Fertigungstechnik - erledigt Flashcards
Richtlinien zur Auswahl der Werkstoffe
Beanspruchung ( Zug, Druck, Biegung ..)
Verschleisfestigkeit (Bremse Lager ..)
Temeratur (Dampfturbine, Flugzeug, Auto ..)
Chem. Beständigkeit ( Schiffbau, Rohre ..)
zusätzliche Behandlung (Beschichten, Wärmebehandlung)
physik. Eigenschaften (Leitfähigkeit, Gewicht ..)
Verschiedenen Fertigungsverfahren
Urformen, Umformen, Trennen, Fügen, Beschichten, Stoffeigenschaften ändern
Urformen + Bsp
Herstellung eines festen Körpers aus einem formlosen Stoff. (Sandguss-flüssig, Plasmaspritzen-Gas, Sintern-Pulver)
Umformen + Bsp
Fertigen eines festen Körpers durch plastisches Ändern. Walzen,Biegeumformen
Trennen
Fertigen eines festen Körpers durch Trennen des stofflichen Zusammenhangs. Drehen,Schleifen,Zerteilen
Fügen
Beim Fügen werden 2+ Bestandteile unter Verwendung von Verbindungsstoffen/elementen zusammengeführt. Ausschäumen, Ausgiesenm, Schrauben
Beschichten
Aufbringen von formlosen,pulvrigen,flüssigen oder gasförmigen Stoffen zum Oberflächenschutz, Farbgebung oder erzielung elektr. Eigensch. Aufdämpfen, Feuerverzinken
Stoffeigenschaften ändern
Veränderung der Werkstoffeigensch. (Komplett o. nur Teile) Härten,Magnetisieren,Nitrieren
wann wird gegossen
Gegossen wird wenn andere Herstellungsverfahren unwirtschaftlich oder technisch nicht möglich sind, oder um Gießeigenschaften auszunutzen. (Gute gleiteigenschaften zb.)
Blockgießen
Gießen des Metalls in Dauerformen, Erstarrung, es entstehen Halbzeuge (Blöcke) die weiterverarbeitet werden. Verunreinigungen sammeln sich oben daher wird der Block vor Weiterbearbeitung “geköpft”.
Stranggießen
Vorteile
Schmelze wird vom Tiegel in eine Wassergekühlte Kokille geleitet in der sie erstarrt. Strang kann direkt in Walzwerk geleitet werden sodass ein kontinuierlicher Prozess entsteht.
Vorteile: gute Produktivität, wenig Materialverlust, Voll/Hohlprofile möglich.
Gießen mit verloreren Formen und Dauermodellen
Anforderungen an Formsand
Anwendung
Modell wird nach Zeichnung erzeugt.
(Schwindmaß berücksichtigen)!!!
Modell wird mit Formsand eingeformt
Beim Guss wird Modell heraußgenommen, und ausgegossen. -Form Verloren
Anforderungen an Formsand: gute Festigkeit, Bildsamkeit, Langlebigkeit, Feuerfest. (quarzsand Ton, Wasser)
Speiser zur Kompensation der Volumsabnahme beim erstarren (+Luftentwichung beim Einguss)
Anwendung; Turbinenräder Kurbelwelle
Präzisionsformen - Gießen mit verlorenen Modellen
Vorteile
Modell durch Spritzen Pressen aus Wachs/Kunststoff hergestellt. Mehrere Modell zu Traube verbunden In Keramikmasse getaucht - Schale Ofen - Keramik Troknet Wachs schmilzt Gießen Trennen der Stücke ggf. Nachbearbeitung
Vorteile: höchste Maßgenauigkeit, kompl. Geometrie mögl. beste Oberflächenqualität, geringe Wanddicken möglich.
Vollformverfahren
Magnet Vollformverfahren
Vorteile
Modell wird hergestellt (Schaumstoff, Polystyrol … ) oder mehrere Modellteile werden miteinander verklebt.
Modelle zu Trauben verklebt und mit einer dünne Schicht überzogen die den direkten Kontakt zum Quarz (form) Sand der Gießform verhindert.
Modell wird eingefort und verbrennt/vergaßt beim Ausgiessen durch die Hitzeeinwirkung.
Quarzsand wird durch Vibration zusätzlich verfestigt.)
Auch mit Eisengranulat als “Formstoff” möglich und Magnetfeld statt vibration. heißt dann Magnet Vollformverfahren
Vorteile; Hohe Oberfl. Qualität, billig, automatisierbar, konstruktive Freiheit unbegrenzt.
Gießen in Dauerformen
Formen werden wiederholt genutzt. müssen Hitzebeständig, verschleißfest sein.
Nur für Massenproduktion.
Vorteile: geringe Produktionsfläche, gute Produktivität, gute Oberflächengüte, gute mechanische Eigenschaften
Nachteile; Teure Formen, Hohe Eigenspannung der Gußteile hohe Oberflächenhärte
Druckguss
2 Arten
Schmelze wird unter hohem Druck und hoher Geschwindigkeit in die geteilte Dauerform gedrückt. Vorwiegend für NE-Metalle wie Alu, Mag/Zink/Zinnlegierungen.
1 Abguss = Schuss, bis 300 schüsse pro stunde
Form hält bis zu 500000 Schuss aus.
Vorteile: Herstellung von geringen Wanddicken möglich. Teile können Mit eingegossen werden. (Boilzen stifte)
2 Arten: Warmkammer Druckgießen
Kaltkammer Druckgießen
Niederdruckverfahren - Gießen
Vorteile
Form wird auf Ofengesetzt durch Rohr dicht verbunden. Luft wird mit geringem Druck in den Ofen gepresst, Schmelze steigt nach oben. Sehr genaue Formfüllung. Druck wird bis zum Erstarren gehalten.
