Fertigungstechnik (Fach) / Fügen (Lektion)

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• Was ist Fügen auf Dauer angelegtes Verbinden oder sonstiges Zusammenbringen von zwei oder mehr WS geometrisch bestimmter Form oder von ebensolchen WS mit formlosen Stoff
• 4 Verfahren mit dem Wirkprinzip Schwerkraft oder Federkraft und 4 Gründe für Zusammenhalt nennen   Ineinanderschieben (Verbindungsbolzen)   Auflegen (Dachziegel)   Einhängen (Zugfeder)   Einlegen (Isolierbahn  Zusammenhalt der Teile durch   Schwerkraft (Reibung)     Formschluss   Federkraft      oder Kombination
• Was versteht man unter dem Wirkprinzip Einschluss? Sammelbenennung für Einbringen von gas- oder dampfförmigen, flüssigen, breiigen oder pastenförmigen Stoffen in hohle oder poröse Körper
• Was versteht man unter dem Wirkprinzip Kratschluss plus 4 Beispiele nennen Sammelbenennung für Verfahren, bei denen beim Fügen die Fügeteile sowie Hilfsgefügeteile im wesentlichen nur elastisch verformt werden und ungewolltes Lösen durch Kraftschluss verhindert wird Schrauben, Nageln, Verkeilen, Klammern
• Wie kann indirekt die Montage-Vorspannkraft beim Schrauben bestimmt werden? Verlängerung Anzugsdrehmoment Anzugswinkel Streckgrenze
• 4 Anzugsverfahren nennen und jeweilige Vorteile / Nachteile o  Anziehen mit Verlängerungsmessung   Anzugsfaktor kA=1 kann erreicht werden (p) o  Drehmomentgesteuertes Anzugsverfahren   große Streuung (n) o  Drehwinkelgesteuertes Anzugsverfahren   aufwendige, experimentelle Bestimmung des Drehwinkels (n)  nicht für kurze Schrauben geeignet (n) o  Streckgrenzengesteuertes Anzugverfahren   Streuung der Reibzahlen wirkt sich nicht aus (p)  auch für kurze Schrauben geeignet (p)
• Vor und Nachteile des Schraubens allgemein (4-4)   keine Erwärmung (Gefüge, Verzug)   zuverlässige Verbindung   Schraubenverbindung berechenbar   einfach Lösbarkeit   hohe Vorbereitungs- und Verarbeitungszeit   Verletzung der Oberfläche durch Bohrung   Spannungsspitzen an Kerbstellen   Kontaktkorrosion bei unterschiedlichen Legierun
• Beispiele für das Wirkprinzip Formschluss, bewirkt durch umformen Herstellung von Drahtgeflechten Winkeln eine Spule Bördeln Sicken Falzen Nieten Verlappen
• Vorteile des Elektromagnetischen Umformens (2)   berührungslos -> keine Oberflächenbeschädigung am WS   niedrige Anforderungen an Genauigkeit der Fügestellen, einfach Überlappung ausreichend
• 5 Nietverfahren nennen Nieten Hohlnieten Zapfennieten Hohlzapfennieten Zwischenzapfennieten
• 5 Vorteile des Nietens   dynamisch und statisch belastbar   keine Zerstörung von Beschichtungen   gasdicht   keine Wärmeentwicklung, keine Gefügeveränderung   Prozesskontrolle mittels Sichtprüfung oder Kraft-Weg-Messung
• 5 Vorteile von Schnappverbindungen nennen   Arbeitsvereinfachung   leichte, schnelle Montage   hohe Funktionssicherheit   Isolation (bei Kunststoff)   Überbrückung von Bauteiltoleranzen
• Durch was wird die Schweißbarkeit beeinflusst (3 Faktoren) Schweißneigung des Werkstoffs Schweißmöglichkeiten der Fertigung Schweißsicherheit der Konstruktion
• Anforderungen an eine Schweißnaht (2) o  mechanische und chemische Eigenschaften sollen gleich oder besser als die des Grundstoffes sein, also keine nachteilig Änderungen herbeiführen o  gewünschtes Erstarrungsgefüge soll hohe Streckgrenzen haben, genügendduktil sein frei von Poren und Rissen sein
• 3 Auswirkungen des Schweißvorgangs und Arten der Schrumpfungen nennen   Schrumpfungen o  Längsschrumpfung o  Querschrumpfung o  Winkelschrumpfung   hohe innere (Eigen-)Spannungen   Gefügeveränderung im Nahtbereich
