A-Werk-und Hilfsstoffe

A01-Stahl

1.)Werkstoffauswahl

Je nach Fokus auf die Festigkeit bzw. Bearbeitbarkeit oder Korrosionsbeständigkeit!

Automatenstahl z.B. 10S20 (beim Fokus auf Bearbeitbarkeit)

Einsatzstahl z.B. C15 (beim Fokus auf die Festigkeit)

Vergütungsstahl z.B. C45 (beim Fokus auf hoher Festigkeit)

Hochlegierter Stahl z.B. X5CrNi18-10 (beim Fokus auf Korrosionsbeständigkeit)

2.)Eigenschaften der Werkstoffe

Automatenstahl z.B. 10S20:

kurzbrüchige Späne, nicht mehr schweißbar, nicht mehr schmiedbar, Kerbschlagarbeit nimmt stark ab

Einsatzstahl z.B. C15

hohe Festigkeit, geringen Kohlenstoffgehalt, einsetzen oder aufkohlen notwendig, kostengünstiger als Vergütungsstahl

Vergütungsstahl z.B. C45

Höhere Festigkeit als Einsatzstahl da der Kohlenstoffgehalt höher, teuer als Einsatzstahl, Bearbeitung schwieriger Aufgrund der Festigkeit.

3.)Geeigneter Schneidstoff

HSS … Hochleistungsschnellschnittstahl – High Speed Steel – Schnellarbeitsstahl

HM … Hartmetall

CBN … Kubisches Bornitrid

Cermet … Hartmetall auf Titan Basis

Schneidkeramik

4.)Eigenschaften des Schneidstoffes

HSS … hohe Zähigkeit, Verschleißfestigkeit und Warmfestigkeit bis 600°C, geringere Härte im Vergleich zu HM

HM … sehr hohe Verschleißfestigkeit, hohe Warmhärte, hohe Bruchfestigkeit, Temperaturbeständig bis 900°C

CBN … ausgezeichnete Warmfestigkeit, wird bei hohen Schnittgeschwindigkeiten verwendet, gute Zähigkeit und Warmwechselbeständigkeit

Cermet … hohe Temperaturwechselbeständigkeit (bis 1800°C), geringe Biegebruchfestigkeit

Titan-Nitrid- (TiN), Titan-Aluminium-Nitrid- (TiAlN), Titan-Cabon-Nitrid- (TiCN), Aluminium-Titan-Nitrid Beschichtungen (AlTiN) erhöhen die Standzeit, Verschleißfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit, Warmhärte und Aufbauschneidenbildung der Schneidstoffe.

5.)Korrosion

Grundsätzlich sind Stähle nicht korrosionsbeständig. Falls eine korrosionsbeständige Schraube notwendig ist muss ein hochlegierter Stahl z.B. X5CrNi18-10 verwendet werden.

Elektrochemische Korrosion entsteht, wenn sie zwei unterschiedliche Metalle berühren unter Sauerstoff und Feuchtigkeit oder Nässe. Das in der Spannungsreihe niedrigere Material wird zerstört.

A02-Stahl

1.)Erklärung Werkstoff

C80U ist ein unlegierter Werkzeugstahl mit 0,8% Kohlenstoff, für Werkzeuge geeignet

2.)Enstehung Verzug

Verzug kann durch eine spanabhebende Bearbeitung wie Drehen, Fräsen entstehen oder durch eine spanlose Bearbeitung wie Schmieden. Auch ist ein Verzug durch Schweißen möglich oder durch eine Wärmebehandlung wie Härten, Vergüten.

3.)Art der Wärmebehandlung

Durch das Glühverfahren Spannungsarmglühen.

Spannungsarmglühen ist ein Wärmebehandlungsverfahren für Stahl, durch dessen Einsatz innere Spannungen im Werkstoffgefüge abgebaut werden. Die mit diesem Verfahren behandelten Werkstücke erhielten ihre Spannungen meist infolge ungleichmäßiger Abkühlung nach dem Fräsen, Gießen, Schweißen oder Schmieden.

4.)Beschreibung Wärmebehandlung

Erwärmen auf Glühtemperatur, Halten der Temperatur und langsames Abkühlen

A03-Stahl

1.)Werkstoffauswahl

C45 (1.0503) … Vergütungsstahl

21MnCr5 (1.2162) … Einsatzstahl

42CrMo4 (1.7225) … Vergütungsstahl

2.)Eigenschaften des Werkstoffes

C45 … Vergüteter Stahl weist eine hohe Festigkeit und eine große Zähigkeit auf. Die Festigkeitseigenschaften ändern sich mit der Zusammensetzung, dem Wärmebehandlungszustand und der Höhe der Anlasstemperatur. Mit steigender Anlasstemperatur wird die Zugfestigkeit niedriger, die Dehnung dagegen höher.

Kohlenstoffgehalt zwischen 0,22 und 0,65%

21MnCr5 … Einsatzstähle haben durch das Einsatzhärten im inneren Kern eine hohe Zähigkeit. Die Oberfläche weist weiterhin eine große Härte auf. Härteschicht bis 4 mm, Kohlenstoffgehalt von 0,05 bis 0,24%

3.)Härteverfahren

Vergüten, Einsatzhärten, Flammhärten, Nitrieren, Induktionshärten

4.)Beschreibung des Härteverfahrens

Vergüten: Unter Vergüten versteht man eine Wärmebehandlung, Härten mit nachfolgendem hohen Anlassen (ca. 500° – 700°C)! Dadurch erhalten diese Stähle ein feinkörniges Gefüge, eine hohe Festigkeit und eine hohe Streckgrenze, besitzen aber auch eine große Zähigkeit und werden für dynamische beanspruchte Bauteile (Wellen, Achsen, Bolzen, Zahnräder, usw.) verwendet.

