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Fertigungsverfahren HS20

276

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A. T.

Lernen

A. T.

Über diese Lernkartei

Diese Lernkarten behandeln auf Universitätsniveau die verschiedenen Verfahren und Techniken der Werkstoffverarbeitung, wie Gießen, Schweißen, Löten und Oberflächenmodifikation. Sie beleuchten die Eigenschaften von Werkstoffen, die Vor- und Nachteile verschiedener Prozesse wie CVD und PVD, sowie spezifische Methoden wie SLM und EBM. Die Karteikarten sind besonders nützlich für Studierende und Fachleute, die sich mit der Herstellung und Bearbeitung von Bauteilen auseinandersetzen, um ein tiefes Verständnis der Materialeigenschaften und Verarbeitungsmethoden zu erlangen.

Karten

276

Lernende

Sprache

Deutsch

Kategorie

Technik

Stufe

Universität

Erstellt / Aktualisiert

30.12.2020 / 30.12.2020

Ähnliche Karteien

Darstellung einer CVD-Anlage (Thermisch Aktivierte)

PVD vs CVD

Elektrolytisches Abscheiden einer metallischen Schicht

Stromloses Abscheiden einer metallischen Schicht

Beim stromlosen (=chemischen) Abscheiden eines
metallischen Schichtwerkstoffs erfolgt die Reduktion
der Metallionen an der BauteiloberflÇÏche durch ein
elektronenspendendes Reduktionsmittel

Aufbringen eines metallischen und keramischen Schichtwerkstoffs durch
thermisches Spritzen

Aufbringen eines glasssilikatischen Schichtwerkstoffs

Dieses verfahren wird auch als Emaillieren bezeichnet
(Emaillieren ist das Aufbringen von nicht-metallischen
anorganisch-oxidischen Schichten wie glasssilikatische
Werkstoffe).
Dieses Pulver wird in einer FlÇ¬ssigkeit dispergiert und
durch Spritzen oder Tauchen auf die BauteiloberflÇÏche
appliziert

Aufbringen eines organischen Schichtwerkstoffs durch Spritzen oder
Tauchen

Spritzbare oder auftauchbare organische Schichtwerkstoffe werden als
Lacke bezeichnet.
Lackieren bezeichnet die Herstellung einer zusammenhÇÏngenden
Beschichtung (Lackfilm) mit einem Beschichtungsstoff (Lack) auf der
Basis organischer Bindemittel [DIN 55 945].

Jedes Lackmaterial besteht aus:

Bindemittel = Filmbildner (meist
Lackharze)
ƒ?½ Farbmittel (Pigmente, Farbstoffe,
FÇ¬llstoffe)
ƒ?½ Hilfsstoffe (Additive, flÇ¬chtig und nicht
flÇ¬chtig)
ƒ?½ LÇôsemittel (organisch und/oder Wasser)

Spritzlackierverfahren

Beim Spritzlackieren wird der Lack mit DruckluftBeim elektrostatischen Spritzlackieren liegt zwischen
dem Kopf der Spritzpistole und dem WerkstÇ¬ck eine
Hochspannung von etwa 100kV

Was ist FFF

FFF Fused Filament Fabrication

Was ist SLM

SLM Selektiv Laser Melting

Was ist EBM

EBM Electron Beam Melting

Prinzip der Schichtbelichtung beim SLM-Prozess

Schichtdicke und Eindringtiefe beim SLM

Prinzip der Schichtbelichtung beim FFF-Prozess

Generieren von Supportstrukturen

Pulverauftrag

SLM AtmosphÇÏre

Nachbehandlung nach SLM

Heat treatment SLM Process

Heissisostatisches Pressen 920 C1000bar in Argon SchutzgasatmosphÇÏre2 sek. freies AbkÇ¬hlen

Die 6 Fertigungsverfahren

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1.Urformen 2.Umformen 3.Trennen 4.FÇ¬gen 5.Beschichten 6.StoffeigenschaftÇÏndern

Vorteile Giessen

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leicht, schnell, preiswert, energiesparend, formgebungsfreundlich

