Fertigung Fh Urformen
Fertigung FH Jade-Hochschule Fragenkatalog Bereich Urformen
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Bei Gussteilen werden i.d.R. feinkörnige Gefüge angestrebt. Welche Vorteile haben diese und wie erreicht man in der Praxis ein feines Korn?
- hat höhere Festigkeit,Dehnung, Zähigkeit
Ein feinkörniges Gefüge wird durch eine schnelle Abkühlgeschwindigkeit erreicht.
Bei Gussteilen aus Metall findet man häufig einen Grat. (... ebenso bei Spritzgussteilen aus Kunststoff). Worauf ist dieser zurückzuführen? Gibt es bei Feingussteilen einen Grat?
Er entsteht hauptsächlich durch eine ungenügende und/oder ungleichmäßige Schließkraft der Druckgießmaschine.
Beim Feingießen kann dies nicht passieren, da wir dort mit einer bereits geschlossenen Form Arbeiten ( Wachsform usw)
Was versteht man unter Gussputzen?
Die Reinigung der Gusswaren von Oxydschichten, Gußhaut, Gießgrat, Formsand, usw.
Was sind Lunker? Wodurch entstehen Lunker in Gussstücken?
Durch die Erstarrung des Metalls entstehen Hohlräume, welche Lunker genannt werden. Man unterscheidet zwischen Außenlunker, Innenlunker und Einfallstellen
Was versteht man unter dem Begriff gerichtete Erstarrung? Nennen Sie ein typisches Bauteil, das auf diese Weise hergestellt wird und erläutern Sie die Vorteile eines solchen Gefüges.
Bei der gerichteten Erstarrung wird der Erstarrungsfortschritt zum Speiser hin gerichtet. Das bedeutet, dass die vom Speiser weiter entfernten Gussbereiche eher erstarren, als die nah am Speiser liegenden Gussbereiche. Dadurch können sehr Dichte Gussteile hergestellt werden.
- Erzeugung künstlicher Endzonen
- Herunterkühlen von Knoten, Verdickungen oder anderen Stoffanhäufungen auf ein modulgerechtes Maß (s. Modul Gussmodul, gießereigerechte gestaltung)
- Unterdrückung oder Verschiebung von Seigerungszonen (s. Seigerung Mikroseigerung)
- Vermeidung von Rissen
Beispiel: Turbinenschaufeln
Was bedeuten die Bezeichnungen GJL-250 und GJS-600?
GJL-250 = Gusseisen mit Lamellengraphit Zugfestigkeit (Rm) 250 N/mm2
GJL-600= Gusseisen mit Kugelgraphit Zugfestigkeit (Rm) 600 N/mm2
Nennen Sie die grundlegenden Fertigungsschritte bei der pulvermetallurgischen Herstellung von Bauteilen?
- Formgebung
- Pressen
- Sintern
- Nachbehandlung
Aus welchen Gründen werden Bauteile pulvermetallurgisch hergestellt?
-
Extrem hoher Verschleißwiderstand
-
Hohe Druckfestigkeit
-
Hohe Zähigkeit
-
Hohe Korrosionsbeständigkeit
-
Einfache Hochglanzpolierbarkeit
-
Beste Schleifbarkeit
Welche Verfahren gibt es zur Herstellung von Metallpulvern?
-
Mechanische Verfahren: (Zermahlen in einer Mühle oder Zerstäuben einer Metallschmelzen)
-
Physikalische Verfahren :(Verdampfen des Metalls und anschließende Kondensation,
Zerstäuben des Metalls in einem Lichtbogen)
-
Chemische Verfahren :(Reduktionsverfahren, Carbonylverfahren)
-
Elektrolytische Verfahren :(In einem elektrolytischen Bad wird das Metall als Pulver an der
Kathode niedergeschlagen)
Nennen Sie einen Werkstoff, der ausschließlich pulvermetallurgisch hergestellt wird.
Hartmetall aus Keramik und Metall
Welche Vorgänge laufen beim Sintern ab? Wie hoch sind etwa die Sintertemperaturen bei Fe- Werkstoffen? ... bei Hartmetall?
-
Schritt: Verdichtung des Grünlings
-
Schritt: Verringerung der Porosität
-
Schritt: Steigerung der Festigkeit durch Oberflächendiffusion zwischen
den Partikeln
-
Schritt: Bei hoher Maßgenauigkeit erfolgt noch ein eine Kalibrierung desWerkstoffes. Dabei wird das quasi fertige Werkstück noch einmal unter
hohem Druck in eine Form gepresst
1000-1150C° Stahl
1300-1500C° Hartmetall
Was versteht man unter Flüssigphasensintern?