Vorteile; Gussteile mit hoher Dichte, keine Gasblasen oder Verunreinigunge, feinkörniges Gefüge, Druck und Verschleißfest.
Schleudergussverfahren
Schmelzgut wrid in sich Drehende Dauerform gegossen, und durhc die Zentrifugalkraft in der Form verteilt. Gut für symmetrische Teile,
Gekühlte und ungekühlte Formen.
Für fast alle Metalle/Legierungen geeignet.
Rohrherstellung möglich, Menge des Materials bestimmt Wanddicke, bis zu 8m länge und 2,5m Durchmesser
Gusswerkstoffe allgemein
Alle Werkstoffe die durch Gießen verarbeitet werden wenn dabei Gussteile enstehen bei denen keine weiteren Verarbeitung durch Umformen nötig ist.
Vorgänge beim Gießen
Schmelzen : (Fest) - Temperaturanstieg, Atombeweglichkeit steigt an
Vergießen (Flüssig): - Gestaltgebung, fließen , benetzen
Erstarren (Fest) : - Temperatursenkung, Atombeweglichkeit sinkt, Volumsabnahme
Gießtemperaturen
sollten möglichst niedrig gehalten werden.
Hierzu nutzt man folgendes: Beim Vermischen von 2 Komponenten ist die Schmelztemperatur des Gemischs immer geringer als die Temperatur der einzelnen Komponenten.
eutektische Legierungen
geringe Gießtemperatur homogenes Gefüge guteFlies und Formfülleigenschaften
FließFormfü+llvermögen
Entfernung die das Metall in der form zurücklegt bis durch die Erstarrung zum Stillstand kommt
Volumenänderung
Physiklaisch Bedingt muss mittels Vergörßerung des Modells etc berücksichtigt werden
Urformen Kunststoffe - Spritzgießen
Woraus bestet Spritzgussmaschine
Ablauf des Spritzgießens
Vorteile
Spritzgusswerkzeug besteht aus Plastifizier und Spritzeinheit und aus 2geteiltem Formwerkzeug mit Öffnungs und Schließeinheit
Kunststoffgranulat wird im Plastifizierzylinder verdichtet/plastifiziert
Schließzylinder schließt Formwerkzeug und hält es gegen den Spritzdruck geschlossen
Kolben drückt die Schnecke nach vorne und spritzt die weiche Kunststoffmasse mit hoher Geschwindigkeit und Druck in den Hohlraum.
Erstarrung
Öffnungszylinder öffenet Werkzeug sodass Werksteil von Auswerfer/Druckluft ausgeworfen wird.
Formgebung in 1 Arbeitsgang (Rohstoff - Fertigteil) keine Nachbearbeitung nötig Automatisierbar hohe Reproduzierbarkeit günstig (in Massenproduktion)
Urformen Kunststoffe - Extrudieren
Anwendung
Konstiniuerliche Herstellung eines Kunststoffstrangs mit einer Schneckenstangpresse dem Extruder.
Aufgesetzte Profildüse (bestimmt Querschnittsprofil) Strang wird mit Luft/Wasser gekühlt und nach dem Erstarren in Stücke geschnitten
Profile, Rohre , Stäbe …
Extrusionsblasen von Hohlkörpern
Zur Hestellung von Hohlkörpern wie Flaschen Kanister Tanks
Kunststoffschlauch wird in zweigeteiltes Werkzeug geführt
Nach dem Schließen bläst Druckluft das Schlauchstück auf und presst es an die Hohlwandform an der es erstarrt.
Öffnen , Bauteil wird ausgestossen
Blasextrudieren
Kunststoffmasse wird zu dünnem Schlauch extrudiert und durch Aufblasen zur Folie gereckt. (dicke 10-30µm)
Kalandrieren: herstellung dicker folien durch warmes Auswalzen eines frisch extrudierten Flachbandes.
Urformen Schaumstoffe
Aufschäumen des flüssigen Kunststoffs mit vielen kleinen Gasbläschen –> chem zersetzung oder verdampfen von treibmittel
2 Wichtige: Polystyrol SChaumstoff
Geschäumtes Polyurethan (Blöcke)
Warmumformen Thermoplast Halbzeuge
zur Herstellung großformatiger Bauteile aus Halbzeugen
Tiefziehen Kunststoff
Vakuum
Stempel
Vakuum: Formbare Kunststoffplatte wird durch Unterdruck in den Werkzeughohlraum gezogen
Stempel: Zusätzlicher Stempeldruck für dickwandigere Bauteile
Pulvermetallurgie - Sintern
Ablauf
Anwendung
Herstellung von Metallpulvern
Pressen der Pulver zu Formeteilen
Sintern: verfestigen der Formteile
Pulverherstellung Formgebung (Pressen) Wärmebehandlung (Sintern) Nachpressen (Kalibrieren) Nachbehandlugnsarten
Schmelztechnisch nicht anders herstellbare Werkstoffe (Hartmetalle .. )
Bauteile mit Porösem Gefüge (Filter, Lager)
Formteile wenn wirtschaftlich günstiger
Sintern - Pulverherstellung
Pulvereigenschaften wirken sich auf Verarbeitbarkeit und Eigenschaften der Fertigteile aus
Verdüsungsverfahren:
für Größen 3-200µm
Schmelzen und unter Luft/Dampf/Wasserstrahl zerstäuben
Rotationszerstäubung: Sich drehender Stab wird an Stirnseite geschmolzen und die Zentrifugalkraft schleudert die Teilchen nach außen
Elektrolyse: An Kathode wird reines Metall abgeschieden das leicht zu Pulver zerfällt
Mechanisch in Mühlen
Sintern - Formgebung/ Pressen
CIP: cold isostatic pressing
HIP: hot isostatic pressing (Höhere Festigkeit)
Pulver werden in Werkzeugformen gefüllt und bei 4000-8000bar zu Pressling geformt. (gleichmäßig verdichtet)
Je höher der Druck umso geringer ist das Porenvolumen.