Giessen mit verlorener Form

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Sandguss, Feinguss

Giessen mit Dauerform

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Kokillenguss, Druckguss, Strangguss

Aus was bestehen verlorene Formen beim giessen

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in der Regel aus Sand (SiO2), Der Sand wird mit einem Kleber vermischt, Der Kleber hÇÏrtet entweder durch Temperatur (Hot Box) oder durch chemische Reaktion (Cold Box)

Einsatz verlorene Form

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ƒ?½Bei komplizierten Formen mit Hinterschneidungenƒ?½FÇ¬r Kerne, welche HohlrÇÏume im GussstÇ¬ck bildenƒ?½Bei hohen Schmelztemperaturen des Werkstoffs (Bsp. Stahl)ƒ?½Bei geringen StÇ¬ckzahlen, fÇ¬r die die Herstellung fÇ¬r Kokillen nicht wirtschaftlich ist

Vorteile verlorene Form

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ƒ?½geringe Herstellkosten (Weniger Zerspanung)ƒ?½Komplizierte Teileƒ?½keine GrÇôssen-/GewichtsbeschrÇÏnkung

Nachteile verlorene Form

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ƒ?½Verlorene Form (Sandguss)ƒ?½Grosse Toleranzen (1,5% -5%)ƒ?½nur kleine bis mittlere Serien

Vorteile Dauerform

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ƒ?½HÇôhere ArbeitsproduktivitÇÏt durch Entfall der Formherstellungƒ?½HÇôhere Ausbringung durch schnellere KÇ¬hlungƒ?½Geringerer Putzaufwandƒ?½Bessere OberflÇÏche der Gussteile

Nachteile Dauerform

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ƒ?½Hoher Herstellungs-und Wartungsaufwandƒ?½HÇôhere Eigenspannung der Gussteile durch schnelle AbkÇ¬hlungƒ?½Gefahr von Giessfehlern durch schlechtere Entgasung der Form

Arten der FormfÇ¬llung beim giessen

ƒ?½der Schwerkraft ƒ?½z.B. Sandgiessen
ƒ?½mit Druckgasbeaufschlagungƒ?½z.B. Niederdruckkokillengiessen
ƒ?½unter Zentrifugalkraftƒ?½z.B. Schleudergiessen
ƒ?½unter hydraulischer FÇôrderungƒ?½z.B. Druckgiessverfahren

Um Reaktionen der Schmelze mit der Umgebungsluft zu verhindern kann der Formhohlraum

ƒ?½mit einem Schutzgas gefÇ¬llt werdenƒ?½evakuiert werden (Vakuumguss)

Sandgiessverfahren

Sandgiessverfahren Merkmale

ƒ?½FÇ¬r fast alle Materialien geeignetƒ?½Teile aller GrÇôsse (von Kleinteilen bis Teilen mit 500t Gewicht)

Sandgiessverfahrenƒ??Werdegang eines Sandgussteils

Maskenformverfahren

Vorteile Maskenformverfahren

geringer Formsandverbrauch, hohe Masshaltigkeit, saubere, glatte OberflÇÏchen und unbegrenzte LagerfÇÏhigkeit der Masken.

Nachteile Maskenformverfahren

teure Modellherstellung (nur fÇ¬r Serienfertigung).

Magnetformverfahren

Vakuumformverfahren

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Lernkarten

Wie kann Schwindung entstehen

ƒ?½Ç?bergang von dickwandig zu dÇ¬nnwandig
Durch unterschiedliche WÇÏrmeabfuhr

Auswirkungen der Schwindung

ƒ?½Durch schwindungsbedingte Spannungen kÇônnen Risse im Gussteil entstehen

Wie kÇônnen Spannungne und Risse beim Giessen verhindert werden

ƒ?½Gussteilgeometrie anpassen
ƒ?½FormhÇÏrte und Formsteifigkeit gering halten
ƒ?½Beeinflussung der thermischen LeitfÇÏhigkeit des Gusswerkstoffes