Beim Flüssigphasensintern muss mindestens eine Komponente einen geringen
Schmelzanteil bilden.
Eine andere Möglichkeit bietet das Viskose Fließen, dabei muss jedoch ein großer
Schmelzanteil gebildet werden.
Nennen Sie einige Bauteile, die i. Allg. pulvermetallurgisch hergestellt werden.
Alle Werkstoffe die durch Schmelzmetallurgie nicht hergestellt werden könne. Zum Beispiel Eisen und Bronze im Sinterlager
(schmierstoff- ölgetränkte) Lagerschalen
Lager- , Motoren- , Getriebeformteile
Beschreiben Sie das PM-Spritzgießen.
Beim Pulverspritzgießen wird ein mit einem Binder versehenes Metal oder Keramikpulver in einem Spritzgussprozess verarbeitet. Der Binder wird anschließend entfernt. Hierdurch ist es möglich, komplex geformte Teile in größeren Stückzahlen mit sehr geringen Toleranzen herzustellen.
Wo liegen die Vorteile des PM-Spritzgießens verglichen mit der "normalen" PM.
Es können komplexe Formen in größeren Stückzahlen mit sehr geringen Toleranzen hergestellt werden
in welche 6 Hauptgruppen werden die Fertigungsverfahren nach DIN 8580
eingeteilt?
Welche Vorteile hat das Gießen im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren?
- weitgehende Gestaltungsfreiheit => auch komplizierte Bauteile wirtschaftlich herzustellen
- Werkstoffausnutzung und Energieaufwand verschiedener Fertigungsverfahren
- Hohe Genauigkeiten
Warum sind die Modellmaße größer als die des herzustellenden Gussstücks?
-
Gussstücke schrumpfen („schwinden“) beim Abkühlen => Modellmaße müssen um das sog. Schwindmaß größer sein als die fertigen Gussstücke, Bild 2.5. Schwindmaße sind werkstoffabhängig
Wozu benötigt man beim Gießen Kerne?
Hohlräume und Hinterschneidungen
in Gussteilen werden durch Kerne realisiert
a) Sandkern
b) Gussteil
c) Hohlraum
Welche Aufgaben haben die sog. Speiser bei einer Gussform?
Luft entweicht über die
Speiser
Was sind Dauermodelle, was sind verlorene Modelle?
Dauermodelle sind Modelle, die beim Gießverfahren nciht zerstört werden ( Handformen, Maschinienformen,...)
Verlorene Modelle sind Modelle die bei Gießen zerstört weden (aus Wachs) (Feingießen)
Erläutern Sie das Verfahren Feingießen (auch Präzisionsformgießen oder Wachsausschmelzverfahren genannt).
Unter Feinguss versteht man die Herstellung von kleinen bis kleinsten Gussteilen nach dem Wachsausschmelzverfahren.
- Modell aus Wachs
- Aufbau einer Modelltraube
- mehrmaliges Tauchen in eine keramische Masse
- feinkeramischer, hochtemperaturbeständiger Überzug
- Ausschmelzen des Modellwerkstoffs
- Brennen der Form bei ca. 1.000 °C
- Gießen in die heiße Form
- Entfernen des Keramiküberzugs und Abtrennen der einzelnen Gussstücke
Welches Gießverfahren eignet sich zur Herstellung dünnwandiger Werkstücke aus NE-Metallen bei großen Stückzahlen? (besonders wirtschaftlich)
Vorteile des Feingießens
- komplizierte, auch großflächige Gussstücke aus legierten Stählen, aus Titan und
- anderen Werkstoffen herstellbar
- geringe Wanddicken und kleine Querschnitte möglich - hohe Oberflächengüte, Teile maßgenau (IT 9-10)
Skizzieren Sie schematisch ein Zustandsschaubild einer eutektischen Legierung. Was ist das Besondere an diesen Legierungen? Warum werden sie als Werkstoffe für Gussteile bevorzugt eingesetzt?
am wichtigsten sind die naheutektischen Al-Si-Legierungen: AlSi12; (Zustandsdiagramm Al- Si) aufgrund ihrer guten Gießbarkeit.
