Nennen Sie zwei typische Verfahren, die in der Plastikverarbeitung Anwendung finden,
Zur Herstellung kleiner dickwandiger Plastikteile eignet sich —>Spritzgießen
Zur Herstellung von Platten und Folien eignet sich
—>Strangpressen
Erläutern Sie die Ihnen bekannante Gießverfahren für NE- Metalle und nennen sie Vor- und Nachteile dieser Verfahren+ Nennen Sie wesentliche Verfahrenskriterien.
Druckgießen ist die wichtigste Gießtechnik
->Leichtmetalle/ Aluminiumlegierungen
Teile bist 50 kg
bis u 200MPa Druck
dünnwandige, komplizierte Formen
Warmkammerverfahren
Kaltkammerverfahren
Niederdruckgießen
Vakuumgießen
Vorteile: Saubere, glatte Oberflächen, hohe Maßgenauigkeit, hohe Mengenleistung, geringe Wanddicke
Nachteile: unwirtschaflich für kleine Losgrößen, hohe thermische und mechanische Belastung der teuren Formen, Poröses Gefüge durch Lufteinschlüsse
Welche Gießverfahren sind Ihnen bekannt? Gliedern Sie nach den verwendeten Formen und Modellen.
-Gießen mit verlorenen Formen:
a) Mit Dauermodellen-> Handformen, Maschinenformen, Vakuumformen, Maskenformen
b) Mit verlorenen Modellen-> Feingießen, Vollformgießen
-Gießen mit Dauerformen
a) ohne Modelle->Druckgießen, Kokillengießen, Schleudergießen, Stranggießen
a)Erläutern Sie den Verfahrensablauf beim Feingießen?
b)Wodurch zeichnet sich dieses Verfahren aus?
a) Giesen Wachsmodel-> Zusammensetzen der Modelle -> Tauchen in Keramik -> Besanden -> Hinterfüttern -> Ausschmelzen ->Gießen -> Trennen -> Reinigen
b) -Form wird zerstört
-Gießen von sehr filigranen Formen
- hohe Oberflächengenauigkeit
Erläutern Sie das Verfahren Sintern und nenne Sie die Vor- und Nachteile?
Verfahren:
-Pulveraufbereitung
-Pressen der Grünlinge 500°C (Kornwachstum und Brückenbildung)
-Sintern 1000-1250°C( Korngrenzdiffusion, Gitterdiffusion, neue Kristalle) in Schutzgasatmosphäre
Vorteile:
-Mechanisierter Fertigungsablauf = maßhaltige Teile ohne Nachbearbeitung
-Weitesgehend 100%-tige Pulverausnutzung
-Sehr reine Schmelzmetallurgie (keine Schlacke und Tiegelzusätze)
-keine Seigerungen
-neue Verbundwerkstoffe möglist (sonst nicht legierbar)
-geringe Energiekosten (50% im Vergleich zu Spanen aus Halbzeugen
Nachteile:
-Teure Pulvergemische
-Hohe Presskräfte, große Pressen, teure Presswerkzeuge
-Nur in Serienfertigungen wirtschaftlich
-Nur einfache Grundkörper ohne Hinterschneidungen
Welche Nachbehandlungsmöglichkeiten beim Sintern sind Ihnen bekannt? Was kann damit erreicht werden?
a) Kalibrieren:
Volumenveränderung = Maß- und Formveränderung, Kaltverformung, höhere Festigkeit, verbesserte Oberflächengüte IT6 bis IT7
b) Zweifachsintern:
Höhere Anforderungen an Festigkeit und Dichte, Nachsintern bei 800°C
c) Sinter-Schmieden:
Höhere Dichte durch anschließende Warmumformung oberhalb der Rekristallisationstemperatur, Entfernung Restporosität
d) Tränken:
Füllung des Porenraums, Metalle mit niedrigem Schmelzpunkt; Epoxidharze, die beim Aushärten eine geringere Volumenzunahme zeigen; Öl und Fett für selbstschmierende, wartungsfreie Gleitlager
e) Korrionsschutz:
Verschleißfeste Magnetitschicht Fe3O4 durch Wasserdampf bei 450°C bei Sinterteilen aus Eisenpulver; höhere Dichte und Härte
f) Nitrieren:
Sehr hohe Oberflächenhärte
Erläutern Sie das Stereolithographie- Verfahren für Plastwerkstoffe mit Skizze
- Fotosensitives Harz wird mittels Laser schichtweise Ausgehärtet
- feine Auflösung und hohe Oberflächengüte
- selektives Lasersinterverfahren
- Schichtweise Verfahren für Plastwerkstoffe
- 2,5 D Verfahren
- Kontur der Schicht erfolgt flächig in der x-y-Ebene
- dritte Dimension durch Aufeinanderfügen einzelner Schichten
- flüssiges Monomer (Harzbad) verfestigt durch Energiezufuhr mittels UV-Laser
- überhängende Teile durch Stützen getragen
- Generierung der Bauteile mit Verfestigung der obersten Schicht beeendet
Was verstehen Sie unter Schlichten? Bei welchen Gießverfahren wird das Schlichten angewendet? Warum ist das Schlichten so bedeutend (8x)?
