Spanlose Fertigungstechnik (Fach) / Kurzfragen (Lektion)

Scherbath

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• Nennen Sie die Hauptgruppen mit denen nach Din 8580 die Fertigungsverfahren eingeteilt werden! Urformen, Umfromen, Trennen, Fügen, Beschichten, Stoffeigenschaften ändern
• Beschreiben Sie die Methodik nach der die Hauptgruppen der Fertigungsverfahren in der Din 8580 differenziert werden! Klassifizierung der Fertigungsverfahrne anhand ihrer möglichen Zustandsänderung: Soffzusammenhang, geomet. Eigenschaften, Stoffliche Eigenschaften
• Nennen Sie für Jede Hauptgruppe ein Beispielverfahren mit einem typischen Bauteil und geben Sie den Werkstoff an! Urformen, Sandromgießen,Statorteil, Grauguß Umformen, Tiefzeihen, Karosserie, Aluminium Trennen, Cnc-Fräsen, Felgen, Aluminium Fügen, Nieten, Flugzeugaußenmantel, Aluminium Beschichten, Lackieren, Auto, Lack Stoffeigenschaften ändern, Härten, Zahnräder, Stahl
• Pulverbeschichten gehört zu welcher Hauptgruppe der Fertigungsverfahren nach DIN 8580? Begründen Sie ihre Einordnung! Beschichten, weil eine fest haftende Schicht eines formlosen Stoffes aufgetragen wird
• Wie konnte man schon vor Beginn der Neuzeit Monumentalstatuen durch Urformen Herstellen? Durch Mehrschichtenguss in Lehmform über Holzskelett
• Was ist der entscheidende Technologiesprung von der Kupferzeit zu Bronzezeit? Kupfer= Reinmetall, Bronze= Kupferlegierung
• Warum wurden die Leichtmetalle Al, Ti, Mg erst relativ spät entdeckt? weil sie nicht in Elementarer Form vorkommen
• Welche Vorteile hat die Gusstechnologie? komplizierte Geometrien möglich, geringer Aufwand zur Fertigbearbeitung, alle wichtigen Werkstoffe verwenbar, Wirtschaflichkeit, nahezu 100% Recycelbarkeit
• Welche Nachteile hat die Gusstechnologie? kleine Stückzahlen nicht wirtschaftlich, Qualtiätsprüfung aufwendig, keine engen Radien, mindest-Abkühlzeit, Gießform teuer
• Gliedern Sie die Gussverfahen anhand der verwendeten Formen und Modellen! Gießverfahen->Formate-Gießen->Stranggießen, Kokillenguss                                                                              ->Formgießen->Gießen in Dauerformen->Kokillenguss, Schleuderguss, Druckgus                                               ->Gießen mit verlorenen Formen-> Dauer-Modelle-> Hand Maschinenformen, Maskenformgießen                                     ->Verlorene Modelle->Vollformguss, Feingießen
• Warum hat die Konsturktion eine große Verantwortung für die Wirtschaflichkeit eines Produktes Die Konstruktion legt bereits 70-75% der Produktionskosten fest. ( durch Geometrie und Toleranzen)
• Warum sollte man genau überlegen ob Einsparungen im Konstruktionsprozess sinnvoll sind? Später anfallende Kosten durch falsche Konstruktion sind sehr viel höher als länger andauernde, dafür richtige Konstruktion
• Warum sind die Maß- und Formtoleranzen die beim Gießen erreicht werden in der Regel deutlich schlechter als beim spanenden Prozessen? Weil es ein Urformprozess ist und ducht schrumpfung nach dem Guss es nicht möglich ist so enge Toleranzen wie beim Trennprozess einzuhalten.
