Grundlagen der Fertigungstechnik (Fach) / Fragenkatalog (Lektion)

UPB Fragenkatalog

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• Beschreibe den Verfahrensablauf bei der Funkenerosion. Anlegen einer Spannung zwischen Werkstück (Kathode) und Werkzeug (Anode) kein Stromfluss aufgrund des isolierenden Dielektrikums Abstand zwischen Kathode und Anode wird solange verringert, bis eine Funkenentladung stattfindet Funkenschlag erzeugt eine starke Erhitzung des Werkstoffes, wodurch kleine Partikel des Materials schmelzen und verdampfen Unterbrechung des Stromflusses führt zum explosionsartigen Herausschleudern des Materials und zur Deionisierung des Entladungskanals Mikrokrater entstehen auf der Oberfläche des Materials
• Wie werden Werkstück und Werkzeug bei der Funkenerosion platziert?  berührungsfrei, mit einem Zwischenraum (Dielektrikum), wobei dieser immer weiter verringert wird
• Funkenerosion: Beschreibe den genauen Phasenablauf! - Aufbauphase: hohe Spannung- Entladungsphase: starker Strom- Abbruchvorgang: Strom und Spannung gleich 0
• Nenne drei der fünf Aufgaben des Dielektrikums bei der Funkenerosion. Isolation von Werkzeug- und Werkstückelektrode Ionisation des Arbeitsspalts Kühlung der Bearbeitungsstelle Entfernung der Abtragpartikel aus dem Spalt Einschnürung des Entladekanals zur Erhöhung der Energiedichte
• Welche Probleme ergeben sich durch die charakteristische „weiße Schicht“ beim Erodieren? Wie können diese behoben werden? Probleme:StandzeitreduktionSchlechte BeschichtungshaftungBehindert DiffusionsvorgängeLösung:ProzessparameteroptimierungSandstrahlen
• Was ist chemisches Abtragen? Nenne Beispiele!  Das Prinzip des chemischen Abtragens beruht auf einer chemischen Reaktion des Werkstückstoffs mit einem Wirkmedium zu einer Verbindung, die flüchtig oder entfernbar ist. Die Stoffumsetzung findet durch direkte chemische Reaktion statt. Dabei sind mindestens ein Reaktionspartner, entweder das Wirkmedium oder der Werkstückwerkstoff (oder beide), elektrisch nicht leitend [DIN8590-3.4.2].Beispiele:Ätzabtragen: abtragen durch direkte chemische Reaktion eines elektrisch nicht leitenden Werkstoffes mit einem flüssigen Wirkmedium (z.B. Glasätzen) Herstellung von z.B. LederimitatenThermisch-chemische Entgraten: Bearbeitungsverfahren, bei dem Grate an metallischen oder nichtmetallischen Werkstücken in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre „abgebrannt“ werden
• Erläutere stichwortartig das Prinzip des thermischen Entgratens.   Verbrennungsprinzip in der Entgratkammer der TEM-Maschine werden die dem Werkstücken anhaftenden Grate durch Zünden eines Gasgemisches bei kurzzeitig (20 ms) hohen Temperaturen (2500-3500°C) verbrannt die Reste des verbrannten Gases schlagen sich als Metalloxid auf dem Werkstück nieder Weiterverarbeitung des entgrateten Werkstücks durch Lackieren, Galvanisieren oder Wärmebehandlung ist in der Regel ohne zusätzliche Nachbehandlung möglich