- Wärmeübergang zwischen Form und Schmelze beeinflussen, da sehr unterschiedlich
- Klebeneigung zwischen Schmelze und Formstoff vermindern
- Gussoberfläche verbessern
- Penetration des flüssigen Metalls bei Sandformen vermeiden Anwendung: Sandformen und Kokillen → Lebensdauerverlängerung
- Bei Kokillen ins besonders beim Eingießsystem und Speiser
- Wärmeentzug durch spezielle Schichten vermeiden
- Dünnwandige Gusspartien
- wärmeisolierendes Schlichten
- Wärmeisolierendes Schlichten → Keramikschichten (Zinkoxid, Silikate)
- Thermisch leitendes Schlichten: Graphitschlichten
Nennen Sie Richtlinien für gussgerechtes Konstruieren, welche technologischen Restriktionen sind zwingend zu beachten?
- Teilungsebene sorgfältig gestalten
- Aushebeschrägen vorsehen
- Kerne einfach gestalten und minimieren
- Werkstoffanhäufungen vermeiden (Lunkergefahr)
- Kanten abrunden (Mindestradien)
- Wanddickenübergänge für gerichtete Erstarrung sorgfältig gestalten
- Gusswerkstoffe vornehmlich auf Druck belasten
- Spannflächen vorsehen
- Bearbeitungsflächen gestalten
- Kennzeichnungsflächen vorsehen
- Schwindmaß berücksichtigen
- Bei Bohrungen Ein- und Auslauf senkrecht zur Bohrachse gestalten
- Festlegung der Lagerstellen für Kerne
- Festlegen der Eingießteile
Was sind typische Gussfehler, erläutern Sie diese und die Ursachen?
Kernversatz → Schlechter Formkasten
- Schülpen → raue Erhöhungen durch Restfeuchte des Formstoffes
- loser Sand und Schlacke
- dicker Teilungsgrad → schlechter Formkasten
- Kaltschweißungen → Kalte metallströme die sich nicht verbunden haben
- Lunker → Schwindungsholräume, da kein material nachfließen kann
- Gasholräume → nicht entwichen, mangelnde Gießtemperatur
- Treiben → mangelnde Formstoffverdichtung
- Seigerungen → Entmischungen der Schmelze
- Gussspannungen → durch behinderte Schwindungen
- festsitzender angebrannter Formstoff
Welche technologischen Restriktionen des Verfahrens Gießen sind bei der Ausfertigung der Gießteilzeichnung im Vergleich zur Fertigteilzeichnung zu berücksichtigen?
Teilungsebene sorgfältig auswählen und gestalten
- Werkstoffanhäufungen vermeiden →Lunkergefahr
- Kanten abrunden → Mindestradien
-Wanddickenübergänge für gerichtete Erstarrung sorgfältig gestalten
- Schwindmaß beachten
- Bei Bohrungen ein- und Auslauf senkrecht zur Bohrachse gestalten
- Festlegung der Lagerstellen der Kerne
Was unterscheidet die Gießteilzeichnung von der Fertigteilzeichnung?