• Was versteht man unter Stahlfrischen, welchen Zweck dient es und wie wird es durchgeführt? (Suerstoff- oder Stickstoffzufuhr in das Roheisen, um Anteile unerwünschter Bestanteile zu verringern. Co, Mangan und Phosphoranteil nimmt ab durch Verschlackung) Stahlfrischen dient der Umwandlung von Roheisen in Stahl. Durch bestimmte Stoffe im Roheisen, Wie Kohlenstoff, Mangan oder Phosphor, werden negative Eigenschaften im Roheisen verursacht. Beim Stahlfrischen wird Sauerstoff unter hohem Druck in die Roheisenschmelze eingeblasen, die negativen Stoffe werden dabei verbrannt und in der Schlacke gebunden und können abgeschöpft werden. Beim Linz-Donawitz Verfahen werden zusätzlich Argon und Stickstoff von unten zugeführtum die Bildung von Eisenoxid zu verringern und die Reaktion zu beschleunigen.
• Mit welchem Prozess wird das Stahlfrischen häufig kombiniert? Sekundärmetallurgie
• Warum wird die Sekundärmetallurgie erst nach dem Frischen durchgeführt? Bei der Sekundärmetallurgie handelt es sich um Verfahren zum genauen Einstellen der Bestandteile der Schmelze und zu Qualitätssteigerung z.B. Legierungsbildng oder Entgasung. Da die Sekundärmetallurgie genauer als das Stahlfrischen ist und dieses verfeinert wäre es sinnfrei dieses vor dem Frischen druchzuführen.
• Wie werden die Form- und Gießverfahren anhand der Formwahl eingestellt? Nennen Sie für jede Gruppe je drei Verfahrensbeispiele! verlorene Form: Dauermodelle: Handformen: Kastenformen                                                                                                               Maschinenformen: kastenloses Formen                                                                                           Maskenformen: Croning-Verfahren                                                                                                   Verbundgießen                                                                                                        verlorene Modelle: Feingießen, Vollformgießen Dauerformen: ohne Modelle: Kokillengießen: Voll-Halb-Gemischtkokillen                                                                                       Druckgießen: Kaltkammer-Verfahren, Warmkammer-Verfahren                                                       Schleudergießen und Stranggießen                                                                                                 Verbundgießen
• Beschreiben sie das Streckblasverfahren zur Herstellung von Plastikflaschen! 1. Vorförmling der durc Spritzguss o.ä. hergestellt wurde, wird zuerst erhitzt mit infrarotstrahlung 2. Vorförmling wrd in werkzeug gefahren 3. Umfangsstreckung durch Luft und Länngstreckung durch Stempel (niedrige Temp. hohe Drücke) 4. Abkühlen und auswerfen
• was versteht man unter Kastenlosem Gießen Der verdichtete Formstoff wird als Formstoffballen aus dem Formkasten im Maschinenrahmen herausgedruckt und ohne Kasten weiterverwendet
• Welche entscheidenden Nachteil hast das Kastenlose Gießen? nur für Gussteile mit geringem Volumen geeignet alternativ: Sand mit Bindemittel
• Welche Aufgabe hat der Gusskern? Formt Bauteil-Innenkonturen die nicht duch die Formhälften dargestellt werden können