• Ursachen von Schweißeigenspannungen (3)   Schrumpfeigenspannung: o  durch Behinderung der Schrumpfung durch hocherhitzte Bereiche o  geschweißte Naht eingespannt im Rahmen von kälteren, weniger/nicht ge-schrumpften Bereichen   Umwandlungseigenspannung: o  durch Behinderung der Ausdehnung bei der Austenitumwandlung abkühlen der Stahlschweißungen   Montageeigenspannung o  beim Zusammenfügen schlecht passender Einzelteile durchAnpassung
• Maßnahmen gegen Negative Auswirkungen von Schweißnähten (4)   Minimieren der (Zug-)Eigenspannung   Maßnahmen o  geringer Wärmeeinbringung beim Schweißvorgang  o  Vorwärmen o  nachträgliche Spannungsglühen o  optimieren  der Naht- und Zusammenbaufolge
• Wirkprinzip Lichtbogenhandschweißen und 2 Aufgaben der Umhüllung   Entstehung eines Schmelzbades durch Einwirken eines Lichtbogens, der zwischen Elektrode und WS brennt   Merkmal: manuell geführte Stabelektrode, die gleichzeitig Zusatzwerkstoff ist   Aufgaben der Umhüllung sind die Entwicklung von Gasen und die Bildung von Schlacke
• Vorteile / Nachteile des Intertgas-Schweißens und Vorteile des plasma-Schweißens im Vgl. zum Inertgas Schweißen o  Inertgas-Schweißen (WIG)   Vermeidung metallurgischer Reaktionen   ausgezeichnete chemische und mechanische Eigenschaften der Schweißnaht   Schweißen in allen Lagen möglich   breite Anwendungsmöglichkeiten o  Plasma-Schweißen (WPS) (Vorteile gegenüber WIG)   höhere Schweißgeschwindigkeit   höhere Schweißleistung   tieferer und schmälerer Einbrand   geringe Wärmebeeinflussung
• Welche 2Arten von Metall-Schutzgasschweißen gibt es und welche Vorteile haben Sie? Welche Metalle werden mit Ihnen geschweißt? o  Inertgas-Schweißen (MIG)   hohe Schweißgeschwindigkeit   hohe Abschmelzleistung   geringer Verzug   Anwendung: hochlegierte Stähle, Leichtmetall, Kupfer, Nickel o  Aktivgas-Schweißen (MAG)   gut automatisierbar   Anwendung vorwiegend bei KFZ-Herstellung und -Reparatur
• Vorteile (3) des Elektronenstrahlschweißens   hohe Energiedichte   große Schweißgeschwindigkeit   große Schweißtiefe   Anwendung: Flugzeug-, Raketen- und Fahrzeugbau
• Was ist beim Laserstrahlen sehr wichtig? Was kann mit diesem Verfahren besonders gut geschweißt werden? Welche Anforderungen an die Sensoren werden gestellt? Nahtvorbereitung sehr wichtig Sehr gute Schweißbarkeit von spanend gefertigten Teilen Temperaturbeständigkeit schnelle Signalverarbeitung Nahtverfolgung
• Vor und Nachteile (4-4) der Strahlschweißverfahren   sehr schmale wärmebeeinflusste Zone    rasche Erstarrung   schweißen fast aller metallischer Werkstoffe   berührungslos   aufwendige Schweißstoßvorbereitung   Entstehung von Röntgenstrahlung   geschultes Personal nötig   hohe Anlage- und Betriebskosten
• Prinzip des Widerstandspunktschweißsen und Vor-und Nachteile (3-3)   flächig aufeinanderliegende WS   punktförmige Erwärmung auf Schmelztemperatur   keine Nahtvorbereitung   kurze Schweißzeiten   fast keine Nacharbeit   Kerbwirkung am Schweißpunkt   geringe Dauerfestigkeit   schlechte Prüfbarkeit der Verbindung
• Prinzip Ultraschallschweißen und 3 Anwendungsfelder nennen   zu verbindende Teile werden mechanischen Schwingungen im Ultraschallbereich ausgesetzt   plastische Deformation beider Oberflächen   Entstehen und Wiederaufreißen von Schweißverbindungen o  Fügen artverschiedener Stoffe dünner Bauart o  Fügen von temperaturunempfindlichen Teilen o  Fertigung elektronischer Bauelemente
