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FTE101 Einführung und Urformen (Subject) / Fertigungstechnik 1 (Lesson)
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- Welche geometrischen Fertigungsfehler sind grundsätzlich zu unterscheiden? Nenne je ein Beispiel. Maßfehler:Längen-,Abstands-oder Durchmesserabweichung, Formfehler:Zylindritäts-oder Parallelitätsabweichung, Lagefehler:Bohrbild versetzt oder Absätze gegenüber der idealen Lage, Lauffehler:Plan-oder Rundlaufabweichung Rauheit:Oberflächentopografie weicht vom idealen Profil ab,Rauheit zu gering oder zu groß
- Worauf ist bei der Messung der Rauheit an einer technischen Oberfläche mit einem Tastenschnittgerät zu achten? Wahl der richtigen Rauheitsbezugslänge/Messstrecke, Wahl der richtigen Messrichtung,bei periodischen Oberflächenprofilen quer zum Rauheitsprofil(zb Drehriefen), Wahl der richtigen Tastnadel(Verrundung), Wahl der richtigen Grenzwellenlänge(Cut-off) zur Trennung von Welligkeits-und Rauheitsprofil.
- Häufig werden neben der Geometrie weitere Materialeigenschaften bei der Bearbeitung durch mechanische oder thermische Einwirkung verändert.Nenne Beispiele: Mechanische Eigenschaften:Erhöhte Zugfestigkeit nach Kaltumformung und Kaltverfestigung des Materials; Härte:Veringerte Härte nach Wärmebehandlung oder erhöhte Härte nach Kaltumformung und Kaltverfestigung; Eigenspannungen:Spannungsrissbildung oder Verformung durch thermisch oder mechanisch induzierte Eigenspannungen,zb nach dem Gießen ,Schweißen oder Schleifen; Chemische Zusammensetzung:Verzunderung durch Oxidbildung beim Schmieden,Schlackebildung beim Gießen.
- Wie setzen sich die Herstellkosten eines zu fertigenden Produktes nach REFA zusammen und welche unternehmerischen Prozesse werden durch die Kenntnis der Herstellkosten ermöglicht? Die Herstellkosten setzen sich aus den Materialkosten und den Fertigungskosten zusammen.In die Fertigungskosten gehen die Losgröße,die Rüst-und Stückzeiten sowie die Kosten für die Belegung eines Betriebsmittels oder Arbeitsplatzes pro Zeiteinheit(zb Maschinenstundensätze) ein. Durch Kenntnis der Hertsellkosten ermöglichte unternehmerische Prozesse und Entscheidungen: Preisbildung / Entscheidung über Fremdbezug oder Eigenfertigung / Freigabe einer Konstruktion für die Produktion / Nachkalkulation eines produzierten Auftrags / Auswahl und Bewertung von Fertigungsalternativen.
- Nenne die wichtigsten Bestandteile des Gießsystems und deren Aufgabe. Einguss:Eintritt der Schmelze in die Form, Filter:Zurückhalten von Schlacke und anderen Verunreinigungen, Lauf:Führen der Schmelze zum Anschnitt, Anschnitt:möglichst laminares Befüllen der Formkavität, Speiser:Ausgleich der bei der Abkühlung der Schmelze un der Erstarrung auftretenden Volumenschwindung.
- Was sind Lunker und wie kann man sicherstellen,daß diese nicht zum Ausschuss führen? Lunker sind Schwindungshohlräume,die bei der Erstarrung der Schmelze entstehen.Da Lunker nahezu unvermeidlich sind,muß dafür gesorgt werden daß sich diese nicht im Bauteil bilden,sondern im abzutrennenden Gießsystem.Dafür sieht man Speiser vor.Da der flüssige Werkstoff dort zuletzt erstarrt ,bilden sich die Lunker dort.
- Nenne 5 Gusseisenwerkstoffe.Wodurch unterscheiden sich diese aus metallurgischer Sicht und wie entstehen sie aus der Schmelze? Lamellarer Grauguss,globularer Grauguss,Vermikularguss und Temperguss..Die 4 erstgenannten unterscheiden sich durch Form und Größe der Grafiteinlagerungen im Gefüge.Die Ausprägung der Grafiteinlagerungen wird durch Zugabe von Legierungselementen und die Abkühlbedingungen der Schmelze beeinflusst. Temperguss entsteht durch Impfen der Schmelze mit Wismut und eine nachgelagerte Wärmebehandlung(Tempern),bei der der Grafit bei hohen Temperaturen zerfällt und sich gleichmäßig im Gefüge verteilt. Durch entkohlendes Tempern entsteht der bis zu gewissen Wanddicken schweißbare weiße Temperguss.