Einsatzhärten: Aus Einsatzstahl werden Werkstücke gefertigt, welche eine verschleißfeste Randschicht und einen weichen und zähen Kern haben müssen (z.B. Zahnräder). Dies wird durch Einsatzhärten (Oberflächenhärteverfahren) erreicht. Dabei wird die Randschicht durch Glühen in Kohlenstoffhaltigem Pulver mit Kohlenstoff angereichert – härtbar gemacht – und anschließend Oberflächen-gehärtet

Durch anreichern der Oberfläche von Kohlenstoffarmen Stählen (0,05-0,24%C) mit Kohlenstoff durch Glühen in C-abgebende Einsatzmittel und durch anschließendes Härten erhält man eine harte, verschleißfeste Randschicht bei zähem Kern. Einsatztemperatur ca.900°C

Aufkohlen mit festen Einsatzmitteln:(Holzkohle) Die Dicke der aufgekohlten Schicht beträgt ca.1mm je nach Einsatzdauer.

Flüssige Einsatzmittel: (Zyanhaltige Salze-giftig!)

Gasaufkohlen: Gasmischungen deren wesentliche Bestandteile Kohlenstoffmonoxid CO und Wasserstoff H2 sind.

A04-Stahl

1.)Werkstoffauswahl

Einsatzstahl: C15 (1.0401)

20MnCr5 (1.7147)

16MnCr5 (1.7131)

2.)Eigenschaften der Werkstoffes

Einsatzstähle haben eine verschleißfeste Oberfläche und hohe Zähigkeit im Kern. Sie haben einen verhältnismäßig niedrigen Kohlenstoffgehalt meist zwischen 0,05 und 0,24% und eignen sie dadurch besonders für eine Einsatzhärtung.

3.)Beschreibung Härteangabe

Einsatzhärten kann mit Ofen, Flamme oder Induktiver Erwärmung erfolgen

Härte 60 +2HRC … Härte nach Rockwell mit einer Toleranz von +2 Härte nach Rockwell

Randschichthärtetiefe 0,6 mm mit einer Toleranz von +0,2 mm

4.)Beschreibung Wärmebehandlung

Einsatzhärten: Aus Einsatzstahl werden Werkstücke gefertigt, welche eine verschleißfeste Randschicht und einen weichen und zähen Kern haben müssen (z.B. Zahnräder). Dies wird durch Einsatzhärten (Oberflächenhärteverfahren) erreicht. Dabei wird die Randschicht durch Glühen in Kohlenstoffhaltigem Pulver mit Kohlenstoff angereichert – härtbar gemacht – und anschließend Oberflächen-gehärtet

Durch anreichern der Oberfläche von Kohlenstoffarmen Stählen (0,05-0,24%C) mit Kohlenstoff durch Glühen in C-abgebende Einsatzmittel und durch anschließendes Härten erhält man eine harte, verschleißfeste Randschicht bei zähem Kern. Einsatztemperatur ca.900°C

Aufkohlen mit festen Einsatzmitteln:(Holzkohle) Die Dicke der aufgekohlten Schicht beträgt ca.1mm je nach Einsatzdauer.

Flüssige Einsatzmittel: (Zyanhaltige Salze-giftig!)

Gasaufkohlen: Gasmischungen deren wesentliche Bestandteile Kohlenstoffmonoxid CO und Wasserstoff H2 sind.

A05-Stahl

1.)Werkstoffbeschreibung

38Si7 (1.5023) … Federstahl – Vergütungsstahl

Alternativ:

C45 (1.0503) … Vergütungsstahl

42CrMo4 (1.7225) … Vergütungsstahl

2.)Eigenschaften des Werkstoffes

Vergüteter Stahl weist eine hohe Festigkeit und eine große Zähigkeit auf. Die Festigkeitseigenschaften ändern sich mit der Zusammensetzung, dem Wärmebehandlungszustand und der Höhe der Anlasstemperatur. Mit steigender Anlasstemperatur wird die Zugfestigkeit niedriger, die Dehnung dagegen höher.

Kohlenstoffgehalt zwischen 0,22 und 0,65%

Federstahl besitzt eine für die Anwendung günstige Zugfestigkeit und Dauerschwingfestigkeit, eine hohe Bruchdehnung sowie eine hohe Brucheinschnürung und ist besonders elastisch.

3.)Beschreibung Härteangabe

Vergütet mit 320 HBW – Härtewertangabe nach Brinell mit einer Toleranz von +50 HBW

2,5/187,5 … Kugeldurchmesser 2,5 mm, Prüfkraft 1839 N

Die Brinellhärte (HBW) wird durch das Verhältnis von aufgebrachter Prüfgesamtkraft zur Oberfläche der Kugelkappe bestimmt.

4.)Beschreibung Wärmebehandlung

Vergüten: Unter Vergüten versteht man eine Wärmebehandlung, Härten mit nachfolgendem hohen Anlassen (ca. 500° – 700°C)! Dadurch erhalten diese Stähle ein feinkörniges Gefüge, eine hohe Festigkeit und eine hohe Streckgrenze, besitzen aber auch eine große Zähigkeit und werden für dynamische beanspruchte Bauteile (Wellen, Achsen, Bolzen, Zahnräder, usw.) verwendet.

A06-Stahl

1.)Werkstoffauswahl

Vergütungsstähle:

C45 (1.0503)

42CrMo4 (1.7225)

34CrNiMo6

58CrV4

2.)Werkstoffbeschreibung

Vergüteter Stahl weist eine hohe Festigkeit und eine große Zähigkeit auf. Die Festigkeitseigenschaften ändern sich mit der Zusammensetzung, dem Wärmebehandlungszustand und der Höhe der Anlasstemperatur. Mit steigender Anlasstemperatur wird die Zugfestigkeit niedriger, die Dehnung dagegen höher.

Kohlenstoffgehalt zwischen 0,22 und 0,65%

3.)Beschreibung Härteangaben

Werkstück ist an der Position Oberflächen Randschichtgehärtet wo an der Zeichnung knapp an der Werkstückoberfläche eine breite strichpunktierte Linie vorhanden ist. Also am Durchmesser 25 mm und am Kegel.

