Fertigungstechnik (Fach) / Spanlose Fertigungstechnik (Lektion)

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• Wie werden die Verfahren der Umformtechnik unterteilt? Nennen Sie je ein typisches Umformverfahren mit Anwendungsbeispiel. Druckumformung: Walzen, Eindrücken, Durchdrücken Zugdruckumformung: Tiefziehen, Drücken Zugumformung: Längen, Weiten Biegeumformung: Biegen Schubumformung: Verdrehen
• Was versteht man unter Prozesssicherheit? Das der Prozess bekannt ist und die Fehler größtenteils minimiert sind --> sicherer Umgang mit diesem Prozess
• Erläutern Sie 4 wichtige Kennzeichen der Verfahren der spanlosen Fertigung. geringer Materialeinsatz hohe Reproduzierbarkeit --> Prozesssicherheit meist hohe Werkzeug- und Vorrichtungskosten Umformkraft notwendig wirtschaftlich in der Serienfertigung
• Geben Sie eine Definition für "Urformen" an. Nennen Sie 1 Verfahrensbeispiel. Beim Urfomen wird aus formlosen Stoffen ein fester, geometrischer Körper hergestellt --> Zusammenhalt schaffen Ausgansstoffe: flüssig, gasförmig, plastisch, körnig oder pulverförmiger Zustand Bsp.: Gießen, Sintern, Spritzguß
• Wie können beim Stranggießen Rohrprofile erzeugt werden? Skizze Gießstrahl, Gießdorn, Grafitkokille
• Erläutern Sie das Verfahren Stranggießen und seine Anwendung mit 3 typischen Werkstückbeispielen. Stranggießen ist ein Gießverfahren, für NE-Metalle und Stahl bei dem flüssiges Metall in eine beidseitig offene, wassergekühlte Kokille gegossen wird. An der unteren Öffnung tritt das Metall als erstarrter Strang aus, wird von Transportwalzen weiterbefördert und dann auf Länge geschnitten Beipiele: Rohre, Bleche, Blöcke
• Welche Aufgaben haben Kern und Modell beim Gießen? Erläutern Sie anhand einer Skizze. Nennen Sie 2 Materialien und das jeweils zugehörige Gießverfahren. Kern = Hohlräume oder Hinterschnitte erzeugen (Bohrungen) Grünsandkern (blockgießverfahren) Graphitkern (Strangguss) Modell = nötig um Form herzustellen Schichtholz (Blockgießverfahren) Wachs (Wachsausschmelzverfahren)
• Erläutern Sie das Abkühlverhalten von Metallen beim Gießen und seine Auswirkungen auf das Gußteil. Flüssige Schrumpfung : Anfang bis Erstarrungsbeginn ( Abnahme der Gießhöhe) Erstarrungsschrumpfung: bis Erstarrungsende(Material wird von Außen nach innen fest) Feste Schwindung: bis Raumtemperatur (Spannung, Schwindmaß)
• Untescheiden sie die Gießverfahren nach Art der Form. Nennen Sie je ein Verfahrensbeispiel. Schwerkraftgießen (Sandguss, Maskenformguss) Druckgießen (Niederdruckgießen, Gegendruckgießen)
• Nennen Sie 5 Hauptanforderungen an Formsandsysteme Gutes Abbbild des Modells Mechanische und thermische Festigkeit Recyclebarkeit Luftdurchlässigkeit (beachte Porösität) Umweltverträglichkeit Entfernbarkeit
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• Nennen und begründen Sie 2 Beispiele für den Einsatz des Feingießverfahrens mittels Modellausschmelzens. Listen Sie in Stichpunkten die notwendigen Arbeitsgänge und bedeutende Vor- und Nachteile. Turbinenlaufräder Maschinenbau Arbeitsgänge: 1. Mod.ellherstellung 2. Montage 3. Tauchen 4. Besanden 5. Gießen 6. Hinterfüllen oder Schalenbildung 7. Ausschmelzen 8. Ausklopfen 9. Trennen 10. Schleifen Vorteile: hohe Maßtoleranz, hohe Oberflächengüte, komplexe Werkstücke möglich Nachteile: hoher mechanischer Bearbeitungsaufwand, erst bei hohen Stückzahlen rentabel, nur kleine Teile möglich