- Nach welchen Kriterien lassen sich Gießverfahren allgemein einteilen?Nenne jeweils Beispiele. Verlorene Form (Sandguss,Feinguss,Vollformguss) oder dauerhafte Form(Schleuderguss,Druckguss,Kokillenguss), Verlorenes Modell(Feinguss,Vollformguss)oder wiederverwendbares Modell(Sandguss,Maskenformverfahren), Schwerkraftguss(Sandguss,Feinguss,Kokillenguss),Druckguss(Druckguss im Warm-,Kaltkammerverfahren)oder Gießen unter zusätzlicher Bewegung(Schleuderguss)
- Welche Fehler können durch Missachtung der Regeln zum erstarrungsgerechten Konstruieren von Gussteilen entstehen? Lunkerbildung:durch Schrumpfung in Materialanhäufungen ohne die Möglichkeit,fehlenden Werkstoff nachzuspeisen. Formabweichung:durch fehlende Berücksichtigung des Schwindmaßes. Verzug:durch Eigenspannungen aufgrund ungleichmäßiger Abkühlung. Rissbildung:aufgrund von Schrumpfspannungen an scharfen Ecken in der Form.
- Nenne 3 Maßnahmen,die eine gute Bearbeitbarkeit von Gussteilen ermöglichen. Einspannflächen vorsehen, ebene Bearbeitungsflächen senkrecht zur Vorschubrichtung des Werkzeuges vorsehen, Bearbeitungszugaben vorsehen, Gusswerkstoffe mit guten Zerspanungseigenschaften auswählen.
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- Beschreibe den Prozess des Feingießens.Wann setzt man Feingießen ein? Feingießen ist ein Verfahren mit verlorenem Modell und verlorener Form.Die Modelle werden aus einem niedrig schmelzenden Werkstoff(zb Wachs) hergestellt.Meist werden mehrere Modelle zu einer Traube gefügt.Diese Modelltraube wird mehrmals in einen Keramikschlicker getaucht und besandet.Die dabei entstehende Form wird getrocknet.Der Modellwekstoff wird aus der Form ausgeschmolzen,die Form gebrannt,um ihr Festigkeit zu verleihen.In die meist noch heiße Form gießt man das flüssige Metall.Nach dem Abkühlen wird die keramische Form mechanisch entfernt. Durch Feingießen stellt man endabmessungsnahe Teile in der Serie her,die daher keine aufwendige Nacharbeit mehr erfordern.Die Werkstücke sind eher klein.
- Was ist Kokillengießen? Wann wendet man es an? Nennen Sie drei Kokillengießverfahren. Kokillengießen ist Gießen in eine meist metallische Dauerform (Kokille).Aufgrund der teuren Form wird das Kokillengießen in der Großserie eingesetzt. Bevorzugt werden Werkstoffe gegossen, die die Form nicht zu stark thermisch belasten. Das sind z. B. Aluminium, Magnesium, Zink oder Kupfer.Verfahren: Schwerkraftkokillengießen, Druckgießen, Niederdruckgießen, Schleudergießen, Stranggießen.
- Erläutern Sie den Unterschied zwischen Druckgießen im Warmkammer- und im Kaltkammerverfahren. Beim Warmkammerverfahren befindet sich die Druckkammer, aus der die Schmelze in das Formwerkzeug gedrückt wird, in der Schmelze. Es eignet sich vor allem für niedrigschmelzende Metalle (Zink, Zinn, Blei), um den Druckkolben nicht thermisch zu stark zu belasten.Beim Kaltkammerverfahren liegt die Druckkammer außerhalb der Schmelze und muss für jeden Schuss befüllt werden. Daher eignet sich das Verfahren für höher schmelzende und reaktionsfreudige Werkstoffe (Kupfer, Aluminium, Magnesium).
