10. Abtragen (+Sonderverfahren) Flashcards
Abtragen gehört welcher Hauptgruppe an?
Trennen
Abtragen kann nach DIN 8590 unterteilt werden in: ?? (3)
thermisches Abtragen
chemisches Abtragen
elekrotchemisches Abtragen
Nach DIN ?(1)? ist ?(2)? fertigen durch Abtrennen von Stoffteilchen von einem festen Körper ohne mechanische Einwirkung.
(1) 8590
(2) Abtragen
Abtragende Verfahren nutzen thermische, chemische oder elektrochemische Prozesse zur Formgebung. Sie sind von den mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe ?(1)?.
So sind für das Spanen nur schwer oder gar nicht bearbeitbare Stoffe eingeführt worden wie z.B. hochvergütete Werkzeugstähle, Nickelbasislegierungen oder hochharte Werkstoffe wie Diamant oder kubisches Bornitrid.
Abtragende Verfahren werden ferner auch für die Bearbeitung komplexer, schwer zugänglicher oder sehr kleiner Flächen und Konturen eingesetzt wie im Bereich der ?(2)?.
Ergänzend hierzu werden die beiden Sonderverfahren Wasserstrahlschneiden und Strahlen mit festem Kohlenstoff behandelt.
(1) unabhängig
(2) Mikrotechnologie
Wasserstrahlschneiden ist der Hauptgruppe ?(1)? und hier der Untergruppe ?(2)? zugeordnet.
(1) Trennen
(2) Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide
Strahlen mit festem Kohlenstoff findet sich in der Untergruppe ?(1)? der Hauptgruppe ?(2)? wieder.
(1) Reinigen
(2) Trennen
Der thermische Abtragprozess ist durch das Abtrennen von Werkstoffteilchen im ?(1)?, ?(2)? oder ?(3)? Zustand unter ?(4)? bestimmt.
(1) festen
(2) flüssigen
(3) gasförmigen
(4) Wärmeeinwirkung
Das Entfernen der abgetrennten Teilchen wird durch ?(1)? und/oder ?(2)? Kräfte bewirkt.
(1) mechanische
(2) elektromagnetische
Nach was kann Thermisches Abtrennen zunächst unterteilt werden?
Nach dem Energieträger, durch den die für den Trennvorgang notwendige Wärme von außen zugeführt wird
(Flüssigkeit, Gas, elektrische Gasentladung, Strahl, Bewegung, Strom, festen Körper)
Thermisches Abtragen
Die industriell wichtigsten Verfahren sind: ?? (2)
- das thermische Abtragen mit elektrischen Funken (Funkenerosives Abtragen bzw. EDM)
- das Laserabtragen
Wie wird ein thermisches Abtragverfahren bezeichnet, bei dem die an der Wirkstelle erforderliche Wärme durch eine elektrische Funkenentladung auf das Werkstück übertragen wird?
Electrical Discharge Machining (EDM)
Bzw. Funkenerosives Abtragen
Electrical Discharge Machining (EDM) - Funkenerosives Abtragen
Definition nach DIN 8590:
Thermisches Abtragverfahren, bei dem die an der Wirkstelle erforderliche Wärme durch eine ?(1)? auf das Werkstück übertragen wird.
(1) elektrische Funkenentladung
Nenne Eigenschaften der Funkenerosion: ?? (2)
Ist unabhängig von mechanischen Eigenschaften der Werkstückmaterialien (z.B. E-Modul, Härte)
der zu bearbeitende Werkstoff muss eine elektr. Leitfähigkeit von kappa > 0,01 S/cm = 0,01 /Ωcm haben
Electrical Discharge Machining (EDM) bzw. Funkenerosion ist klassischerweise häufig im ?(1)? insbesondere bei der Bearbeitung harter und gehärteter Werkstoffe anzutreffen.
Allerdings sind heute Verfahren zur Hartbearbeitung mit geometrisch bestimmten Schneiden etabliert. (Bereits die Hartbearbeitung durch Drehen und Fräsen kennengelernt)
Bei der Funkenerosion ist der Vorteil in der deutlich größeren ?(2)? zu sehen.
