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Fertigungstechnik 1 (VL+UE) > VL10 > Flashcards

VL10 Flashcards

1
Q

Urformen Definition

A

Fertigen eines festen Körpers aus formlosen Stoff durch Schaffen des Zusammenhalts

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2
Q

Urformen: Nenne die vier wesentlichen Untergruppen

A
  1. Urformen aus gas oder dampfförmigen Zustand
  2. Urformen aus flüssigem Zustand -> Gießen
  3. Urformen aus festem Zustand -> Pulvermetallurgie
  4. Urformen aus ionisiertem Zustand
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3
Q

Vorteile des Gießprozesses

A

 Auch komplizierte Geometrien lassen sich realisieren

Hoher Freiheitsgrad bei der Gestaltung

Endkonturnah - geringer Aufwand zur Fertigbearbeitung

Werkstoff-Vielfalt = maßgeschneiderte Eigenschaften

Wirtschaftlichkeit

Hohe Werkstoffausnutzung und 100% Recyclebarkeit

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4
Q

Herausforderungen des Gießprozesses

A

 Viele Verfahrensvarianten mit individuellen Grenzen und Möglichkeiten

 Das Gießverfahren muss nach den Bauteilanforderungen ausgewählt werden

 Gießen erfordert anforderungsorientiertes Design

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5
Q

Einteilung der Gießverfahren und konkrete Verfahrensvarianten

A
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6
Q

Welche Faktoren beeinflussen das Kristallwachstum im Gießprozess und wie tun sie dies

A
  1. Keimzahl (Impfen der Schmelze)
  2. Abkühlgeschwindigkeit
  3. Richtung der Wärmeabfuhr (Kristallwachstum um 180 Grad entgegengesetzt zur Wärmeabfuhr)
  • Geringe Keimzahlen und langsame Abkühlgeschwindigkeit führen zu einem groben Gussgefüge
  • eine große Anzahl von Keimen gekoppelt mit schneller Abkühlgeschwindigkeit führt zu einem feinkörnigeren Gefüge
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7
Q

Pulvermetallurgie

Verfahrensschritte

A
  1. Rohmaterial
    • Pulverproduktion
    • Pulververmischung
  2. Formgebung
    • Pressen
    • Sintern
  3. Nachbearbeitung
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8
Q

Hintergrund der Pulververmischung

A

Mit Schmiermittel mischen

-> zur Reduktion der Reibung beim Pressen und Ausstoßen des Grünlings

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9
Q

Was ist das Ziel des Sinterns?

A

Pulverpartikel (Grünling) verbinden sich durch Diffusion zu einem festen Bauteil

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10
Q

Warum entsteht schon vor dem Sintern ein poröses Gefüge?

A

Vor dem Sinter wird Schmiermittel ausgebrannt → Porosität

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11
Q

In der Nachbearbeitung werden durch plastische Deformation und Wärmebehandlung die wesentlichen mechanischen Eigenschaften des Bauteils eingestellt?

Was versteht man hierbei unter Härten und Anlassen?

A
  • Härten: Randhärte soll nach dem Prozessschritt in etwa 60 HRC betragen (bei Zahnrädern) → Verbesserung der mechanischen Eigenschaften → nach dem Härten ist das Bauteil spröde → Anlassen
  • Anlassen: Verbesserung der mechanischen Eigenschaften → nach dem Härten → Verringern der Härte, Steigerung der Zähigkeit→ zur Erreichung der optimalen mechanischen Eigenschaften muss gehärtet und anschließend angelassen werden
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12
Q

Vorteile der Pulvermetallurgie

A
  • dämpfende Funktion
  • Porosität im Bauteil zur Schmierung/Filterung
  • Gute Oberflächenbeschaffenheit (endkonturnah, komplexe Gefüge möglich)
  • Serienprdoktion ist kosten- und ressourceneffizient
  • hohe Werkstoffvielfalt und Funktionsintegrität
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13
Q

Anforderungen an das Pulver

A

 Pressbarkeit

 Härtbarkeit

 Sinterbarkeit

 Wirtschaftlichkeit

 Fließfähigkeit

 Partikelgrößenverteilung

 Füll- und Klopfdichte

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14
Q

Welche Faktoren beeinflussen die Pressbarkeit eines Werkstoffes?

