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Fertigungstechnik (Subject) / 8 Wärme und Oberflächenbehandlung (Lesson)

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  • Welche 2 Arten der Härtung gibt es und jeweiliges Grundprinzip zudem 3 Ziele für Oberflächenbehandlung nennen Härtung über Phasenumwandlung (Eisenbasiswerkstoffe): Steigerung der Härte und Festigkeit durch diffusionsgesteuerte und diffusionslose Umwandlung Härtung über Ausscheidungsverfestigung (Aluminiumwerkstoffe): durch gezielte Einstellung eines Gefüges mit kleinsten, fein verteilten Teilchen beruhend auf diffusionsgesteuerten Entmischungsvorgängen Steigerung von Härte Festigkeit Bearbeitbarkeit
  • 3 Phasen der Wärmebehandlung Erwärmen, Halten, Abkühlen
  • 4 Basisgrößen der Temepraturverteilung   Wärmeleitfähigkeit   Wärmekapazität   Umwandlungswärme   Wärmeübergangskoeffizient
  • Was ist Austenitisierung? Austenitisierung: Erwärmen und Halten bis Werstoffgefüge austen-tisch wird und Kohlenstoff mehr oder weniger vollständig in Lösung nimmt
  • 3 Phasen des Abkühlvorgangs in flüssigen Medien, deren Siedepunkt unterhalb der Härtetemperatur liegt 1.  Dampfhautphase: aus Filmsieden -> wärmeisolierende Dampfhaut, Abkühlwirkung ist gering 2.  Kochphase: intensiver Wärmeübergang, stärkere Abkühlwirkung (Blasensieden) 3.  Konvektionsphase: konvektiver Wärmeübergang mit geringerer Abkühlgeschwindigkeit als in der Kochphase
  • Grundprinzipien Glühen und 4 ziele nennen   Wärmebehandlung bestehende aus Erwärmen auf bestimmte Temperatur, Halten und Abkühlen in der Weise, dass  o  Zustand des Werkstoffes bei Raumtemperatur dem Gleichgewichtszustand näher ist  o  und gleichmäßig ausgebildetes Gefüge entsteht o  örtliche Unterschiede der Konzentration bestimmter Legierungselemente verringert/beseitigt werden o  Verformungen/Eigenspannungen verringert/beseitigt werden
  • 4 Arten des glühens Normalglühen Weichglühen Spannungsarmglühen Diffusionsglühen
  • Grundlagen Härten - was bewirkt eine zu niedrige / zu hohe Härtetemperatur   Wärmebehandlung bestehend aus Austenitisieren und Abkühlen, sodass eine Härte-zunahme durch Umwandlung des Austenits in Matensit  oder ggf. Bainit erfolgt o  ausreichende Härte und Festigkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen erreichen   zu niedrige Härtetemperatur -> ungehärtete Werkstoffbereiche (Weichfleckigkeit)   zu hohe Härtetemperatur -> grobnadeliges Härtegefüge mit hoher Sprödigkeit
  • Grundprinzip Vergüten Härten und Anlassen bei höherer Temperatur um gewünschten mechanischen Eigen-schaften, insbesondere hohe Zähigkeit und Duktilität, zu erreichen, danach langsam abkühlen
  • Grundprinzip des Randschichthärtens und 2 Zwecke nennen   Härten mit auf die Randschicht begrenzten Austenitisieren   Zweck o  harte, druckeigenspannungsbehaftete Randschicht auf duktilem Kern erzeugen o  ggf. Steigerung der Verschleißbeständigkeit
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  • 5 Verfahrensarten des Randschichthärtens erläutern o  Induktionshärten   Erwärmung der Randschicht in Spule durch induzierte Wirbelströme auf Austenitisierungstemperatur   Abschrecken in Wasserbrause oder Tauchbad   Temperatur höher als beim normalen Härten o  Flammhärten   Erwärmung der Oberfläche mittels Gas-Sauerstoffflamme   Abschrecken in Wasserbrause o  Tauchhärten o  Laserstrahlhärten   gehört zur Gruppe der Kurzzeithärteverfahren   Härten durch Selbstabschreckung o  Elektronenstrahlhärten
  • Was ist Einsatzhärten und welche 3 Verfahren gibt es plus spezifikationen Aufkohlen oder Carbonitrieren (Anreicherung der Randschicht gleichzeitig mit Kohlenstoff und Stickstoff) mit anschließender, zur Härtung führender Behandlung o  Direkthärten   wirtschaftlich   hohes Verzugspotential o  Einfachhärten   hohe Kosten   Kornfeinerung durch Wiedererwärmung o  Doppelhärten   optimale Rand- und Kerneigenschaften einstellbar   hohe Kosten   hohes Verzugspotential   kaum noch industriell angewandt