Beispiele Gussformen

Was ist das Schlichten beim Giessen

ƒ?½WÇÏrmeisolierende Schlichten
ƒ?½Thermisch leitende Schlichten

Gussteil mit Giesssystem

Wozu braucht es Speiser beim Giessen

ƒ?½Speiser werden dort angebracht, wo die Schmelze am lÇÏngsten flÇ¬ssig ist, um die Schwindung zu kompensieren

Anforderung an ein Speiser

ƒ?½Speiser darf erst nach dem Gussteil vollstÇÏndig erstarren
ƒ?½Es muss mindestens so viel Schmelze aus dem Speiser ins GussstÇ¬ck fliessen kÇônnen, wie benÇôtigt wird um die Schrumpfung auszugleichen

ƒ?½Der zu speisende Bereich eines Speisers ist beschrÇÏnkt

Vorteile Pulvermetalurgie

ƒ?½Sehr rohstoffsparend und energieeffizient
ƒ?½VielfÇÏltige Werkstoffe stehen zur VerfÇ¬gung
ƒ?½Komplexe WerkstÇ¬cke kÇônnen kosteneffizient hergestellt werden
ƒ?½PorÇôse Metallbauteile kÇônnen hergestellt werden (z.B. Filterbauteile)

Nachteile Pulvermetalurgie

ƒ?½Die begrenzte WerkstÇ¬ckgrÇôsse, durch die hohe erforderliche Presskraft und die geringe Verdichtung im WerkstÇ¬ckinneren
ƒ?½Stuckzahl soll gross sein

Herstellung pulvermetallurgischer WerkstÇ¬cke:

Pulverherstelung bei der Pulvermetalurgie

FÇ¬r Metalllegierungen kann das Pulver:

ƒ?½aus Pulvern der zu legierenden Metalle gemischt werden
ƒ?½aus der gewÇ¬nschten Legierung hergestellt werden

Pressen der GrÇ¬nlinge

Isostatisches Pressen bei der Pulvermetalurgie

ƒ?½Das Pulver wird mithilfe von Hochdruck in einer gummi-elastischen HÇ¬lle gepresst

Was ist Sintern

ƒ?½Sintern ist eine WÇÏrmebehandlung vorgeformter WerkstÇ¬cke (GrÇ¬nlinge) unter SchutzgasatmosphÇÏre

Was passiert bei dem Sintern

ƒ?½Aus den adhÇÏsiven Kontakten der PulverkÇôrner entstehen metallische Bindungen, sogenannte SinterbrÇ¬cken
ƒ?½Durch DiffusionsvorgÇÏnge und RekristallisationsvorgÇÏnge entsteht ein neues GefÇ¬ge

Ablauf des Sinterprozesses

ƒ?½Anfangsstadiumbei etwa 500¶øC bis 700¶øC
Ausbrennen der GleitmittelErster Zusammenhalt durch BrÇ¬ckenbildung und Kornwachstum
ƒ?½Sintern in der Hochtemperaturzone bei 750¶øC bis 1300¶øC
Verbindung durch Volumendiffusion, Korngrenzendiffusionund OberflÇÏchendiffusion
ƒ?½AbkÇ¬hlphase
Erfolgt ebenfalls unter Schutzgas, um Oxidation zu verhindern

Was passiert nach dem Sinterprozess

Nachpressen/ Kalibrieren

Was bewirkt die Nachbehandlung bei der Pulvermetalurgie

ƒ?½Zweifachsintern
FÇ¬r Bauteile mit besonders hohen Anforderungen
ƒ?½Aufheben der Kaltverfestigung des Vorherigen Pressens

ƒ?½Sinter-Schmieden
Warmumformung oberhalb der Rekristalli-sationstemperatur
Dadurch sind die Teile dicht (vergleichbar mit SchmiedewerkstÇ¬cken)

Was ist das Infiltirieren und TrÇÏnken bei der Pulvermetalurgie

ƒ?½Der Porenraum kann mit unterschiedlichen Stoffen gefÇ¬llt werdenz.B.ƒ?½Kunststoffen ‹Ÿÿzur Erlangung von Dichtheit
ƒ?½Schmierstoffen ‹ŸÿVerbesserung der Geleiteigenschaften