A

 Weicher Werkstoff geringer Pressdruck

 Reine Metalle sind besser pressbar als Legierungen

 Pulvermorphologie (spratzig, globular,…)

-> Je spratziger, desto mehr Reibung -> höherer Pressdruck erforderlich

 Korngröße und -verteilung

 Reibung

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15
Q

Wie verläuft die Prüfung der Pressbarkeit?

A

 Rundproben / Rechtecksproben

 Bestimmung der Verpressbarkeit für gegebene Presskräfte in 3 gemittelten Dichtemessungen

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16
Q

Beschrifte

A
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17
Q

Prüfung der Grünfestigkeit

A

 3-Punkt Biegeversuch

 Festigkeit eines gepressten, nicht gesinterten Bauteils

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18
Q

Was versteht man unter dem Sintern und was sind wesentliche Einflussgrößen?

A

Frage 1:

  • Das Sintern ist eine Wärmebehandlung von aus Pulver bestehenden Materialien, welche unter der Einwirkung von Zeit, Temperatur und Druck gegenseitig Kontaktbrücken bilden.

Frage 2:

  • Sauerstoffaffinität -> Oxidschicht Diffusionsbarriere
  • Mögliche Notwendigkeit einer Schutzgasatmosphäre im Ofen
  • Geringe Verzüge beim Sintern
19
Q

Was wird durch die Härtbarkeit/den Anlassprozess erreicht?

A

Einstellung der mechanischtechnologischen Bauteileigenschaften

20
Q

Benenne die Pulverformen und deren Haupteigenschaften

A
21
Q

Nenne die drei wesentlichen Lgerieungstechniken der Pulvermetallurgie und nenne deren wesentlichen Punkte

A
22
Q

Presstechnik - 3 Stadien des Pressvorgangs

A
23
Q

Pressdruck Pressdichte

Verdeutliche die Abhängigkeiten anhand eines Diagramms

A
24
Q

Welche drei Verdichtungsarten unterscheiden wir?

A
25
Q

Erläutere den Effekt der Brückenbildung beim Verdichtungsvorgang

A

Die Pulverbrückenbildung entsteht häufig beim Füllen enger Querschnitte. Die feinen Pulverpartikel verhaken sich untereinander und bilden anschließend Hohlräume ungleichmäßig aus. Die Brücken blockieren den weiteren Teilchenfluss.

26
Q

Nenne und erläutere die 4 Schritte beim Sintern

A
  1. Entbindern
    • Zersetzung bzw. das Ausbrennen des Schmier- und Bindemittels
    • Rauchabzug und damit einhergehend auch eine Abgasnachbehandlung ist häufig erforderlich, damit die Zersetzungsprodukte nicht die Sinteratmosphäre beeinträchtigen
  2. Sintern
    • Wärmebehandlung eines Pulvers oder Kompaktkörpers (Grünling) bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Hauptbestandteils, um die Festigkeit durch Zusammenfügen der Partikel (Diffusion) zu erhöhen
  3. Wiederaufkohlen
  4. Abkühlen
27
Q

Drei wirkende Diffussionsarten beim Sinterprozess

A

 Volumendiffusion v

 Oberflächendiffusion e

 Korngrenzendiffusion b

28
Q
  1. Ficksches Gesetz
A
29
Q

Nenne vier Sinteröfen

A
30
Q

Jeder Sinterofen benötigt eine Schutzatmosphäre, welche die Diffusion ermöglicht

Welche Schutzathmosphären werden bei welchen Pulvern verwendet?