- Wie stellt man bei Stranggießen sicher, dass der Gusswerkstoff in der Kokille erstarrt und nicht die Erstarrungsfront nach vorne aus der Kokille herausgeschoben wird? - Hohe Kühlleistung durch Wasserkühlung der Kokille - Steuerung der Abzugsgeschwindigkeit
- Welche Gießverfahren ermöglichen gratfreie Bauteile und warum? Bei Verfahren mit geteilter Form (zb Spritzdruckguss,Kokillenguss,Sandguss)entsteht durch die Teilungsfuge der beiden Formhälften ein Grat. Gratfreie Werkstücke liefern daher die Gießverfahren mit einer ungeteilten, einteiligen Form ohne Teilungsfuge wie z.B. Vollformgießen und Feingießen(Wachsausschmelzverfahren)
- Was ist bei der Erzeugung eines thixotrophen Werkstoffzustands zu beachten? Was ist Thixotrophie? Auswahl einer geeigneten Legierung, die ein Phasengemisch flüssig-fest zwischen Liquidus- und Solidustemperatur aufweist. Die feste Phase muss eine runde Form aufweisen. Eine exakte Temperaturführung ist sowohl bei Herstellung des Vormaterials als auch bei der Wiedererwärmung erforderlich. Meist unterstützen geringe Zugaben von Legierungselementen zur Kornfeinung und geregeltes Rühren die Erzeugung des thixotropen Zustands. Thixotropie ist die Eigenschaft bestimmter Fluide, die Viskosität mit steigender Scherbeanspruchung zu verringern.
- Nennen Sie mind. drei Pulververdichtungsverfahren und beschreiben Sie diese kurz. einseitiges Pressen: Druckbeaufschlagung auf das Pulver von einer Seite, Dichteverteilung im Grünling ungleichmäßig; Anwendung bei kleinen und mittelgroßen flachen Teilen;koaxiales Pressen: Zwei entgegengesetzt wirkende Druckstempel pressen das Pulver; gleichmäßigere Dichteverteilung im Grünling; Anwendung bei kleinen und mittelgroßen Teilen;isostatisches Pressen: allseitige Druckbeaufschlagung in einem Druckmedium, wird kalt oder heiß durchgeführt;Pulverspritzgießen: Organisch gebundenes Pulver wird mit einer Extruderschnecke plastifiziert und in die Form gespritzt.
- Welche Vorteile bietet die Pulvermetallurgie gegenüber urformenden,umformenden und spanenden Fertigungsverfahren? - Werkstoff muss nicht aufgeschmolzen werden - Werkstoffausnutzung ca. 100% - homogene Verteilung der Legierungselemente im Werkstück - komplexe, endformahe Geometrie möglich - definierte Porosität möglich - Gradientenwerkstoffe möglich
- Erläutern Sie das Prinzip des selektiven Lasersinterns. Ein räumliches Bauteil entsteht durch schichtweisen Aufbau aus Metall- oder Keramikpartikeln, die in der Ebene punktuell mittels eines Laserstrahls gesintert werden und dadurch eine stoffliche Verbindung eingehen. Durch Absenken des Bauteils, Belegen mit einer neuen Pulverschicht und intermittierendes Sintern durch den in der Ebene gesteuerten Laserbrennfleck entsteht schichtweise das Bauteil. Vorteile und Anwendungsgebiete des Selektiven Lasersinterns: Fertigung von Bauteilen in Losgröße eins (z. B. für Prototypen) aus Metallen und Keramiken möglich. Herstellung von Hinterschneidungen und Hohlräumen möglich, die mit keinem anderen Fertigungsverfahren (Gießen, Zerspanung) herstellbar sind.
- Das Abnehmen einer festen Schicht oder eines Werkstücks von einem Negativ erfordert üblicherweise, dass es keine Hinterschneidungen gibt. Welche Möglichkeiten gibt es beim Galvanoformen, dennoch Werkstücke mit Hinterschneidungen herzustellen? verlorene Form: Die Form wird durch Zerstörung (Ausschmelzen, Ätzen) vom Werkstück entfernt. Dauerform: Es wird eine flexible Gummiform verwendet, die unter reversibler Verformung vom Werkstück entfernt wird.
- Das Abnehmen einer festen Schicht oder eines Werkstücks von einem Negativ erfordert üblicherweise, dass es keine Hinterschneidungen gibt. Welche Möglichkeiten gibt es beim Galvanoformen, dennoch Werkstücke mit Hinterschneidungen herzustellen? verlorene Form: Die Form wird durch Zerstörung (Ausschmelzen, Ätzen) vom Werkstück entfernt. Dauerform: Es wird eine flexible Gummiform verwendet, die unter reversibler Verformung vom Werkstück entfernt wird.