Auch Formung ohne Druck möglich –> Schütt/ Schlickergießverfahren. –>großes Porenvolumen
Zusammenhalt der Pulver beruht auf Adhäsion und Verklammerung.
Gleitmittelzusätze um Reibung zu mindern (vergaßen später)
Sintern - Sintern
3 Zonen
Wärmebehandlungsvorgang bei dem die vorher hergestellten Rohlinge durch Diffusion zu einem Gefüge zusammenwachsen.
60-80% der Schmelztemp.
Flüssige Phase möglich - Komponente wird flüssig dringt in Porenräume ein, feste Bindung.
Sinterprozesse werden unter Schutzgasatmosphäre durchgeführt um unerwünschte Reaktionen (Oxidation) zu vermeiden.
Abbrennzone (Bindemittel vergaßt)
Sinterzone
Kühlzone
Sintern - Nachpressen/Kalibrieren
Sinterschmieden
Volumsänderung während Sintervorgangs daher wird zur Maßhaltigkeit nachgepresst (höhere Festigkeit , geringere Zähigkeit)
Auch warm Möglich wenn dabei noch Formänderung entsteht nennt man dies Sinterschmieden
Nachbehandlungsarten Sintern
Infiltrieren: niedrig schmelzende Metall in Porenräume - Druckdicht - höhere Zähigkeit
Tränken(Öl Wachs Silikon): Korrossionsschutz, Dichtheit
Galvanische Behandlung
Dampfbehandlung
Wärmebehandlungsarten/Härten nach Aufkohlung
Wichtige Sinterwerkstoffe
Hartmetalle
Anwendung
Sinterhartmetalle
Verbundwerkstoffe aus Hartstoffen und Bindemittel zb. Wolframkarbide, Titan , Tantalkarbide
Hohen Verschleißwiederstand, Zäh, Härte, Warmhärte
Schneidwerkstoff für Dreh und Fräßmaschinen
Auf Verschleiß beanspruchte Maschinenteile
Umformen
Umformbarkeit bestimmen
Vorteile
Arten
Aufschluss über die Umformbarkeit von Werkstücken gibt das Spannungsdehnungsdiagramm.
Umformen findet im Bereich zwischen Streckgrenze Re und Zugfestigkeit Rm statt.
oft Kostengü+nstiger ggü anderen Fertigungsverfahren
mech. Eigenschaften werden oft verbessert
kein Werkstoffverlust
schwierige Formen herstellbar
Metalle durch Kristallaufbau gut umformbar
Warmumformen
Kaltumformen
Warmumformen
Vorteile
Nachteile
Arbeitstemperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur
große Umformbarkeit
geringe Umformkraft nötig
geringe Festigkeits und Dehnungsänderung
geringe Form/Maßgenauigkeit
Verzunderung möglich
Kaltumformen
Vorteile
Nachteile
Temperatur unterhalb der Rekristallisationstemperatur
Gute Maßgenauigkeit
keine Verzunderung
geringe Umformbarkeit
hohe Umformkraft nötig
Erhöhung der Festigkeit Dehnung (Kaltverformung)
Biegen
Anwendung
Plastisches Umformen durch Biegekraft
die äußeren Fasern werden gestreckt, die inneren gestaucht
Rohre Bleche Drähte Stäbe
Biegeradius nicht beliebig wählbar: hängt von Querschnittsform, Werkstoff und Temperatur ab
Bleche werden quer zur Walzrichtung gebogen.
Bei dicken Profilen erfolgt leichte Querschnittsänderung
Gesenkbiegen (Stempel) Rollbiegen Tiefziehen, Hydromech. Tiefziehen Druckziehen Drücken Walzen Gesenkformen
Tiefziehen (Bleche)
Ziehspalt
Ziehverhältnis
Werkstoffzuschnitt wird ohne beabsichtigte Änderung der Dicke zu Hohlkörper geformt.
Schmierstoffe um Reibung zu vermeiden
Ziehspalt etwas größer als Blechdicke hängt aber von Werkstoff und Dicke ab
Ziehverhältnis beschreibt Änderung eines Blechs beim Ziehen - wenn zu groß - mehrere Ziehstufen
ß = D/d
Hydromechanisches Tiefziehen
Kein Gegenstempel sondern Membran
Druckziehen
Für Stäbe Drähte rohre
Im kalten Zustand durch verengte Werkzeugöffnung gezogen und dabei auf Form/Maß gebracht. (Zwischenglühen um Zerstörung zu vermeiden)
Drücken
Umformen eines Blechteils an rotierenden Fremdkörpern
zb Gasflaschen, Felgen , Pfannen
Günstig, Gute Oberfläche, Genau, leicht
Walzen
Walztwerkausführungen
Anwendung
Druckumformen durch Abrollen rotationssymmetrischer Werkzeuge
Unterschied durch:
Temperatur(warm.kalt)
Richtung (längs,schräg,quer)
Querschnittsform
Duowalzwerk Triowalzwerk Quattrowalzwerk Mehrwalzenwalzwerk Planetenwalzwerk
Gegossene Bleche zu Knüppel, Brammen oder Platinen gewalzt (Halbzeuge)
Gesenkformen
Vorteile
Anwendung
Massenfertigung
Schmiedestück wird in einem zweiteiligen Gesenk aus einem Rohteil geschlagen
geringer Werkstoffverlust
Wiederholgenauigkeit
schwierige Formen möglich
Kurbelwelle, Schraubschlüssel
Trennen
Herstellen geometrisch bestimmter Körper durch Formändern und Vermindern des Stoffzusammenhalts.