  • Was ist Nitrieren und welchen Zwecke / Ziele verfolgt das Verfahren?   thermochemisches Behandeln zum Anreichern der Randschicht eines WS mit Stickstoff   Zweck: Erzeugung harter, verschleißfester Randschichten in WS, die wenig Verzug durch Wärmeeinwirkung erfahren dürfen   Ziel: Verschleißverhalten, Festigkeitsverhalten und Korrosionsverhalten verbessern
  • Was ist Thermomeschanische Behandlung? Welche 2 Verfahren gibt es? Umformbehandlung, bei der die Endumformung in einem bestimmten Temperaturbereich durchgeführt wird, die zu einem Werkstoffzustand und somit zu bestimmten Werkstoffeigenschaften führt, die durch eine Wärmebehandlung allein nicht erreicht werden können und auch nicht wiederholbar sind Kontrolliertes Walzen Presshärten
  • 6 Einflussfaktoren auf die Wärmebehandlungsauswahl   Festigkeit   Verschleißbeständigkeit   Nachfolgende Bearbeitungsschritte   Produktionskosten   Anlagenverfügbarkeit   Prozesszeiten
  • Welche Vorteile für die Bauteileigenschaften ergeben sich aus der Wärmebehandlung von Bauteilen=? (2-2)   Verbesserung wie hohe Standfestigkeit und Biegefestigkeit   Verbesserung wie hohe Dauerschwingfestigkeit und gute Zug- und Kerbschlagzähigkeit   Verzug und Härterisse   schwierige Zerspanbarkeit
  • Wozu dienen mechanische Oberflächenbehandlungsverfahren Steigerung der Schwingfestigkeit Verschleißbeständigkeit Korrosionsbeständigkeit Schweißfunktionen
  • Grundlagen Kugelstrahlen und 2 Arten von Strahlmitteln nennen   Beschleunigung von Strahlmittelpartikeln mittels Strahlanlage auf Strahlgutoberfläche   Strahlmittel: unterschiedliche harte metallische oder keramische, meist runde Teilchen
  • 3 Einflussgrößen auf das Kugelstrahlverfahren nennen Strahlanlage (Zeit, Düsenabstand) Strahlmittel (Kornhärte, Korngröße) Strahlgut (Härte, Temp)
  • 4 Kugelstrahlanlagen nennen und die Faktoren für die übertragene Energie bei Strahlverfahren nnen (5) Kugelstrahlanlagen   Schleuderradanlage   Druckluftanlage   Injektoranlage   Injektorgravitation  Abhängigkeiten der übertragenen Energie bei Strahlverfahren von   Masse   Auftreffgeschwindigkeit   Auftreffwinkel   Härte der Strahlmittelkörper   Oberflächenbeschaffenheit des Strahlgutes
  • 4 Anforderungen an Strahlmittel   möglichst kugelige Form   mindestens Härte des Bauteils   darf Bauteil nicht unzulässig verunreinigen   Feinanteil im Strahlmittel möglichst gering
  • wozu dienen Walzverfahren bei der mech. Oberflächenbeh. + Ziel nennen spanloses Fertigungsverfahren, bei dem WS-Randschicht durch ein- oder mehrfaches Überrollen von Walzkörpern vorgegebener Geometrie unter definierten Anpresskräf-ten plastisch verformt wird Ziel: durch Einbringen von Verfestigungen und Druckeigenspannungen in überrollten Querflächenschichten wird besonders das Dauerschwingverhalten der Teile verbessert
  • 2 Verfahrensvarianten der Walzverfahren nennen o  Einstichverfahren für stark gekerbte Bauteile (Hohlkehlen) o  Vorschubverfahren für glatte und schwach gekerbte Bauteile
  • Grundprinzip Ultraschallkugelstrahlen und 3 Vorteile nennen   Oberflächenverfestigung unregelmäßiger Bauteilgeometrien mittels einer Sonotrode und eines Resonators und Stahlkugeln als Strahlmittel   im Vergleich zum Kugelstrahlen: glattere Oberfläche   Eindringtiefe von Verfestigungen und Druckeigenspannungen größer   größere Lebensdauer
  • Vorteile der Ultraschallimpulsverfestigung (3)   geringe Bauteilbelastung   keine Anforderungen an Arbeitsumgebung   kostengünstig
  • Wie werden die Wärmebehandlungsanlange (Industrieöfen) unterteilt? Standöfen (Kammerofen, Schachtofen) Durchlaufofen (Rollenherdofen, Tunnelofen)
  • Was versteht man unter Laserschockbehandeln? berührungsloses Mechanisches Oberflächenbehandlungsverfahren WZ: Kurz gepulster Laserstrahl verfestigt metallische Oberflächen
  • Wo kommt das Ultraschallimpulsverfahren mi Handheld-Geräten zum Einsatz und was sind die wesentlichen Vorteile? Nachbehandlung von schweißnähten Geringe Bauteilbelastung Keine Anforderungen an Arbeitsumgebung Kostengünstiges Verfahren

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