Härte 56 +4HRC … Härte nach Rockwell mit einer Toleranz von +4 Härte nach Rockwell

Randschichthärtetiefe 0,8 mm mit einer Toleranz von +0,8 mm

4.)Beschreibung Wärmebehandlung

Das Induktionshärten ermöglicht bei kompliziert geformten Werkstücken auch nur bestimmte Bereiche auf die erforderliche Härtetemperatur (partielles Härten) zu bringen. Das Induktionshärten unterscheidet sich von anderen Wärmebehandlungen, da die Wärme nicht wie üblich von einem Medium auf das Werkstück übertragen wird, sondern die Wärme im Werkstück selbst entsteht. Durch eine Kupferspule wird Wasser zum Kühlen unter hohem Druck geführt damit die Spule selbst kühl bleibt. Dieser durch die Spule fließende Wechselstrom erzeugt ein magnetisches Feld, welches dem Werkstoff Strom induziert. Bei ausreichender Intensität wird diese magnetische Energie in der zu härtenden Schicht in Wärme umgewandelt. Die Einhärtetiefe hängt von der Zeit welches das Werkstück im Stromfeld verweilt und die Eindringtiefe des Stromes ab. Die Eindringtiefe des Stromes wird seinerseits durch die Frequenz bestimmt: Je höher die Frequenz, desto geringer die Stromeindringtiefe. Dieser Zusammenhang ist als sogenannter Skineffekt bekannt. Sobald ein metallischer Gegenstand also unter die Kupferspule (Induktor) geführt wird, beginnt das Werkstück an der Stelle (Innerhalb der Spule) zu glühen. Wir fertigen die für die Wärmebehandlung benötigten Spezialinduktoren entsprechend den individuellen Bauteilbedingungen selbst an. Induktionsgehärtet werden vorzugsweise Vergütungsstähle wie C45 oder Werkzeugstähle

A07-Stahl

1.)Auswahl der zweckmäßigen Werkstoffe

Gewählte geeignete Werkstoffe:

34CrAlMo5-19 …niedrig legierter Vergütungsstahl (Nitrierstahl) mit 0,34% Kohlenstoffgehalt, 5/4% Chromgehalt, 19/10% Aluminiumgehalt, Spuren oder Anteile von Molybdän

34CrAlNi7-10 … niedrig legierter Vergütungsstahl (Nitrierstahl) mit 0,34% Kohlenstoffgehalt, 7/4% Chromgehalt, 10/10% Aluminiumgehalt, Spuren oder Anteile von Nickel

2.)Beschreibung der übrigen Werkstoffe

S235JR … Stahl für den Stahlbau mit einer Mindeststreckgrenze von 235 N/mm², Kerbschlagarbeit 27 Joule bei 20°C

HS6-5-2-5 … hochlegierter Stahl (Schnellarbeitsstahl) mit 6% Wolfram, 5% Molybdän, 2% Vanadium und 5% Kobalt

X5CrNi18-10 … Hochlegierter Einsatzstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,05%, 18% Chrom, 10% Nickel (korrosionsbeständiger Stahl)

3.)Beschreibung der Wärmebehandlung

Beim Nitrieren (Oberflächenhärteverfahren) wird die Randschicht mit Stickstoff angereichert (in Stickstoff abgebenden Salzbädern oder in Ammoniak durchströmten Nitrieröfen bei ca. 480 bis 550°C) und dadurch hart und verschleißfest gemacht. Die Einhärtungstiefe beträgt wenige Zentel Millimeter.

A08-Stahl

1.)Werkstoffbeschreibung

1.2067 … 102Cr8 … niedrig legierter Werkzeugstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 1,02% und 8/4% Chromgehalt

2.)Härtetemperatur, Abschreckmittel

Härtetemperatur zwischen 830 und 850°C

Abschreckmittel Öl

3.)Anlasstemperatur

Anlasstemperatur 300°C … entspricht 57HRC

4.)Härteprüfverfahren HRC

Bei der Rockwell Härteprüfung, einem Tiefendifferenzverfahren, wird die bleibende Eindringtiefe gemessen, die durch den Eindringkörper entsteht.

Eindringkörper 120° Diamantkegel

HRC (die Härte nach Rockwell) gibt an, wie hart der verwendete Stahl ist.

Umso höher der Wert, desto härter der Stahl

A09-Stahl

1.)Materialauswahl

C60 … unlegierter Vergütungsstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,6%

42CrMo4 … niedrig legierter Vergütungsstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,42%, 4/4% Chromgehalt und Spuren oder Anteile von Molybdän

2.)Festigkeitsanforderung

Vergütungsstahl ist Stahl, der durch Vergüten (= Härten und Anlassen) hohe Zug- und Dauerfestigkeit erhält. Die Zähigkeit wird bestimmt durch das Verhältnis von Härte (abhängig von Material, gewählter Härtetemperatur und gewählter Abschreckgeschwindigkeit) und Temperatur des folgenden Anlassvorganges. Es handelt sich um eine Umwandlungshärtung in der gezielt auf das Verhältnis von Festigkeit zu Zähigkeit Einfluss genommen wird.

Der Kohlenstoffgehalt liegt etwa zwischen 0,2 und 0,65 %.

3.)Wärmebehandlung

Unter Vergüten versteht man ein Härten mit nachfolgendem hohen (500° – 700°C) Anlassen! Dadurch erhalten diese Stähle ein feinkörniges Gefüge, eine hohe Festigkeit und eine hohe Streckgrenze, besitzen aber auch eine große Zähigkeit und werden für dynamische beanspruchte Bauteile (Wellen, Achsen, Bolzen, Zahnräder, ...) verwendet. Zum Vergüten werden unlegierte und legierte Stähle verwendet.

4.)Legierungsbestandteile

Unlegierte Vergütungsstähle enthalten ca.0,2 - 0,6% Kohlenstoff, legierte Vergütungsstähle haben zusätzlich geringe Anteile an Chrom, Molybdän, Nickel oder Mangan.

5.)Korrosion

Schwarzbrennen ist eine Methode zur Verminderung der Anfälligkeit gegen Korrosion durch das Abbrennen von Leinöl auf der Eisenoberfläche, das auch als Einbrennen oder Schwarzbrennen bezeichnet wird.

A10-Poliermittel

1.)Werkstoffbeschreibung

1.2764…X19 NiCrMo4 ist ein Legierte Kaltarbeitsstähle mit einen Kohlenstoffgehalt von 0,19%, einem Nickel Anteil von 4,1% und Spuren von Molybdän und Chrom

2.)Poliermittel und Zubehör

Polierstein, Drahtbürste, Polierfilz, Polierpaste, Öl

3.)Korngrößen

180 – 320 – 400 – 600

4.)Oberflächenmessung

Oberflächenmessung (Rauheitsmessung):

Taktile (berührende) und optische (berührungslose) Methoden zur Messung der Oberflächenrauheit.