Scherschneiden Zerteilen Spanen Abtragen Zerlegen Reinigen Evakuieren
Scherschneiden (Zerteilen)
Schneidvorgang
Schneidspalt
Schneidkraft
Zerteilen von Werkstücken zwischen 2 an sich aneinander vorbeibewegenden Schneiden.
Werkstoff wird gestaucht (wird zur Scherfläche hingezogen)
Werkstoff beginnt zu fließen (Pl. änderung)
Reist an den Schnittlängen auseinander (Überschreiten der Scherfestigkeit)
Schneidspalt muss vorhanden sein zw. Stemple und Schneidplatte (0,5-5% der Blechdicke)
Schneidkraft: FS = Schnittfläche x Scherfestigkeit
FS = Länge x Dicke x Scherfestigkeit
Scherfestigkeit= 0,8xRm bei s>2mm
1xRm bei s 1-2mm
1,1xRm bei s<1mm
Scherschneiden Werkstoffausnutzung
Ausnutzungsgrad
Streifen / Band
Vorgehen
Bei großen Stückzahlen oder teurem Material minimale Steg und Randbreite.
Also möglichst viele Schnitte und wenig Abfall.
Für Aussage den Ausnutzungsgrad berechnen
Streifen n= AnzahlxFläche / StreifenlängexBreite
Band n= Anzahl je Vorschub x Fläche / Vorschub x Breite
Einfache Schnittformen bevorzugen Geschickte Ausnutzung des Materials Große Radien wählen Rundungen meiden Einfache Konturen als Werkstückbegrenzung ansehen Unterschiedliche Anordnungen Mehrreihige Anordnungen
Scherschneiden
Unterscheidungsmekmale Schnittstreifen
Vorschubbegrenzung
Ausführungen
Anzahl Reihen : Einreihig - schwerpunkt = 1 Achse
Mehrreihig : min. 2 Reihenachsen (parallel oder versetzt)
Anzahl ausschnitte je Hub: Einfach: 1Werkstück je hub
Mehrfah: min 2 Werkstücke je Hub
Anzahl Werkzeugdurchgänge min2:
Symmetrisch: Umklappen nach 1 Durchgangn gleicher Streifenanfang
Unsymmetrisch: Streifenende = Streifenanfang
Vorschubbegrenzung; Abfallbeschränkung, Taktvorschub für Folgewerkzeuge (Toleranzen gewährleisten)
Ausführungen: Ausschneidanschlag Abschneidanschlag Anschneid-Stift-Platte-Winkel Pendelanschlag Automatischer vorschub Suchstift
Spanen
2 ARten
Vorteile
Wettbewerbsfähigkeit abhängig von
Spanen ist ein Trennvorgang bei dem mit Hilfe von Schneiden eines Werkzeuges Werkstoffschichten in Form von Spänen mechanisch abgetrennt werden.
spanen mit geometrisch bestimmter Schneide
spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide
Fertigungsgenauigkeit
Reproduzierbarkeit der qualität
geoemtirsch unbegrenze möglichkeiten
Fertigungsflexibilität
Automatisierung Stanzeiten Prozess/Fertigungsüberwachung Komplettbearbeitung in 1 Aufspanung Werkzeugnahe Programmiertehcnologie
Spanbildung beim Spanen
Spanarten
Durch den eindringenden Keil wird der Werkstoff von der Spanfläche gestaucht, getrennt und fließt als Span ab. B_ereich in dem diese pl Verformung abläuft nennt man Spanwurzel.
Reissspan: bei spröden werkstoffen, Rauche Oberfläche
Scherspan bei zähen werkstoffen
Fließspan zähe Werkstoffe bei hoherSchnitt geschwindigkeit
Verschleiß
Verschleißformen
Schneide der Werkzeuge nutzt sich durhc Reibung, Oxidation und Diffusion durch hohe Temperatur ab. Dadurch wird die Schneidgeometrie verändert.
Kantenversetzung an der Spanfläche Freiflächenverschleiß Spanflächenverschleiß Schneidkantenverschleiß Kolkverschleiß
Bohren
Öffnungswinkel bohrer ca 120°
Senken
Reiben
Anwendung
Kernbohren
Tiefbohren
Bohren ist Spanen mit kreisförmiger Schnittbewegung bei dem die Drehachse des Werkzeugs und die Rotationsachse der Innenfläche ident siind und die vorschubarbeit in Richtung dieser Archse verläuft.
Senken: Erzeugung von Senkrecht zur Drehachse liegenden Planflächen
Reiben: Aufbohren mit geringer Spanungsdicke zur Herstellung passgenauer Bohrungen mit hoher Oberflächengüte.
Verschraubungen Innengewinden Zentrierungen
Führung des Werkzeugs zusätzlich durch innenliegenden Zentrierkern (Holzbearbeitung)
Bohrkopf auf Rohrschaft für tiefen bis zu 100x Durchmesser . Kühlschmierstoff wird von außen zugeführt, Bohrer zentriert sich selbst in der Bohrung. Anwendung zb Panzerrohre.
Fräßen
2 Arten
Fräßformen
Spanen mit Werkzeugen mit geometrisch bestimmter Schneide, bei kreisförmiger Drehund Schneidbewegung und beliebiger quer zur Drehachse liegender Vorschubbewegung.
Gleichlauffräßen
Gegenlauffräßen
Planfräsen Rundfräsen Schraubfräsen Wälzfräsen Profilfräsen Formfräsen
Gleichlauffräßen
Vorteile Nachteile
Gegenlauffräßen
Vorteile Nachteile
Schneidbewegung gleich Vorschubbewegung
Fräßspan wird vom breiten ende her abgetrennt,
Mattes Aussehen der Oberfläche
Schneidkraft drückt Werkstück nach unten gegen Auflage und unterstüzt somit die Einspannkraft.
