche Schneidstoffe werden beim Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide<br />

verwendet?<br />

FEHLT<br />

166. Skizziere und erläutere den Vorgang der Spanentstehung an der Spanentstehungsstelle.<br />

Skizziere die Spanungs- und Spandicke, Schnittrichtung und Spanablauf über der Spanfläche.<br />

Zug<br />

Druck<br />

vf<br />

Spanfläche: Zug<br />

Freifläche: Druck


SAIYA.DE 42<br />

167. Die notwendige Wirkarbeit zum Zerspanen resultiert aus Verformungs- und Reibarbeit. In<br />

welche Elemente lassen sich diese unterteilen und wie verändern sich diese Bestandteile bei<br />

größer werdender Spanungsdicke?<br />

FEHLT<br />

168. Die Zerspankraft wird u.a. durch den Schervorgang in der Scherebene in Wärme<br />

umgesetzt. Wie wird die entstandene Wärme zu welchen Anteilen abgeführt?<br />

� durch Spanabfuhr (fast 70%)<br />

� durch Kühlung<br />

169. Was ist eine Aufbauschneide? Erkläre die Entstehung einer Aufbauschneide. Wie kann man<br />

diese vermeiden?<br />

FEHLT<br />

170. Bei der spanenden Bearbeitung (Drehen, Fräsen) setzt man für die<br />

Hochleistungsbearbeitung von Stahl und Aluminium vorrangig Diamant als Schneidwerkstoff<br />

ein. Richtig oder falsch? Antwort mit Begründung!!!<br />

FEHLT<br />

171. Nenne und skizziere die wesentlichen Spanarten!<br />

FEHLT<br />

172. Skizziere und benenne die wesentlichen Spanformen und gib eine Beurteilung, welche<br />

Spanformen für die Bearbeitung gut bzw. ungünstig sind.<br />

FEHLT<br />

173. Wodurch kann man die Spanform beeinflussen<br />

FEHLT<br />

174. Wodurch wird die Spanbarkeit eines Werkstoffes beschrieben?<br />

FEHLT

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