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Werkstoffkunde 2 > Urformen > Flashcards

Urformen Flashcards

1
Q

“…” ist die Herstellung eines Werkstückes aus formlosem Stoff durch Schaffen eines Stoffzusammenhalts.

A

“Urformen”

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2
Q

Welche Urformverfahren für den Ausgangszustand flüssig kennst du?

A

Gießen

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3
Q

Welche Urformverfahren für den Ausgangszustand plastisch, viskos kennst du?

A

Extrudieren (Strangpressen), Spritzgussverfahren

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4
Q

Welche Urformverfahren für den Ausgangszustand körnig, pulvrig kennst du?

A

Sintern

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5
Q

Grundlagen Gießen

Kristallbildung beginnt mit “…”

A

Keimbildung

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6
Q

Was ist die Triebkraft bei der Keimbildung?

A

Absenkung der freien Enthalpie

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7
Q

Abb. Erstarrung von Metallschmelzen

A

vgl. Folie 19

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8
Q

Was versteht man unter primärer Keimbildung?

A 
homogen:
- aufgrund der Unterkühlung in der
Schmelze (s.vorherige Seiten) 
- für Lösungen: aufgrund der
Übersättigung der Lösung aus dem gelösten Stoff
--> hoher Energieaufwand
heterogen:
- Fremdstoffe oder
Verunreinigungen in der Lösung /
Schmelze initiieren die KB 
- auch Oberflächen können
keimbildend wirken
--> geringerer Energieaufwand
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9
Q

Was versteht man unter sekundärer Keimbildung?

A

Zugabe von Kristallen des gleichen Materials („Impfen“, „Seeding“)
–> geringerer Energieaufwand

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10
Q

Wahr oder falsch?

Die kritischen Keimradien sind bei homogener Keimbildung geringer als bei heterogener Keimbildung.

A

Falsch!

Die kritischen Keimradien sind bei heterogener Keimbildung geringer als bei homogener Keimbildung.

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11
Q

Wie können Gießverfahren nach der Formfüllung kategorisiert werden?

A
  • Schwerkraft
  • Druckkraft
  • Zentrifugalkraft
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12
Q

Wie können Gießverfahren nach der Formenart kategorisiert werden?

A
  • Sandformguss

- Kokillenguss

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13
Q

Wie können Gießverfahren nach der Genauigkeit kategorisiert werden?

A
  • Normalguss
  • Feinguss
  • Präzisionsguss
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14
Q

Nenne die Vorteile vom Gießen.

A
  • Auch die komplizierteste Geometrie lässt sich realisieren
  • Endkonturnah – geringer Aufwand zur Fertigbearbeitung
  • Alle technisch bedeutenden Werkstoffe sind gießbar
  • Werkstoff-Vielfalt = maßgeschneiderte Eigenschaften
  • Wirtschaftlichkeit
  • 100 % Recycelbarkeit = Umweltverträglichkeit
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15
Q

Abb. Sandformgießen

A

vgl. Folie 27

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16
Q

Abb. Kokillengießen

A

vgl. Folie 28

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17
Q

Wahr oder falsch?

Die Erstarrungsgeschwindigkeit ist beim Sandguss niedriger als beim Kokillenguss.

A

Wahr

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18
Q

Abb. Kontinuierliche Verfahren

A

vgl. Folie 31

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19
Q

Abb. Semi-solid casting

A

vgl. Folie 32

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20
Q

Erstarrung von Metallschmelzen - einphasige Erstarrung

Warum kommt es zu einem Temperaturhaltepunkt?

A

freiwerdender Kristallisationswärme Q

vgl. Folie 35

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21
Q

Wozu führt gleichmäßige Abkühlung bei stabiler Kristallisationsfront?

Stabile Kristallisationsfront

  • positiver Temperaturgradient
  • ebene Kristallisationsfront
A

globulitische Körner (isotropes Gefüge)

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22
Q

Wozu führt ungleichmäßige Abkühlung bei stabiler Kristallisationsfront?

Stabile Kristallisationsfront

  • positiver Temperaturgradient
  • ebene Kristallisationsfront
A

längliche Stengelkristalle (anisotropes Gefüge)

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23
Q

Wozu führt eine instabile Kristallisationsfront?