- Aufmaß für spätere Bearbeitung
- Kernlagerung
- Schwindmaß
Rohteilzeichnung
Beinhaltet alle korrigierten technologisch bedingten Maße:
- Formschrägen, abgerundete Kanten
- Bearbeitungszugaben
- Formteilung
- Zahl und Lage der Anschnitte
- Kerne und Kernlagerung
Beschreiben bzw. skizzieren Sie das Maskenformverfahren bezüglich der technologisch erforderlichen Fertigungsschritte? Vor und Nachteile dieses Verfahrens?
a) Beheizte Modellplatte bei 250°C, aufgelegtes Modell mit Kernmarken, rieselfähiger Croningsand auffüllen
b) Modellplatte drehen, nicht gebundener Sand abschütten, dieser kann weiterverwendet werden
c) Aushärten der Maske bei 450°C
d) Beide Maskenhälften wie beschrieben herstellen
e) Beide Maskenhälften miteinander verkleben, ggf. Kern einlegen
f) Einformen in einen Gießkasten, auf Transportplatte ablegen, Form hinterfüllen
Geringer Formsandverbrauch
- Hohe Maßhaltigkeit
- Glatte Oberflächen
- Unbegrenzte Lagerfähigkeit der Formmasken
- Alle Metalle gießbar
- Teure Modellherstellung
- Nur für große Stückzahlen geeignet
Beschreiben Sie den technologischen Ablauf beim Extrudieren eines Teiles aus Plastikwerkstoff?
Spritzgießwerkzeug schließen → Düse anfahren → Masse einspritzen → Masse nachdrücken → Erstarrungsprozess → Düse abfahren → Spritzgießwerkzeug öffnen → Spritzgußteil entnehmen
Charakterisieren Sie den Begriff „Kern“. Was ist das, welche Arten sind Ihnen bekannt und wie werden diese hergestellt?
a) Formkörper zum Erzeugen von Hohlräumen und Hinterschneidungen beim Gießen
b) Innen- und Außenkerne; Kernmarken zur Verlagerung in der Form (schwarz angestrichä)
c) Herstellung durch Kernschießen, 3-8 bar Formstoff in Kernkasten einfüllen und gleichmäßig verdichten, Festigkeit durch anschließendes Härten
Welche Verdichtungstechnologien/ technische Möglichkeiten beim Maschinenformen sind Ihnen bekannt?
Verdichten durch Pressen, Schießen, Impuls, Vakuum
Nennen Sie die Gründe, warum Stahlguss keine guten Gießeigenschaften hat?
Hohe Gießtemperatur durch enthaltene Legierungselemente von >1600°C
- Oberflächenanbrennungen am Formstoff
- Großer Speiser zur Formfüllung erforderlich
- Gefahr der Warmrissbildung
- Großer Aufwand beim Trennen der Angüsse
- Schwindungen flüssig und fest
- Treiben der Form
) Nennen Sie die hauptsächlich angewendete Leichtmetallformgussverfahren. Mit welchen Kurzkennzeichen werden dafür verwendet?
-Druckguss „D“
- Kokillenguss „K“
- Sandformguss „S“
- Feinguss „L“
Nach welchen wesentlichen Gesichtspunkten/ Kriterien erfolgt die Festlegung von Gießverfahren? Nennen Sie mindestens 5 Kriterien.
-Kompliziertheit
- Maßtoleranzen
- Losgröße
- Werkstoff
- Werkstoffeigenschaften
- Wirtschaftliche Gründe
Um welche Stähle/ Materialien handelt es sich im Folgenden?
- EN-GJL-150: Gusseisen mit Lamellengrafit 150 N/mm² Zugfestigkeit
- EN-GJS-400-18: Gusseisen mit Kugelgrafit 400 N/mm² Zugfestigeit,18% Bruchdehnung
- GS-45: Stahlguss, 450 N/mm² Zugfestigkeit
- EN AC-AI Mg9: Aluminium Druckgusslegierung
Definieren Sie die Verfahrensgruppe Umformen. Was sind die charakteristischen Merkmale?
Fertigen durch bildsames Ändern der Form eines festen Körpers, wobei sowohl die Masse als auch der Zusammenhalt beibehalten werden, bewirkt durch Spannungszustände in den Umformzone (zusammenhängende Bereiche mit plastischer Formänderung), die der Fließbedingung genügen.
Volumen bleibt konstant.
) Neben der DIN-gerechten Einteilung der Umformverfahren sind aus der Praxis auch andere Möglichkeiten bekannt. Nennen Sie mindestens zwei weitere Einteilungsmöglichkeiten?
-Geometrische Rohlingsform: Blech und Massivumformung
- Temperatur beim Umformen: Warm und Kaltumformen
Beschreiben Sie die Einteilung der Fertigungsverfahren nach DIN 8582 und nennen Sie jeweils ein typisches Beispiel, welches Sie skizzieren…
Definieren Sie den Begriff CSP-Gießwalzanlage. In welchem Bereich angewendet? Vorteile, warum Anwendung?
a)Compact strip production Urform- und Umformprozess sowie Wärmebehandlung werden kombiniert
b) Dünnbrammengießanlage = thermomechanisches Walzen
c) Prozess- und Kostenoptimierung
Charakterisieren Sie die Verfahren der Umform- und Zerteil Technik amhand ihrer wirtschaftlichen Bedeutung in dem Sie dabei mindestens jeweils 5 Vor- und Nachteile reflektieren?