• Was ist elektrochemisches Abtragen? Nenne 2 Beispiele!    Ein Fertigungsverfahren, bei dem metallischer Werkstoff unter Einwirkung eines elektrischen Stromes und einer Elektrolytlösung anodisch aufgelöst wird. Der Stromfluss kann entweder durch Anschluss an eine äußere Stromquelle oder aufgrund von Lokalelementbildung am Werkstück (Ätzen) bewirkt werden [DIN8590-3.4.3].2 Beispiele: Elektrochemisches Formabtragen (EC-Formabtragen) :abbildendes elektrochemisches Abtragen unter Verwendung einer äußeren Stromquelle bei hoher Wirkstromdichte, hervorgerufen durch kleinen Abstand der formgebenden Werkzeugelektrode vom Werkstück und hohe Strömungsgeschwindigkeit der Elektrolytlösung ( z.B. elektrochemisches Senken) Elektrochemisches Ätzen(Metallätzen): Abtragen durch Einwirkung einer elektrolytischen Ätzlösung ohne äußere Stromquelle und mit örtlicher Elementbildung (z.B. Durchätzen eines teilweise mit einer Lackschicht abgedeckten Bleches)
• Welche Werkstoffe lassen sich Erodieren? elektrisch leitende
• Was ist die „weiße Schicht“ beim Erodieren? Thermische Randzonenbeeinflussung
• Ordne das Fertigungsverfahren „Zerteilen“ ein und unterteile weiter. Gehört zur Hauptgruppe trennen ist unterteilt in: Scherschneiden, Messerschneiden, Beißschneiden, Spalten, Reißen, Brechen
• Erläutere Messerschneiden Messerschneiden (Keilschneiden) nach DIN 8588 ist Zerteilen von Werkstücken mit einer meist keilförmigen Schneide. Es gibt auch kontinuierliches Messerschneiden, es wird angewandt wie beim Scherschneiden z.B. bei einem Rohrschneider.
• Erläutere Beißschneiden Beißschneiden ist Zerteilen von Werkstücken zwischen zwei keilförmigen Schneiden, die sich aufeinander zu bewegen.
• Erläutere Scherschneiden Scherschneiden ist Zerteilen von Werkstücken zwischen zwei Schneiden, die sich aneinander Vorbeibewegen. Man unterscheidet zwischen einem offenen und einem geschlossenen Schnitt (Schal, Blaich, 2006, S.96). Das Scherschneiden ist sehr Produktiv und hat deshalb eine große Wirtschaftliche Bedeutung. ES kommt vor allem in der Blechbearbeitung zum Einsatz.
• Nenne spezielle Schneidverfahren und erläutere sie näher. Feinschneiden:Einhubiges Scherschneiden mit Niederhalter und Gegenhalter zur Erzeugung von glatten, anrissfreien Schnittflächen. Charakteristisch ist der Einsatz einer Ringzacke im Schnittkantenbereich des Werkzeugs zur Überlagerung von Druckspannungen und die damit mögliche deutliche Steigerung der Schnittkantenqualität! Konterschneiden:Zwei- oder dreistufiges gegenläufiges Scherschneiden mit Werkstofftrennung beim letzten Arbeitsschritt zur Vermeidung der Gratbildung Nachschneiden:Beschneiden schmaler Ränder von vorgearbeiteten Flächen zum Herstellen sauberer und maßhaltiger Außen- und Innenformen
• Welche Funktion haben Ringzacke und Niederhalter bzw. Ringzackenhalter beim Feinschneiden? Die Ringzacke und der Niederhalter erzeugen zusätzliche Druckspannungen, wodurch die Schnittflächenqualität gesteigert wird.
