GMK 3
Maschinenkomponenten
Maschinenkomponenten
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Lernkarten
Wie werden Maschinenelemente unterschieden?
Unterscheidung nach Verwendungszweck
- Verbindungselemente
- Übertragungs- u. Lagerungselemente
- Elemente zur Fortleitung von Flüssigkeiten u. Gasen
Welche sind die operativen Phasen eines Entwicklungsvorganges?
Planen, Konzipieren, Entwerfen, Ausarbeiten, Fertigen
Welche Arten von Anforderungen gibt es im Hinblick auf die Konstruktion?
1. Festforderungen: müssen erfüllt werden, Überschreitung erhöht den Wert nicht
2. Mindestforderungen: müssen erfüllt werden, können zur günstigen Seite überschritten werden
3. Kannforderungen: ohne wesentlichen Mehraufwand zu berücksichtigen, Wert des Produktes wird erhöht
Nennen Sie die Grundschritte einer Wertanalyse. Wann wird Sie durchgeführt?
- Sammlung von Informationen über Produkt u. Markt
- Funktionsanalyse des Bauteils
- Suche nach neuen Lösungen zur Erfüllung der Funktion
- Bewertung der Lösung, Herstellung u. Kosten
- Auswahl u. Beginn der Konstruktion
Die Wertanalyse ist der Konstruktionsphase vorgeschaltet, wird aber auch konstruktionsbegleitend durchgeführt.
Nennen Sie die verschiedenen Verbindungsarten.
Stoffschlüssige Verbindungen
Formschlüssige Verbindungen
Kraftschlüssige Verbindungen
Was ist eine stoffschlüssige Verbindung? Geben Sie Beispiele.
Mit o. ohne Zusatzwerkstoffe werden Bauelemente an Stoßstellen zu einem größeren Bauteil vereinigt.
Hierzu gehören Schweiß-, Löt- u. Klebeverbindungen.
Was ist eine kraftschlüssige Verbindung? Geben Sie Beispiele.
Durch Verspannen in zwei sich berührenden Flächen werden Reibkräfte erzeugt, die den zu übertragenden Kräften entgegenwirken.
Hierzu gehören Kegel-, Press- u. Schrumpfsitz, wie auch Klemmverbindungen, Längskeile u. Spannelemente.
Was ist eine formschlüssige Verbindung? Geben Sie Beispiele.
Die Kraftübertragung erfolgt über Formelemente, über Flächen, die normal zur Kraftrichtung stehen.
Hierzu gehören Nut, Feder, Bolzen, Stifte, Stell-, Spreng-, Sicherungsringe u. -scheiben.
Definition Kleben
Beim Kleben werden gleiche o. verschiedenartige Werkstoffe durch eine aushärtende Zwischenschicht miteinander verbunden.
Erläutern Sie die Funktionsweise von Klebverbindungen. Zu welcher Art von Stoffverbindungen gehören Klebverbindungen?
Verbindung von Teilen durch eine Klebschicht. Der Klebstoff härtet durch Trocknung o. chemische Reaktionen aus. Die Haltbarkeit wird durch zwei Faktoren beeinflusst:
- Adhäsion: Grenzflächenhaftung, hohe Adhäsion bedeutet, dass Klebstoff u. Bauteil eng miteinander verbunden sind u. gut aneinander haften
- Kohäsion: innere Festigkeit des Klebstoffes, Kohäsion ist der Zusammenhalt der Klebstoffmoleküle untereinander, ist die Kohösion hoch, ist die Festigkeit des Klebstoffes hoch
Die Adhäsion kann verbessert werden, indem die Materialoberflächen angeraut werden. Dies vergrößert die Oberfläche u. reinigt gleichzeitig das Bauteil von Fett u. Schmutz.
Eine erhöhte Kohäsion kann erreicht werden, indem Klebstoff nicht unnötig dick aufgetragen wird.
Klebverbindungen gehören zu den nicht lösbaren Verbindungen.
Welche Punkte müssen bei der Gestaltung von Klebverbindungen beachtet werden?
- ausreichende Überlappung der zu klebenden Teile
- möglichst gleichmäßige Klebspaltweite, um einheitliche Schichtdicke zu erhalten
- Bevorzugung von Scherbeanspruchung u. Druckbeanspruchung
- Vermeidung von Schälbeanspruchung
- möglichst große Kontaktfläche bei Zugbeanspruchung
Nennen Sie Vorteile von Klebverbindungen im Verhältnis zu anderen Verbindungsarten.