Rauheitsparameter sind wichtig für tribologische Systeme und Reibungsverhalten.

5.)Arbeitsablauf:

o 180 Polierstein mit einem Poliergerät verwenden und mit Öl kreuzend aufpolieren.

o 320 Polierstein Widerholen.

o 400 Polierstein Widerholen.

o 600 Polierstein Widerholen.

o Drahtbürste in einem Polierspindel einspannen und weiter polieren.

o Oberfläche verfeinern mit einem Polierfilz und Polierpaste (zuerst 9μ Paste und dann 3μ Paste)

A11-Schleifmittel

1.)Werkstoffbeschreibung

A60K8V40 … Korund, Körnung 80 Maschen pro Zoll, Härte weich, mittleres Gefüge, keramische Bindung, Schnittgeschwindigkeit 40 m/s

A120K6V50 … Korund, Körnung 120 Maschen pro Zoll, Härte weich, mittleres Gefüge, keramische Bindung, Schnittgeschwindigkeit 50 m/s

C100H6V50 … Siliciumkarbid, Körnung 100 Maschen pro Zoll, Härte weich, mittleres Gefüge, keramische Bindung, Schnittgeschwindigkeit 50 m/s

B320K4B80… Bornitrid, Körnung 320 Maschen pro Zoll, Härte weich, geschlossenes Gefüge, Kunstharzbindung, Schnittgeschwindigkeit 80 m/s

2.)Auswahl der Schleifscheibe

A60K8V40

A120K6V50

3.)

Anwendung verschiedener Schleifmittel

Schwarzbraun oder grau -> Normalkorund für Baustähle;

weiß od. rosa -> Edelkorund für Werkzeugstähle;

grün od. grau (schwarz) -> Siliziumkarbid für Hartmetalle

4.)

Korngrößen, Bindung, Gefüge

Körnung (Korngröße) – gibt Aufschluss über die Größe der Schleifkörner.

Je größer die Körnung, desto größer ist die Zerspanungsleistung aber auch die Rauhtiefe.

Die Körnungsnummer entspricht der Maschenzahl des Sortiersiebes gemessen auf eine

Länge von 1 Zoll (inch)

Korngrößen: von ca. 8 - 1200.

8 – 24 grob, 70 – 220 fein, 30 – 60 mittel, 230 – 1200 sehr fein

Bindung der Schleifkörner - sie hat den Zweck, die einzelnen Schleifkörner so lange festzuhalten,

bis sie stumpf geworden sind, dann sollen sie ausbrechen.

Bindung: Scheiben:

Keramische Bindung V Korund- und Siliciumkarbidscheiben

Kunstharzbindung B Schrupp- und Trennschleifen

faserverstärkte Kunstharzbindung BF Schrupp- und Trennschleifen

Metallbindung M Diamant und Bornitrid

Gummibindung R Trennscheiben

Gefüge (Struktur)

Das Gefüge gibt das Verhältnis von Schleifkörner, Bindung und Porenraum im Schleifkörper

an.

Die Poren bilden Spankammern in denen sie die Kühlflüssigkeit zur Schleifstelle befördern,

weiters nehmen sie abgeschliffenes Schleifgut auf und durch Fliekraft wieder freizugeben.

Je größer die Gefügekennziffer ist, desto poröser ist die Schleifscheibe.

0 .... geschlossenes Gefüge offenes Gefüge ...... 14

A12-Stahl

1.)Materialauswahl

Pos.1: X100CrW12-1

Pos.2: 42CrMo4

2.)Festigkeitsanforderungen

Pos.1: hohe Härte und Verschleißfestigkeit

Pos.2: hohe Festigkeit und Zähigkeit

3.)Wärmebehandlung

Pos.1: Härten:

Unter „Härte“ eines Werkstoffes versteht man den Widerstand, den ein Werkstoff dem Eindringen eines Prüfkörpers entgegensetzt.

Um Werkstücke hart und verschleißfest zu machen müssen sie gehärtet werden.

• Unter Härten verstehen wir ein Erhitzen auf Härtetemperatur mit nachfolgendem Abschrecken (je nach Werkzeugstahl – in Wasser, Öl oder bewegter Luft)

• Nach dem Abschrecken ist der Stahl glashart (Glashärte), hat Gefügeverspannungen, ist sehr spröde und daher nicht gebrauchsfähig.

• Erst durch das Anlassen (nochmaliges Erhitzen auf Anlasstemperatur und nachfolgendes Abkühlen) erhält der Stahl seine Gebrauchshärte!

Pos.2: Vergüten

Unter Vergüten versteht man eine Wärmebehandlung, Härten mit nachfolgendem hohen Anlassen (ca. 500° – 700°C) ! Dadurch erhalten diese Stähle ein feinkörniges Gefüge, eine hohe Festigkeit und eine hohe Streckgrenze, besitzen aber auch eine große Zähigkeit und werden für

dynamische beanspruchte Bauteile (Wellen, Achsen, Bolzen, Zahnräder) verwendet.

4.)Legierungsbestandteile

Pos.1: X100CrW12-1 … Chrom 12%, Wolfram 1% (korrosionsbeständig),

Pos.2: 42CrMo4 … Chrom 4/4%, Spuren oder Anteile von Molybdän

A13-Stahl

1.)Materialanalyse Rohteil

C60 … unlegierter Vergütungsstahl (Baustahl) mit 0,6% Kohlenstoffgehalt

2.)Rohteiloberfläche

Blankstahl, kaltgewalzt

3.)Materialanalyse Spannmittel

Pos.1: Gehärteter Werkzeugstahl

Pos.2 und 3: ungehärteter Werkzeugstahl

4.)Spannmittelauswahl

Pos.1: Harte Spannbacken: Spannen des Rohteils

Pos.2 und Pos.3: weiche Spannbacken: spannen fertig bearbeiteter Durchmesser um beim Spannen eine hohe Rundlaufgenauigkeit zu erreichen und keine Druckspuren durch das Spannen zu erzeugen.