Schneidbewegung entgegen Vorschubbewegung
erhöhter Reibverschleiß
glatte aber wellige Struktur
Werkstück wird nicht gegen Werkzeug gezogen
High Speed Cutting HSC Hochgeschwindigkeitsfräsmaschine
Merkmale/Vorteile
Effiziente HSC Bearbeitung
Anwendung
weitere Vorteile
4 Vorraussetzungen
Extreme Umdrehungsfrequenzen der Spindel
Hohe Vorschubgeschwindigkeiten
Große schnittgeschwindigkeiten bei dnene die Werkstücke kalt bleiben
Top Oberflächengüte - keine Nachbearbeitung nötig
Entscheidend ist Spanvolumen / min. dafür ist gutes Verhältnis von Drehzahl zu vorschub nötig. (kostentechnisch)
Werkzeug/Formenbau, Luft Raumfahrt, Automobilindustrie, Präzisionsteile
extreme Hauptzeitverküzrung Reduzierung der Bearbeitungskräfte Vermeidung der Werkstückserwärmung Qualitätsverbesserung erlaubt empfindliche Werkstückkonturen/Werkzeuge
Hohe Stabilität und Steifigkeit
Schwingungsfreie, feingewcuhtete Spindelantriebe
Geringe zu beschleunigende Massen
Absaugeinrichtung
Räumen
Räumnadel
Spanen mit einem mehrzahnigen Werkzeug desssen Schneidezähne hintereinander liegen und jeweils um eine Spanungsdicke gestaffelt sind.
Wichtigstes Werkzeug Räumnadel
zur herstellung von Innenprofilen
Schleifen
Ziel der Bearbeitung
Hauptbestandteile Schleifscheibe
Körnung
Schleifauswahl
Gefüge
Spanen mit vielschneidigem Werkzeug aus gebundne Schleifkorn mit geometrisch unbestimmten Schneiden.
Form - Maß und Oberflächenqualität des Werkstücks zu verbssern
Gekörntes Schleifmittel
Bindemittel
Porenraum (Spanabtransport)
Korngröße entspricht der ZUahl der Maschen pro Zoll Sieblänge der Prüfsiebe Grob 4-24 mittel 30-60 fein 70 - 220 sehr fein 230 - 1200
Weiche Schleifwerkzeuge zum Schleifen von harten Werkstücken und für große Berührugnsflächen zwischen Schleifwerkzeug und Werkstück bei geringem Vorschub
Harte Schleifwerkzeuge für Weiche Werksoffe und kleiner Berührungsfläche und großem Vorschub.
Bestimmt durch Anteil von Schleifmittel Bindemittel Porenraum.
0 dicht
30 sehr porös
Schleifen 2
Selbstschärfung der Schleifscheibe
Schleifkörner werden durch Bindemittel zusammengehlaten. Bindefestigkeit ermöglciht abbrehcne/heraußbrehcen des Schleifkorns ab Überschreitung einer bestimmten Schneidkraft so dass ein neues schärferes Korn zum einsatz kommt.
Honen
Spanen mit geometrisch unbestimmter schneide wobei die vielschneidigen Werkzeuge eine aus zwei Komponentne bestehende Schnittbewegung durchführen sodass die bearbeitete Oberfläche sich überkreuzende Spuren aufweist
Läppen
ist Spanen mit losem in einer Paste verteiltem Korn bei möglichst ungeordneter Schneidbahn.
Abtragen
chemisch
elektrochemisch
thermisch
mechanisch
Einsatz von abtragenden Verfahren ist vor allem dann sinnvoll wenn die mech. Eigenschaften von Hartmetallen hocleg. Stählen und Verbundstoffen eine konventionelle Bearbeitung ausschließen.
Chemisches Abtragen durch chem. Reaktion mit dem Wirkmedium
Elektrochemisches Abgragen durch Einwirken des el . Stromes
Thermisches Abtragen durch Einbringen einer konzentrierten Wärmemenge in die Wirkzone (schmelzen verdampfen)
Mech. Abtragen durch Umwandlung de rkinetischen Energie eines beschleunigten Mediums (wasser)
Ätzabtragen
Vorwiegen zur Formgebung planarer Strukturen aus dünne Blechen. bsp. Oberflächenätzen. (Beschriftung , Skalen)
Elektrochem. Abtragen
Werkstoff wird unter Einwirken eines Elektrlytes und Strom anoidsch aufgelöst. Werkstück muss elektrisch leitend Sein.
Funkerosion
2 Arten
Senkerosion:
Formelektrode wird durch Senkung im Werkstück abgebildet.
Schneiderosion: Drahtelektrode quer zur Werkstückoberfläche (Schnitt- Stanzwerkzeugherstellung / Profilwerkzeuge)
Materialabtrag erfolgt jeweils durch kurzzeitige örtlich getrennte elektrische Funkentladung.
Dieser ganze Prozess läuft in einer el. nicht leitenden Flüssigkeit ab.
Wasserstrahlschneiden
dünner Wasserstrahl dem meist Strahlmittel wie Quarzsand beigemischt wird.
Vorteile: Alle Werkstoffe möglich. keine Temperaturbeinflussung, kein Verzug/Staub/Dampf. Druckempfindliche Werkstoffe möglich, mehrlagiges Schneiden Möglich.
Nachteile: Maßgenauigkeit nicht höher als 0,1mm , geringe Geschwindigkeit, hohe Kosten
Anwendung: Formteile aus Kunststoff/Faserverbundsstoff, Schneider von Leiterplatten, Stein, Glas, Keramik, Metall
Laserstrahlschneiden
Gebündelte energiereiche Lichstrahlen werden durch Gase/Kristalle oder Diodenlaser erzeugt.
