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