Instabile Kristallisationsfront:

  • negativer Temperaturgradient
  • dendritisches Kristallwachstum
A

Erstarrungsgefüge ist dendritisch

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24
Q

Wie erfolgt die quantitative Beschreibung von Erstarrungsvorgängen?

A

Keimzahl (KZ)
–> pro Zeiteinheit gebildete Zahl von Keimen

lineare Kristallisationsgeschwindigkeit (KG)
--> Längenzunahme eines Kristalls in bestimmter Richtung
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25
Q

Mit “…” Unterkühlung steigen Keimzahl und lineare Kristallisationsgeschwindigkeit

A

“steigender”

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26
Q

Morphologie von Erstarrungsgefügen

Welche Erstarrungsarten kennst du und was macht sie aus?

A

Exogene Erstarrung

Endogene Erstarrung

vgl. Folie 46

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27
Q

Welche exogenen Erstarrungsarten kennst du?

A

Glattwandige Erstarrung

Rauhwandige Erstarrung

Schwammartige Erstarrung

vgl. Folie 47

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28
Q

Welche endogenen Erstarrungsarten kennst du?

A

Breiartige Erstarrung

Schalenbildende Erstarrung

vgl. Folie 47

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29
Q

Worin unterscheidet man bei einer dreizonigen Gussstruktur?

A

Rand

  • große Unterkühlung (Abschreckzone)
  • heterogene Keimbildung
  • feinkristallin

Säulenzone (Stängelkristalle)

  • Transkristallisationszone
  • gerichtete Kristallisation
  • Keime wachsen entgegen dem Wärmeabfluss in die Schmelze hinein

Globularzone („Kern“)

  • schlechte Wärmeabfuhr
  • Grobkristallzone
  • Fremdstoffe ⇒ heterogene Keimbildung
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30
Q

Möglichkeiten zur Beeinflussung des Gussgefüges

Ein wichtiger Parameter ist dabei der Keimzustand. Wie wird dieser beeinflusst?

A
  • Gießtemperatur
  • Haltedauer auf Gießtemperatur
  • Abkühlgeschwindigkeit
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31
Q

Wahr oder falsch?

Beim Kokillenguss sind die Abkühlgeschwindigkeiten höher als beim Sandguss.

A

Wahr

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32
Q

Welche Metalle verfügen generell über gute Gießbarkeit?

A
  • reine Metalle
  • eutektische Legierungen
  • naheutektische Legierungen
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33
Q

Nenne die Einflussfaktoren auf das Formfüllungsvermögen und Fließvermögen

A
  • Oberflächenspannung
  • Viskosität
  • Erstarrungsmorphologie der Schmelze (ungünstig: brei- oder schwammartige)
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34
Q

Gießbarkeit - Worum geht es?

wichtig zum Ausfüllen innerer Schwindungshohlräume
–> auch abhängig von Erstarrungsmorphologie

A

Speisungsvermögen

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35
Q

Speisungsvermögen - Wozu führt schalenartige Erstarrung?

A

Ausbildung von Makrolunkern (gut beherrschbar)

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36
Q

Speisungsvermögen - Wozu führt schwamm- oder breiartige Erstarrung?

A

oberflächliche Einfallstellen, Schwindungsporen, Warmrisse

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37
Q

Speisungsvermögen - Was ist eine günstige Legierung?

A

Untereutektische Legierung mit hohem Anteil an eutektischer Restschmelze

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38
Q

Welche Gießfehler kennst du?

A
  • Lunker
  • Poren
  • Warmrisse
  • Seigerungen (Kornseigerungen, Blockseigerungen)
  • Bindefehler
  • Untermaß
  • Verzug (Eigenspannung, –> Spannungsrisse)
  • Versetzter Guss
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39
Q

Woraus setzt sich die Volumenänderungen einer erstarrenden Metallschmelze zusammen?

A

Flüssigschwindung

Erstarrungsschwindung

Festkörperschwindung

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40
Q

Welcher Gießfehler lässt sich nicht vermeiden und warum entsteht er?

A

Lunker, Volumenabnahme

vgl. Folie 62

41
Q

Was kann man gegen Lunker unternehmen?