• Welche gegensätzlichen Eigenschaften werden von Gusskernen gefordert? Widerstandsfähig gegen erosion beim Gießen aber Entfernbarkeit bzw Kernverfall muss gegeben sein
• Welche Methoden werden zur Herstellung von Kernen verwendet? Nennen Sie jeweils zwei Beispielverfahren! Heißhärten: Hot-Box, Maskenformverfahen Kalthärtend: Cold-Box, Kaltharz Sonderformen: Ölsand, CO2 Sand
• Welchen Nachteil hast das Kaltharz (No-Bake) Verfahren gegenüber dem Cold-Box Verfahren Kaltharz benötigt starke Säuren zum aushärten. Diese sind schwer Flüchtig und reichern sich deshalb leich an
• Beschreiben Sie das Lost-foam-Gießverfahren! 1. Vorschäumen: Rohmaterial wird auf das 30Fache aufgeschäumt= geringere Dichte nötig das Metall den Schaum gründlich ersetzen kann 2. Fertigschäumen: Formwerkzeug wird mit dem geschäumten Schaum gefüllt und mit Wasserdampf verschwißt damit ein stabiles Modellteil entsteht 3. Kleben: einzelteile werden zu komplexem Modell verklebt, Hinterschneidungen möglich 4. Fügen: mehrere Rohmodelle werden an ein Eingusssystem angebracht um mehrere Bauteile bei einem Gießvorgang herzustellen 5. Schichten: Modell wird mit keramischer Schlichte umzogen damit kohlenwasserstoffe beim vergasen des Modells entweichen können, die Metallschmelze darf nicht durchdringen. Meist mit Käfig wegen Auftrieb 6. Einformen: Gießtaube wird mit bindemittelfreiem Quarzsand von oben befüllt. Formbehälter vibriert damit der Sand in alle Hohlräume rieseln kann 7. Gießen: Wärme der Schmelze zersetzt EPS Material. Schmelze steigt von unten nach oben in das Bauteil. 8. Ausleeren: Gusstaube wird von anhaftender Schlichte und Kreislaufmetall befreit und abgeschreckt. Sand wurd duch EPS Anteil nur anteilig Recycled
• Welche Vor- und Nachteile hat das Lost-foam Gießverfahren? Geometrisch komplizierte Teile mit einem Einteiligen Modell realisierbar, Unterschiedliche Formstücke können gleichzeitig gegossen werden Recycling des Sandes nur teilweise möglcih wegen EPS Anteil 
• Was unterscheiden Lost-foam- und Vollformguss? Lost-foam verwendet Bindemittelfreien Sand zum einformen. Volformguss verwendet Sand mit Bindemittel
• Warum ist der Zinkdruckguss deutlich wirtschaftlicher als der Kupferdruckguss? Zink ist billiger als Kupfer und hat einen Niedrigeren Schmelzpunkt, Dadurch sichd engere Toleranzen möglich.  Anspruchvolle Oberflächen sind in höherer Stückzahl in sehr kurzer Zeit herstellbar
• Skizzieren Sie eine Anlage zum Herstellen von horizontalem Schleuderguss und benennen Sie die Elemente der Skizze! Gießrinne, Laufschine, Kühlwasser, Kokillenlaufrollem, Kokille, Sandkern, Gussteil
• Warum kann bei Rohren mit großen Außendruchmessern beim Schleuderguss mit kleineren Drehzahlen gearbeitet werden als bei Rohren mit kleinem Außendruchmesser? je größer der Durchmesser desto geringer die kritesche Drehzahl - Je größer der Durchmesser desto größer ist die Zentripetalkraft bei gleichbleibender drehzahl
• Warum werden Gleitlagerbuchsen häufig im Schleudergussverfahren gegossen? unerwünschte Teilchen und Lunker sammeln sich an der inneren Oberfläche der Buchse
• Warum hat Schleuderguss eine höhere Festigkeit als Schwerkraftguss? Es entsteht ein Gefüge mit wesentlich weniger Poren, Lunkern und einem höheren Reinheitsgrad