• Prinzip Reibschweißen   Relativbewegung der Teile erzeugen, Bewegungsenergie in Wärme umsetzten, dann Stauchen und Schweißnaht bilden
• Prinzip Reibrühschweißen und Vorteile nennen (4)   rotierender Stift mit großer Kraft in Stumpfstoß zweier Bleche gedrückt, Reibung zwischen Stift und WS erzeugt Wärme und Rotation bewirkt Verrühren des Materials   keine Nahtvorbereitung nötig   gut automatisierbar   Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes   geringer Energieverbrauch
• Vor und Nachteile des Schweißens (4-2)   beste unlösbare Verbindung   Werkstoffeinsparung   Gestaltungsfreiheit und einfache Ausführung im Stahlbau   keine Gussmodelle notwendig   Güte der Schweißverbindung schwer nachprüfbar   Erfahrung nötig
• Grundprinzip löten erläutern und Vorteile / Nachteile nennen (3-3)   thermisches Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen und Beschichten von Werkstoffen, wobei eine flüssige Phase durch Schmelzen eines Lotes oder durch Diffusion aus den Grenzflächen entsteht   Solidustemperatur der Grundwerkstoffe wird nicht erreicht   Voraussetzung: Benetzung des Werkstoffes durch Lot   Unterscheidung in Weich- (<450°C) und Hartlöten (>450°C), Hochtemperaturlöten > 900 Grad)   gute elektrische Eigenschaften der Lötverbindungen   dicht gegen Gase/Flüssigkeiten   gut automatisierbar   bei großflächigen Verbindungsstellen unwirtschaftlich   Gefahr elektrolytischer Zerstörung   im Vergleich zum Schweißen aufwendigere Vorbereitungsarbeiten
• Welche 3 Arten von Klebstoffen gibt es beim Kleben? o  organische o  anorganische o  silikonhaltige
• 2 Aushärtemechanismen beim Kleben o  physikalisch abbindende Klebstoffsysteme (Moleküle lagern sich zu Nahordnung zusammen) o  chemisch reagierende Klebstoffsysteme (kleinere Ausgangsmoleküle reagieren zu größeren Makromolekülen zusammen, Verfestigung des Klebstoffes)
• 2 Begründungen für die Festigkeit von Klebstoffen und Unterpunkte nennen o  Ursachen der Adhäsion (Kräfte an Grenzfläche von Fügeteil und Klebstoff)   mechanische Verklammerung der Oberfläche   physikalische Anziehungskräfte   chemische Bindung o  Ursachen der Kohäsion (Zusammenhalt im Innern des Klebstoffes)   mechanische Verwirrung fadenförmiger Moleküle   chemische Bindung
• Welche 3 Beanspruchungen treten auf eine Klebefuge auf? o  Scherbeanspruchung o  Zugbeanspruchung o  Schälbeanspruchung
• Vorteile Nachteile des Klebens?   glatte Oberfläche   elektrisch isolierend   keine Verletzung der Bauteile Nachteile:   Oberflächenbehandlung nötig   ungünstiges Alterungsverhalten   zerstörungsfreie Prüfung schwierig
• Vorteile von Garnen / (günstige Eigenschaften) antistatisch, Abschirmung von elektromagnetischen Wellen antibakterielle Wirkung
• Grundprinzip hybrides Fügeverfahren und Beispiele nennen vereinen Eigenschaften und Vorteile verschiedener Wirkmechanismen des Fügens durch Kombination der eingesetzten Fügetechnik Beispiele: Durchsetzfügen und Kleben, Punktschweißkleben, Schraube mit chemischer Schraubensicherung, Hydroverfahren
• Wie werden Mikrobeutaile gefügt und welche Verfahren werden hierfür angewandt?   durch Bonden (Verbinden von Halbleiterbauelementen oder von Schaltkreisen in Hybridschaltungen) Verfahren: Thermokompressionsbonden, Ultraschallbonden, Badlöten