Interessant sind an dieser Stelle ?(3)? Fertigungskonzepte, bei denen in einer Fertigungszelle mit geometrisch ?(4)? Schneide vorgearbeitet (geschruppt) wird und dann die Werkstoffe automatisiert der EDM-Fertigbearbeitung übergeben werden.
(1) Werkzeugbau
(2) Abtragleistung (!!)
(3) hybride
(4) bestimmter
Abtragen mit Funkenerosion
Elektrisch leitfähigeWerkstücke und Werkzeuge als Elektroden werden in einem Dielektrikum an einer Spannungsquelle mit pulsförmigen Spannungsverlauf angeschlossen. Werden beide Elektroden bis auf eine sehr kurze Entfernung aneinander angenähert, findet eine Ionisierung des Dielektrikums und eine Funkenentladung statt. Die Funkenentladung hinterlässt an den Elektrodenoberflächen eine Erosion. Es entstehen dabei kleine Krater. Aufgrund der vielen zeitlich aufeinander folgenden und über die gesamte zu bearbeitende Fläche statistisch verteilten Entladung, arbeitet sich das Werkzeug in das Werkstück hinein und gibt diesem die gewünschte Form.
Der Prozess der einer Einzelentladung kann in 4 Phasen unterteilt werden. Nenne diese!
- Aufbauphase
- Zündphase
- Entladephase
- Abbruchphase
Aufbauphase:
Es tritt an der Stelle des geringsten Abstands eine Ionisation des Dielektriums auf.
Zündphase:
Es bildet sich lawinenartig ein Entladekanal. Der Spannungsstrom baut sich auf und fällt auf die physikalisch bedingte Spaltspannung ab.
Entladephase:
Das Plasma wird in dem sich erweiternden Entladekanal aufgeheizt. Durch Einschnürung der Entladung treten Temperaturen von mehreren 1000°C auf. An den Lichtbogenenden (Elektrode und Werkstoff) werden kleine Volumina aufgeschmolzen.
Abbruchphase:
Bei Impulsende verdampft die überhitzte Schmelze explosionsartig. Die Energie je Puls bestimmt die Kratergröße und die Beeinflussung der Randzone am Werkstück.
—> siehe dazu Abbildung auf Folie 7!
…
Das Dielektrikum hat die Aufgaben: ?? (4)
Als Dielektrikum werden häufig Kohlenwasserstoffe verwendet
Aufgaben:
- Isolation von Werkstück und Elektrode
- Einschnürung des Entladekanals
- Abtransport der Abtragspartikel
- Kühlung von Elektrode und Werkstück
Als Dielektrikum werden häufig ?? verwendet.
Kohlenwasserstoffe
Abtragen mit Funkenerosion
Nenne Verfahrenseigenschaften: ?? (5)
Verfahrenseigenschaften:
- abbildendes Formgebungsverfahren
- Abtrag durch elektrische Entladung
- Abtragsprozess in dielektrischer Flüssigkeit
- Funkenentladung nach Überschreiten der Durchschlagsfestigkeit des Dielektrikums
- Erwärmen von Materialoberflächen über Schmelzpunkt
Nenne 3 Anwendungsgebiete der Funkenerosion: ??
Kunststoffspritzgußformen (49%)
- Prägedruck (10%)
- Metallspritzgußformen (10%)
(…)
Senkerosion (Senkerodieren, Die-Sinking)
Es ist dadurch gekennzeichnet, dass die ?(1)? mithilfe einer ?(2)? im Werkstück eine ?(3)? erzeugt.
(1) Werkzeugelektrode
(2) einachsigen Vorschubbewegung
(3) Negativform
Senkerosion (Senkerodieren, Die-Sinking)
Typisches Bearbeitungsspektrum: ?? (3)
3D-Formen
Kavitäten
Freiformflächen
Drahterosion (Drahterodieren, Wire-EDM)
Prinzip:
- ablaufende ?(1)? erzeugt die Form des Werkstücks durch eine ?(2)?
