FHNW Fertigungsverfahren Teil 2
Vorbereitung zum Test Vorlesung Fertigungsverfahren
Vorbereitung zum Test Vorlesung Fertigungsverfahren
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Cartes-fiches
Metall-Lichtbogenschweissen
Elektrischer Lichtbogen als Wärmequelle zwischen Elektrode und Werkstück. Werkstoff und gleichzeitig Elektrode (Zusatzwerkstoff) schmelzen (I bis 1'000A, U=15-50 V).
- Geschlossener Stromkreis: Spannungserzeuger -> Elektrode -> Lichtbogen (Luft -> leitendes Plasma) -> Werkstücke
- Beschleunigte Elektronen prallen auf Werkstück auf -> Schmelzung
- Gas-Ionen entgegengesetzt beschleunigt -> Aufprall auf negative Elektrode -> Elektrode wird flüssig und tropft als Zusatzwerkstoff in die Schweissnaht
Schutzgasschweissen
Prinzip: Schutzgas schirmt Lichtbogen und Schmelzbad vor Luft (Sauerstoff) ab.
Pressschweissen mit Beispielen
Widerstandspressschweissen
- Punktschweissen: Karosserie
- Rollennahtschweissen: Heizstofftanks, Dosen
Reibschweissen: Wellen, Achsen
Ultraschallschweissen
Gaspressschweissen
Reibschweissen
- Wärme durch Reibung, drehendes Werkstück wird gegen stehendes gedrückt
- sobald Werkstoff plastisch ist, wird das drehende Teil gestoppt
- zusätzliche Kraft verbindet die Teile
- Verbindung verschiedener Werkstoffe möglich (z. B.: Stahl mit Aluminium, Stahl mit Kupfer)
Widerstandspressschweissen
- Kurzzeitig hoher Strom erzeugt beim Überwinden des Widerstands an
- Berührungsflächen der Schweissteile Wärme -> Werkstoffe schmelzen -> Strom aus -> zusammenpressen
Punktschweissen:
- Einzelne Schweisspunkte verbinden aufeinander liegende Bleche
- Kupferelektroden müssen gekühlt werden (Abschmelzen)
Rollnahtscheissen:
- Elektroden aus Kupferrollen zur Übertragung Schweissstrom + Druckkraft
- Einzelne Schweisspunkte durch Stromimpulse (Frequenz bestimmt Abstand)
- Dichte Naht durch Überlappung der Schweisspunkte
- geeignet für längere Schweissnähte
Ultraschallschweissen
- Werkstücke werden durch Kraftanwendung an den Stossflächen zusammengedrückt
- Durch Ultraschall ohne oder mit gleichzeitiger Wärmezufuhr werden die Teile zusammen geschweisst
- Schwingungsrichtung und Kraftrichtung wirken senkrecht zueinander
Laserstrahlschweissen
Wärmeleitungsschweissen
- Werkstoff wird auf Schmelztemperatur aufgeheizt
- Wärmeleitung begrenzt die Einschweisstiefe
- Einsatzgebiet: dünnwandige Werkstücke, Schweissanwendungen mit geringen Einschweisstiefen
Tiefschweissen
- Oberhalb einer Schwellintensität bildet sich eine Dampfkapillare aus
- Bessere Energiekopplung als beim Wärmeleitungsschweissen
Vorteile von Laserstrahlschweissen
- Hohe Schweissgeschwindigkeit
- Geometrie- und Verfahrensflexibilität
- Automatisierbarkeit
- Kein Werkzeugverschleiss, berührungsfreie Bearbeitung
- Unterschiedliche Materialarten und -stärken schweissbar
- Geringe thermische Werkstoffbeeinflussung
- Hohe Schweissnahtqualität bei geringer Nacharbeit
- Verringerter Materialeinsatz
Löten
Verbindung ME-Werkstoffe mit Hilfe geschmolzenem Zusatzmetall (Lot) + ev. Flussmittel (zur Oxidschicht-Entfernung, Anfressen Oberfläche -> besserer Benetzung) und/oder Löt-Schutzgas.
Energiezufuhr: durch Lötkolben, Flamme, Lotbad (Wellenlöten), Warmgas, Ultraschall im Ofen oder durch elektrischen Strom (Induktionswiderstandlöten)
Einteilung von Löten
Weichlöten<450°C
Hartlöten 450°C < T < 900°C
Hochtemperaturlöten
Laserlöten
- Gezielte Wärmeeinbringung durch Temperaturregelung
- Geringe thermische Beanspruchung wärmeempfindlicher Bauteile
Weichlöten
Im Vordergrund stehen dichtende und/oder elektrisch leitende Eigenschaften. Die meisten Weichlote sind auf Zinn- und/oder Bleibasis aufgebaut.
Hartlöten
Die Festigkeit der Hartlötverbindung hängt von der lötgerechten Konstruktion und vom gewählten Lötverfahren ab. In vielen Fällen wird die selbe Festigkeit wie bei den Grundwerkstoffen erreicht. Für Schwermetalle werden überwiegend kupferhaltige, oft auch edelmetallhaltige NE-Legierungen als Lotwerkstoffe eingesetzt.
