Wie lautet die Definition von Löten?
Löten:
Thermisches Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden oder Beschichten von Werkstoffen mit Hilfe eines geschmolzenen Zusatzwerkstoffs unter Verwendung von Flussmitteln und/oder Lötschutzgasen.
Nenne Vorteile des Löten
Verbindung unterschiedlicher Metalle möglich
Arbeitstemperaturen haben kaum Beeinflussung auf Werkstoff und Oberflächenschichten
Lötverbindungen elektrisch gut leitend
Keine Bauteilschwächung (durch Löcher, Nieten, etc.), keine Wärmeeinflusszone (WEZ)
Lötverbindungen sind dicht gegen Gase und Flüssigkeiten
Nenne Nachteile des Löten
Große Lotmente an großen Fugen benötigt
Chemische Korrosion der Lotverbindung durch Flussmittelreste
Festigkeit der Lötverbindung ist geringer als die der Schweißverbindung
aufwendigere Vorbereitungsarbeiten (als beim Schweißen)
Gefahr des elektrolytischen Zerstörens der Lötstelle (v.a. bei Aluminium)
Wie lassen sich Lötverfahren unterteilen?
Weichlöten (<450°C)
Hartlöten (>450°C)
Hochtemperaturlöten (>900°C)
Beschreibe Diffusionsvorgänge in der Kontaktzone beim Löten
Grundvoraussetzung: Metallisch saubere Oberflächen, erwärmt auf Arbeitstemperatur
Aufgeschmolzenes Lot benetzt die Oberfläche und bleibt nach dem Erstarren an dieser haften
(Bestandteile des Lotes befinden sich im Grundwerkstoff und umgekehrt)
Lot und Grundwerkstoff haben sich im Benetzungsbereich legiert, obwohl Grundwerkstoff fest geblieben ist. Man nennt dies Diffusion
Diffusionstiefe: ca. 2µm bis einige mm
=> Die Ausbildung der Diffusionszone ist entsprechend für die Festigkeit der Lötverbindung
Was macht der kapillare Fülldruck?
Der kapillare Fülldruck ermöglicht das Ausfüllen der engen Lötspalte
Was sind Gestaltungsrichtlinien beim Löten von Blechverbindungen?
Keine Stumpfstöße vorsehen!
(Bei Stumpfstößen wird die Festigkeit des Grundwerkstoffs nicht ausgenutzt. Überlapp- und Laschenverbindungen vergrößern die Lotfläche)
Eckstöße müssen stets überlappend ausgeführt werden!
Was sind Gestaltungsrichtlinien beim Löten von Rundverbindungen?
Beim Einlöten von Bolzen und Grundlöchern muss für eine Entlüftung gesorgt werden.
-> Flussmittel muss entweichen können, andernfalls sind Einschlüsse die Folge.
Lötfugen müssen so gestaltet werden, dass das Lot gut fließen kann!
-> Allerdings muss die Kapillarwirkung beachtet werden
Lotanhäufungen vermeiden!
(-> Problem sind der Preis für Lotwerkstoffe, Gefahr der Lunkerbildung, geringere Festigkeit als der Grundwerkstoff)
Lotdepot zweckmäßig anbringen!
(-> Dadurch kann der Fließweg verkleinert und die Lagesicherung des Lotes gewährleistet werden)
Stumpfnähte erst bei Rohren mit einer minimalen Wandstärke von 1mm
(-> Muffen- und Steckverbindungen bieten ausreichend Lötflächen)
Der Spalt muss immer äquidistant sein! (auch an Rundungen)
-> Lot ist mit Oxiden angereichert, die ansonsten den Durchfluss beeinträchtigen
Wie lautet die Definition von Kleben?
Kleben:
Herstellen einer festen Verbindung von gleichen oder unterschiedlichen Metallen durch eine artfremde Substanz.