• Unterscheiden Sie eine Dauerform von einer verlorenen Form. Nennen Sie je eine Anwendungsbeispiel. Dauerform teurer dafür mehrfache Verwendung möglich, daher für größere Stückzahlen geeignet --> Motorblock Verlorene Form nur einmal verwendbar, daher günstiger, aber auch aufwendiger und Entsogungsprobleme   --> Rohre  
• Begründen Sie Vor- und Nachteile des Druckgießens von Aluminiumlegierungen. Vorteile: Kurze Taktzeiten, gute Oberflächengüte, Kleinteile möglich, gleichzeitige Bohrung möglich, integrierte Gewinde Nachteile: hohe Werkzeug-, Maschinenkosten, hohe Drücke (30-100 MPs), Gaseinschlüsse müssen vermieden werden
• Wie entstehen Lunker und wie können diese vermieden werden? Was versteht man in diesem Zusammenhang unter "Heuver´schen Kreisen"? Lunker sind Schwindungshohlräume durch Verfestigung des Materials von außen nach innen; somit kann kein Material mehr nachfließen Vermeidung durch Steiger oder Schreckplatten "Heuverschen Kreise" dienen der Querschnittskontrolle des Gußstücks und sollen zum Steiger hin immer größer werden. Sicherstellen, dass das Material nachfließen kann
• Unter welchen Umständen wählt man ein Urformen aus dem pulverförmigen Zustand? Unterscheiden Sie zwei Fälle mit je einem Beispiel. Sinterkörper mit gesteuerter Porösität und komplexer Form --> Filter Legierungen, die sich beim Abkühlen entmischen würden (Al&Fe)--> homogene Legierung Teile bei denen keine Nachbearbeitung möglich ist
• Unterscheiden Sie die Teilchengrößen beim Sintern mit Anwendungsbeispielen. Granulate > 1mm  ---> Metallfilter Metallpulver < 1mm  ---> Sintererzeugnisse Kolloide < mikrometer  ---> Hartmetalle
• Unterscheiden Sie die Begriffe Kaltumformen und Warmumformen. Welches sind jeweils die wesentlichen Prozessparameter? Kaltumformen --> Temperatur deutlich unter Rekristallisationstemperatur Parameter: Formänderungsgeschwindigkeit Warmumformen --> Temperatur höher als Rekristallisationstemperatur Parameter: Umformgeschwindigkeit
• Nennen Sie je 3 Vorteile und 3 Nachteile einer Kaltumformung gegenüber einer Warmumformung. Vorteile: geringe Temperatur notwendig; meist keine Nachbearbeitung nötig; Bessere Oberflächengüte bei Eisenteilen; geringe Gefügeverzerrung Nachteile: Zwischenglühen notwendig; größere Umformkräfte nötig; Gitterfehler treten auf; Verzunderung an der Oberfläche
• Erklären Sie den Begriff Kaltverfestigung. Was wird dadurch erreicht? Grund für Kaltverfestigung ist platische Verformung die eine höhere Versetzungsdichte im Atomgitter zur Folge hat --> Versetzungen behindern sich gegenseitig --> für Weiterverformung ist eine größere Spannung notwendig Es wird eine erhöhte Festigkeit und Zunahmne der Dehngrenze erreicht
• Welche Aufgabe hat das Schmiermittel bei der Umformung? verhindern der Berührung von Werkstück und Werkzeug, dadurch Verhindern von Kaltverschweißung geringerer Verschleiß Wärmeabfuhr geringe Umformkräfte nötig
• Unterscheiden Sie Stauchungsgrad und Stauchungsverhältnis beim Stauchen. Was passiert jeweils beim Überschreiten? Stauchungsverhältnis = Grenzen der Rohlingsabmessung --> Knicken Stauchungsgrad = Maximaler Deformationsweg zu Ausgangslänge ---> Brechen
• Erläutern Sie das Umformverfahren Stauchen anhand eines Beispiels. Warum kommt dabei Stauchen zum Einsatz? Beispiele: Schrauben, Nägel, Nieten, Walzkörper Geeignet da: rotationssymetrische Körper; keine Hinterschnitte; Serienfertigung; billig Ausgangsform immer rotationssymetrisch, Zylindrischer Körper
• Warum gibt es ein Nacheil- und Voreilzone beim Walzen? Skizze Voreilzone im dünnen Bereich schneller als Nacheilzone im dicken Bereich.