Mit linsen auf sehr kleine Oberfläche konzentriert. Hohe Energiedichte. Werkstoff schmilzt/verdampft udn wird durch Gasstrahl weggeblasen.
Vroteile: berührungslose Energieübertragung, hohe Schnittgeschwindigkeit (bis zu 100m/min) gute Präzision, hohe Bearbeitungsqualität, keine mech. Kräfte auf Werkstück, geringe Wärmebelstung, Atomatisiert, Flexibel.
Nachtiel: Investitionskosten
Fügen
Formschlüssiges Vorgesapnnt formschlüssiges Kraftschlüssiges Stoffschlüssiges durch Zusammensetzten durch Füllen durch an/einpressen durch Umformen
Formschlüssiges Fügen
Werkstücke werden durch ineinanderpassende Formen verbunden
Kraftschlüssiges Fügen: durch Reibkräfte/Drehmomente
Vorgesapnnt formschlüssiges Fügen: Kraft und Formschlüssig als sicherheit
Stoffschlüssiges Fügen: Bindemechanismus ist stoffschluss. Halt durch Kohäsion und Adhäsion
Fügen durch Zusammensetzten: Auflegen, Einlegen, Einhängen
Fügen durch Füllen: Einbringen von flüssigen gasförmigen pulvrigen oder pastösen Stoffen in Hohl/Porenräume
Fügen durhc an/einpressen;: Fügeteile werden elastisch verformt und bleiben durch Reibungskraft erhalten(zb einpressen mit übermaß)
Fügen durch Umformen: 2+ teile werden durch erstarrende flüssigkeit gebunden
Schweißen
2 Arten
Vereinigung von Werkstücken unter Anwendung von Wärme oder Kraft mit oder ohne Schweißzusatz.
Kann durch Schutzgase Pulver und Pasten erleichtert werden. Energie wird von außen zugeführt, stoffschlüssig und unlösbar.
Pressschweißen
Schmelzschweisen
Kaltpressschweißen
Verbindung durhc Molekularkräfte zwischen den sich berührenden ebenen Flächen. Große Kraft zum Aneinanderpressen. Anwendung wenn Erwärmung der Bauteile nicht zulässig ist.
Reibschweissen
Wärme für Verbindung wird durch mechanische Reibung erzeugt (Schnelle Relativbewegung der Teile9
Schweissen erfolgt nach Abschaltung der Relativbewegung
Ultraschallschweissen
Anwendung
Vorteile
Reibschweissen mit kleiner Amplitude, aber großer Relativgeschwindigkeit.
Reibung bricht Oxidschichten auf Verbindung durch Molekularkräfte und Druck.
Feintechnik, Mechatronik, Elektrik
Geringe Erwärmung, billig, Teile verschiedener Werkstoffe können verbunden werden, Dicke ist irrelevant
Punktschweissen
Werkstücke werden an einzelnen Schweisspunkte verbunden. Vorwiegend bei Blechen.
Durch 2 Kupferelektroden zusammengedrückt, kurzzeitig fließt hoher STrom, durch Widerstand entsteht hohe Temperatur und es bildet sich linsenförmiger Schweispunkt. Dickenverhältnis höchstens 3:1 (Elektrodne durchmesser)
Sollte nur durch statische Kräfte und Abscherung beansprucht werden.
Buckelschweissen
Elektroden sind Kupferplatten, eins der Werkstücke wird mit Buckeln versehen diese ergeben die Schweisspunkte.
Sicheres Verschweissen genau an den Buckeln, mehrere Stellen können auf einmal verschweisst werden, glatte Schweissstellen, Automatisierbar, schnell , keine vorbereitung
Schmelzschweissen
Vorteile
Nachteile
durch örtlich begrenzten Schmelzfluss mit Schweisszusatz verbunden
freie Gestaltung, einfach, leicht(gewicht), hochfest, dicht
Gefügeänderung, verzug, nicht für alle Metalle geeignet
Gassschweissen
Teile werden durch eine Brenngassauerstoffflamme zum Schmelzen gebracht (O aus luft)
> 3mm: Flamme ist auf Naht gerichtet, schweisstab wird mit kreisenden Bewegungen abgeschmolzen. Dickere Teile durch hohe Wärmekonzentration(langsame abkühlung)
<3mm: Flamme in Schweissrichtung, Schmelzbad liegt nicht in größter Temperaturzone, schweisstab wird unter dem flammenkegel mit tupfenden bewegungen in schmelzbad geschmolzen
Lichtbogenschweissen
Wärmequelle ist der Lichtbogen der zwischen Elektrode und Werkstück gezündet wird. Durch hohe Temp schmelzen die KLanten der Fügeteile und die Stabelektrode.
Schutzgasschweissen
Untergruppe des Lichtbogenschweissens. Elektrode lichtbogen und Schmelzbad sind gegen Einflüsse der Atmosphäre durch Shcutzgas abgeschirmt. Drahtelektrode wird endlos zugeführt.
Automatisiert möglich
Plasmaschweissen
Plasmastrahl dient als Wärmequelle -(wird durch Lichtbogen/zugeführtesGas erzeugt)
Zuführung eines Plasmagases für aufrechterhaltung des Lichtbogens nötig. Zusatzwerkstoff über externes Drahtgerät. Plasmastrahl trifft auf Schweisstelle,. Schutzgasmantel stabilisiert Strahl und Schützt schmelzbad vor luft.
Dicke Bleche können ohne Nahtfuge geschweisst werden da 5000-30000°. Besondere Sicherheitsvorkehrunge nötig(Laut)
Mikroteile durch schmale Schweißnaht möglich
Löten
vortiele
nachteile
Ablauf
thermisches Verfahren zum stoffschlüssigen fügen mit hilfe eines Zusatzmetalls.
