Worin besteht der Unterschied zwischen Keil- und Scherschneiden?
Beim Keilschneiden wird das Material entlang einer Schneidkante oder -fläche durch das Eindringen eines Schneidwerkzeugs geschnitten, während beim Scherschneiden das Material zwischen zwei Kanten oder Oberflächen durch Scherkräfte getrennt wird. Beispiele für Keilschneidwerkzeuge sind Messer und Klingen, während Scheren und Zangen typische Beispiele für Scherschneidwerkzeuge sind.
Nenne je 2 ein- und zweischneidige Keilschneide-Werkzeuge.
Einschneidig: Flachmeißel, Keilmeißel
Zweischneidig: Kneifzange, Bolzenschneider
Skizziere die Kräfteverhältnisse beim Keilschneiden (mit Bezeichnungen)
Skizziere das Prinzip und die Kräfteverhältnisse beim Scherschneiden (mit allen Bezeichnungen)
Welche Auswirkung hat ein großer bzw. kleiner Keilwinkel auf die erreichbare Trennkraft beim Schneiden (mit Skizzen-Gegenüberstellung)
Großer Keilwinkel:
- breiteren Kontaktfläche zwischen dem Werkzeug und dem zu schneidenden Material
- Trennkraft wird reduziert -> Kraft auf größere Fläche verteilt
- bei weichen Materialien wie Papier oder Kunststoffen
Kleiner Keilwinkel:
- schärfere Schneidkante und kleinere Kontaktfläche zwischen dem Werkzeug und dem Material
- Kraft konzentriert sich auf eine kleinere Fläche -> höhere Trennkraft
- bei harten Materialien wie Metall oder Holz
Was ist beim Scherschneiden bezüglich des Scherspieles zu beachten?
Je kleiner das Scherspiel umso sauberer wird der Schnitt a=1/20 x s
Das Scherspiel muss an die Materialdicke angepasst werden. Ein zu kleines Scherspiel kann die Schneide beschädigen.
Wie wird berechnet in welcher Position der Niederhalter beim Scherschneiden vorzusehen ist?
l=(F*a)/Fnh
Zeige die Kräfteverhältnisse und das Hebelgesetz am Beispiel einer Handschere. Wieso bringt es zur Erhöhung der Schnittkraft nichts die Schere so weit wie möglich zu öffnen?
Erkläre das Prinzip des Wasserstrahlschneidens. Nenne je 2 Vor- und Nachteile.
- Wasser wird unter sehr hohem Druck durch eine Düse gepresst, um einen stark gebündelten Wasserstrahl zu erzeugen
- Wasserstrahl wird auf das zu schneidende Material gerichtet
- Man kann dem Wasserstrahl abrasives Material wie beispielsweise Schleifmittel beimischen, um die Schneidleistung zu verbessern.
Vorteile des Wasserstrahlschneidens:
Vielseitigkeit: Sehr viele Materialien schneidbar (z.B. Metalle, Kunststoffe, Glas, Keramik, Stein,…)
Präzision: Durch die präzise Steuerung des Wasserstrahls können komplexe Formen und feine Schnitte mit hoher Genauigkeit erreicht werden (enge Toleranzen möglich)
Nachteile des Wasserstrahlschneidens:
Kosten: Anschaffungs- und Betriebskosten für Wasserstrahlschneidanlagen sehr hoch
Geschwindigkeit: kann langsamer sein als einige andere Schneidverfahren wie zum Beispiel das Plasma- oder Laserschneiden, insbesondere bei dickeren Materialien.
Skizziere und erkläre detailliert das Prinzip des Autogenen Brennschneidens. Wieso ist dieses Prinzip nicht für höher legierte Stähle geeignet?
Trennstelle wird mittels Gas-Sauerstoffstrahl auf die Entzündungstemperatur von 1200°C erwärmt. Die Trennung erfolgt dann durch Zuschalten von reinem Sauerstoff (geschmolzener Stahl wird an der Fuge geblasen)
Hochlegierte Stähle würden schmelzen, bevor der Trennschnitt erfolgt
Skizziere und erkläre detailliert das Prinzip des Plasma-Schmelzschneidens. Nenne je 2 Vor- und Nachteile des Verfahrens.
1.) Lichtbogen wird zwischen Elektrode und Düsenspitze gezündet (Pilotlichtbogen).
2.) Gas wird zugeführt und in den Plasmazustand versetzt.
3.) Durch Umschaltung der Spannung zwischen Elektrode und Werkstück wird das Plasma in Richtung Trennstelle beschleunigt.
4.) Sobald der Plasmastrahl das Werkstück erreicht, wird der Pilotlichtbogen abgeschaltet und der Lichtbogen springt auf das Werkstück über.
5.) Der Plasmastrahl trennt das Werkstück mit 30.000°C.
Vorteile:
• hohe Geschwindigkeit (geringer Verzug)
• hohe Schnittgeschwindigkeit
Nachteile:
· teure Schutzeinrichtungen gegen Lärm, UV-Strahlung und Giftgase notwendig
· Wärmebeeinflussung (möglicher Verzug)
Skizziere und erkläre detailliert das Prinzip des Laserstrahlschneidens. Nenne 3 Vorteile des Verfahrens.