Pulvermetalurgie Spritzgiessen

Gestaltung von Sintebauteilen

ƒ?½Hinterschneidungen und Bohrungen sind nur mit zweiteiligen Matrizen oder Schiebern realisierbarƒ?½AusformschrÇÏgen erleichtern das Ausformen der GrÇ¬nlinge

Was sind Eigenschaften von Keramischen Sinterbauteilen

Unterteilung Keramik

Bauteile aus Nichtsilikatkeramik

Pulvergewinnung bei Nichtsilikatkeramik

CVD-Prozess (Chemical-Vapor-Deposition)
PVD-Prozess (Physical-Vapor-Deposition)

Welche Stoffe sind grundsÇÏtzlich umformbar?

ƒ?½Metalle und thermoplastische Kunststoffe erfÇ¬llen diese Voraussetzung, mineralische Werkstoffe nicht oder nur in geringem Masse.

In welchem Bereich erfolgt Umforgmung

ƒ?½Umformen erfolgt oberhalb der Fliessgrenzeeines Werkstoffes, d.h. im plastischen Bereich.

Umformen Ç?bersicht

Einteilung Kalt-Warmumformen

ƒ?½Warmformgebung ‹ŸÿUmformen oberhalb der Rekristallisationstemperatur (950¶øC bis 1250¶øC)
ƒ?½Halbwarmformgebung ‹ŸÿUmformen im Temperaturbereich 750¶øC bis 950¶øC
ƒ?½Kaltformgebung ‹ŸÿUmformen unterhalb der Rekristallisationstemperatur
ƒ?½Thixoforming‹ŸÿUmformen nahe der Liquidustemperatur

Kaltumformung Ç?bersicht

ƒ?½ErhÇôhung der Festigkeit und Verringerung der Dehnung durch Kaltverfestigungƒ?½Die WerkstÇ¬cktemperatur kann wÇÏhrend dem Vorgang trotzdem um einige hundert Grad ansteigen

Vorteile Kaltumformung

ƒ?½keine Verzunderung
ƒ?½keine Phasenumwandlung nach der Umformung
ƒ?½gute OberflÇÏchenqualitÇÏt
ƒ?½gute Masshaltigkeit

Nachteile Kaltumformung

ƒ?½hohe UmformkrÇÏfte, Verfestigung
ƒ?½begrenztes FormÇÏnderungsvermÇôgen
ƒ?½krÇÏftige Maschinen
ƒ?½ZwischenglÇ¬hen
ƒ?½StÇÏhle mit C < 0.45%

Warmumformung Ç¬bersicht

ƒ?½niedrige FormÇÏnderungsfestigkeit, hohe Umformungsgeschwindigkeitƒ?½Warmumformung StÇÏhle im austenitischenBereich (Schmieden)Temperatur 1000 ¶øC ƒ??1250 ¶øC

Vorteile Warmumformen

ƒ?½FormÇÏnderungsvermÇôgen unbegrenzt
ƒ?½beliebige StahlqualitÇÏten verarbeitbar
ƒ?½beliebige Formen herstellbar
ƒ?½geringe UmformkrÇÏfte

Nachtiele Warmumformen

ƒ?½OberflÇÏchenverzunderung
ƒ?½Masshaltigkeit
ƒ?½Gratbildung
ƒ?½Nacharbeit

Auf was basiert die Umformbarkeit der Metalle

auf der kristallinen Struktur$ƒ?½Kubisch raumzentrierte Elementarzelle
ƒ?½Kubisch flÇÏchenzentrierte Elementarzelle
ƒ?½Hexagonale Elementarzelle

Was ist Kaltverfestignung

ƒ?½Ist die Festigkeitssteigerung nach einer Krafteinwirkung
ƒ?½Gleitschichten im Kristallgitter blockieren ein Verschieben
ƒ?½Kann gezielt genutzt werden

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