A
  • konstruktive Gestaltung
  • gusstechnische Maßnahmen

–> Entstehung des Lunkers außerhalb des eigentlichen Werkstücks

42
Q

Nenne gusstechnische Maßnahmen zur Verhinderung von Lunkern.

A
  • Speisen (lunker-füllendes Nachfließen der Schmelze)
    –> speisender Vorratsraum: Einguss, Steiger,
    Speiser
  • Lenkung der Erstarrung
    –> gezieltes Kühlen oder Heizen der Form
    –> Unterteilung in einzelne, separat gespeiste
    Erstarrungsbereiche

Materialanhäufungen
–> Kerne einlegen

43
Q

Warum entstehen Schwindungsporen/Mikrolunker?

A

Engverzweigte dendritische Erstarrung

44
Q

Wie kommt es zu Gasporosität?

A

Gaslöslichkeit (H, N, O) nimmt bei der Erstarrung ab Gasblasen in der Schmelze können nicht entweichen

45
Q

Was kann man gegen Gasporosität tuen?

A

Abbinden der Gase durch O2 (Desoxidieren) oder N2 (Denitrieren)

Vakuumbehandlung der Schmelze

Spülgasbehandlung der Schmelze

46
Q

Wie entstehen Warmrisse?

A

Bei Erstarrung von Legierungen
zwischen Liquidus- und Solidustemperatur

Warmrisse entstehen nur, wenn
–> interkristalline Speisungsfähigkeit mangelhaft
UND
–> verminderte Spannungsaufnahmefähigkeit

47
Q

Nenne die Ursachen für hohe Warmrissanfälligkeit

A
  • engmaschiges dendritisches Erstarrungsgefüge
  • gleichzeitig geringer Restschmelzeanteil bei weitgehend abgeschlossener Erstarrung
  • Begleitelemente bilden niedrigschmelzende eutektische Systeme
48
Q

Wie kann Warmrissanfälligkeit gesenkt werden?

A

Erstarrung in kleinem T-Intervall
–> naheutektische Zusammensetzung

günstigere Erstarrungsmorphologie

  • -> naheutektische Zusammensetzung
  • -> größere Unterkühlung
  • -> Zusatz kornfeinender Mittel

Druckbeaufschlagung der Schmelze (Dichtspeisen)

49
Q

Warum entstehen Kornseigerungen?

A

Bei unvollständiger Diffusion: Kornseigerungen!

Bei bestimmter T im Gleichgewicht unterschiedliche Zusammensetzung der Schmelze und des Mischkristall

50
Q

Nenne die Ursache für Blockseigerung (Makroseigerung)

A

Mangelnder Diffusionsausgleich zwischen Bereichen, die aufgrund des Temperaturgradienten zwischen Formwand und Innerem nacheinander erstarren

Zusammensetzung am Kornrand =! Zusammensetzung im Korninneren

51
Q

Nenne Maßnahmen um Seigerungen zu verhindern

A

verbesserte Abkühlung (gleichmäßig)

Diffusionsglühen (= Homogenglühen)
–> Abbau von Kornseigerungen

Warmverformung

  • -> Kornhomogenisierung gefördert
  • -> bei Blockseigerungen eingeschränkte Wirkung
52
Q

Worum geht es?

  • Trennung des Zusammenhangs des gegossenen Metalls - abgerundete, meist senkrecht stehende Kanten
  • Entstehung beim Zusammenfließen von Schmelze
A

Bindefehler: Kaltschweißstellen

53
Q

Nenne die Ursachen für Bindefehler: Kaltschweißstellen

A
  • zu geringe Fließfähigkeit und oxidiertes Gießmetall
  • unterbrochenes oder zu langsames Gießen
  • ungenügende Formentlüftung
  • unvollständiges Zusammenlaufen von zwei Metallströmungen bei Druckguss
54
Q

Nenne die Ursache für Untermaß

A

Schwindung

55
Q

Nenne die Ursache für Verzug

A

Abkühlgeschwindigkeiten unterschiedlich dicker Querschnitte

56
Q

Nenne die Ursache für versetzten Guss

A

schlechte Formkastenführung

57
Q

Urformen - Worum geht es?