Laserstrahlen werden mit Hilfe von Gasen oder Kristallen erzeugt und durch ein Linsensystem auf die Werkstückoberfläche fokussiert.
Prinzip: zuerst wird die Trennstelle mittels Laserstrahl geschmolzen oder verdampft danach wird die Fuge mit zusätzlichem Schneidgas freigeblasen
· für alle Stähle, Legierungen, Kunststoffe, Keramik,…
· kleine, saubere Schnittfuge
· geringe Wärmeeinwirkung
Nenne je 3 Vor- und Nachteile des Klebens.
Vorteile: keine Gefüge Veränderung; dichte Verbindung; verschiedene Werkstoffe kombinierbar
Nachteile: große Fügefläche notwendig; Geringe Wärmefestigkeit; lange & komplizierte Aushärtung
Wovon hängt die Haltbarkeit einer Klebeverbindung ab? (Mit Erklärung)
Adhäsionskraft (=Oberflächenhaftung) an der Fügefläche -> zwischen Klebstoff & Fügefläche erreichbar, wenn die Fügefläche sauber, fettfrei, trocken und aufgeraut sind
Kohäsion -> Zusammenhalt zwischen den Klebemolekülen
Wovon hängt die Belastbarkeit einer Klebeverbindung ab?
1) Von der Größe der Fügefläche
2) Der Belastungsart
· Abscherung (am Besten)
· Geringe Zugspannung
· Möglichst statisch
· Keine „Schälung“ oder Biegung
Welche Belastungsart einer Klebefläche ist ideal, welche ganz schlecht?
Zug/Druck -> Ideal (ganze Fläche wird belastet)
Schälung -> schlecht (Punktuelle Belastung)
Nenne die unterschiedlichen Klebstoffarten mit Erklärung und Beispielen?
· Schmelzklebstoffe: erstarren physikalisch durch Abkühlung (z.B.: Heißklebepistole)
· Nassklebstoffe: härten durch verdunsten eines Lösungsmittels (z.B.: UHU)
· Reaktionsklebstoffe: härten durch eine chemische Reaktion (z.B.: Epoxidharzkleber)
o nach Temperatur: Warmkleber, Kaltkleber
o nach Zusammensetzung: Ein-Komponentenkleber, Zwei-Komponentenkleber
Wie funktioniert die Benetzung beim Löten? Unter welchen Bedingungen gibt es eine gute Benetzung?
· flüssiges Lot muss den Grundwerkstoff ausreichend benetzen d.h. rasche Ausbreitung auf der Werkstoffoberfläche
· Das Lot dringt in das Gefüge des Grundwerkstoffes ein, löst einen Teil davon und bildet eine Legierung.
Bedingungen für eine gute Benetzung:
· der Grundstoff kann mit dem Lot eine Legierung bilden
· die Lötstelle ist metallisch rein
· der Werkstoff und das Lot sind genügend erwärmt
Welcher Unterschied besteht zwischen Lötspalt und Lötfuge?
Ein Zwischenraum von weniger als 0,25mm bezeichnet man als Lötspalt. (Günstig)
Ist der Zwischenraum größer, so wird er als Lötfuge bezeichnet. (Ungünstig)
Erkläre die Kapillarwirkung.
Die Kapillarwirkung ist das Phänomen, bei dem eine Flüssigkeit entlang eines dünnen Spalts oder einer Röhre aufgrund der Oberflächenspannung aufsteigt. In vielen Anwendungen wie beim Löten ermöglicht die Kapillarwirkung das Eindringen von Flüssigkeiten in engste Spalten oder Fugen.
Welche Lötverfahren unterscheidet man je nach Arbeitstemperatur?
· Weichlöten: <450°C mit Flussmittel; sehr dicht und leitfähig, geringe Belastbarkeit
· Hartlöten >450°C mit Flussmittel unter Schutzgas oder Vakuum; höhere Festigkeit
· Hochtemperaturlöten >900°C unter Schutzgas oder Vakuum; hohe Festigkeit, für höhere Einsatztemperaturen des Werkstoffes
Welche Lötverfahren unterscheidet man je nach Lotführung (mit Erklärung)?
· Löten mit angesetztem Lot: Berühren mit Lot nach Erwärmung des Werkstoffes
· Löten mit eingelegtem Lot: Lot und Werkstoff werden erwärmt
· Tauchlöten: Werkstoff wird in Bad aus flüssigem Lot erwärmt à Lot dringt in Spalt ein
· Flammlöten: Teile werden mit Gasflamme erwärmt
· Kolbenlöten: Werkstoff wird mit Lötkolben erwärmt (nur bei Weichlöten)
Nenne 3 zerstörungsfreie und 3 zerstörende Methoden zur Schweißnahtprüfung.
zerstörungsfreie Prüfung
· Magnetpulververfahren
· Ultraschallverfahren
· Röntgenprüfung
zerstörende Prüfung
· Schnitt durch die Schweißnaht
· Biegeprüfung
· Zugprüfung
Nenne 7 mögliche Schweißnahtfehler.
· Spritzer und Zündfehler
· Einbrandkerben
· Bindefehler
· Porenbildung
· Einschlüsse
· Erstarrungsrisse
· Aufhärtungsrisse
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