(1) Drahtelektrode
(2) kontinuierliche Bahnbewegung
Drahterosion (Drahterodieren, Wire-EDM)
Bearbeitungsspektrum: ?? (3)
2D-Formen
Innen- und Außenkonturen
konische Konturen
Nenne die wichtigsten Verfahrensvarianten der Funkenerosion (Funkenerodieren,EDM): ?? (3)
Senkerosion mit rotierender Stiftelektrode
Drahterosion mit rotierender Werkstückelektrode
Bahnerosion mit rotierender Stiftelektrode
(Im nicht genormten Werkstattchargon werden die Verfahren aufgrund ihrer Kinematiken als Erodierbohren, Erodierdrehen und Erodierfräsen bezeichnet)
Senkerosion mit rotierender Stiftelektrode
Anwendung bei der Fertigung von: ?? (3)
Kühlluftbohrungen
Bohrungen in Kraftstoff-Einspritzsystemen
Textil- und Kunstfaser-Ziehdüsen
Drahterosion mit rotierender Werkstückelektrode
Findet Anwendungen bei der: ?? (2)
Profilierung und Schärfung von metallisch gebundenen Diamantschleifscheiben
Herstellung von Ventilschiebern und speziellen Nadelsystemen für die Humanmedizin
Bahnerosion mit rotierender Stiftelektrode findet Anwendung bei der Herstellung von?
Kavitäten und Freiformflächen in Spritzgusswerkzeugen
Erzeugte Oberflächentopographie beim funkenerosiven Abtragen:
- Einzelentladung erzeugt ??
- durch zeitliche und örtliche Überlagerung einer Vielzahl von ?? entsteht aperiodische flachmuldige Textur
—> siehe Folie 12!!!
Entladekrater
Erzeugte Oberflächentopographie beim funkenerosiven Abtragen
Oberflächentopographie für Senkerosion und Drahterosion ansehen!!
—> Folie 12!!
…
Nenne den wichtigsten Vorteil des Funkenerodierens (EDM)!
Ermöglicht hochgenaue Bearbeitung gehärteter Stähle
Nenne Vorteile des funkenerosiven Abtragens (Funkenerodieren, EDM): ?? (5)
Vorteile:
- Bearbeitung unabhängig von Härte und Festigkeit des Werkstückmaterials (ermöglicht hochgenaue Bearbeitung gehärteter Stähle)
- hohe geometrische Komplexität
- geringe Fertigungstoleranzen (+- 2μm)
- Oberflächenrauheit bis Rsuba = 0,05 μm
- hoher Automatisierungsgrad durch autonomen Betrieb
Nenne Nachteile des funkenerosiven Abtragens (Funkenerodieren, EDM): ?? (3)
Nachteile:
- geringe Abtragrate, deshalb nicht einsetzbar für die Massenproduktion (Ausnahmen, z.B. Fertigung Einspritzdüsen)
- thermische Beeinflussung der Bauteilrandzone
- Entstehung von Sondermüll
Definition des Lasers
(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation - Lichtverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung)
Definition nach DIN 8590:
?(1)?, bei dem die an der Wirkstelle erforderliche ?(2)? durch Energieumsetzung energiereicher ?(3)? am oder im Werkstoff entsteht.
Als unmittelbarer Energieträger wird hierbei der ?(4)? verwendet.
(1) Abtragen
(2) Wärme
(3) Strahlen
(4) Laserstrahl
Definition des Lasers
Als unmittelbare Energieträger kommen neben Laserstahlen auch Licht-, Elektronen- oder Ionenstrahlen zur Anwendung.
Beim Laserstrahlen wird Lichtenergie in einem optischen Resonator erzeugt und durch Absorption in Form von Wärme an den Werkstoff abgegeben. Der Laserstrahl ist hierbei aus parallelen Wellen aus gleicher Wellenlänge und höchster Bündelung durch Blendensysteme aufgebaut.
(Nur lesen)
…
Nenne Eigenschaften des Laserstrahls: ?? (4)
Eigenschaften:
- monochromatisch
- kohärent
- hohe Intensität
- geringe Divergenz
Laserquellen für die Materialbearbeitung
Für den Einsatz des Lasers als Trennwerkzeug oder zum Schweißen werden wegen der erforderlichen hohen Strahlleistung ausschließlich welche Laserquellen eingesetzt? (2)
Gas-Laserquellen
Festkörper-Laserquellen
Laserquellen für die Materialbearbeitung
Für Strukturierungen und Beschriftungen finden ?(1)? oder ?(2)? mit geringerer ?(3)? Verwendung.
