1 - Einführung und Urformen Flashcards
fertig erfasst
1 - Einführung in die Fertigungstechnik
Kontrollfrage 1.01
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Definieren Sie mit eigenen Worten die
Aufgaben der Fertigungstechnik.
Erzeugen oder Verändern fester Körper in Richtung auf gewünschte Form- und Stoffeigenschaften des Fertigungszustandes.
1 - Einführung in die Fertigungstechnik
Kontrollfrage 1.02
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Nennen und beschreiben Sie in Stichworten
die sechs Verfahrenshauptgruppen der
Fertigungsverfahren nach DIN 8550.
- Urformen: Fertigen eines festen Körpers aus formlosem Stoff durch Schaffen des Stoffzusammenhaltes. Die Stoffeigenschaften treten bestimmbar in Erscheinung.
- Umformen: Fertigen durch bildsames Ändern der Form eines festen Körpers. Stoffzusammenhalt und Masse werden beibehalten, die Stoffeigenschaften können sich ändern.
- Trennen: Fertigen durch Ändern der Form eines festen Körpers, wobei der Stoffzusammenhalt örtlich aufgehoben, d. h. im Ganzen vermindert wird.
- Fügen: Verbinden mehrerer fester Körper oder eines festen Körpers mit formlosem Stoff. Der Stoffzusammenhalt wird örtlich geschaffen, d. h. im Ganzen vermehrt.
- Beschichten: Aufbringen einer fest haftenden Schicht aus formlosem Stoff auf einen festen Körper.
- Stoffeigenschaft ändern: Verändern der Stoffeigenschaften eines festen Körpers durch Umlagern, Aussondern oder Einbringen von Stoffteilchen.
1 - Einführung in die Fertigungstechnik
Kontrollfrage 1.03
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Geben Sie den charakteristischen Unterschied
des Urformens im Vergleich zum Umformen,
Trennen und Fügen an.
Charakteristischer Unterschied:
Urformen ist Schaffen einer festen Form aus formlosem Stoff; Umformen,
Trennen und Fügen ändern die Form eines festen Körpers.
1 - Einführung in die Fertigungstechnik
Kontrollfrage 1.04
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Welche drei grundsätzlichen Möglichkeiten
zur Herstellung eines Formteiles kennen Sie?
Weg I a: (Halbzeug)
− Umformen (Grundformgebung)
− Endbearbeitung (Spanen/Umformen)
− Behandlung
Weg I b: (Halbzeug)
− Spanen
− Behandlung
Weg II: (Schmelze)
− Gießen
− Endbearbeitung
− Behandlung
1 - Einführung in die Fertigungstechnik
Kontrollfrage 1.05
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Nach welchem Kriterium wählen Sie die
wirtschaftlichste Fertigungsvariante aus?
Technologische Kosten (Fertigungskosten) basierend auf der Ermittlung der technologischen Einzelkosten (Lohn-, Material-, anlagenabhängige und Spezialwerkzeugkosten).
1 - Einführung in die Fertigungstechnik
Kontrollfrage 1.06
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Warum muss die Fertigungsvariante mit
den niedrigsten Lohnkosten nicht zwangsläufig
die kostengünstigste Variante sein?
Niedrige Kosten werden durch teure automatische Fertigungsanlagen erkauft, deren anteilige Kosten unter Berücksichtigung der Abschreibungen häufig die eingesparten Lohnkosten überschreiten.
1 - Einführung in die Fertigungstechnik
Kontrollfrage 1.07
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Unter welchen Bedingungen ist der Einsatz
von Spezialwerkzeugen gerechtfertigt?
Der Einsatz von Spezialwerkzeugen setzt bestimmte wirtschaftliche Mindeststückzahlen voraus und ist umso gerechtfertigter, je größer die Fertigungsstückzahl ist.
2 - Urformen: Begriffe und Verfahren
Kontrollfrage 2.01
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Was wird unter Urformen verstanden?
Urformen ist das Fertigen eines festen Körpers aus formlosen Stoffen durch Schaffen des Stoffzusammenhaltes, wobei die Stoffeigenschaften bestimmbar in Erscheinung treten.
2 - Urformen: Begriffe und Verfahren
Kontrollfrage 2.02.
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Geben Sie den prinzipiellen Verfahrensablauf beim Urformen an.
- Erzeugen des urformfähigen formlosen Stoffes;
- Formgebung des formlosen Stoffes;
- Schaffen des Stoffzusammenhaltes;
- Entnehmen des Urformteiles aus der Form;
- Nachbehandeln des Urformteiles.
2 - Urformen: Begriffe und Verfahren
Kontrollfrage 2.03.