• Was versteh man unter asymmetischem Schleuderguss und wo wird er verwendet? Metall wird im Schmelztiegel auf die richtige Gießtemperatur gebracht, danach wird die Schmelze mit hilfe der Fliekraft in die Gussform gedrückt
• Welche Phasen der Volumenkontraktion beim Gussprozess kennen Sie? Grenzen Sie die Phasen voneinander ab! Phase1: Flüssigkeitsschwindung: Diese Phase beschreibt das Abkühlen des flüssigen Metalls von der eingestellten Temperatur der Schmelze bis zu Liquidustemperatur. Phase 2: Erstarrungsschwindung: Diese Phase beschreibt den Beginn der Erstarrung von den Primärbestandteilen der Schmelze ab der Liquidustemperatur und endet bei der Solidustemperatur. Phase 3: Festkörperschwindung: Unterhalb der Solidustemperatur ist die gesammte Schmelze zu einem Gußteil erstarrt und zieht sich bis zur Raumtemperatur zusammen. Diese Festkörperschwindung muss bei der Herstellung des Modells berücksichtigt werden (lineares Schwindmaß)
• Welche der Volumenkontrakionsphasen muss bei der Konstruktion berücksichtigt werden Phase 3
• Warum ist das lineare Schwindmaß nicht nur vom Werkstoff sondern auch vom Gussprozess abhängig? Es ist vor allem vom Gussprozess abhängig: Wärmeleitfähigkeit vom Formwerkstoff, Wärmeinhalt des Gusswerkstücks und erstarrungsmodell sind maßgebend für das Schwindmaß
• Warum kann Gusseisen beim Abkühlen wachsen? Lamellen bzw Kugelwaschstum entsteht durch Grafit und Austenit Ausscheidung beim erstarren. Schnelle Abkühlung der Schmelze = viele Keime = feinkörniges Gefüge
• Welche Vorteile bietet ein feinkörniges Gussgefüge? höhere Festigkeit des Bauteils
• Erläutern Sie die Methode der Heuverschen Kreise! Der Erstarrungsmodul eines Querschnittbereiches zum Speiser hin muss Stetig zunehmen. Es werden Kreie in das Modell eingezeichnet die dem Geusstückquerschnitt entsprechen. Ihr Durchmesser muss ein bestimmtes Verhältnis einhalten, je nach Werkstoff und zum Speiser hin immer größer.
• Welches Ziel verfolgt man mit den Heuversschen Kreisen? Optimierung der Erstarrung zum Speiser hin, Einfache Wanddicken und Speiserabmessung
• Welche fünf grundlegenden Anforderungen sind an eine Gussgerechte Konstruktion zu stellen? 1. Formstoff gerechte Gestaltung: Welcher Aufwand ist zur Formherstellung notwendig? z.B Aushebeschrägen 2. Gießgerechte Gestaltung: Fließt die Schmelze wie vorgesehen in die Form? Z.B minimale Wanddicke
• Welche fünf grundlegenden Anforderungen sind an eine Gussgerechte Konstruktion zu stellen? 1. Formstoff gerechte Gestaltung: Welcher Aufwand ist zur Formherstellung notwendig? z.B Aushebeschrägen 2. Gießgerechte Gestaltung: Fließt die Schmelze wie vorgesehen in die Form? Z.B minimale Wanddicke  3. Erstarrungsgerechte Gestalgung: Kann das Gefüge wie geplant erstarren? z.B Speisersystem 4. Putzgerechte Gestaltung: Wie hoch ist der Aufwand beim Putzen der Gussteile? Z.b. Bruchkerben am Angusssystem 5. Bearbeitungsgerechte Gestaltung: Wie hoch ist der Aufwans zur mechanischen Nachbearbeitung? z.B Spannflächen und ebene Flächen im Bohrungsbereich