• Welche Schnittflächen treten beim Scherschneiden auf? Kanteneinzug, Glattschnitt, Bruchfläche, Grat
• Welche Verfahren kommen zum Einsatz, wenn eine besonders gute Schnittflächenqualität erforderlich ist? Feinschneiden, funkenerosives Drahtschneiden, CO2-Laser, Grobschneiden, Plasma, Gas
• Nenne Beispiele für die Anwendung des Spaltens. Holz spalten, Schiefer spalten (spröde Materialien)
• Wo wird Beißschneiden vielfach eingesetzt? Zangen: Vornschneider, Mittenschneider, Seitenschneider
• Wie wird der Zusammenhalt des Werkstoffs durch Umformen beeinflusst? Zusammenhalt wird beibehalten
• Nenne mögliche Vorteile von umformtechnisch hergestellten Produkten! Werkstoffeinsparung Durch das Gefüge: hohe Beständigkeit gegen dynamische und statische Belastungen Kostenvorteil, v.a. beim Kaltmassivumformen Kaltverfestigung
• Wie kann man Umformprozesse unterteilen? Nenne min. 2 Möglichkeiten. Blechumformung – Massivumformung Warmumformen – Kaltumformen
• Was ist Rekristallisation? Rekristallisation = Gefügeneubildung (Abbau von Gitterfehlern, v.a. Versetzungen, u.a. durch Kornvergrößerung; findet bei einer best. Temp. statt)
• Worin unterscheiden sich Kalt- und Warmumformung? Nenne jeweils Vor- und Nachteile. Warmumformen: Umformen nach Wärmen Vorteile: geringere Fließspannung geringerer Kraft- und Arbeitsbedarf großes Umformvermögen Nachteile: Hoher Energieaufwand für die Erwärmung Maßfehler durch Schwindung Werkstoffverluste und Nachbehandlungen wegen Zunderbildung Kaltumformen: Umformen ohne Wärmen Vorteile: Kaltverfestigung  Festigkeitssteigerung Geringer Einfluss der Umformgeschwindigkeit Kein Energieaufwand für die Erwärmung Keine Maßfehler durch Schwindung Nachteile: Hohe Fließspannung großer Kraft- und Arbeitsbedarf Begrenztes Umformvermögen
• Welche Auswirkung hat eine Anhebung der Umformtemperatur auf den Umformprozess und die Bauteile? Fließspannung runter  Kraft- und Arbeitsbedarf runter Umformvermögen rauf Festigkeit runter Maßfehler rauf
• Welche Arten von Gitterfehlern gibt es? Leerstelle, Interstitionsatom, Substiutionsatom, Versetzung
• Wo erfolgt bevorzugt die plastische Formänderung von Metallen? bevorzugt entlang der Gleitebenen oder durch Versetzungsbildung oder Zwillingsbildung auf Gitterebene
• Welche Möglichkeiten zur Festigkeitssteigerung von Metallen gibt es? Kaltverfestigung Härtung durch Legierungselemente
• Welchen Einfluss haben Gitterbaufehler auf die Umformung von Metallen? Verringern die Umformeigenschaften , da dadurch Material fester wird
• Was ist Umformgrad? Der Umformgrad erfasst die bleibende geometrische Veränderung eines Werkstücks beim Umformprozess.
• Was ist elastische/plastische Verformung? Elastische Verformung ist bei Entlastung vollständig reversibel. Der Zusammenhang zwischen Spannung und Formänderung ist linear, elastisches Verhalten beschränkt sich meist auf kleine Formänderungen (<1%). Plastische Verformung ist irreversibel, sie setzt oberhalb einer Grenzspannung (=Fließspannung) ein
• Welche Massivumformverfahren kennst du?  DruckumformenZugumformungZugdruckumformungBiegeumformungSchubumformung
• Wie können sicherheitsrelevante Bauteile gut umformend hergestellt werden? es entsteht ein günstiger Faserverlauf im Werkstück, der die Rissempfindlichkeit senkt, wodurch die Bauteilsicherheit erhöht wird (Kaltverfestigung bei Kaltumformen)
• Warum wird das Walzgut überhaupt in den Walzspalt eingezogen? Die Kraft, die versucht, den Werkstoff in die Walzen zu ziehen, muss größer sein als die horizontale Komponente der durch die Walzen aufgebrachten Druckkraft. Öffnungswinkel größer Reibungswinkel - Greif- und Durchzugsbedingung
• Welche Möglichkeiten der Herstellung nahtloser Rohre gibt es? Schrägwalzen, Pilgerwalzen, Lochpresse, Hohlgleitziehen, Gleitziehen über festen Stopfen (Dorn)
• Worin bestehen die Vorteile gewalzter Gewinde? Zu welcher Untergruppe des Walzen gehört Gewindewalzen? Untergruppe zum Profil-Querwalzen Vorteile: Gewindelänge unbegrenzt, spanloses Verfahren, präzise Gewinde, bessere Oberfläche reduzierte Reibung
• Was ist Strangpressen und welche Produkte werden damit hergestellt? Das Strangpressen gehört zu den Durchdrückenden Fertigungsverfahren. Dabei handelt es sich um das Druckumformen eines Werkstückes durch teilweises oder vollständiges hindurchdrücken durch eine formgebende Werkzeugöffnung unter verminderung des Querschnittes oder Durchmessers. Produkte: Vollprofile, einseitig offene Profile, geschlossene Profile (Hohlprofile)
• Was ist ein Ziehhol? Ein Ziehhol (auch Ziehstein oder Ziehring) ist der Einsatz mit der Öffnung, durch die das Material hindurchgezogen wird und dieses dadurch die Form der Öffnung des Ziehsteins annimmt.