Schwesstemperatur < Schmelztemp. des Werkstoffs.
Verschiedene Werkstoffe mögl. Nichtmetall. Werkstoff. möglich geringe Termperatur Geringer Verzug mehrerer lötstellen gleichzeitig
korrossionsgefhar durch potentialunterschied lot - werkstoff
festigkeitsminderung durhc flussmitteleinschlüsse möglcih
verzunderung bei zu hoher Temperatur
Lot dringt in Gefüge des Werkstoffs, löst einen Teil und bildet eine Legierung –>Diffusion
Löten Vorraussetzung
wann gute bentzbarkeit
spaltbreite
Lötbenetzung.
Hängt von der Grenzflächenspannung y zw. lot und Grundwerkstoff und atmosphäre ab.
bester winkel = 0°
brauchbar bis 30°
gute legierugnsbildung
löstelle metallisch rein
Werkstück und Lot genügend erwärmt
zieht lot in den lötspalt durch kappilarwirkung (0.05-0,2mm)
Lötverfahren
Weichlöten unter 450 festigkeit bis 50mpa
Hartlöten 450-900 festigkeit bis 500mpa
Hochtemperaturlöten über 900 festigkeit bis 1100mpa
Löten Flussmittel
Erwärmte Metalle verbinden sich rasch mit Sauerstoff und bilden Oxidschicht, diese verhindert das benetzten durch lot.
Flussmittel zum lösen der oxidschicht und zur verhinderung weiterer oxidation. Nach dem löten müssen die reste des flussmittels von der lötstelle entfernt werden sonst korrosion.
3 Gruppen
A flüssig
B fest
C paste
Konstruktive gestaltung lötverbindugnen
Dann richtig wenn kappilar druck lot in den spalt zieht und diffusions stattfindet
Weichlöten - Überlappverindunge wegen geringer Festigkeit
Hartlöten - kleinere Fugenflächen möglich
Kleben
Verbinden von Werkstücke mit Hilfe eines Zusatzwerkstoffes (Kleber) mit oder ohne Anwendung von Druck oder Wärme unter ausnutzung der Adhäsion.
Haftung abhängig von Adhäsion und Kohäsion
(sollen etwas gl. groß sien.)
Adhäsion . oberlfächenhaftung des Klebstoffs am Werkstück(Kraft zwischen den Kontaktflächen)
Kohäsion. Festigkeit innerhalb des Klebstoffs (Kraft zwischen den Molekülen)
Kennzeichen für zu erwartenden Adhasion ist das _Benetzugnsvermögen.
Ma0 ist der Randwinkle alpha . je kleiner umso besser
Vorteile des Klebens
Gleichmäßige Spannungsverteilung Gefügeschonend Wenig gewicht el isolierend schwingungsdämpfend gas/flüssigkeitsdicht kein einfluss auf mag. eigenschaften automatisierbar verbindung verschiedener Werkstoffe
Nachteile des Klebens
große fläche nötig geringe dauerfestigkeit geringe wärmefestigkeit lange komplizierte aushärtung Keine Kontrollverfahren Temperaturbegrenzt Klebstoffe oft Gefahrenstoffe
Kleberarten
Festklebstoffe (Ein und Zweikomponentenkleber)
Kontaktklebstoffe
Haftklebstoffe (_bänder folien .. )
Gestaltung der klebfläche
Teil soll möglichst nur auf Schb und Druck belastet Werden.
Beschichten
Viele Produkte erhalten nach der Fertigung eine dem Einsatzzweck entsprechende Oberflächenbehandlung.
Diese Erhöht Lebensdauer und Attraktivität.
Beim Beschichten wird eine Meist dünne, festhaftende Schicht aus Lack Kunststoff metall email oder keramik aufgebracht.
Beschichtne aus dem Flüssigen oder plastischem Zustand
Emmaillieren
Lackieren
Schmelztauchen
Elektrostatisches Lackieren.
Emaillieren
Beschichtugnswerkstoff wird durch Tuach oder PSirzten auf die Oberfläche aufgebracht. Nach dem Trocknen wird der Werkteil gebrannt bei 700-900 °.
Anwendung: Korrosionsbeständige Shcihten
Hitzebeständige Shcihcten
Dekorative Schichten
Lackieren
Beschichtungswerkstoff wird mit Pinsel Walze oder durch Spritzen aufgebracht.
Schmelztauchen
Hauptsächlich Feuerverzinken . Teile werden in 450° heisse Zinkschmelze getaucht. Stahlbau, Bleche
Elektrostatisches Lackieren
Teilche bewegen sich duirch el. Feld von Spritzpistole auf substratoberfläche. el Ladung fliest am Substrat (geerdet) wieder ab
Beschichten aus dem festen zustand
thermisches Spritzen
Pulverbeschichten
Elektrostatisches Pulverbeschichten
Thermisches Spritzen
Verfahren bei dnene Spritzzusätze innerhalb oder außerhalb von Spritzgeräten aufgeschhmolze werden und auf die oberfläche geschleudert werden.
Pulverbeschichten
Als korrosionsshcut oder dekorative
Wirbelsintern: Beschichtne von Bauteilen mit Kunststoffen. Pulver wird in einem behälter aufgewirbelt. In die Pulverwolke werden die über die schmelztemperatur der Pulverteile erwärmten Werkstücke getaucht. bei kontakt mit der Oberlfäche schmelzen die PUlverteilchen und das Werkstück wird so mit einer Gleichmäßigen schicht überzogen. (300-500µm) dekorativ, gleitschichten, korrosionsschutz
Elektrostatische Pulverbeschichtung
Vorwiegend pulver aus duroplastischen _Harzen. Wie el.st. lakickeren , und Pulverteilchen haften lose an der Oberfläche, und werden anschließend in öfen abgeschmolzen.