Pulver –> Formgebung –> Brennen bei hoher Temperatur

A

Sintern (eigentlich nur letzter Schritt)

58
Q

Welche Verfahren bei der Pulverherstellung beim Sintern kennst du?

A
  • Wasserverdüsung
  • Gasverdüsung
  • Reduktionsverfahren
59
Q

Sintern - Worum geht es?

Klassieren
➢ Trennen noch Teilchengröße

Glühbehandlung
➢ Reduktion oxidischer Bestandteile

Zugabe von Presshilfsmitteln
➢ Verringerung der Reibung zwischen den Pulverteilchen selbst und zwischen Pulver und Presswerkzeug
➢ besserer Formteilausstoß
➢ geringerer Werkzeugverschleiß

Legieren (Anlegieren, mechanisches Legieren)

Granulieren

A

Pulveraufbereitung

60
Q

Wie nennt man das Pulver nach einer Verdichtung auf 80 – 90 % beim Sintern?

A

Grünling

61
Q

Welche Fehlerquellen beim Pressen (Sintern) kennst du?

A

Brückenbildung beim Füllen enger Querschnitte

Pressdruck sinkt in Pressrichtung durch Reibungskräfte an Pressformwand

Rissbildung beim Ausstoß

62
Q

Wahr oder falsch?

Beim Sintern ohne Flüssigphase gilt: Tsinter > Tschmelz der Bestandteile

A

Falsch

Es gilt: Tsinter < Tschmelz

63
Q

Wahr oder falsch?

Beim Sintern mit Flüssigphase gilt: Tsinter > Tschmelz eines oder weniger Bestandteile

A

Wahr

64
Q

Was ist die Triebkraft beim Sintern?

A

–> Verringerung der Oberflächen- und der Defektenergie

Bei mehrphasigen Legierungen zusätzlich:
–> Verminderung der freien Enthalpie durch Legierungsbildung

65
Q

Welcher physikalische Vorgang spielt beim Sintern eine große Rolle und welches Gesetz beschreibt den Vorgang?

A

Diffusion

  • Oberflächendiffusion
  • Korngrenzendiffusion
  • Volumendiffusion

–> Fick‘sche Gesetz

66
Q

Was hat beim Sintern einen Einfluss auf die Festigkeit, Porosität und Korngröße?

A

Sintertemperatur

Sinterzeit

Pressdruck

Porosität

67
Q

Wahr oder falsch?

Sintern ist das Standardverfahren zur Herstellung keramischer Bauteile

A

Wahr

68
Q

Nenne die Vorteile vom Sintern (Pulvermetallurgie)

A
  • wirtschaftliche Herstellung von Massenteilen begrenzter
  • Größe Eignung für metallische und nicht-metallische
  • Werkstoffe Herstellung definierter
  • Werkstoffzusammensetzungen Herstellung
  • hochschmelzender Metalle
  • Herstellung von Metallen mit sehr unterschiedlichen Schmelzpunkten
  • Herstellung von Werkstoffen mit Hartstoffen in duktiler Matrix
  • Einstellen eines kontrollierten Porenraums
  • -> Nachteil: 100%-ige Dichte sintertechnisch nicht herstellbar
69
Q

Nenne die Nachteile vom Sintern (Pulvermetallurgie)

A
  • Pressen mit hohen Presskräften erforderlich
  • Teure Werkzeuge
  • Einschränkungen in der Formgebung, z. B.: keine Querbohrungen und Gewinde möglich
  • Begrenzte Werkstückgröße durch hohe Presskräfte und geringe Verdichtung im Werkstückinneren
70
Q

Gussfehler

“…” entstehen aufgrund der unterschiedlichen Gaslöslichkeit der Schmelze und des Feststoffs. Genauer sinkt die Gaslöslichkeit mit der Temperatur und Blasen werden ausgetrieben, die je nach Größe und Viskosität der Schmelze erhalten bleiben oder an die Oberfläche gelangen können.

A

“Poren”

71
Q

Gussfehler

Die “…” genannten Trichter oder Hohlräume entstehen während der Abkühlung durch ungleichmäßige Erstarrung. Man kann sie durch weiteren Materialzufluss verhindern. Einen Lunker kann man auch im oberen Bild zum Erstarrungsgefüge erkennen.