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Nennen Sie zwei Merkmale von Urform-
verfahren mit je zwei Verfahrensbeispielen.
Merkmale von Urformverfahren:
• Art des formlosen Stoffes
− flüssig - Gießen,
− pulverförmig - Pressen und Sintern
• Art der Urformgebung
− Schwerkraftwirkung - Gießen in verlorene Form
− Zentrifugalkrafteinwirkung (Kokillenguss)
− äußere Druckwirkung (Druckgießen)
− Druckeinwirkung des Urformwerkzeugs (Pressformen, Pulverpressen)
2 - Urformen: Begriffe und Verfahren
Kontrollfrage 2.04.
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Welche Anwendungen des Urformens im
Gesamtfertigungsprozess sind zu unterscheiden?
Nennen Sie für jede Anwendung zwei Verfahren.
Anwendungen des Urformens
• Herstellung von Vorformen zur Halbzeugfertigung
(z. B. Blockgießen, Stranggießen)
* *• Herstellung von Formteilen**
(z. B. Formgießen, Pressen und Sintern)
2 - Urformen: Begriffe und Verfahren
Kontrollfrage 2.05.
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Ordnen Sie folgenden Gießverfahren die
Art Ihrer Formgebung zu:
- A2;
- B3;
- C4;
- D1;
- E4;
- F1;
- G2
3 - Gusswerkstoffe und Erzeugen des flüssigen Gießmetalls
Kontrollfrage 3.01.
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Welche metallischen Werkstoffe können vergossen werden
und welche werden in Deutschland bevorzugt eingesetzt?
Im Prinzip können fast alle metallischen Werkstoffe vergossen werden.
Bevorzugt werden jedoch Legierungen gegossen, da sie grundsätzlich eine niedrigere Schmelztemperatur und höhere Festigkeitswerte als die Grundwerkstoffe besitzen.
In Deutschland werden vornehmlich Eisengusswerkstoffe und hier hauptsächlich Gusseisen eingesetzt.
3 - Gusswerkstoffe und Erzeugen des flüssigen Gießmetalls
Kontrollfrage 3.02.
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Welche Vorteile hat GGG im Vergleich zu anderen Eisengusswerkstoffen und wie können diese wirtschaftlich genutzt werden?
Vorteile von GGG:
• Im Vergleich zu GGL höhere Festigkeit und Zähigkeit
und damit geringere Dimensionierung von Bauteilen möglich
− Materialeinsparung
• Im Vergleich zu GS bessere Gießbarkeit, damit feinere Gussteile mit
geringeren Toleranzen und Bearbeitungszugaben möglich
− Einsparung von Material und Bearbeitungskosten
• Im Vergleich zu GT geringerer Aufwand beim Gießen bzw. Nachbehandeln.
3 - Gusswerkstoffe und Erzeugen des flüssigen Gießmetalls
Kontrollfrage 3.03.
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Es ist eine Schmelze bestimmter Werkstoffzusammensetzung
zu erzeugen. Welche grundsätzlichen Möglichkeiten gibt es dazu?
Möglichkeiten zur Erzeugung der Schmelze:
• Mischen mehrerer Einsatz- und Zuschlagstoffe zum Erschmelzen
der gewünschten Legierung.
• Einschmelzen einer Vorlegierung.
3 - Gusswerkstoffe und Erzeugen des flüssigen Gießmetalls
Kontrollfrage 3.04.
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Sie haben zur Herstellung eines Fertigteiles einen Eisenwerkstoff
mit folgenden Eigenschaften auszuwählen:
- Härte 260 HB
- Dehngrenze 320 N/mm2
- Zugfestigkeit 650 N/mm2
- Bruchdehnung 20 %
Für welchen würden Sie sich entscheiden?
Es empfiehlt sich
- Gusseisen GGG oder
- Stahlguss einzusetzen.
3 - Gusswerkstoffe und Erzeugen des flüssigen Gießmetalls
Kontrollfrage 3.05.a
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Um flüssiges Gießmetall zu erzeugen, werden verschiedene
Schmelzverfahren genutzt.
a) Um welchen Schmelzofen handelt es sich bei dem hier abgebildeten?
a) Induktionstiegelofen
3 - Gusswerkstoffe und Erzeugen des flüssigen Gießmetalls
Kontrollfrage 3.05.b
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Um flüssiges Gießmetall zu erzeugen, werden verschiedene Schmelzverfahren genutzt.
b) Nach welchem Prinzip funktioniert der Ofen?
b) Das magnetische Wechselfeld der Induktionsspule erzeugt im metallischen Einsatzmaterial einen Sekundärstrom, durch den das Material aufgeheizt wird.