Vorteile Umformen
- hohe Werkstoffausnutzung
- geringe Fertigungszeit
- hohe Werkstückqualität (Faserverlauf)
- erhöhte Festigkeit durch Kaltverfestigung
- Verbesserung der Werkstoffqualität
Nachteile Umformen
- komplizierte Folgewerkzeuge
- hohe Fixkosten
- hoher Energiebedarf
- unflexibel
- technologische Restriktionen
Wie ist der Hauptformänderungsgrad 𝜑𝑔 definiert und zeigen Sie diesen im mathematischen Zusammenhang zu 𝜑1 und 𝜑2 und 𝜑3
Die größte absolute Formänderung 𝜑1 die gleich der Summe der zwei anderen Formänderungen 𝜑2 𝑢𝑛𝑑 𝜑3 ist, ist als Hauptformänderung 𝜑𝑔 definiert.
𝜑1 = −(𝜑2 + 𝜑3 ) = 𝜑𝑔
Wie wird die logarithmische Flächenänderung 𝜑𝐴 berechnet?
𝜑𝐴 = 𝑙𝑛 𝐴1/ 𝐴0
Beschreiben sie folgende Kennwerte: r-Wert n- Wert Weshalb kommt diesen Kennwerten große Bedeutung zu?
r-Wert:
-Verhältnis des Umformgrades bezüglich der Probenbreite zum Umformgrad bezüglich der Probendicke
- Ist ein Maß für unterschiedliche plastische Formänderungen bezüglich der Ebene und der Dicke
- Bedeutung für die Blechumformung: >1: Umformgrad in der der Fläche größer als in der Dicke; Material fließt bevorzugt aus der Fläche, geringere Formänderung in der Dicke
→ geringere Blechdickenänderung = geringe Rissgefahr Tiefere Gravuren herstellbar
n-Wert:
-Ist die Steigerung der Fließkurve
- Ist ein Maß für die Kaltverfestigung
-Verfestigungsexponent
Welche Unterteilung ist beim Schmieden aus der Praxis bekannt?
Begründen Sie diese Unterteilung aus betriebswirtschaftlicher Sicht.
- Freiformschmieden: Universalwerkzeuge, geringe Stückzahlen, geringere Werkzeugkosten
- Gesenkschmieden: Werkstückbezogene Werkzeuge, hohe Werkzeugkosten, Massenfertigung
Charakterisieren Sie die grundsätzlich auftretenden Materialflussarten beim Gesenkschmieden.
Wie wird der Werkstofffluss in einem Gesenk gesteuert?
- Durch Ziehwülste, Niederhalter oder Ziehstäbe
Wie werden nahtlose Ringe im Durchmesserbereich > 2m geschmiedet? Beschreiben Sie die technologische Folge
- In einem Radial-Axial-Walzwerk= RAW
- Zwei Umformzonen (Radial und Axialkaliber)
- Alle Walzen, bis auf die Dornwalze sind angetrieben
- Das Axialgestell wird dem größer werdenden Durchmesser nachgeführt
- Zugestellt werden Dornwalze und obere Axialwalze
RW = Radial Walzwerk: eine Umformzone im Radialkaliber, Ringhöhe bildet sich durch freie Breitung
Verfahrensstufen:
- Rohling auf Länge Schneiden → Rohling erwärmen → Rohling stauchen → Rohling lochen → einlegen → Ringwalzprozess durchführen
Beschreiben Sie die Vor- (7) und Nachteile (2) beim Gesenkschmieden in Stufen
a) Vorteile
- erster Umformschritt = Entzunderung
- Zwischenstufen zur optimalen Massenverteilung nutzen
- Optimale Auslegung der Zwischenformen- und -verfahren gewährleistet eine maximale Massenreduzierung → Nutzung von Verfahrenskombinationen)
- Aufteilung in Umformstufen reduziert die Gesenkbelastung und -verschleiß
- Geringere Gesenkbelastung erhöht die Standzeit
- Reduzierung von Folgeaufwendungen
- Notwendigkeit unter Beachtung von:
➔ Werkzeugbelastungsgrenzen
➔ Verfügbare Presskräfte
➔ Erreichbare Umformgrade
b) Nachteile - Werkzeug und Maschinenkosten steigen prop. zur Stufenfolge - Mengenleistung je Zeiteinheit ist bei manuellen Prozessen geringer
Nennen Sie Verfahren zur Vorformung beim Gesenkschmieden
a. zur Stoffanhäufung (3)
- Stauchen, Anstauchen, Anstauchen im Gesenk
b. zur Stoffverdrängung (6)
- Recken, Formrecken
- Breiten, Formstauchen,
- Rundkneten, Formrundkneten
Welche Vorteile bietet die Kaltumformung gegenüber der Warmumformung den jeweiligen Umformbetrieben?
