Fertigungstechnik (Fach) / Trennen (Lektion)
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Grundlagen
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- Definition Trennen - Aufhebung des örtlichen Zusammenhalts eines Werkstücks → das Volumen des Ausgangswerkstücks wird verkleinert
- Definition Zerteilen Mechanisches Trennen ohne Entstehung von Spänen
- Verfahrensvarianten des Scherschneidens Abschneiden Ausschneiden Lochen Einschneiden
- Definition Spanen mechanisches Bearbeitungsverfahren, bei dem ein Werkstück durch Abtragen von überflüssigem Material in Form gebracht wird
- Definition Abtragen Abtrennen von Stoffteilchen von einem festen Körper auf nichtmetallischem Wege
- Arten des thermischen Abtragens Abtragen durch Gas: Brennhobeln, Brennschneiden Abtragen durch Funkenentladung: Erodieren Abtragen durch Strahl: Licht, Laser, Elektronen
- Definition und Verfahren des chemischen Abtragens - chemische Reaktion zwischen Wirkmedium und Werkstückstoff ablaufen → Verbindung muss leicht zu entfernen sein um Werkstoffteilchen abzutrennen - Mindestens eine Komponente der Verbindung ist elektrisch nichtleitend - Verfahren: Ätzen thermisch-chemisches Entgraten
- Definition elektrochemischen Abtragens Auflösung eines als Anode gepolten metallischen Werkstoffs ine einem elektrisch leitenden Medium
- Verfahren der Funkenerosion - Senken (Gravieren, Bohren) → Form abbildendes Verfarhen Werkzeugelektrode wird als Negativ im Werkstück abgebildet Vorschub nur im Werkzeug - Schneiden → Form erzeugendes Verfahren ("Drahterodieren") Erzeugung der gewünschten Form durch Führung des Drahtes entlang einer programmierten Strecke durch die Bearbeitungsmaschine Vorschub des Werkzeugs als auch des Werkstücks
- Definition Funkenerosion Abbildendes Formgebungsverfarhen, bei dem sich die Werkzeugelektrode in der Werkstückelektrode abbildet
- Ablauf Funkenerosion Werkstückanode und Werkzeugkathode werden in einem Dielektrikum auf einen Arbeitsspalt (0,0004-0,5mm) gebracht Werkstück und Werkzeug sind an eine Spannungsquelle angeschlossen Beim Erreichen des Arbeitsspalt springt ein Lichtbogen von der Werkzeugelektrode auf das Werkstück wodurch Material abgetragen wird Der Lichtbogen erzeugt punktuell eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes → charakteristische Krater entstehen
- Beschreibung und Aufgaben des Dielektrikum Nichtmetallische Substanz, deren Ladungsträger nicht frei beweglich sind (→ schwach- oder nichtleitend) Aufgaben: gezielte Plasmablidung Transport des Werkstoffs Kühlung des Werkstoffs
- Mechanismus im Dielektrikum Ab überschreiten der Dissoziations- und Ionisationsenergie des Dielektrikums erfolgt der Durchschlag → Elektronen-/Ionentransport!
- Phasen des Durchschlags - Aufbauphase ("Aufbau eines elektrischen Feldes") Spannung liegt an (Leerlaufspannung) Strom = 0 Arbeitsspalt wird erreicht Spannung fällt Strom steigt an - Entladephase ("Funkenüberschlag zwischen Werkzeug und Werkstück, Aufschmelzen des Werkstoffs") Spannung und Strom nehmen einen konstanten Wert an Plasmakanal entsteht → Metall schmilzt und verdampft Gasblase entsteht → unterstützt das Plasma und gleichzeitge Unterstützung des Materialabtrags - Abbauphase ("Vollständige Entladung des Entladekanals, Explosionsartige Verdampfung der Schmelze2) Spannung und Strom = 0 → Vergrößerung des Arbeitsspalts Herausschleudern des verdampften und geschmolzenen Materials, Transport durch Dielektrikum Wirtschaftlichkeit dadurch, dass Werkstückelektrode stärker abgetragen wird als Werkzeugelektrode
- Warum eventuell Umpolung in der Entladephase Anfangs aufgrund der kinetischen Energie (Bewegungsenergie) stärkerer Abtrag an der Anode Später (bei langer Entladephase) stärkerer Abtrag der Kathode durch die schwereren Ionen des Plasmas → eventl. auf Wechselstrom umpolen um Werkzeugelektrode zu schonen
- Bestandteile einer Funkenerosionsanlage - Generator - Maschine (Werkzeug, Werkstück) - Aggregat
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- Generatorarten - Relaxationsgenerator besteht aus sekundärem Schwingkreis Funkspalt übt die Funktion der Kapazität aus Nachteil: Prozess steuert sich selbst Wechselstrom - statischer Impulsgeber beeinflusst direkt mittels Thyristoren und Schalttransistoren die Impulsparameter → Prozess ist steuerbar Gleichstrom
- Impulsformen - Leerlaufimpuls → Spaltbreite zu groß - Erosionsimpuls → Spaltbreite passend ("erreichen des Arbeitsspalts) - Fehlentladung → Spaltbreit zu klein - Kurzschluss → Spaltbreite = 0
- Vor- und Nachteile Funkenerodieren Vorteile: Werkstoffe mit hoher Härte (Titan) können bearbeitet werden komplexe Geometrien und Oberflächen können gefertigt werden Nachteile: u.U lange Bearbeitungs- und Vorbereitungszeiten zu bearbeitenden Werkstoffe müssen leitfähig sein (kein Aluminium)
- Einsatzgebiete Funkenerodieren - Luft- und Raumfahrttechnik - Werkzeug und Formenbau