• Nennen Sie 2 Anwendungen des Warmwalzens! Was versteht man unter einem Walzwerk 1. Hitze? Anwendung: Grobblech, Schienenherstellung Walzwerk 1. Hitze: in der Nähe der Schmelze --> Hitze kann genutzt werden Blöcke werden zu Profilen gewalzt homogenisieren durch Durchkneten im Walzspalt bei größtmöglicher Stichabnahme Bei gleicher Hitze werden Werkstücke in Mittelstraßen weiterverarbeitet
• Wie werden Tiefziehbleche erzeugt? Was ist der letzte Arbeitsgang? Warum? Herstellung durch Kaltwalzen. Letzter Schritt: rekristallisierende Glühung --> Aufheben der Kaltverfestigung
• Erläutern Sie die typischen Einsatzgebiete des Strangpressens anhand von 3 Werkstückbeispielen. Beispiele: Stäbe, Drähte, Rohre typisches Einsatzgebiet: Herstellung von Endlosprofilen
• Welche Werkstücke werden beim Strangpressen hauptsächlich verarbeitet? Warum? Alles Metalle geeignet, vor allem Alu, Kupfer, Kupferlegierungen (niedrige Schmelztemperatur)
• Was sind typische Fließpressteile? Unterscheiden Sie damit das Fließpressen vom Strangpressen und vom Tiefziehen. Unterschied liegt in der Verarbeitungstemperatur, die beim Fließpressen niedriger ist --> Kaltumformverfahren beim Fließpressen nicht nur Halbzeuge, sondern auch komplexe Einzelteile
• Wie wird beim Napfzug ein Teilelement der Ronde umgeformt? Welche Spannungen wirken? Mit Stempel wird die Ronde durch den Ziehring (Matrize) gedrückt Umformung erfogt durch radiale Zugspannung und dadurch bewirkte tangentiale Druckspannung
• Warum muss beim Ziehen mit Blechhalter das Nachfließen des Bleches gesteuert werden? Was passiert, wenn die Niederhaltkraft falsch eingestellt ist? Um möglichst gleichmäßige Umformung zu erreichen ist Niederhaltkraft zu klein --> Faltenbildung im Werkstück Niederhaltkraft zu groß --> entstehung von Bodenreißer
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• Für welche Werkstücke bzw. wann eignet sich Drücken besonders gegenüber Tiefziehen? rotationssymetrische Werkstücke mit großen Durchmessern (Parabolspiegel) Kleinserien hohe Oberflächengüte
• Was sind die wesentlichen Prozessgrößen beim Gesenkschmieden? Wann tritt Versagen ein? Temperatur und Umformgeschwindigkeit Versagen wenn beides überschritten wird
• Wozu wird ein Gradspalt benötigt? Wie unterscheidet sich ein offenes von einem geschlossenen Gesenkt? Steuert den Druck im Gesenk und dient dem Abfließen von Überschüssigem Material. offenes Gesenkt: überschüssiges Volumen kann abfließen geschlossenes Gesenkt: überschüssiges Werkstoff kann nicht abfließen Genausschmieden
• Warum werden Gesenkeinsätze verwendet? Wozu wird die Gesenkführung benötigt? Hohe Genauigkeit Aufnahme von Querkräften Kein Versatz