Welches ist die wichtigste Al-Guss-Legierung?
am wichtigsten sind die naheutektischen Al-Si-Legierungen: AlSi12; (Zustandsdiagramm Al- Si) aufgrund ihrer guten Gießbarkeit.
Was ist der Unterschied zwischen GJL und GJS? Skizzieren Sie die Gefüge (schematisch).
Nennen Sie typische Eigenschaften.
EN-GJL = Gusseisen mit Lamellengrafit
• sehr gutes Fließvermögen • geringe Schwindung
• hohe Maßgenauigkeit
• geringe Lunker- und Rissneigung
EN-GJS = Gusseisen mit Kugelgrafit
• sehr gutes Fließvermögen • geringe Schwindung
• hohe Maßgenauigkeit
• geringe Lunker- und Rissneigung
-
Was versteht man unter Impfen einer Schmelze? Was soll damit bewirkt werden?
Impfen von Schmelzen mit Fremdkeimen=> feines Gefüge mit besserer Festigkeit und Zähigkeit.
Erläutern Sie, warum bei Gussteilen aus GJL die sich einstellende Festigkeit im Bauteil wanddickenabhängig ist. (je dünner, desto fester)
Je nach Abkühlgeschwindigkeit bildet sich bei GJL und GJS mehr oder weniger Perlit im Gefüge =>Festigkeit abh. von der Abkühlgeschwindigkeit und damit von der Wanddicke im Gussteil.
Erläutern Sie stichwortartig das Druckgussverfahren (v. a. bei Leichtmetalllegierugen und bei Zn angewandt).
Druckgießen: Metallschmelze wird unter Druck in die Form gepresst („geschossen“).
- Warmkammerverfahren: Druckkammer in der Schmelze
- Kaltkammerverfahren: Schmelze wird mit einer Schöpfeinrichtung in die Druckkammer gefüllt
- Druckgussformen führen die Wärme sehr schnell ab=> rasche Erstarrung=> feinkörnige Gefüge mit hoher Festigkeit.
- Aber: durch die schnelle Formfüllung kann mitgerissene Luft nicht vollständig entweichen =>Porositäten in den Gussteilen.
- Anwendung: Al-, Mg-, Zn-Werkstoffe in großen Stückzahlen
-
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Cartes-fiches
Bei Gussteilen werden i.d.R. feinkörnige Gefüge angestrebt. Welche Vorteile haben diese und wie erreicht man in der Praxis ein feines Korn?
- hat höhere Festigkeit,Dehnung, Zähigkeit
Ein feinkörniges Gefüge wird durch eine schnelle Abkühlgeschwindigkeit erreicht.
Bei Gussteilen aus Metall findet man häufig einen Grat. (... ebenso bei Spritzgussteilen aus Kunststoff). Worauf ist dieser zurückzuführen? Gibt es bei Feingussteilen einen Grat?
Er entsteht hauptsächlich durch eine ungenügende und/oder ungleichmäßige Schließkraft der Druckgießmaschine.
Beim Feingießen kann dies nicht passieren, da wir dort mit einer bereits geschlossenen Form Arbeiten ( Wachsform usw)
Was versteht man unter Gussputzen?
Die Reinigung der Gusswaren von Oxydschichten, Gußhaut, Gießgrat, Formsand, usw.
Was sind Lunker? Wodurch entstehen Lunker in Gussstücken?
Durch die Erstarrung des Metalls entstehen Hohlräume, welche Lunker genannt werden. Man unterscheidet zwischen Außenlunker, Innenlunker und Einfallstellen
Was versteht man unter dem Begriff gerichtete Erstarrung? Nennen Sie ein typisches Bauteil, das auf diese Weise hergestellt wird und erläutern Sie die Vorteile eines solchen Gefüges.
Bei der gerichteten Erstarrung wird der Erstarrungsfortschritt zum Speiser hin gerichtet. Das bedeutet, dass die vom Speiser weiter entfernten Gussbereiche eher erstarren, als die nah am Speiser liegenden Gussbereiche. Dadurch können sehr Dichte Gussteile hergestellt werden.
- Erzeugung künstlicher Endzonen
- Herunterkühlen von Knoten, Verdickungen oder anderen Stoffanhäufungen auf ein modulgerechtes Maß (s. Modul Gussmodul, gießereigerechte gestaltung)
- Unterdrückung oder Verschiebung von Seigerungszonen (s. Seigerung Mikroseigerung)
- Vermeidung von Rissen
Beispiel: Turbinenschaufeln
Was bedeuten die Bezeichnungen GJL-250 und GJS-600?