A14-Stahl

1.)Materialauswahl / Zuweisung

Pos.1: Bewegliche Backe … X100CrW12-1

Pos.2: Spindel … 42CrMo4 oder 16MnCr5

Pos.3: Gewindebuchse … CuSn8 oder CuZn39Pb3

Pos.4: Grundplatte … C60

2.)Materialanalyse

X100CrW12-1 … hochlegierter Werkzeugstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 1%, 12% Chrom, 1% Wolfram

42CrMo4 … niedrig legierter Vergütungsstahl (Baustahl) mit 0,42% Kohlenstoffgehalt, 4/4% Chrom und Spuren oder Anteile von Molybdän

CuSn8 … Kupfer-Zinn Legierung (Bronze) mit 92% Kupfer und 8% Zinn

C60 … unlegierter Vergütungsstahl (Baustahl) mit 0,6% Kohlenstoffgehalt

3.)Wärmebehandlung

Pos.1: Bewegliche Backe … X100CrW12-1 … Härten (Flammhärten, Induktionshärten)

Pos.2: Spindel … 42CrMo4 … Vergüten

Pos.3: Gewindebuchse … CuSn8 oder CuZn39Pb3 … keine Wärmebehandlung

Pos.4: Grundplatte … C60 … Härten (Flammhärten, Induktionshärten)

4.)Festigkeitsprüfung

Brinell: Eine Kugel aus gehärtetem Stahl oder HM wird in die Probe (Werkstück) eingedrückt. Der Durchmesser des entstandenen Kugeleindruckes gibt Aufschluss über die Härte des Werkstückes.

Für weiche und mittelharte Werkstoffe.

Rockwell HRC: Für harte Werkstoffe wird ein Diamantkegel (120° Spitzenwinkel) in das Werkstück eingedrückt

Rockwell HRB: Für weiche Werkstoffe wird eine gehärtete Stahlkugel verwendet.

Vickers: Eine vierseitige Diamantpyramide (136° Spitzenwinkel) wird in das Werkstück eingedrückt und die Diagonalen des entstandenen Pyramideneindruckes gemessen.

Für weiche und harte Werkstoffe.

A15-Gusswerkstoffe

1.)Werkstoffbeschreibung

EN-GJL-250 … Europäische Norm, Gusseisen mit Lamellengrafit (G … Guss, J … Iron, L … Lamellengrafit), Mindestzugfestigkeit 250N/mm²

2.)Werkstoffeigenschaften

gut gießbar,

hohe Verschleißfestigkeit bei guten Dämpfungseigenschaften,

schwingungsdämpfend,

sehr geringe Dehnbarkeit,

spröde,

gut bearbeitbar,

gute Gleiteigenschaften

3.)Verwendung von Gusswerkstoffen

Maschinenständer und Schlitten für Werkzeugmaschinen, Getriebegehäuse,

Motorblöcke, Zylinderköpfe, Bremsscheiben

4.)Weitere Gusswerkstoffe

Stahlguss GE oder GS

Hartguss GH

Gusseisen mit Kugelgrafit GJS

Weißer Temperguss GJMW

Schwarzer Temperguss GJMB

A16-Schneidstoffe

1.)Materialliste Inhaltsstoffe

Hartmetalle werden aus Titan-, Tantal u. Wolframkarbiden eventuell Niobkarbiden gesintert, als Bindemittel dient Kobalt.

2.)Sinteranlage

Sinteranlagen für Hartmetalle sind doppelwandige, wassergekühlte Kesselöfen aus Stahl. Je nach Hartmetallsorte liegt die Sintertemperatur bei 1300 bis 1500°C. Die Bindermetallanteile des Hartmetalls gehen dabei in die schmelzflüssige Phase über, wodurch Poren bzw. Zwischenräume ausgefüllt werden.

3.)Herstellungsprozess

Fertigungsstufen:

Pulverherstellung – Metalle werden pulverisiert

Pulvermischen – Metallpulver wird gleichmäßig vermischt

Pressen – das Pulver wird unter hohem Druck (bis 1000 bar) gepresst

Sintern – im Sinterofen, Erwärmung der Presslinge ca.25% unterhalb der

Schmelztemperatur des Sinterwerkstoffes. Bei Sintertemperatur verschweißen

die aneinandergrenzenden Pulverteilchen.

Kalibrieren – Werkstücke mit hohen Ansprüchen oder hoher Oberflächengüte

werden bei Raumtemperatur nachpresst (nicht bei Hartmetallen)

4.)Erreichbare Sinterqualität

IT5 bis IT7

Ab 4 tausendstel Millimeter

A17-Sinterwerkstoffe

Bilder erklären

Pos.1: Schalldämpfer, Pos.2: Wendeschneidplatte, Pos.3: Zahnrad,

Pos.4: Riemenscheibe

1.)Sintermaterialien

Eisenpulver, Kupferpulver, Keramik

2.)Möglichkeiten durch Sintern

Hohe Maßgenauigkeit, gute Oberflächenqualität, für schwierige Werkstückformen geeignet,

einbaufertige Teile, poröse und dichte Sinterteile herstellbar,

Werkstoffeigenschaften durch entsprechende Pulvermischung wählbar.

3.)Qualität beim Sintern

Hohe Maßgenauigkeit, gute Oberflächenqualität, hohe Dichte, präzise Formgebung

4.)Maßhaltigkeit

Hohe Maßhaltigkeit - ab 4 tausendstel Millimeter (Serienfertigung), gute Reproduzierbarkeit

5.)Rohmaterial (Ausgangsstoff)

Metallpulver, Legierungspulver

A18-Kupfer

1.)Werkstoffbeschreibung:

CU-ETP/R240: Elektrolytisch raffiniertes Kupfer mit hoher Leitfähigkeit.

2.)Werkstoffeigenschaften:

Hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit.

3.)Weitere Anwendungen von Kupfer:

Kabel, Leiterplatten, Wärmetauscher.

4.)Zerspanbarkeit und Werkzeuge:

Gute Zerspanbarkeit, Hartmetallwerkzeuge.

5.)Alternative Elektrodenwerkstoffe:

Grafit, Wolfram-Kupfer.