- Geringere Energiekosten zur Erwärmung
- Keine Werkstoffverluste durch Zunder
- Höhere Werkstückmaßgenauigkeit
- Höhere Oberflächengüte
- Geringere Belastung für Arbeiter
- Geringere Werkzeugkosten
- einfacherer Fertigungsablauf
Nachteile
- größerer Kraft- und Arbeitsbedarf
- unterschiedliches Beanspruchungsverhalten der Bauteile/ Metalle
- zulässige/ maximale Formänderungen setzen Grenzen
Was sind freie und was sind gebundene Werkstückoberflächen?
- gebunden: Werkstückoberfläche stand direkt mit dem umformenden Werkzeug in Kontakt
- frei: Werkstückoberfläche stand nicht mit dem umformenden Werkzeug direkt in Kontakt
Welchen Einfluss hat die Relativbewegung der Werkstück- und Werkzeugflächen auf die Oberflächenbeschaffenheit der Werkstücke?
- Reibkräfte zwischen Werkzeug und Werkstück beeinflussen die Randzonen
- Druckeigenspannungen in der Randschicht
- höhere Festigkeit in der Randschicht
- Höhere lokale Formänderung aufgrund der Druck- und Reibkräfte
- Reduzierte Korngrenzendichte an der Oberfläche
- Gefüge an der Oberfläche ist im Vergleich zum Kern stark laminar und parallel zur Oberfläche ausgerichtet
Wie unterscheiden sich Vorwärts-, Rückwärts- und Quer-Fließpressen? Wie unterscheiden sich Voll-, Hohl und Napf-Fließpressen?
Was ist die Stadienplanung beim Fließpressen? Wie geht man dabei vor? Was sind technologische Restriktionen?
- Abstufung des Umformprozesses unter Beachtung
→ Des jeweiligen Umformgrades
→ der Materialflussverteilung
→ der technischen Restriktionen
a) Rohteillänge zu Rohteildurchmesser (Voll-, Vorwärts- Fließpressen)
b) Rohteillänge zu Rohteilwanddicke (Hohl-Vorwärts-Fließpressen)
c) Länge des Hohlteils zu Durchmesser des Hohlteils
Mittels welches Verfahrens werden die nachfolgenden abgebildeten Halbzeuge gefertigt? Welche zwei grundsätzlichen Technologien stehen zur Verfügung?
- Strangpressen
→ Voll-Vorwärts-Strangpressen
→ Hohl-Vorwärts-Strangpressen
Erläutern Sie die Vorteile des Kalteinsenkens
- Ununterbrochener Faserverlauf
- Pressblanke, glatte Oberfläche an der gesenkten Kontur
- Hohe Maßhaltigkeit gesenkter Kontur; Toleranzen 0,01 bis 0,02mm
- wesentlich kürzere Fertigungszeiten als bei der spanenden Herstellung
- höhere Werkzeugstandzeitendes als Folge des optimalen Faserverlaufe und hoher Oberflächengüte
Wie werden nahtlose Rohre hergestellt?
Benennen sie die grundsätzliche zur Verfügung stehenden Verfahren.
- Stopfenwalzverfahren
- Schrägwalz- und Pilgerschrittverfahren
- Press- und Ziehverfahren
Mit welchen Verfahren werden Quadrat- oder Rechteckrohre gefertigt?
- Stopfenwalzwerk
) Welche Verfahren beim Fließdrücken sind Ihnen bekannt? Fertigen Sie eine Skizze an.
Was charakterisiert das Verfahren „Feinschneiden“? Skizzieren Sie die Unterschiede zu konventionellen Stanzen.
- Behinderung des zeitlichen Materialeinzugs durch Ringzacke
- Druckspannungen aufbauen
- Blechklemmung mittels Niederhalter
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