3 - Gusswerkstoffe und Erzeugen des flüssigen Gießmetalls
Kontrollfrage 3.05.c
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Um flüssiges Gießmetall zu erzeugen, werden verschiedene
Schmelzverfahren genutzt.
c) Für welche Zwecke wird der Ofen eingesetzt?
c) Anwendbar für alle Gusswerkstoffe, aber auch zum Auffangen und Warmhalten der Schmelze aus dem Kupolofen.
4 - Gießen mit verlorenen Formen
Kontrollfrage 4.01
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Aus welchen Komponenten besteht bei der
Herstellung verlorener Formen der verwendete
Formstoff?
Der Formstoff besteht aus
- Formgrundstoff
(zumeist Quarzsand)
-
Formstoffbindemittel
(z. B. silikatische Binder, Kohlehydratbinder, Ölbinder, Kunstharzbinder) -
Zuschlagsstoffen
(z. B. Wasser und Steinkohlenstaub).
4 - Gießen mit verlorenen Formen
Kontrollfrage 4.02
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Erläutern Sie den Unterschied zwischen einem
Dauer- und einem verlorenen Modell und geben
Sie die zur Herstellung der Modelle verwendeten
Materialien an.
Dauermodell:
Immer verwendbar, aus Holz, Kunststoff oder Metall
Verlorenes Modell:
Einmal verwendbar, z. B. aus Wachs oder Schaumstoff
4 - Gießen mit verlorenen Formen
Kontrollfrage 4.03
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Nach welchen Prinzipien entsteht die
notwendige Festigkeit verlorener Gießformen?
Nennen Sie je zwei Verfahrensbeispiele.
Prinzipien:
• Verdichtungsprinzip,
z. B. Rütteln und Pressen, Hochdruckpressen
• Verfestigungsprinzip,
z. B. Vakuumformverfahren, Feingießen.
4 - Gießen mit verlorenen Formen
Kontrollfrage 4.04
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Warum bedarf es bei der Herstellung des
Modells für das Gießen verlorener Formen der
Berücksichtigung eines Schwindmaßes?
Das Modell als Abbild des herzustellenden Gussteiles muss um das Schwindmaß größer ausgeführt sein als das Gusseil, um die Wärmeschrumpfung des Gussteiles bei Abkühlen von der Erstarrungs- zur Zimmertemperatur zu berücksichtigen.
4 - Gießen mit verlorenen Formen
Kontrollfrage 4.05a
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Grauguss wird häufig in Sandformen vergossen.
a) Wozu müssen Kerne in die Gussform eingelegt werden?
a) Kerne werden zur Erzeugung von Durchbrüchen, Bohrungen oder anderen
Hohlräumen im Grussteil benötigt.
4 - Gießen mit verlorenen Formen
Kontrollfrage 4.05b
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Grauguss wird häufig in Sandformen vergossen.
b) Woraus werden diese Kerne üblicherweise hergestellt?
b) Kerne werden aus silikatischen Rohstoffe hergestellt. Die Bindung der Kernsande muss nach der Erstarrung des Gießmetalls leicht zerfallen, um aufwändige Putzarbeit zu vermeiden.
4 - Gießen mit verlorenen Formen
Kontrollfrage 4.06
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Die Abb. 4.9 und 4.10 zeigen die manuelle Herstellung
von Gussteilen. Um welches Verfahren handelt es sich
hierbei und woran wird dies ersichtlich?
Nennen Sie einige charakteristische Merkmale.
Handformen
- mittige Teilung des Modells;
- manuelles Einsetzen des Kerns;
- kein Maschinentisch im Vergleich zum Maschinenformen;
- verklammerte Kastenformen
4 - Gießen mit verlorenen Formen
Kontrollfrage 4.07a
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Für die Mittel- bis Massenfertigung werden maschinelle und automatische arbeitende Form- und Gießanlagen eingesetzt.
Die Abb. 4.11 zeigt eine solche Anlage.
a) Wie wird der Formstoff verdichtet?
a) Rütteln und Pressen der Form
4 - Gießen mit verlorenen Formen
Kontrollfrage 4.07b
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Für die Mittel- bis Massenfertigung werden maschinelle
und automatische arbeitende Form- und Gießanlagen eingesetzt.
Die Abb. 4.11 zeigt eine solche Anlage.
b) Die Anlage arbeitet ohne Formkästen. Was wird damit bezweckt?
b) Um die Anzahl der benötigten Formkästen zu reduzieren und deren Rücktransport zur Formerei einzusparen.