GJL-250 = Gusseisen mit Lamellengraphit Zugfestigkeit (Rm) 250 N/mm2
GJL-600= Gusseisen mit Kugelgraphit Zugfestigkeit (Rm) 600 N/mm2
Nennen Sie die grundlegenden Fertigungsschritte bei der pulvermetallurgischen Herstellung von Bauteilen?
- Formgebung
- Pressen
- Sintern
- Nachbehandlung
Aus welchen Gründen werden Bauteile pulvermetallurgisch hergestellt?
-
Extrem hoher Verschleißwiderstand
-
Hohe Druckfestigkeit
-
Hohe Zähigkeit
-
Hohe Korrosionsbeständigkeit
-
Einfache Hochglanzpolierbarkeit
-
Beste Schleifbarkeit
Welche Verfahren gibt es zur Herstellung von Metallpulvern?
-
Mechanische Verfahren: (Zermahlen in einer Mühle oder Zerstäuben einer Metallschmelzen)
-
Physikalische Verfahren :(Verdampfen des Metalls und anschließende Kondensation,
Zerstäuben des Metalls in einem Lichtbogen)
-
Chemische Verfahren :(Reduktionsverfahren, Carbonylverfahren)
-
Elektrolytische Verfahren :(In einem elektrolytischen Bad wird das Metall als Pulver an der
Kathode niedergeschlagen)
Nennen Sie einen Werkstoff, der ausschließlich pulvermetallurgisch hergestellt wird.
Hartmetall aus Keramik und Metall
Welche Vorgänge laufen beim Sintern ab? Wie hoch sind etwa die Sintertemperaturen bei Fe- Werkstoffen? ... bei Hartmetall?
-
Schritt: Verdichtung des Grünlings
-
Schritt: Verringerung der Porosität
-
Schritt: Steigerung der Festigkeit durch Oberflächendiffusion zwischen
den Partikeln
-
Schritt: Bei hoher Maßgenauigkeit erfolgt noch ein eine Kalibrierung desWerkstoffes. Dabei wird das quasi fertige Werkstück noch einmal unter
hohem Druck in eine Form gepresst
1000-1150C° Stahl
1300-1500C° Hartmetall
Was versteht man unter Flüssigphasensintern?
Beim Flüssigphasensintern muss mindestens eine Komponente einen geringen
Schmelzanteil bilden.
Eine andere Möglichkeit bietet das Viskose Fließen, dabei muss jedoch ein großer
Schmelzanteil gebildet werden.
Nennen Sie einige Bauteile, die i. Allg. pulvermetallurgisch hergestellt werden.
Alle Werkstoffe die durch Schmelzmetallurgie nicht hergestellt werden könne. Zum Beispiel Eisen und Bronze im Sinterlager
(schmierstoff- ölgetränkte) Lagerschalen
Lager- , Motoren- , Getriebeformteile
Beschreiben Sie das PM-Spritzgießen.
Beim Pulverspritzgießen wird ein mit einem Binder versehenes Metal oder Keramikpulver in einem Spritzgussprozess verarbeitet. Der Binder wird anschließend entfernt. Hierdurch ist es möglich, komplex geformte Teile in größeren Stückzahlen mit sehr geringen Toleranzen herzustellen.
Wo liegen die Vorteile des PM-Spritzgießens verglichen mit der "normalen" PM.
Es können komplexe Formen in größeren Stückzahlen mit sehr geringen Toleranzen hergestellt werden
in welche 6 Hauptgruppen werden die Fertigungsverfahren nach DIN 8580
eingeteilt?
Welche Vorteile hat das Gießen im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren?
- weitgehende Gestaltungsfreiheit => auch komplizierte Bauteile wirtschaftlich herzustellen
- Werkstoffausnutzung und Energieaufwand verschiedener Fertigungsverfahren
- Hohe Genauigkeiten
Warum sind die Modellmaße größer als die des herzustellenden Gussstücks?
-
Gussstücke schrumpfen („schwinden“) beim Abkühlen => Modellmaße müssen um das sog. Schwindmaß größer sein als die fertigen Gussstücke, Bild 2.5. Schwindmaße sind werkstoffabhängig
Wozu benötigt man beim Gießen Kerne?