(1) Gasquellen
(2) Ioden
(3) Leistung
Die zum Lasertrennen von metallischen Werkstoffen benötigten hohen Intensitäten werden durch Fokussierung mithilfe von ?(1)? oder ?(2)? erzielt.
Diese Systeme müssen äußerst ?(3)? und ?(4)? sein, um die erforderlichen Genauigkeiten der meisten Laseranwendungen zu realisieren.
Der Einsatz im Bereich der ?(5)? oder auch der ?(6)? sind hier sogenannte Treiber.
(1) Linsen
(2) Spiegeln
(3) genau
(4) robust
(5) additiven Präzisionsfertigung
(6) Mikroproduktion
Abhängig vom eingesetzten Laser können folgende Strahlführungssysteme verwendet werden: ?? (3)
Linearachsen (Spiegel)
Rotationsachsen (Spiegel)
Lichtwellenleiter
Das Abtragen mit Laserstrahlung kann anhand von was eingeteilt werden?
Anhand der relativen, zunehmenden Abtragtiefe (kleine, mittlere, hohe)
Das Abtragen mit Laserstrahlung kann anhand der relativen, zunehmenden Abtragtiefe eingeteilt werden:
- kleine Abtragtiefe:
Der diskontinuierliche Abtrag führt zu punktförmiger Wirkung und wird zum Beispiel beim ?(1)? verwendet.
Der kontinuierliche Abtrag in mehreren Schritten bewirkt die Trennung des Materials in größeren Bereichen, z.B. als ?(2)?. - mittlere Abtragtiefe:
Der diskontinuierliche Abtrag wird zum Beispiel beim ?(3)? benötigt. Der kontinuierliche Abtrag bewirkt hier die Trennung des Materials in einem Schritt (z.B. beim ?(4)?) - hohe Abtragtiefe:
Der diskontinuierliche Abtrag führt zur ?(5)? (Bohrungen z.B. für Filterelemente). Der kontinuierliche Abtrag führt zur vollständigen Materialtrennung (z.B. beim ?(6)?)
(1) Beschriften
(2) Formbearbeitung
(3) Ritzen
(4) Furchen
(5) Perforation
(6) Schneiden
Das Abtragen mit Laserstrahlung kann anhand der relativen, zunehmenden Abtragtiefe eingeteilt werden:
- kleine Abtragtiefe:
Der diskontinuierliche Abtrag führt zu punktförmiger Wirkung und wird zum Beispiel beim Beschriften verwendet.
Der kontinuierliche Abtrag in mehreren Schritten bewirkt die Trennung des Materials in größeren Bereichen, z.B. als Formbearbeitung. - mittlere Abtragtiefe:
Der diskontinuierliche Abtrag wird zum Beispiel beim Ritzen benötigt. Der kontinuierliche Abtrag bewirkt hier die Trennung des Materials in einem Schritt (z.B. beim Furchen) - hohe Abtragtiefe:
Der diskontinuierliche Abtrag führt zur Perforation (Bohrungen z.B. für Filterelemente). Der kontinuierliche Abtrag führt zur vollständigen Materialtrennung (z.B. beim Schneiden)
Hierbei sind 3 Abtragmechanismen zu unterscheiden: ??
Sublimationsabtrag
Schmelzabtrag
Abtrag von festem Werkstoff
Der Werkstoff wird unter der hohen Energieeinwirkung des Laserstrahls direkt verdampft ohne flüssige Phase.
Welcher Abtragmechanismus liegt vor?
Sublimationsabtrag
Schmelzabtrag:
Der Werkstoff wird aufgeschmolzen und mithilfe eines Stickstoff- oder Argonstrahls aus der Schmelzzone ausgetrieben. Die Anwendung ist hier das Laserstrahlschmelzschneiden.
Welcher Abtragmechanismus liegt vor?
Schmelzabtrag