• Erläutere den Verfahrensablauf des Strangpressens stichpunktartig. das Werkzeug wird geladen das Werkstück wird teilweise oder vollständig durch das Werkzeug hindurchgedrückt Entlasten der Presse und Freilegen des Pressrestes und der Pressscheibe durch Zurückfahren des Stempels (Strippen) Abscheren des Pressrestes (Scheren)
• Gehe auf die Komplexität von Profilen beim Strangpressen ein. Durch Strangpressen lassen sich nicht nur einfache, sondern auch hochkomplexe Voll- und Hohlprofile präzise herstellen.
• Wie kommen die Hohlkammern beim Strangpressen ins Profil? durch Profildorne
• Wie lässt sich ein Rohr ohne Faltenbildung gleitziehen? die Faltenbildung wird durch einen Dorn verhindert: entweder einen losen (fliegenden oder schwimmenden) Stopfen oder eine mitlaufende Stange
• Was ist Walzprofilieren? Welche Vorteile hat es? Walzprofilieren ist das Biegen von Blechen, Bändern oder Ringen zu geraden oder ringförmig gebogenen Profilen zwischen angetriebenen Biegewalzen, der Achsen in der Biegeebene liegen. Vorteile: Endlosverfahren, komplexe Geometrien herstellbar
• Wann lohnt sich der Einsatz des Walzprofilierens? - nur bei Großserien, da viele Werkzeuge benötigt werden (Rollen)- komplizierter Prozess → lange Rüstzeit
• Welche Massivumformverfahren zur Stückgutherstellung kennst du? Stauchen, Freiformschmieden, Gesenkschmieden, Fließpressen, Walzen
• Was ist Freiformen? Welche drei Grundarbeitsvorgänge liegen ihm zu Grunde? Freiformen (Freiformschmieden) ist Druckformen mit nicht oder nur teilweise die Form des Werkstück enthaltenen, gegeneinander bewegten Werkzeugen. Die Werkstückform entsteht dabei durch freie oder festgelegte relativ Bewegung zwischen Werkzeug und Werkstück. (kinematische Gestalterzeugung)Arbeitsvorgänge: Erwärmen, Entzundern, Schmieden
• Was benötigt man zum Freiformschmieden? Oberwerkzeug, Unterwerkzeug (Sättel), Werkstück
• Nenne die Vor- und Nachteile des Gesenkschmiedens. Vorteile: hohe Bauteilsicherheit durch günstigen Faserverlauf; maßgenau Nachteile: teuer, lohnt sich nur bei einer best. Anzahl
• Welche Versagensfälle können beim Gesenkschmieden ohne Grat durch eine falsch bemessene Halbzeugmasse entstehen? zu wenig Halbzeugmasse: die Form wird nicht ausgefüllt, somit weist das Werkstück Fehler auf zu viel Halbzeugmasse: die Form steht unter zu hohem Druck, schließt evtl. nicht vollständig, das Werkstück ist nicht maßgenau

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