A19-Kupferlegierungen

1.)Werkstoffbeschreibung:

CuSn8: Auch bekannt als Bronze CuSn8, ist eine Kupferlegierung, die etwa 8% Zinn enthält. Sie gehört zu den sogenannten Zinnbronzen und wird häufig in Anwendungen eingesetzt, die hohe Festigkeit und gute Verschleißfestigkeit erfordern.

2.)Werkstoffeigenschaften:

Zugfestigkeit: Etwa 550-700 N/mm²

Härte: Ungefähr 120-180 HB (Brinell-Härte)

Korrosionsbeständigkeit: Gut gegenüber Seewasser und verschiedenen chemischen Umgebungen

Gute Verschleißfestigkeit: Besonders geeignet für Anwendungen mit hoher Reibung

Gießbarkeit: Gute Gießbarkeit und Formbarkeit, was die Herstellung komplexer Teile erleichtert.

3.)Verwendung von Kupferlegierungen:

Wälzlagerbuchsen: Ideal für Anwendungen, bei denen hohe Belastungen und geringe Schmierung vorhanden sind, wie z.B. Wälzführungsbuchsen in Maschinen.

Gleitlager und Buchsen: Oft verwendet in Maschinen und Fahrzeugen, wo starke mechanische Beanspruchungen auftreten.

Elektroden und Kontakte: Gute elektrische Leitfähigkeit macht Kupferlegierungen auch für elektrische Kontakte geeignet.

4.)Weitere Kupferlegierungen:

CuSn12 (Phosphorbronze): Höhere Festigkeit und bessere Verschleißfestigkeit als CuSn8, geeignet für stark belastete Teile wie Federkontakte.

CuZn37 (Messing): Gute Korrosionsbeständigkeit und Verformbarkeit, verwendet für Rohre, Armaturen und Schmuck.

CuAl10Fe5Ni5 (Aluminiumbronze): Hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit, ideal für Anwendungen im marinen Umfeld oder unter extremen Bedingungen.

5.)Korrosion:

CuSn8: Bietet eine gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber vielen Umgebungen, insbesondere gegen Seewasser. Kann jedoch bei längerem Kontakt mit sauren oder alkalischen Medien korrodieren.

Korrosionsschutzmaßnahmen: Für zusätzliche Korrosionsbeständigkeit kann CuSn8 mit Oberflächenbehandlungen wie Galvanisierung oder Beschichtungen versehen werden.

A20-Kunststoffe

1.)Materialauswahl:

PLA

2.)Druckverfahren:

FDM (Fused Deposition Modeling)

3.)Technische Eigenschaften Druckmaterial:

Geringe Verzug, einfache Verarbeitung.

4.)Werkstoffzusammensetzung:

Polylactide aus nachwachsenden Rohstoffen.

5.)Entsorgung:

Biologisch abbaubar, Recycling möglich.

A21-Kunststoffe

1.)Materialauswahl:

Material: Nylon (Polyamid)

Begründung: Nylon ist aufgrund seiner hohen Festigkeit, Flexibilität und Beständigkeit gegen Chemikalien und Feuchtigkeit ideal für die Herstellung von funktionalen Bauteilen wie Kühlschmierstoffdüsen. Es kann den Belastungen und Beanspruchungen, die beim Einsatz als Kühlmittelträger auftreten, standhalten.

2.)Druckverfahren:

Verfahren: Fused Deposition Modeling (FDM)

Begründung: FDM ist ein weit verbreitetes 3D-Druckverfahren, das sich gut für die Verarbeitung von Nylon eignet. Es verwendet einen thermoplastischen Kunststoffdraht, der erhitzt und schichtweise aufgetragen wird, um das Bauteil zu erstellen. FDM bietet gute mechanische Eigenschaften und eine relativ hohe Präzision bei der Herstellung komplexer Geometrien.

3.)Technische Eigenschaften Druckmaterial:

Nylon:

o Festigkeit: Hohe Zugfestigkeit und Schlagzähigkeit

o Temperaturbeständigkeit: Gut bis zu etwa 80-120°C

o Feuchtigkeitsaufnahme: Hohe Feuchtigkeitsaufnahme, was zu Dimensionierungsänderungen führen kann

o Chemikalienbeständigkeit: Beständig gegen viele Chemikalien, einschließlich Schmierstoffe und Reinigungsmittel

4.)Werkstoffzusammensetzung:

Nylon: Meist Polyamid 6 oder Polyamid 66. Es handelt sich um synthetische Polymere, die durch Polymerisation von Aminosäuren hergestellt werden. Sie zeichnen sich durch ihre hohe Festigkeit, Zähigkeit und Abriebfestigkeit aus.

5.)Entsorgung:

Nylon: Sollte nach Möglichkeit durch Recycling entsorgt werden. Nylon ist thermoplastisch und kann wiederaufbereitet werden, jedoch ist das Recycling von Nylon nicht immer einfach und kann spezielle Verfahren erfordern. Alternativ kann Nylon in speziellen Recyclinganlagen für Kunststoffe entsorgt werden. Die ordnungsgemäße Entsorgung ist wichtig, um Umweltauswirkungen zu minimieren.

A22-Kunststoffe

1.)Materialauswahl:

PETG

2.)Druckverfahren:

FDM (Fused Deposition Modeling)

3.)Technische Eigenschaften Druckmaterial:

Hohe Zähigkeit, chemische Beständigkeit.

4.)Werkstoffzusammensetzung:

Polyethylenterephthalat-Glykol.

5.)Entsorgung:

Recycling möglich, thermische Verwertung.

A23-Werkstoffprüfung

1.)Aufgaben der Werkstoffprüfung:

Sicherstellung der Materialqualität, Fehlererkennung.

2.)Werkstoffprüfverfahren in der Werkstätte:

Härteprüfung, Zugprüfung, Rissprüfung.

3.)Härteprüfverfahren (Prüfkörper, Material):

Rockwell, Vickers, Brinell.

4.)Zerstörungsfreie Werkstoffprüfungen:

Ultraschall, Magnetpulverprüfung.

5.)Statische Werkstoffprüfungen:

Zugversuch, Druckversuch.