4 - Gießen mit verlorenen Formen
Kontrollfrage 4.10a
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Die Abb. 4.17 zeigt eine Halbschale zur
Herstellung eines Brennerkopfes.
a) Wie werden solche Gießformen genannt
und bei welchem Verfahren kommen Sie zum Einsatz?
a) Maske;
Maskenformverfahren (Croning-Verfahren)
4 - Gießen mit verlorenen Formen
Kontrollfrage 4.10b
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Die Abb. 4.17 zeigt eine Halbschale zur
Herstellung eines Brennerkopfes.
b) Zur Herstellung welcher Teile wird dieses
Verfahren bevorzugt eingesetzt?
b) Zur Herstellung komplizierter Gussteile
- mit schmalen Rippen
- mit guter Oberfläche und
- relativ hoher Maßgenauigkeit;
- für Teile bis ca. 50 kg
- in Stückzahlen ab ca. 500.
4 - Gießen mit verlorenen Formen
Kontrollfrage 4.11a
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Abb. 4.18 zeigt eine Gießtechnologie,
bei der mehrere Modelle zumeist mit
dem Eingussmodell zu einer sog.
Modelltraube verbunden sind.
a) Für welche Technologie ist dieses im
Bild gezeigte Vorgehen typisch?
a) Feingießen (Wachsausschmelzverfahren)
4 - Gießen mit verlorenen Formen
Kontrollfrage 4.11b
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Abb. 4.18 zeigt eine Gießtechnologie,
bei der mehrere Modelle zumeist mit
dem Eingussmodell zu einer sog.
Modelltraube verbunden sind.
b) Aus welchem Formstoff besteht das
bei diesem Verfahren in der Regel
verwendete Modell? Ist die Form
wieder verwendbar?
b) Wachs; das Modell ist verlorenen
4 - Gießen mit verlorenen Formen
Kontrollfrage 4.11c
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Abb. 4.18 zeigt eine Gießtechnologie, bei der
mehrere Modelle zumeist mit dem Eingussmodell
zu einer sog. Modelltraube verbunden sind.
c) Sie haben komplizierte, stark gegliederte Kleinteile
aus GS mit hoher Genauigkeit in großen Stückzahlen
herzustellen. Würden Sie dieses Verfahren empfehlen?
c) Ja, da Feingießen die Herstellung
- kompliziertester,
- stark gegliederter Teile
- mit kleiner Wanddicke,
- hoher Maßgenauigkeit,
- keiner Einschränkung des zu vergießenden Stoffes
- und wirtschaftlicher Stückzahl ab ca. 1000 Stück ermöglicht.
5 - Gießen in Dauerformen
Kontrollfrage 5.03
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Welche günstige Beeinflussung der
Werkstoffeigenschaften ergeben sich beim
Druck- und Schleudergießen im Vergleich
zum Kokillengießen?
Erstarrung unter Druck ergibt feinkörniges dichtes Gefüge mit höherer Festigkeit.
5 - Gießen in Dauerformen
Kontrollfrage 5.05
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Nennen Sie ein Gießverfahren, mit dem
die in Abb. 5.7 dargestellten Serienteile
hergestellt werden können.
Schleuderguss
6 - Pressen und Sintern (Pulvermetallurgische Teilefertigung)
Kontrollfrage 6.07
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Geben Sie an, mit welcher
- Zugfestigkeit,
- Dauerfestigkeit,
- Bruchdehnung
- und Kerbschlagfestigkeit
gegenüber den Werten von Walzstahl mit einer beim Sintern
erreichten Raumfüllung von 90 % in etwa zu rechnen ist.
Gemäß Abb. 6.2 ergeben sich folgende Werte:
- ca. 73 % der Zugfestigkeit;
- 50 % der Dauerfestigkeit;
- rund 29 % der Bruchdehnung und
- ungefähr 5 % der Kerbschlagzähigkeit von Walzstahl.
6 - Pressen und Sintern (Pulvermetallurgische Teilefertigung)
Kontrollfrage 6.08
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Nebenstehend sehen Sie einige Maschinenelemente.
Würden Sie diese in der Herstellung mit Sintern für
geeignet halten und warum?
Ja; Zahnräder zeichnen sich durch
- komplizierte Formgestaltung aus,
- sind hohen Belastungen ausgesetzt und
- bedürfen einer hohen Genauigkeit.
7 - Generieren (Rapid Prototyping)
Kontrollfrage 7.01
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Beschreiben Sie kurz das Grundprinzip des Rapid Prototyping.
Das Grundprinzip des Rapid Prototyping beruht darauf, dass zunächst am Rechner mittels CAD ein 3D-Modell erzeugt wird.
Dieses Modell wird anschließend rechnerintern in dünne Schichten geschnitten, die dann den Bauprozess auf der RP-Anlage steuern.
Während des Bauprozesses wird das Bauteil Schicht für Schicht aus dem jeweiligen Werkstoff aufgebaut.