Nenne Vorteile des Kleben
Verbindung gleicher und unterschiedlicher Metalle möglich
Keine Temperaturbeeinflussung des Grundwerkstoffs
Keine Bauteilschwächung (z.B. duch Löcher wie beim Nieten)
Geringes Gewicht
Schwingungsdämpfend
Korrosionsbeständig
Herstellen gas- und flüssigkeitsdichter Verbindungen
Nenne Nachteile des Kleben
Aufwändige Werkstückvorbereitung
Begrenzte Festigkeit
Festigkeitseinbußen durch Alterung
Geringe Warmfestigkeit
Hohe Fertigungszeiten
Schwer prüfbare Verbindung
Schwierige Dimensionierung der Verbindung
Erkläre die Begriffe “Adhäsion” und “Kohäsion”
Adhäsion (“anhaften”):
Mechanischer Zusammenhalt durch molekulare Wechselwirkung an der Grenzschicht.
Kohäsion (“zusammenhängen”):
Bindungskräfte zwischen Atomen sowie zwischen Molekülen innerhalb eines Stoffes.
Wo tritt Adhäsion auf, wo Kohäsion?
Wie lässt sich Adhäsion aufteilen?
Erkläre den Aufbau einer Klebverbindung
Aufbau einer Klebverbindung:
In den beiden Grenzschichten wirken Adhäsionskräfte
In der Klebschicht wirken Kohäsionskräfte
Bei Klebungen handelt es sich um ein Verbundsystem aus einzelnen Gliedern
-> Die gesamte Klebung versagt, wenn das schwächste Glied versagt!
Bei metallischen Klebungen sind die Grenzschichten die schwächsten Glieder
Wie lassen sich Klebstoffe unterteilen?
Lösungsmittel- und Dispersionsklebstoffe
Physikalisch abbindende Klebstoffe
Ausschließlich Einkomponentenklebstoffe
Kontaktklebstoffe
Schmelzklebstoffe
Plastisole
Reaktionsklebstoffe
Chemisch abbindende Klebstoffe
Ein- und Zweikomponentenklebstoffe
Polymerisationsklebstoffe
Polyadditionsklebstoffe
Polykondensationsklebstoffe
Was sind Ein- bzw. Zweikomponentenklebstoffe?
Einkomponentenklebstoffe:
Der Abbindevorgang wird durch Umweltfaktoren (z.B. Auftreffen von Licht, Eindringen von Sauerstoff) ausgelöst.
Zweikomponentenklebstoffe:
Die Reaktion wird durch das Vermischen von zwei getrennt gelagerten Stoffen ausgelöst.
Was sind relevante Vorarbeiten für das Kleben?
Eine gute Klebestelle steht und fällt mit der vorhergehenden Oberflächenbehandlung!
Oberflächenvorbereitung
Entfernen von anhaftenden Schichten (z.B. Schmutz, Rost, Zunder, Farben)
Entfetten der Oberflächen
Oberflächenvorbehandlung
Entweder Beeinflussung der chemischen Natur der Fügestellen oder Aufbringen einer neuen, fest verbundenen Oberfläche mit definierten Eigenschaften
Oberflächennachbehandlung
Die Notwendigkeit einer Nachbehandlung hängt vom Verfahren ab.
z.B. Klimatisierung der Oberfläche, Auftrag von Haftvermittlern, Konservieren der Klebeflächen
Was sind Gestaltungsrichtlinien beim Kleben?
Klebeverbindungen stets flächig ausführen und Stumpfstöße vermeiden.
-> Im Idealfall besteht eine Überlappung, die in etwa dem 5-fachen der Fügeteildicke entspricht
Schälbeanspruchung vermeiden!
Wie lässt sich die Inserttechnik eingliedern?
Wie lautet die Definition der Inserttechnik?
Inserttechnik -> Fügen durch Urformen
Inserttechnik:
Umspritzen von sog. Inserts (metallische Einlegeteile wie z.B. Gewindebuchsen), die zuvor direkt in das Spritzgießwerkzeug eingelegt wurden.
Was sind die Vorteile der Inserttechnik?
Sichere Verbindung zwischen Metallteil und Kunststoff
Ein vollautomatisierbarer Verfahrensschritt nötig
Wie lautet die Definition der Outserttechnik?
Outserttechnik:
An- oder Einspritzen von Kunststoffelementen an Bauelemente, die aus anderen Kunststoffen oder anderen Werkstoffen bestehen.
(Anwendung insbesondere bei Metallplatinen oder Metallblechen)
Wie lautet die Definition der Hybridtechnik?