• 5 funktionelle Aufgaben von Beshcichtungen o  dekorative Aufgaben o  Informative Aufgaben (Signalisierung, Tarnung) o  Erzielung spezieller physikalischer Effekte (Schalldämpfung, Strahlenschutz) o  Schutz gegen chemische und biologische Einflüsse (Korrosion, Verrottung) o  sanitäre Aufgaben (Geruchverminderung, Schutz vor Bakterien)
• 5 Eingeschaften von Oberflächen o  stoffliche Beschaffenheit (Textur, Kristallgröße, chemische Zusammensetzung) o  geometrisch (Rauheit, Schichtdicke) o  mechanisch-tribologisch (Härte, Festigkeit, Eigenspannung) o  physikalisch (Dichte, Glanz, elektrische Leitfähigkeit) o  chemisch (elektrochemisches Potential)
• 2 Verschleißarten von Oberflächen o  adhäsiv o  abrasiv
• Beschichten aus gas- oder dampfförmigen Zustand vorteile/Nachteile durch die BEschichtung mit Hartstoffen (3-2)   Härte   gute Gleiteigenschaften   extreme Verschleißbeständigkeit   Sprödigkeit   Bruchanfälligkeit
• Grundalgen und Verfahren von CVD (Chemical Vapour Deposition) erläuten chemisches Abscheiden aus der Dampfphase: Hartstoffschichten werden aus gasförmigen Komponenten bei hohen Substrattemperaturen unter katalytischer Wirkung der Substratoberfläche chemisch abgeschieden Verfahren: Reaktionsfähige Gase werden über erhitzte Oberfläche des zu beschichteten Körpers geleitet und reagieren an der Oberfläche. Niederschlag eines der Zersetzungs- oder Reaktionsprodukts auf der Oberfläche
• 3 Randbedingungen für homogene Schichten? gleichmäßige Temperaturverteilung im Reaktor, homogenes Reaktionsgemisch, gleichmäßige und kontinuierliche Umströ-mung des Substrats
• Vorteile (1) und Nachteile (3) von CVD-Verfahren nennen   hohe Haftungsbeständigkeit durch Diffusionsvorgänge und chemische Reaktion   zu beschichtendes Bauteil muss 1000°C aushalten   Gefüge der zu beschichtenden WS kann sich ändern   keine CVD-Beschichtung von Werkzeugstählen und HSS möglich
• Grundalgen PVD Verfahren (Physical Vapour Deposition) erläutern und 3 Verfahren mit VOr/Nachteilen nennen   Metalle, Legierungen sowie chemische Verbindungen wie Oxide, Nitride oder Karbide werden durch Zufuhrt von thermischer Energie oder kinetischer Energie mittels Teilchenbeschuss im Vakuum abgeschieden und kondensieren anschließend auf WS o  Vakuumbedampfen   gut beherrschbares Verfahren   hochreine  Schichten herstellbar  geringe Schichthaftung (Nachteil) o  Kathodenzerstäubung (Sputtern)   hohe Haftfestigkeit der Schicht   schlecht/nicht schmelzbare Beschichtungsmaterialien einsetzbar   geringe Beschichtungsraten (Nachteil) o  Ionenplattieren    hohe Beschichtungsraten wie beim Aufdampfen   große Haftfestigkeit wie beim Sputtern
• 5 Bestandteile von Lacken nennen   Bindemittel   Füllstoffe   Hilfsstoffe   Farbstoffe   Pigmente
• 4 Prinzipien der Filmbildung von lacken o  Verdampfung von Lösungsmitteln o  Verdampfung von Wasser o  Abkühlen geschmolzener Stoffe o  chemische Reaktion
• Vor/Nachteile konventionelle Lacke (2-2)   sehr viel Erfahrung   gute Haftung am Untergrund   Explosionsgefahr in Verarbeitungsräumen   hohe Emission an Lösungsmitteln
• Woraus bestehen 2-K-Lacke Vorteile Nachteile (3-3) Stammlack und Härter   gute Trocknung durch Wärmeentwicklung bei chemischer Reaktion   hohe Chemikalienbeständigkeit, Porendichte und hoher Glanzgrad   glatte Oberfläche   gesundheitsschädlich   kein direktes  Recycling möglich   erhöhter Reinigungsgrad beim Entlacken der Werkstückträger
• Welche 2 Lackierverfahren beim Zerstäuben werden grundsätzlich Unterscheiden? durch mechanischer Kräfte = Spritzverfahren   durch elektrische Feldkräfte = Sprühverfahren

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