A
  • Pulver auf Fe-Basis: reduzierend - meist wasserstoffhaltig
  • Pulver auf Al-Basis: inert - Stickstoff
31
Q

Herausforderungen für den Ofenbau

A
32
Q

3 Nachbearbeitungsverfahren der PM

A
33
Q

Was bewirken die Nachbearbeitungsverfahren in der PM

A

 Erhöhung der Maß- und Formgenauigkeit der Werkstückes

 Erhöhung der Oberflächengüte des Werkstückes

 Verbesserung der physikalischen Eigenschaften des Bauteils

34
Q

Skizziere den Prozessverlauf des Pulverschmiedens

A
35
Q

Nenne zwei wesentliche lokale Verdichtungsverfahren

A
  1. Kugelstrahlen
  2. Dichtwalzen
36
Q

Der Einsatz von Dauerformen stellt besondere Herausforderungen an die anforderungsgerechte Konstruktion von Gussbauteilen. Nennen Sie eine Herausforderung und eine konstruktive Lösung. (2 Punkte)

A

Herausforderung an die anforderungsgerechte Konstruktion: Entformbarkeit des Fertigteils (1 Punkt) ____________________________________ Konstruktive Lösung: Formschrägen, Aushebeschrägen (1 Punkt)

37
Q

a) Weshalb wird die Pulvermetallurgie zur Herstellung von Hartmetallen verwendet? (1 Punkt)

A

Aufgrund des unterschiedlichen Schmelzpunkts der Materialien sind Hartmetalle anders nicht herstellbar. (1 Punkt)

38
Q

In der Sintertechnik bestehen verschiedene Möglichkeiten zur Legierungsbildung. Man unterscheidet zwischen mischlegierten Pulvern, fertiglegierten Pulvern und anlegierten Pulvern. Erläutern Sie zu jeder Pulversorte stichwortartig die Legierungsbildung. (3 Punkte)

A

Bei mischlegierten Pulvern werden mindestens zwei Pulverkomponenten unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung miteinander gemischt. Diese Pulver zeichnen sich durch eine gute Verpressbarkeit aus. Um eine völlige Homogenisierung des Sinterteils zu erreichen, sind aber hohe Sintertemperaturen und lange Sinterzeiten erforderlich. (1 Punkt)

Bei fertiglegierten Pulvern hat jedes Pulverteilchen die Legierungszusammensetzung des fertigen Sinterwerkstoffs. Die Presseigenschaften solcher Stahlpulver sind schlecht, die Ausnutzung der Legierungskomponenten ist dagegen optimal. (1 Punkt)

Die anlegierten Pulver werden in diffusions- und adhäsionslegierte Pulver unterteilt. Bei den diffusionslegierten Pulvern werden Eisenpulver und pulverförmige Legierungselemente gemischt. Anschließend wird dieses Mischpulver einer Glühung unterzogen, um einen Diffusionsverbund zwischen der Eisenbasis und dem feinkörnigen Legierungspulver herzustellen. Damit lassen sich während der Weiterverarbeitung Entmischungsvorgänge vermeiden. Solche Pulver, die u.a. von der Firma Höganäs nach dem Distaloy-Verfahren hergestellt werden, enthalten meist Ni, Mo und Cu als Legierungselemente in einem mit den Eigenschaften des Eisenpulvers und der zu erreichenden Festigkeit abgestimmten Verhältnis. (1 Punkt)

39
Q

Wie wird wasserverdüstes Pulver hergestellt? Erklären Sie das Verfahren mit Worten oder alternativ mit einer Skizze. (1 Punkt)

A
40
Q
A
41
Q

Gusskonstruktionen müssen ____________________________________ und ____________________________________ ausgelegt werden

A

Gusskonstruktionen müssen beanspruchungsgerecht (1 Punkt) und bearbeitungsgerecht (1 Punkt) ausgelegt werden.

42
Q
A
43
Q

Ein hoher Pressdruck führt bei pulvermetallurgischen Bauteilen zu Vorteilen bei der weiteren Handhabung. Wie nennt man die Eigenschaft, die durch den Pressdruck positiv beeinflusst wird? Wie kann diese gemessen werden? (

A

Eigenschaft: Grünfestigkeit (1 Punkt) Messung durch: 3-Punkt-Biegeversuch (1 Punkt)

44
Q

Gusskonstruktionen müssen beanspruchungsgerecht ausgelegt werden. Nennen Sie zwei Dinge, die hinsichtlich des Belastungszustands von Gussbauteilen zu beachten sind, um Bauteilversagen zu verhindern

A

Bei Gusskonstruktionen sollten Zugspannungen (1 Punkt) und Kerbwirkung (1 Punkt) vermieden werden.

Fertigungstechnik 1 (VL+UE) (25 decks)

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