Hybridtechnik:
Herstellen eines Verbundkörpers aus thermoplastischem Kunststoff und einem profilförmigen Metallteil durch Spritzgießen.
Was sind Gestaltungsrichtlinien der Outserttechnik?
Einfache Entformbarkeit anstreben - Massenanhäufungen vermeiden!
-> Masseanhäufungen führen zu Lunkern und Einfallstellen
Genaue Positionierung durch Anordnung mehrerer Verknüpfungspunkte ermöglichen!
Schwindungsunterschiede (z.B. radial vs. axial) berücksichtigen!
Wie lässt sich Nieten einordnen?
Welche Nietverfahren gibt es?
Nieten -> Fügen durch Umformen
Was sind Vorteile des Nieten?
keine thermische Beeinflussung des Grundwerkstoffs -> kein Verzug
Verbinden verschiedener Werkstoffe möglich
Nietverbindungen versagen bei Überlast und Stoß nicht schlagartig
Moderne Nietanlagen erlauben schnelle, kostengünstige und hoch beanspruchbare Verbindungen
Was sind Nachteile des Nieten?
Schwächung der Bauteile durch Nietlöcher
-> größere Querschnitte und damit schwerere Konstruktion erforderlich
Stumpfstöße sind nicht herstellbar
Fertigung ist kostenintensiver als Schweißen
Welche Vorgehensweisen gibt es beim Nieten grundsätzlich?
Kaltnieten
Vollständiges Ausfüllen des Nietlochs durch den Nietschaft (da keine Schrumpfung auftritt)
Warmnieten
Niete (d>10mm) werden im hellroten Zustand geschlagen oder gepresst
Beim Abkühlen des Niets wirken die kalten Bauteile als Schrumpfbehinderung
-> Zugspannung im Niet
Der Nietschaft liegt nicht an der Lochwandung an
Welche Verbindungsarten des Nietens gibt es?
Der Randabstand e in Kraftrichtung muss ausreichend groß gewählt werden!
-> Bei zu kleinem Randabstand kann es zu einem Ausreißen des Nietes kommen
Was ist die “Schnittigkeit” beim Nieten?
Schnittigkeit:
Anzahl der beanspruchten bzw. tragenden Querschnitte
Was ist das Problem bei einschnittigen Verbindungen?
Exzentrische Kraftübertragung führt zu zusätzlichen Biegespannungen
Ungleichmäßige Verteilung des Lochleibungsdruckes
Dauerfestigkeit solcher Verbindungen ist sehr gering
-> Anstreben einer biegungsfreien, symmetrischen Verbindung
Was sind Gestaltungsrichtlinien beim Nieten?
Scherbelastung der Nieten anstreben!
Biege- und Zugbelastungen sind unbedingt zu vermeiden!
Gestaltungsrichtlinien:
Vorsehen von zweischnittigen statt einschnittigen Nietverbindungen
Schwerelinien der Stäbe sollen sich in einem Punkt schneiden
Schwerelinien der Profile sollen mit den Nietlinien zur Deckung kommen
(nur bei symmetrischen Profilen erreichbar)
Wie lässt sich das Durchsetzfügen einordnen?
Beschreibe den Prozess des Durchsetzfügen
Durchsetzfügen -> Fügen durch Umformen
Der Stempel presst die zu fügenden Werkstücke in die Matrize
Bei weiterem Kraftaufbau wird das stempelseitige Werkstück gezwungen, das matrizenseitige Werkstück zu hinterfließen
Nenne Vorteile des Durchsetzfügen
Kein thermischer Einfluss
Oberflächenschichten bleiben erhalten
Verbinden ohne Zusatzstoffe möglich
Bleche unterschiedlicher Dicke und Werkstoffe lassen sich verbinden
Hohe dynamische Festigkeit im Vergleich zum Punktschweißen
Nenne Nachteile des Durchsetzfügen
Geringe statische Festigkeit im Vergleich zum Punktschweißen
Bisher fehlen zuverlässige Berechnungsansätze für eine Bauteilauslegung nahezu vollständig
Wie lässt sich Davex einordnen?
Beschreibe den Prozess von Davex
Davex -> Fügen durch Umformen
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