- Verbindung verschiedener Werkstoffe ohne weiteres möglich
- keine Werkstoffbeeinflussung
- Nähte dicht u. spaltfrei
- keine Kontaktkorrosion
- keine Querschnittsschwächung
- mit Kaltklebern einfache u. billige Herstellung
- erhebliche Gewichtsersparnis
Nennen Sie Nachteile von Klebverbindungen im Verhältnis zu anderen Verbindungsarten
- große Fügeflächen erforderlich
- relativ geringe Eigenfestigkeit der Klebstoffe, insbesondere der Dauerfestigkeit
- geringe Schäl- u. beschränkte Warmfestigkeit
- Kriechneigung
- Hilfseinrichtungen wie Klemm- u. Spannvorrichtungen, sowie höhere Temperaturen, Drücke u. Wartezeiten erforderlich
- Kurze Zurichtezeit
- ungünstiges Alterungsverhalten
Definition Löten
Unter Löten versteht man das Verbinden von zwei Werkstücken aus gleichen o. verschiedenen Metallen mithilfe eines geschmolzenen metallischen Zusatzwerkstoffes, dessen Schmelzpunkt unter dem der zu verbindenden Werkstoffe liegt.
Was ist für das Löten im Gegensatz zum Schweißen charakteristisch?
Die Legierungs- u. Diffusionsvorgänge spielen sich in einer kleinen Zone der Grenzschicht ab.
Was ist Voraussetzung für das Löten?
- metallisch reine Oberfläche
- mechanisches Reinigen ist notwendig, reicht aber nicht aus
- Verwendung von Flussmitteln, um restliche o. sich neu bildende Oxidschichten zu beseitigen
Wie werden Lötverfahren eingeteilt?
- Arbeitstemperatur
- Lotzuführung
- Lötverfahren (Art der Erwärmung)
- Form der Lötstelle
Einteilung nach Arbeitstemperatur
Arbeitstemperatur: niedrigste Oberflächentemperatur bei der das ot fließt u. sich an der Oberfläche des Werkstückes bindet
- Weichlöten
- Hartlöten
- Hochtemperaturlöten
Erklären Sie das Verfahren Weichlöten.
Weichlöten wird zum Verbinden mechanisch nicht hoch belasteter Verbindungen bei gleichzeitiger Funktion elektrischer Leitung o. des Dichtens der Verbindung eingesetzt.
Die Festigkeit der Lötverbindung nimmt mit der Dauer der Belastung ab, da Weichlote unter Last kriechen.
- erzielbare Scherfestigkeit: 2N/mm²
- Zugfestigkeit: bis 4N/mm²
Erklären Sie das Verfahren Hartlöten.
Hartlöten wird zum Verbinden höher belasteter Verbindungen eingesetzt.
- Scherfestigkeit: bis ca. 100N/mm²
- Zugefestigkeit: bis ca. 200N/mm²
Erklären Sie das Verfahren Hochtemperaturlöten.
Hochtemperaturlöten wird bei mechanisch u. thermish höher belasteten Verbindungen eingesetzt. Es ist ein flussmittelfreies Löten, das im Vakuum o. unter Schutzgas durchgeführt wird.
Welche Lötverfahren (nach Art der Erwärmung) kennen Sie?
- Kolbenlöten
- Flammlöten
- Badlöten
- Ofenlöten
- elektrisches Widerstandslöten
- Induktionslöten
- Strahllöten
Durch welche Faktoren wird die Lötbarkeit eines Bauteils bestimmt?
- Löteignung: Werkstoffeigenschaft, von der Konstruktion mitbestimmt
- Lötsicherheit: Konstruktionseigenschaft, von Werkstoff u. Fertigung mitbestimmt
- Lötmöglichkeit: Fertigungseigenschaft, überwiegend von der Konstruktion bestimmt
Welche Forderungen werden an eine Lötverbindung gestellt?
Festigkeit
Dichtigkeit
Leitfähigkeit
Welche Verwendungszwecke werden beim Löten unterschieden?
- Fügen durch Löten
- Beschichten durch Löten (Auftragslöten)
- Verbinden zur Leitfähigkeit
Wie sollte die Gestaltung einer Lötverbindung erfolgen?
- Spannungskonzentrationen, Kerbwirkungen u. Biegebeanspruchungen sollen von der Lötstelle ferngehalten werden
- Zugbeanspruchungen normal zu den verbundenen Flächen sollen vermieden werden (Gefahr des Schälens)
- überlappte Verbindung ist stumpfer Verbindung vorzuziehen
- erschütterungsfreies Erstarren des Lotes
Erklären Sie das Wirkprinzip einer Lötverbindung.
Materialpaarung ist von Bedeutung, abhängig von:
- Benetzung des Lotes auf dem Bauteil
- Kapillarwirkung des Lotes in einem Spalt
- Entstehung von Bindungen zwischen den Stoffen
Lot breitet sich nicht nur auf ebenen Flächen aus, sondern auch in engen Spalten, kapillare Steighöhe u. Fülldruck sind von der Spaltbreite abhängig
Lötspalttiefen sollten nicht größer 15 mm sein
bei richtiger Ausführung erreichen Lötverbindungen die gleiche Festigkeit wie der Grundwerkstoff
Welche drei Temperaturen gibt es beim Löten?