Hohlräume und Hinterschneidungen
in Gussteilen werden durch Kerne realisiert
a) Sandkern
b) Gussteil
c) Hohlraum
Welche Aufgaben haben die sog. Speiser bei einer Gussform?
Luft entweicht über die
Speiser
Was sind Dauermodelle, was sind verlorene Modelle?
Dauermodelle sind Modelle, die beim Gießverfahren nciht zerstört werden ( Handformen, Maschinienformen,...)
Verlorene Modelle sind Modelle die bei Gießen zerstört weden (aus Wachs) (Feingießen)
Erläutern Sie das Verfahren Feingießen (auch Präzisionsformgießen oder Wachsausschmelzverfahren genannt).
Unter Feinguss versteht man die Herstellung von kleinen bis kleinsten Gussteilen nach dem Wachsausschmelzverfahren.
- Modell aus Wachs
- Aufbau einer Modelltraube
- mehrmaliges Tauchen in eine keramische Masse
- feinkeramischer, hochtemperaturbeständiger Überzug
- Ausschmelzen des Modellwerkstoffs
- Brennen der Form bei ca. 1.000 °C
- Gießen in die heiße Form
- Entfernen des Keramiküberzugs und Abtrennen der einzelnen Gussstücke
Welches Gießverfahren eignet sich zur Herstellung dünnwandiger Werkstücke aus NE-Metallen bei großen Stückzahlen? (besonders wirtschaftlich)
Vorteile des Feingießens
- komplizierte, auch großflächige Gussstücke aus legierten Stählen, aus Titan und
- anderen Werkstoffen herstellbar
- geringe Wanddicken und kleine Querschnitte möglich - hohe Oberflächengüte, Teile maßgenau (IT 9-10)
Skizzieren Sie schematisch ein Zustandsschaubild einer eutektischen Legierung. Was ist das Besondere an diesen Legierungen? Warum werden sie als Werkstoffe für Gussteile bevorzugt eingesetzt?
am wichtigsten sind die naheutektischen Al-Si-Legierungen: AlSi12; (Zustandsdiagramm Al- Si) aufgrund ihrer guten Gießbarkeit.
Welches ist die wichtigste Al-Guss-Legierung?
am wichtigsten sind die naheutektischen Al-Si-Legierungen: AlSi12; (Zustandsdiagramm Al- Si) aufgrund ihrer guten Gießbarkeit.
Was ist der Unterschied zwischen GJL und GJS? Skizzieren Sie die Gefüge (schematisch).
Nennen Sie typische Eigenschaften.
EN-GJL = Gusseisen mit Lamellengrafit
• sehr gutes Fließvermögen • geringe Schwindung
• hohe Maßgenauigkeit
• geringe Lunker- und Rissneigung
EN-GJS = Gusseisen mit Kugelgrafit
• sehr gutes Fließvermögen • geringe Schwindung
• hohe Maßgenauigkeit
• geringe Lunker- und Rissneigung
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Was versteht man unter Impfen einer Schmelze? Was soll damit bewirkt werden?
Impfen von Schmelzen mit Fremdkeimen=> feines Gefüge mit besserer Festigkeit und Zähigkeit.
Erläutern Sie, warum bei Gussteilen aus GJL die sich einstellende Festigkeit im Bauteil wanddickenabhängig ist. (je dünner, desto fester)
Je nach Abkühlgeschwindigkeit bildet sich bei GJL und GJS mehr oder weniger Perlit im Gefüge =>Festigkeit abh. von der Abkühlgeschwindigkeit und damit von der Wanddicke im Gussteil.
Erläutern Sie stichwortartig das Druckgussverfahren (v. a. bei Leichtmetalllegierugen und bei Zn angewandt).
Druckgießen: Metallschmelze wird unter Druck in die Form gepresst („geschossen“).
- Warmkammerverfahren: Druckkammer in der Schmelze
- Kaltkammerverfahren: Schmelze wird mit einer Schöpfeinrichtung in die Druckkammer gefüllt
- Druckgussformen führen die Wärme sehr schnell ab=> rasche Erstarrung=> feinkörnige Gefüge mit hoher Festigkeit.
- Aber: durch die schnelle Formfüllung kann mitgerissene Luft nicht vollständig entweichen =>Porositäten in den Gussteilen.
- Anwendung: Al-, Mg-, Zn-Werkstoffe in großen Stückzahlen