A

“Lunker”

72
Q

Gussfehler

Sie entstehen während der Abkühlung, wenn noch flüssige Bestandteile erstarren und von vorhandenen Spannungen “auseinander gezogen” werden. Diese “…” sind also nicht Folge einer Beanspruchung des Bauteils. Die “…” verlaufen interkristallin.

A

“Warmrisse”

“Risse”

73
Q

Gussfehler

“…” entsprechen Konzentrationsunterschieden innerhalb der Metalle, die in reellen Gussmaterialien auftreten, weil die Diffusion zwischen den Schichten des Keims nicht in ausrechendem Maße bis zur Homogenisierung stattfindet.

A

“Seigerungen”

74
Q

Nach dem Pressen wird der Grünling in einem Ofen bei ca. “…” der Schmelztemperatur gesintert.

A

“80%”

75
Q

Für welche Art von Metallen eignet sich Sintern speziell?

A

Hartmetalle

76
Q

Nenne die zwei wichtigsten Urformungsverfahren bei Polymeren

A

Extrudieren und Spritzgießen

77
Q

Urformungsverfahren bei Polymeren

Das “…” erfolgt innerhalb eines als “…” bezeichneten Geräts, das das zugegebene Granulat schmelzen lässt und über eine Schnecke zu einer Düse befördert, wobei die Schmelze stark durchmischt wird. Hinter der Düse erstarrt die Masse, sie ist dabei noch einer Schwindung unterworfen, was bei der Auslegung beachtet werden muss.

A

“Extrudieren”

“Extruder”

78
Q

Urformungsverfahren bei Polymeren

Das “…” beruht auf dem gleichen Prinzip der Plastifizierung, wie die Extrusion. Allerdings wird die plastifizierte Masse nicht durch eine Düse gespritzt, sondern in eine Kavität, deren Form der der Außenwand des späteren Bauteils entspricht.

A

“Spritzgießen”

79
Q

Welche der folgend genannten Prozesse zählt man zum Urformen ?

Wählen Sie eine oder mehrere Antworten:
A. Mahlen
B. Sintern 
C. Extrudieren 
D. Stranggießen 
E. Schmieden
A

B.

C.

D.

80
Q

Bei der Erstarrung einer Schmelze in einer homogenen Gussform nimmt die “…” vom Rand des späteren Gussstücks zum Innern hin “…”. Hierdurch ergeben sich im Querschnitt verschiedene charakteristische Gussgefüge. Am Rand liegt “…” Gefüge vor während sich im Innern “…” Kristalle finden lassen. Durch eine stark “…” Kristallisation bilden sich zwischen beiden Zonen “…”.

A

“Wärmeabfuhr”

“ab”

“feinkristallines”

“globulares”

“gerichtete”

“Stängelkristalle”

81
Q

Welcher Gussfehler kann aufgrund der Konstitution in reinen Metallen nicht auftreten ?

A

Seigerung

82
Q

Wählen Sie einen Sinnvollen Wert für den Faktor A, bei der Bestimmung der Sintertemperatur:

TSinter = 0,1 * A * TSchmelz

A

7

83
Q

Welcher Energieanteil wirkt der Keimbildungsenergie entgegen ?

A

Grenzflächenenergie

84
Q

Welche Aussagen zur homogenen Keimbildung treffen zu?

Die homogene Keimbildung…

Wählen Sie eine oder mehrere Antworten:

A. …stellt eine primäre Art der Keimbildung dar.
B. …benötigt einen geringeren Energieaufwand als die heterogene Keimbildung.
C. …stellt eine sekundäre Art der Keimbildung dar.
D. …benötigt eine lokal ausreichende Unterkühlung der Schmelze.
E. …führt zu Kristallen die keine innere Konzentrationsunterschiede vorweisen.

A

A.

D.

85
Q

Bei welchem Urformverfahren von Polymeren kommt eine Kavität zum Einsatz ?

A

Spritzgießen, Blasformen

86
Q

Mit welcher der gegebenen Gussformen kann die Lunkerbildung am ehesten eingeschränkt werden?