• Was enthält ein Arbeitsplan(Stadienplan) in der Umformtechink? Wozu wird der Stadienplan benötigt? Arbeitsvorgänge, Werkzeug, Hilfmittel, Dauer, Maschine, Rohteil Angaben zu: Qualitätssicherung, Wärme- und Oberflächenbehandlung Größe der Formänderung, Kräfte / Arbeitsleistung, Messmittel, Rüstzeit ---> Nachvollziehen und nachverfolgen der Prozesskette
• Nennen Sie ein Verfahren zur Herstellung von Stauch- und Gesenkwerkzeugen! Kalteinsenken
• Warum können z.B. Prägeverfahren in Bezug auf die Festigkeit des Bauteils nützlich sein? Versetzungsdichte steigt
• Skizzieren Sie ein Herstellverfahren (dsa Werkzeug und die Maschine) Für Draht. Beschreiben Sie wie die Zugkraft aufgebracht wird. Ablauftrommel     Ziehwerkzeug    Zugscheibe   - Zugkraft über Zugscheibe
• Erläutern Sie 2 Herstellungswege für Rohre vom Rohmaterial bis zum Fertigprodukt Rohr in den wesentlichen Schritten. Gleitziehen ohne Dorn Gleitziehen über festen oder schwimmenden Dorn Gleitziehen über mitlaufende Stange  
• Beschreiben Sie das Verfahren Abstreckziehen anhand eines Anwendungsbeispiels. Wann tritt Versagen auf? Ziehen eines Werkstücks durch ein geschlossenes, in Ziehrichtung feststehendes Ziehwerkzeug(Matrize) Reduzieren der Wanddicke bei gleicher Bodendicke --> Dose   Versagen wenn Grenzziehverhältnis überschritten
• Wie kann das Verfahren "Biegen" unterteilt werden? Nennen Sie mit Verfahren 4 Anwendungsbeispiele. Biegeumformung mit geradliniger Werkzeugbewegung (freies-, Gesenkbiegen) Mit drehender Werkzeugbewegung (Umlauf-, Rund-, Schwenk-, Walzbiegen) Gehäuse abkanten, Rohre, Winkel, Verkleidung von Maschinen
• Skizzieren Sie das Verfahren Biegen im Gesenk und freies Biegen. Skizze     - Parameter: Rückfederung, kleinster zulässiger Biegeradius, Blechdicke, Werkstoffkoeffizient
• Definieren Sie das Verfahren "Walzbiegen" mit Anwendungsbeispiel. Biegeumformung mit drehender Werkzeugbewegung Biegemoment wird durch Walzen aufgebracht Beipiel: Rohre bei Wasserinstallation oder Rohre beim Motorradrahmenbau
• Erläutern Sie Nachteile des Biegens im Gesenk! an Form gebunden gerine Flexibilität wegen Rückfederung Rückformung Profilmaße auf Maschine beschränkt für jedes Profil anderes Werkzeug nötig
• Wie wird das biegen in der Montage eingesetzt? Erläutern Sie dies anhand eines Beispiels. Bördeln --> Fügeverfahren durch Biegen Karosseriebau
• Was versteht man unter einem Gesamtschnitt in der Blechverarbeitung? Welchen Nachteil und Vorteil hat das Verfahren? Als Gesamtschneiden oder Komplettschneiden bezeichnet man das Schneiden mehrerer Schnittlinien am gleichen Werkstück in einem Hub. Dabei werden Teile hergestellt, die Innen- und Außenform besitzen. Die Lagegenauigkeit von Innen- zu Außenform ist besser als beim Folgeschneiden. hohe Werkzeugkosten

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