Zur oberflächenbehandlung von Großgeräten
Beschichten aus dem gas/dampfförmigen oder ionisiertem zustand
PVD Beschichten . Physical Vapor deposition
Verdampfunge eines in festem Zustand vorliegenden Werkstoffes mit anschließender Kondensation auf dem Werkstück.
Stoffeigenschaften ändern
Hauptsächlich Wärmebahndlung: Eigenschaftsverbesserung von Stählen eisen oder gusswerkstoffen .
Besonders Härte Festigkeit und Bearbeitbarkeit lassen sich verbesser. Ursache ist die Veränderung des Werkstoffgefüges. Dazu wird das Werkstück bewussten Temperatur-Zeit folgen unterworfen . und zusätzliche ch./mech. Behandlung.
Thermische Behandlung
Thermochemische Behandlung
Themomechanische Behandlung
Thermische Behandlung
Spannungsarmglühen GKZglühen Weichglühen Rekristallisationsglühen Normalglühen Härten
Thermochemische Behandlung
Einsatzhärten: Randschicht aufkohlen und härten
Themomechanische Behandlung
Erwärmen und Plastisches Umformen
Spannungsarmglühen
Anwendung:
Ausgleichen und abbauen von Eigenspannungen ohne Gefügeveränderung. Glühtemperatur liegt bei 550 - 650 °C, die Glühdauer beträgt 1 bis 10 Stunden. Langsames erwärmen und langsames abkühlen.
Schmiede und Gussteile vor spandender Bearbeitung
Enbehandlung geschweister Konstruktionen
GKZglühen -Weichglühen
Anwendung
Durch Weichglühen wandeln sich der Streifenzementit und ein Teil des Korngrenzenzementits in kleine Zementitkügelchen um.
Erwärmen auf 700° halten bis 10h langsames abkühlen.
Verbesserung der Festigkeit und bearbeitbarkeit beim Kaltumformen und Spanen.
Werkzeugstähle vor spanen
Rekristallisationsglühen
Anwendung
Durch Kaltverformung wird das Kristallgitter gequetscht, und das Material versprödet. Zwischen 450 - 700°C beginnen neue Kristalle aus den intakten Keimen zu wachsen.
Das Glühen dauert 1-2 Stunden, langsames Abkühlen.
Zwischenglühen bei Biegen, Drücken, (Tief)Ziehen, Walzen, usw. –> Kaltverfestigung rückgängig gemacht
Normalglühen
Anwendung
Normalglühen ist ein kurzzeitiges(20min) Glühen knapp über der G-S-K-Linie. Bei der dabei auftretenden Kornneubildung entsteht ein feines, gleichmässiges Gefüge.(Optimale Kombi aus Zähigkeit/Festigkeit.
Legierte und unlegierte Sthäle <1% C, Guss schmiedeteile, Gewalzte Halbzeuge und kaltumgeformte Teile.
Härten
Erwärmen und Halten auf entsprechender Härtetemperatur (Austenitbildung) mit nachfolgendem schnellem Abschrecken (Martensitbildung). Stähle 0,25-0,8% C.
Danach Anlassen um Versprödung zu mindern.
Anlassen
Durch Anlassen werden Sprödigkeit und innere Spannungen von gehärtetem Stahl auf Kosten der Härte abgebaut.
Niedrig legierter Stahl 200-350
Hoch legierter Stahl 500-700
Wichtg= BetriebsT < AnlassT des Bauteils
Rapid Prototyping
Unterstützt den Entwicklungsprozess eines Produktes um an oder mit diesen Erpobungen eine Bewertung des Desgins sowie einer Einordnung mit anderen Komponenten durchzuführen.
Damit können Entscheidungen für eine schnelle Serienproduktion/Einführugn erfolgen.
Grundlage: Kontur eines Teils wird schichtweise durch Aufeinanderfolge von Volumselementen aufgebaut.
Aus 2d wird 3d. Modellbildugn aus CAD Datei.
Stereolitographie Rapid Prototyping
Spezielle flüssige Kunstoffe werden durch Einwirken von Laserstrahlung in Schichten von 0,1 - 0,3 mm vernetzt und damit fest polymerisiert. Anschließendes Aushärten in UV Anlage
Lasersintern Rapid Prototyping
Pulverauftrag erfolgt Schichtweise mit Auftragwalze (0,1-0,2mm)
Dünne Pulverschicht mit Laser aufgeschmolzen bzw miteinander verschmolzen.
Übershcüssiges Pulver stützt und wird später abgetragen.
(Für entwicklungs und funktionsmuster)
Laminate Verfahren Rapid Prototyping
Modell entsteht durch Fügen (Kleben) aufeinanderfolgender Schichten. Konturieren dieser Schichten mit Laser /Schneidwerkzeug.
Meist Papier und thermisch aktivierbarer Kunststoff.
für massive teile zb Abformmodelle
Extrusionsverfahren Rapid Prototyping
Schmelzbare Werkstoffe (Wachs, Kunststoff) werden durch beheizbare Düse als Schicht aufgetragen
Schneller Aufbau von Modellen
Niedrige genauigkeit
3D Drucken Rapid Prototyping
Material ist Pulverförmiger Werkstoff auf Stärke Gips oder Verbundbaiss. der auf Bauebene Aufgetragen wird.
Pulver wird nicht geschmolzen sonder hier wird zustäzlich ein Bindemittel injiziert.
ca 25mm aufbau in 1 h
Teile können direkt danach überprüft, infiltriert, bearbeitet (Anstreichen , schleifen) werden.
Konzeptmodelle
Funktionsbauteile
Prototypendesignkontrolle
Gussformen für LOW Temp Modelle