Hochtemperaturlöten
Erfolgt flussmittelfrei im Vakuum oder in einer Schutzgasatmosphäre. Die Festigkeit aus niedrig- bis hochlegierte Stähle erreicht die Festigkeit der Grundwerkstoffe. Als Lote werden Nickel-, Gold-Nickel-
und Kupferbasislote verwendet.
Einteilung der Hauptgruppe Beschichten mit Beispielen
- Beschichten aus dem flüssigen Zustand (Lackieren, z.B elektrostatisches Sprühen, Schmelztauchen, Feuerverzinkung)
- Beschichten aus dem plastischen Zustand (Walzplattieren, Sprengplattieren)
- Beschichten aus dem breiigen Zustand
- Beschichten aus dem körnigen oder pulverförmigen Zustand (elektrostatisches Pulverbeschichten)
- Beschichten durch Schweissen (Flammaen-Auftragsschweissen, Lichtbogenauftragsschweissen)
- Beschichten durch Löten
- Beschichten aus dem gas- oder dampfförmigen Zustand (Vakuumbeschichten, CVD, PVD, Sputtern)
- Beschichten aus dem ionisierten Zustand (Galvanisieren)
Funktionelle Aufgaben von Beschichtungen
- Korrosionsschutz, Schutz gegen chemische und biologische Einflüsse
- Dekorative Aufgaben
- Sanitäre Aufgaben
- Informative Aufgaben, Signalisierung: Tarnung, Markierung
- Erzielung spezieller physikalischer Effekte: Elektroisolation, Leitfähigkeit, Reibungsverminderung, Reibungserhöhung, Schalldämpfung, Strahlenschutz, Reflexion, Flammschutz
Industrielle Anwendungen von Beschichtungen Maschinenbau
Gleitlager: Bronze- und Zinnbleikupferschichten sowie siliko-organische Schichten zur Reibungsverminderung
Motoren: Eisen- und Chromschichten oder Dispersionsschichten (Nickel mit Siliziumkarbideinlagerungen)
Hydraulikstempel und Zylinder für Druckmaschinen: Hartchromschichten zum Korrosions- und Verschleissschutz
Werkzeuge: Verschleissschutz mit Hartchrom-, Nickelphosphor-, Nickelbor-, Titannitrid- oder Titankarbidschichten sowie in Nickel oder Bronze eingelagerter Diamant oder sonstiger Hartstoff
Industrielle Anwendungen von Beschichtungen Luftfahrttechnik
Triebwerk- und Fahrwerkteile: Hartchrom- und Nickelbeschichten zur Reperatur von Verschleissschäden; Nickel und Cadmium zum Korrosionsschutz
Aussenhaut von Flugzeugen: Lackschichten zum Schutz gegen Korrosion und abrasive Wirkung
Industrielle Anwendungen von Beschichtungen Elektronik
Leiterplatten: Erzeugen von Leiterbahnen aus Kupfer, Beschichten mit Zinn oder Blei-Zinn, Auftragen von Lötstopplacken
Kontakte: Selektives Beschichten der Kontaktflächen mit Gold, Palladium, Silber u. a.
Vorbehandlung vor dem Lackieren
Schleifen, Bürsten, Strahlen, Beizen -> Entzundern, Entrosten, Schmutz entfernen
alkalisch-wässrige Lösung, organisches Lösungsmittel -> ölige und fettige Verunreinigungen
Phosphatieren, Chromatieren, Eloxieren -> Haftvermittlung, Korrosionsschutz
Klassifizierungsmöglichkeiten von Lacken
Bindemittel -> Alkydharzlack, Epoxidharzlack, Polyurethanharzlack
Lösungsmittel -> Wasserlack, Spirituslack
Anstrichaufbau -> Grundlack, Decklack
Trocknung -> Einbrennlack, lufttrocknender Lack u. a.
Applikationsmethode -> Tauchlack, Spritzlack
Oberflächeneffekt -> Mattlack, Hammerschlaglack, Metalliclack
Anwendung -> Autolack, Bootslack, Flugzeuglack
Massnahmen zur Verminderung von Emissionen beim Lackieren
Primärmassnahmen
Lösemittelreduzierung im Lack: high solids- Wasserlacke, Pulverlacke
Verfahrens- und Fertigungstechnik: Zerstäubung mit reduziertem Tröpfchenanteil, Oversprayreduzierung durch Steuern und Überwachen des Lackierprozesses, Einschränken von Farbwechseln (mit Spülen) durch Massnahmen der Fertigungssteuerung
Sekundärmassnahmen
Abluftreinigung:
Lösemittelvernichtung durch: Verbrennung (thermisch, katalytisch, Thermoreaktor), biologischen Abbau
Lösemittelrückgewinnung durch: Adsorbtion (Aktivkohle, Molekularsieb), Kondensation