Arbeitstemperatur: niedrigste Oberflächentemperaturdes Grundwerkstoffes, bei der das Lot benetzt, fließt u. legiert. Sie liegt im breiigen o. flüssigen Bereich des Lotes.
Wirktemperatur: Bereich innerhalb dessen ein Flussmittel o. Schutzgas das Benetzen durch flüssiges Lot ermöglicht.
maximale Löttemperatur: Darf nicht überschritten werden, da sonst Schädigung durch Verzunderung o. Versprödung erfolgen kann.
Was ist die Aufgabe von Flussmitteln u. welche Arten Flussmittel gibt es?
Aufgabe: oxidische Schichten lösen u. weitere Oxidation verhindern
Auswahl richtet sich nach Grundwerkstoff u. Lötverfahren, sowie Arbeitstemperatur (Wirkung muss über Wirktemperatur hinausreichen)
gasförmig, flüssig, pulvrig o. pastös
Lötwasser, Lötfett o. Harzflussmittel für Weichlöten
Definition Schweißen
Die Schweißverbindung ist eine Stoffverbindung, die sowohl mit arteigenem, als auch artfremdem Schweißzusatzstoff hergestellt werden kann.
Benennen und erklären Sie die zwei Schweißarten.
Verbindungsschweißen:
- Bauteile werden am Schweißstoß durch Schweißnähte zum Schweißteil zusammengefügt
- mehrere Schweißteile bilden Schweißgruppe, mehrere Schweißgruppen bilden Schweißkonstruktion
Auftragschweißen:
- verschlissene Flächen können neu aufgetragen werden o. mit Schichten verschleißbeständiger Werkstoffe gepanzert werden
- korrosiv unbeständige Werkstoffe können mit entsprechenden Werkstoffen plattiert werden
Welche sind die zwei großen Gruppen in die das Schweißen von Verbindungen unterteilt wird?
Schmelz-Verbindungsschweißen
Press-Verbindungsschweißen
Benennen Sie vier Arten des Schmelz-Verbindungsscheißens und geben Sie wichtige Eigenschaften an.
Metall-Lichtbogenschweißen
- alle Nahtarten, alle Stoßarten, alle Schwißpositionen
- Lichtbogenspannung 10- 45V
Unterpulverschweißen
- hauptsächlich bei Stumpf- u. Kehlnähten, hauptsächlich in waagerechter Schweißposition
- vorwiegend für dicke Bleche
- unsichtbarer Lichtbogen unter Pulver
Wolfram-Inertgasschweißen
- alle Stoß- u. Nahtarten, alle Schweißpositionen
- für nahezu alle Werkstoffe geeignet, vorwiegend Cr-Ni-Stähle, Al, Cu u. deren Legierungen
- Wolframelektrode Schutzgas Argon
Metall-Schutzgasschweißen
-alle Stoß- u. Nahtarten, alleSchweißpositionen
- für alle legierten Stähle geeignet, Al, Cu u. deren Legierungen
- Lichtbogen im Schutzgasstrom
Welche Stoßarten kennen Sie?
-Stumpstoß
-Parallelstoß
-Überlappungsstoß
-T-Stoß
-Schrägstoß
-Eckstoß
Benennen Sie drei Nahtarten u. ihre Besonderheiten.
- Kehlnaht: ungünstige Beanspruchung, geringe Dauerfestigkeit, Verbesserung durch Doppelkehlnaht
- K-Naht durchgeschweißt: Verbesserung gegenüber Doppelkehlnaht
- Ecknaht: äußere Kehlnaht
Was muss beachtet werden, wenn auf ein Schweißteil dynamische Beanspruchungen wirken?
Nähte müssen beiseitig ausgeführt werden, durchgeschweißt
Was gilt es bei Kehlnähten zu beachten? Welche drei Arten von Kehlnähten kennen Sie?
Die Nahtdicke a muss mindestens 3mm betragen und darf nicht dicker als 0,7 mal s sein, wobei s die kleinste Dicke der zu schweißenden Teile ist.
- Wölbkehlnaht
- Flachkehlnaht (wirtschaftlichste Naht)
- Hohlkehlnaht
Von welchen drei Faktoren ist die Schweißbarkeit im Wesentlichen abhängig?
-Werkstoff
-Konstruktion
-Fertigung
Inwiefern beeinflusst die Konstruktion die Schweißbarkeit?
- Konstruktion beeinflusst Schweißsicherheit
- abhängig von der Gestaltung (Kraftfluss, Anordnung der Nähte, Beanspruchungszustand, fertigungstechnische Gesichtspunkte)
Inwiefern beeinflusst die Fertigung die Schweißbarkeit?
Schweißbarkeit ist gegeben, wenn vorgesehene Schweißungen unter gewählten Fertigungsbedingungen fachgerecht hergestellt werden können.
abhängig von:
- Schweißvorbereitung (Stoßart, Vorwärmung)
- Ausführung der Schweißarbeit (Nahtfolge)
- Nachbehandlung (Glühen)