A24-Härten

1.)Zweck des Härtens:

Erhöhung der Verschleißfestigkeit, Erhöhung der Oberflächenhärte.

2.)Härteprozess:

Erwärmen auf Härtetemperatur, Halten, Abschrecken, erwärmen auf Anlasstemperatur, halten und langsam abkühlen lassen

3.)Beschreibung Anlassen:

Erwärmen nach dem Härten, um Spannungen abzubauen.

Erwärmen auf Anlasstemperatur

bei unlegierten Stählen 200 bis 350°C

bei hoch leg. Stählen 500 bis 700°C,

halten und langsam abkühlen lassen

4.)Beschreibung Vergüten:

Härten und Anlassen, um eine Kombination aus Härte und Zähigkeit zu erreichen.

5.)Weitere Härteverfahren:

Nitrieren, Einsatzhärten, Induktionshärten.

6.)Härteprüfungen:

Rockwell, Vickers, Brinell.

A25-Glühen

1.)Zweck des Glühens:

Abbau innerer Spannungen, Werkstoff wird weicher - Verbesserung der Bearbeitbarkeit, gleichmäßigeres Gefüge entsteht,

2.)Beschreibung des Glühprozesses:

Erwärmen auf Glühtemperaturen, Halten, langsames Abkühlen.

3.)Glühverfahren und deren Beschreibung:

Spannungsarmglühen, Weichglühen, Normalglühen, Rekristallisationsglühen, Diffusionsglühen.

4.)Prozesse durch denen Spannungen ins Werkstück kommen können:

Schweißen, Schmieden, Kaltumformung, Zerspanung, usw.

A26-NE-Metalle (Aluminium)

1.)Spezifische Dichte:

2,7 g/cm³

2.)Ausgangsmaterial (Gewinnung):

Bauxit – Aluminiumerz

3.)Eigenschaften:

Leicht, korrosionsbeständig, gute Leitfähigkeit, gute Wärmeleitfähigkeit

4.)Einsatzgebiete:

Flugzeugbau, Automobilbau, Bauwesen, Portalbau.

5.)Bearbeitbarkeit:

Gut zerspanbar, schweißbar.

6.)Aluminiumlegierungen:

AlMgSi1, AlCu4Mg1.

A27-Korrosion

1.)Korrosionsarten:

Chemische Korrosion, Sauerstoffkorrosion, Elektrochemische Korrosion, Spannungsrisskorrosion, interkristalline Korrosion.

2.)Ursachen der Korrosion:

Feuchtigkeit, chemische Reaktionen, elektrische Einflüsse.

3.)Korrosionsschutz (kurzzeitig, dauerhaft):

kurzzeitig: einölen und einfetten

dauerhaft: Beschichtung durch lackieren, tauchen, streichen, Pulverbeschichten, verzinken, vernickeln, verchromen, eloxieren, emaillieren, Galvanisieren, brünieren, schwarzbrennen, Kathodischer Schutz.

4.)Korrosionsgerecht konstruieren:

Vermeidung von Spalten, Verwendung korrosionsbeständiger Werkstoffe.

5.)Möglichkeiten der Korrosionsentfernung:

Strahlen, Schleifen, chemische Reinigung - beizen.

6.)Korrosionsgeschützte Werkstoffe:

Nichtrostende Stähle, Aluminium und deren Legierungen, Kupfer und deren Legierungen, Kunststoffe

A28-Stahlherstellung

1.)Roheisenerzeugung:

Roheisen wird im Hochofenprozess hergestellt. Eisenerz, Koks und Zuschläge (Kalkstein) werden in den Hochofen eingebracht. Durch das Einblasen von Heißluft verbrennt der Koks und erzeugt die notwendige Hitze, um das Erz zu schmelzen und das Eisen zu reduzieren. Das flüssige Roheisen sammelt sich am Boden des Hochofens und wird periodisch abgestochen.

2.)Eisenerz Arten:

• Magneteisenstein: Eisengehalt bis 72%

• Roteisenstein: Eisengehalt bis 70%

• Brauneisenstein: Eisengehalt bis 51%

• Spateisenstein: Eisengehalt bis 48%

3.)Stahlherstellung (Frischen):

Beim Frischen wird Roheisen zu Stahl veredelt, indem unerwünschte Elemente (z.B. Kohlenstoff, Schwefel) entfernt werden. Dies geschieht in einem Konverter (LD-Verfahren) oder einem Elektrolichtbogenofen (EAF). Sauerstoff wird eingeblasen oder durch Zugabe von Schrott und Kalk zugeführt, um Verunreinigungen zu oxidieren und zu entfernen.

4.)Nachbehandlung von Stählen:

Die Nachbehandlung erfolgt im Sekundärmetallurgie-Prozess, um die chemische Zusammensetzung und die Qualität des Stahls zu verbessern. Verfahren wie Desoxidation, Entschwefelung, Vakuumbehandlung und Legierungseinstellungen werden angewendet.

5.)Vergießen des Stahles:

Der flüssige Stahl wird entweder in Kokillen (Blockguss) oder in Stranggießanlagen gegossen. Beim Stranggießen wird der Stahl kontinuierlich zu einem festen Strang erstarrt, der dann in handhabbare Stücke geschnitten wird.

6.)Handelsformen der Stähle:

• Walzprodukte: Bleche, Bänder, Profile.

• Schmiedestücke: Wellen, Stangen.

• Rohre: Nahtlose und geschweißte Rohre.

• Drähte: Grob- und Feinziehen.

7.)Legierungsbestandteile und dessen Eigenschaften:

• Chrom (Cr): Erhöht Korrosionsbeständigkeit und Härtbarkeit.

• Nickel (Ni): Verbessert Zähigkeit und Beständigkeit gegenüber tiefer Temperatur.

• Molybdän (Mo): Erhöht Festigkeit und Hitzebeständigkeit.

• Vanadium (V): Verbessert Verschleißfestigkeit und Festigkeit.

8.)Recycling von Materialien:

Stahl ist zu 100% recycelbar. Schrott wird in Elektrolichtbogenöfen wieder eingeschmolzen und erneut verarbeitet. Dies spart Energie und Ressourcen, reduziert Abfall und minimiert den ökologischen Fußabdruck.