• Nennen Sie 15 Grundregeln für die gussgerechte Konstruktion und begründen Sie kurz warum die Regel aufgestellt wurde! geometrische einfache Grundkörper verwenden, möglichst ebene Flächen, keine Schroffen Wanddicken übergänge, keine Materialanhäufungen, scharfe Kanten und Kerben vermeiden, Rippendicken kleiner als Wanddicken, Abrundungen und Formschrägen beachten, Hinterschneidungen und geschlossene Hohlräume vermeiden, bei Dauerformen möglichst keine Kerne, Kerne so einfach wie möglich, Kerne stabil in der Form lagern, bei Gusseisen Zugspannngen vermeiden, Sannmöglichkeiten für die Bearbeitung vorsehen, Werkzeugauslauf für Fräser vorsehen, Gussverbundschweißung bei komplizieren Teilen, Gussteile müssen prüfbar sein
• Schreiben Sie eine Werkstoffübersicht von Eisen-gusswerkstoffen! Gusseisen mit Lamellengraphit - GJL (Grauguss, alte Bezeichnung GG) Gusseisen mit Vermiculargraphit - GJV (alt GGV) Gusseisen mit Kugelgraphit - GJS (Sphäroguss, alte Bezeichn. GGG) ADI (ausferritisches Gusseisen mit Kugelgraphit) Temperguss - GJMB/GJMW (alte Bezeichn. GTS/GTW) Austenitisches Gusseisen Verschleißbeständiges Gusseisen, Stahlguss - GS
• Übersetzen Sie folgende Gusswerkstoffbezeichnungen der alten Norm (DIN 169x) in die neue europäische Normung DIN1560: GG-25, GGG60-3, GGV-250, GGG-240HV, GTW-300-3, GTB-280 GG-25 -> EN-GJL 250 GGG60-3 -> EN-GJS 600-3 GGV-250 -> EN-GJV 250 GGG-240HV ->EN-GJS 240 HV GTW-300-3 -> EN-GJMW 300-3 GTB-280 -> Bibts nich auf google
• Wie lautet die englische Bezeichnung der Werkstoffe? Erläutern Sie den Aufbau der neuen Europäischen Normung für Gusswerkstoffe nach DIN EN 1560 1. Position: Vorsilbe: EN-für Europäische Norm 2. Position: Werkstoffart: G=Gusswerkstoff, J=Eisen, GJ= Gusseisen 3. Position: Grafitstruktur: L=Lamellengrafit, S=Kugelgrafit, M=Temperkohle, V=Vermiculargrafit,   N=Grafitfrei, Y= Sonderstruktur 4. Position: ggf Zeichen für Mikro- oder Makrogefüge, hier nicht spezifizeirt 5. Position: Allgemeines zu mech. oder chem. Anforderung, z.B. 200 = Mindestzugfestigkeit 200N/mm^2 6.Position: Zusätzliche Anforderungen, hier nich spezifizeirt
• Was sind die besonderen Eigenschaften von Weißem Temperguss GJMW? Dichte: 7,4 kg/dm^3 Schmelzpunkt: 1300°C Gießtemperatur: etwa 1400°C Zugfestigkeit: 340-640N/mm^2 Bruchdehnung: 2-15% Schwidmaß: 1-2% Weißen Temperguss glüht man in einer Sauerstoff abgebenden Atmosphäre, wodurch den Gussstücken der Kohlenstoff entzogen wird. Dadurch nähern sich die Eigenschaften denen des Stahls an.  Dünnwandige Gussteile von guter Schwingfestigkeit für spanende Bearbeitung auf transferstraßen; aufgrund der Duktilität wird er für Bauteile verwendet, die dynamischen Beanspruchungen ausgesetzt sind und hohen mechanischen Kräften widerstehen müssen Z.B Fahrwerks oder Lenkungsteile. Temperguss ist gut schweißbar.
• Was ist Rapid Prototyping dt. schneller Modellbau = schnellstmöglich und ohne manuelle Umwege oder Formen von der CAD Zeichnung in ein Werksück umzusetzen
• Was ist Time to Market? Zeit von Idee bis zum Punkt auf dem Markt, wo Geld verdient wird.  Produktentwicklungszeit ist wichtiger als Wettbewerbsfaktor die scnellen fressen die langsamen, nicht die großen die kleinen
• Welche Randbedingungen bei der Produktentwicklung führen zu dem Fokus auf Time to Market? nicht konkrete oder sich schnell ändernde Kundenwünsche Wachsende Bedeutung von Design und Individualisierung  In Teilbereichen schnelle technische Entwicklung Umweltaspekte Sinkende Produktlebensdauer Preisverfall und Kostendruck Rechtliche Randbedingungen und Normen

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