- Benenne den Unterschied von Modell und Form bei Gießverfahren. Verlorene Formen sind solche, die nach dem Guss zerstört werden, Dauerformen solche, die mehrere Male ausgegossen werden können. Verlorene Formen benötigen ein Modell, Dauerformen nicht.Ein Modell ist ein Gegenstand der genau so aussieht, wie derjenige Gegenstand den man in Metall gießen möchte.Als Form bezeichnet man das dreidimensionale Negativ eines Modells. Durch Füllen der Form entsteht das Gussstück, auch Rohguss oder Gussrohling genannt.Wird mit Dauermodellen gearbeitet, dann wird die Form, nachdem sie ausgehärtet ist, nochmals geöffnet und das Modell entnommen.
- Beschreibe das Sandgießen in Stichworten. -eines der ältesten Urformverfahren -für nahezu alle metallischen Werkstoffe wirtschaftlich. -verfahren mit verlorener Form,aber meist Dauermodell -Form geteilt.-formkasten wird mit Sand-Binder-Gemisch gefüllt. -formstoff wird verdichtet durch Rütteln, Pressen, Stampfen oder mit Druckluft. -werkstück nur nach Zerstörung der Form zu entnehmen.-prinzipiell keine Gewichtsbeschränkungen. -beliebig große Werkstücke . -handformen bei Einzelteilen und kleinen Serien . -kleine bis große Serien mit Maschinenformen.
- Beschreibe das Verfahren des Vollformgießens in Stichworten. -verfahren mit verlorenem Modell und verlorener Form. -Modell wird vor Abguss nicht aus Form entfernt,wird bei Formfüllung durch heiße Schmelze zerstört. -Modell aus expandiertem Polystyrol oder anderen aufgeschäumten Kunststoff -Ähnlich der Herstellung von Feingießformschalen -Sand benötigt keinen Binder, wodurch wenig schädliche Emissionen entstehen. -Kerne sind beim Vollformguss nicht erforderlich. -Verdichtung des Formsandes nicht erforderlich -Modell gibt Form Stabilität, da das Modell der Form Stabilität verleiht -keine Grate
- Beschreibe das Feingießen/Gießen nach dem Wachsausschmelzverfahren in Stichworten. -verfahren mit verlorenem Modell und verlorener Form. - Gussteile mit guter Oberflächenqualität und guter Maßgenauigkeit. -Modell aus niedrig schmelzendem Werkstoff (z.B. Wachs, thermoplastischer Kunststoff) - In der Fertigung von Einzelwerkstücken dient dieses direkt der Erzeugung einer Gussform aus Keramik. In der zumeist üblichen Serienfertigung werden hingegen viele einzelne Modelle beispielsweise durch Spritzgießen hergestellt und mit dem Gießsystem zu sogenannten Trauben zusammengesetzt. Das Modell oder die Modelltraube taucht man zur Erzeugung der Formschale (Gussform) in eine keramische Überzugsmasse (Schlicker), besandet und trocknet diese. Diesen Vorgang wiederholt man mehrfach, bis die Formschale eine ausreichende Wandstärke (ca. 7 bis 10 mm) erreicht hat. Durch Feingießen lassen sich nahezu alle Metalle zu Gussstücken im Grammbereich bis hin zu etlichen Kilogramm verarbeiten. Wirtschaftlich wird es bei mittleren bis großen Serien – da eine Spritzgussmaschine und ein Modellwerkzeug erforderlich sind – von geometrisch relativ komplexen Werkstücken angewandt. Die Toleranz liegt bei rund 0,3 bis 0,7 Prozent.
- Ordne die folgenden Gießverfahren den jeweiligen Formen zu : 1)Verlorenes Modell und verlorene Form: 2)Dauerform: 3)Dauermodell und verlorene Form: Druckgießen , Sandgießen , Vollformgießen , Schleudergießen , Kokillengießen , Feingießen , Schleudergießen , Stranggießen. 1)Verlorenes Modell und verlorene Form: Vollformgießen , Feingießen 2)Dauerform: Druckgießen , Schleudergießen , Kokillengießen , , Schleudergießen , Stranggießen 3)Dauermodell und verlorene Form: Sandgießen