A29-Werkstoffnormung

1.)Werkstoffbezeichnungen und Handelsformen:

• Werkstoffbezeichnungen: Werkstoffe werden nach genormten Systemen bezeichnet, wie z.B. DIN EN 10027 in Europa. Ein Beispiel ist 1.4301, ein Edelstahl. Das System beinhaltet eine Werkstoffnummer (1.4301) und eine Kurzbezeichnung (X5CrNi18-10), die Informationen über Zusammensetzung und Eigenschaften geben.

• Handelsformen: Werkstoffe werden in verschiedenen Formen gehandelt, wie Bleche, Stangen, Profile, Drähte und Rohre. Diese Formen sind auf verschiedene Anwendungen und Bearbeitungsverfahren ausgelegt.

2.)Einsatz-, Vergütungs- und Werkzeugstähle:

• Einsatzstähle: Kohlenstoffarme Stähle, die aufgekohlt und gehärtet werden, um eine harte Oberfläche und einen zähen Kern zu erreichen. Beispiel: 16MnCr5.

• Vergütungsstähle: Stähle, die durch Abschrecken und Anlassen bearbeitet werden, um hohe Festigkeit und Zähigkeit zu erzielen. Beispiel: 42CrMo4.

• Werkzeugstähle: Stähle, die für die Herstellung von Werkzeugen verwendet werden und hohe Härte, Verschleißfestigkeit und Zähigkeit bieten. Beispiel: X100CrMoV5.

3.)Schnellarbeitsstähle:

Schnellarbeitsstähle (HSS) sind hochlegierte Stähle mit Elementen wie Wolfram (W), Molybdän (Mo), Vanadium (V) und Kobalt (Co). Sie behalten ihre Härte auch bei hohen Temperaturen und werden für Werkzeuge in der Zerspanung verwendet. Beispiel: HS6-5-2.

4.)Legieren, Legierungselemente:

Legieren ist der Prozess, bei dem Metalle durch Hinzufügen von Legierungselementen wie Chrom (Cr), Nickel (Ni), Molybdän (Mo), Vanadium (V) oder Mangan (Mn) verändert werden, um bestimmte Eigenschaften zu verbessern:

• Chrom (Cr): Erhöht die Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit.

• Nickel (Ni): Verbessert Zähigkeit und Duktilität.

• Molybdän (Mo): Steigert Festigkeit und Hitzebeständigkeit.

• Vanadium (V): Erhöht Härte und Verschleißfestigkeit.

5.)Werkstoffeigenschaften:

Werkstoffeigenschaften sind entscheidend für die Auswahl und Anwendung:

• Härte: Widerstand gegen Eindringen oder Abrieb.

• Zähigkeit: Fähigkeit, Energie zu absorbieren und Verformung zu widerstehen.

• Festigkeit: Fähigkeit, ohne Bruch Lasten zu tragen.

• Korrosionsbeständigkeit: Widerstand gegen chemische oder elektrochemische Reaktionen mit der Umgebung.

• Bearbeitbarkeit: Leichtigkeit, mit der ein Werkstoff bearbeitet werden kann, einschließlich Fräsen, Drehen und Schleifen.

A30-Kunststoffe

1.)Reparaturmöglichkeiten:

• Kleben: Verwenden Sie geeignete Klebstoffe wie Acrylkleber oder Epoxidharz, um die gebrochenen Teile zu verbinden.

• Schweißen: Kunststoffschweißen mit einem Heißluftföhn und passendem Kunststoffdraht.

• Provisorischer Ersatz: Fertigen Sie einen temporären Schutz aus einem ähnlichen Material, wie Polycarbonat (PC), das leicht bearbeitet werden kann.

2.)Vor- und Nachteile der Kunststoffe:

• Vorteile:

o Leicht und formbar

o Gute chemische Beständigkeit

o Elektrisch isolierend

o Kostengünstig in der Herstellung

• Nachteile:

o Geringere mechanische Festigkeit im Vergleich zu Metallen

o Anfällig für UV-Strahlung und Wärme

o Umweltprobleme durch schwierige Recyclingprozesse

3.)Einteilung der Kunststoffe:

• Thermoplaste: Verformbar bei Erwärmung, z.B. PE, PP, PVC.

• Duroplaste: Nicht verformbar nach Aushärtung, z.B. Bakelit, Epoxidharze.

• Elastomere: Gummielastisch, kehren nach Dehnung in ihre Form zurück, z.B. Naturkautschuk, Silikonkautschuk.

4.)Kunststoffarten:

• Polyethylen (PE): Häufig verwendet in Verpackungen, gute chemische Beständigkeit.

• Polypropylen (PP): Einsatz in Behältern, hohe Wärmebeständigkeit.

• Polyvinylchlorid (PVC): Verwendet in Rohren, wetterbeständig.

• Polymethylmethacrylat (PMMA): Klar und transparent, verwendet in Schutzabdeckungen und Scheiben.

• Polycarbonat (PC): Hohe Schlagfestigkeit, verwendet in Sicherheitsanwendungen.

5.)Einsatzgebiete bzw. Anwendungen:

• Automobilindustrie: Verkleidungen, Stoßfänger, Armaturenbretter.

• Bauindustrie: Rohrleitungen, Dämmstoffe, Fensterrahmen.

• Medizintechnik: Einwegspritzen, Prothesen, medizinische Geräte.

• Elektronik: Gehäuse, Isolierungen, Leiterplatten.

• Verpackung: Flaschen, Folien, Behälter.

6.)Kunststofferkennung:

• Flotationstest: Schwimmverhalten in Wasser.

• Brenntest: Geruch, Flamme und Rückstände geben Hinweise auf die Art des Kunststoffs.

• Dichtemessung: Bestimmung der Dichte mittels Flüssigkeiten.

• Spektralanalyse: Verwendung von Infrarotspektroskopie zur Identifizierung der chemischen Struktur.

7.)Kunststoffverarbeitung:

• Spritzgießen: Kunststoffgranulat wird geschmolzen und in Formen eingespritzt.

• Extrusion: Kunststoff wird durch eine Düse gepresst, um kontinuierliche Profile zu erzeugen.

• Thermoformen: Erwärmte Kunststoffplatten werden über Formen gezogen und abgekühlt.