A. Geschlossene Metallform
B. Offene Metallform
C. Sandwände mit Metallboden
D. Offene Sandform

A

C.

87
Q

Welche der Definitionen ist die passende zum Begriff “Urformen”.

A. Urformen ist ein Fertigungsverfahren, dass einen formlosen Stoff zu einem Körper presst.
B. Urformen ist ein Fertigungsverfahren, dass einen formlosen Stoff zu einem Werkstück macht.
C. Urformen ist ein Fertigungsverfahren, dass einen Körper in eine ursprüngliche Form überführt.

A

B.

88
Q

Wahr oder falsch?

Beim Sintern können bis zu 99,9% der theoretischen Dichte erreicht werden.

A

Wahr

89
Q

Abb. Einteilung Gießverfahren

A

vgl. ISIS Theorie

90
Q

Gießen

Am Rand des Werkstücks bildet sich ein “…” Korn aus, weil die “…” noch gut funktioniert. In einer weiteren Schicht, die verglichen mit der Außenschicht größer ist, entstehen Stängel, lang gezogene Körner, die senkrecht zur Werkstückoberfläche in Richtung der Wärmeabfuhr orientiert sind. Im Zentrum des Blocks bildet sich ein “…” Korn aus, weil die Wärmeleitung nur noch schwach ist. Außerdem entstehen häufig “…”, weil die Außenflächen zuerst erstarren und das Volumen des Blocks gegenüber der Schmelze abgenommen hat. Die Volumendifferenz entspricht den übrig gebliebenen Hohlräumen.

A

“feines”

“Wärmeleitung”

“grobes”

“Poren”

91
Q

“…” entstehen aufgrund der unterschiedlichen Gaslöslichkeit der Schmelze und des Feststoffs. Genauer sinkt die Gaslöslichkeit mit der Temperatur und Blasen werden ausgetrieben, die je nach Größe und Viskosität der Schmelze erhalten bleiben oder an die Oberfläche gelangen können.

A

“Poren”

92
Q

Die “…” genannten Trichter oder Hohlräume entstehen während der Abkühlung durch ungleichmäßige Erstarrung. Man kann sie durch weiteren Materialzufluss verhindern. Einen Lunker kann man auch im oberen Bild zum Erstarrungsgefüge erkennen.

A

“Lunker”

93
Q

Sie entstehen während der Abkühlung, wenn noch flüssige Bestandteile erstarren und von vorhandenen Spannungen “auseinander gezogen” werden. Diese “…” sind also nicht Folge einer Beanspruchung des Bauteils. Die Risse verlaufen “…” .

A

“Warmrisse”

“interkristallin”

94
Q

Um den genannten Gussfehlern und der Schwindung des Bauteils nach Erstarren zu entgehen, versucht man entweder “…” oder “…” zu benutzen.

A

“reine Metalle”

“niedrig schmelzende Eutektika”

95
Q

Für eine Keramik ist die Forderung nach einem pulverförmigen Ausgangsstoff sinnvoll, weil die Synthese oder Gewinnung von keramischen Stoffen häufig zu einer Pulverform führt. Bei Metallen ist erst ein weiterer Fertigungsschritt, das “…” (ein Umformungsprozess) erforderlich.

A

“Mahlen”

96
Q

“…” und “…” sind zwei der wichtigsten Urformungsverfahren bei Polymeren.

A

“Extrudieren”

“Spritzgießen”

97
Q

Das “…” beruht auf dem gleichen Prinzip der Plastifizierung, wie die Extrusion. Allerdings wird die plastifizierte Masse nicht durch eine Düse gespritzt, sondern in eine “…”, deren Form der der Außenwand des späteren Bauteils entspricht.

A

“Spritzgießen”

“Kavität”

98
Q

Das “…” erfolgt innerhalb eines als Extruder bezeichneten Geräts, das das zugegebene Granulat schmelzen lässt und über eine Schnecke zu einer Düse befördert, wobei die Schmelze stark durchmischt wird. Hinter der Düse erstarrt die Masse, sie ist dabei noch einer Schwindung unterworfen, was bei der Auslegung beachtet werden muss.

A

“Extrudieren”

Werkstoffkunde 2 (16 decks)

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