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Martin Zurmühlen
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Lernende 21 Lernende
Sprache Deutsch
Stufe Universität
Erstellt / Aktualisiert 28.07.2014 / 06.06.2022
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Wie ist der Begriff der Fertigungstechnik definiert?

Fertigungstechnik befasst sich mit dem Erzeugen von Werkstücken mit geometrisch bestimmter Gestalt und vorgegebenen Funktionseigenschaften.


Physikalische Interpretation: Fertigungstechnik beschäftig sich mit der  Transformation eines Rohteils in Zwischenzustände und/oder Endzustände.  Dazu ist Transformationsenergie notwendig, von der nur zum Teil in direkte Formgebung umgesetzt wird (Energieeffizienz und Materialeffizienz).

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Nennen sie die Kriterien nach Westkämper zur Auswahl eines geeigneten Fertigungsverfahrens?

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siehe Bild!

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Erklären Sie den Unterschied zwischen Bauteilen, Komponenten, Baugruppen und Systemen!

Bauteil - ein technisch beschriebener, nach einem bestimmten Arbeitsablauf zu fertigender bzw. gefertigter, nicht zerlegbarer Gegenstand

Komponente – ist genau einer technische Funktion zugeordnet

Baugruppe - ein in sich geschlossener aus zwei oder mehr Teilen und/oder Baugruppen niederer Ordnung bestehender Gegenstand

System - eine Gesamtheit von Elementen, die so aufeinander bezogen sind und in einer Weise wechselwirken, dass sie als eine aufgaben-, sinn- oder zweckgebundene Einheit angesehen werden können und sich in dieser Hinsicht gegenüber der sie umgebenden Umwelt abgrenzen. 

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Erläutern Sie den Unterschied zwischen makrogeometrischen, mikrogeometrischen und mechanischen Eigenschaften und geben Sie jeweils zwei Beispiele an.

– Makrogeometrische Eigenschaften (Form, Abmessungen, Lage, ...)

 

– Mikrogeometrische Eigenschaften der Topographie (Rauheit, Drall, ...)


– Mechanische Eigenschaften der Randzone (Härte, Zähigkeit, Eigenspannungen ...)


– Optische Eigenschaften (Refexion, Adsorption,…)


– Chemische Eigenschaften (Korrosion, Lebensmittel,..)

 

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Nennen sie die sechs Hauptgruppen der Fertigungsverfahren und geben zu jeder Hauptgruppe ein Beispielverfahren an.

  1. Urformen (Gießen, Sintern)
  2. Umformen (Walzen, Schmieden, Biegen)
  3. Trennen (Drehen, Fräsen, Bohren, Schneiden, Erodieren)
  4. Fügen (Schrauben, Schweißen, Kleben, Schrumpfen, Nieten)
  5. Beschichten (Lackieren, Vakuumbedampfen)
  6. Stoffeigenschaften ändern (Glühen, Einsatzhärten, Nitrieren)
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Was versteht man unter Schrumpfung und Schwindung?

Schwindung ist die Volumenänderung eines Materials oder Werkstückes, ohne dass Material entfernt oder Druck ausgeübt wird. Schwindung findet statt durch TrocknungAbkühlung oder chemische bzw. physikalische Umbaumechanismen im Material .

Unter Schrumpfung versteht man bei Werkstoffen, insbesondere Kunststoffen und Metallen, die Bewegung orientierterMakromoleküle in einen energetisch günstigeren Zustand bei konstantem VolumenAbmessungen und Gestalt können sich dabei ändern.

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Was versteht man unter arteigenen und artfremden Keimen, was wird durch sie
gesteuert?

arteigene Keime: sind in der Schmelze vorhanden (gehören zum Grundwerkstoff)

artfremde Keime: sind z.B. Verunreinigungen "Impfen"

Oftmals werden Fremdkeime hinzugefügt, um das Gefüge feiner und somit härter zu machen.

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Diskutieren sie die Gefügeentstehung und -ausbildung für ein Gussstück, das a) in einer
Dauerform und b) in einer Sandform abgegossen wurde.

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Was versteht man unter einem Lunker und wie entsteht diese Art von Gussfehler?

Lunker ist ein Begriff aus der Metallurgie und bezeichnet einen bei der Erstarrung gegossener Teile entstandenen Hohlraum.

Mit einer Ausnahme (siehe unten unter Unechte Lunker/Blaslunker) setzt der Begriff Lunker oder Lunkerung eine Kontraktion (Verminderung des Volumens) beim Erstarren einer Schmelze voraus. Seltener tritt der Lunker bei schneller Erstarrung in einer metallischen Dauerform auf. Bei in Sandform abgegossenen, langsam erstarrenden Schmelzen besteht immer die Möglichkeit der Ausbildung eines Lunkers.

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Wie lässt sich das Kristallwachstum beeinflussen?

Durch:

- Keimanzahl

- Abkühlgeschwindigkeit

- Richtung der Wärmeabfuhr

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Nennen und erläutern Sie unterschiedliche Verfahren zur Kernherstellung!

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Beschreiben Sie die vorgestellten Gießverfahren und nennen Sie typische Bauteile
– Sandguss (Hand- und Maschinenformen)
– Maskenformverfahren
– Vollformguss
– Feinguss
– Kalt- und Warmkammerdruckguss
– Niederdruck-Kokillenguss

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Worin unterscheidet sich das Umformen vom Verformen?

Umformen: mit Beherrschung der Geometrie

Verformen: ohne Beherrschung der Geometrie

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Welche Bindungsarten kennen sie und welche Bindungsart liegt bei Metallen vor?

Ionische Bindung -> liegt bei Metallen vor

Kovalente Bindung -> liegt bei Nichtmetallen vor

Van-der-Waals-Bindung -> liegt bei Edelgasen vor

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Welche drei Elementarzellen liegen in der Regel bei Metallen vor und welchen Einfluss hat die
Elementarzelle auf die Umformbarkeit?

kfz -> sehr gut

krz -> gut

hex -> gering

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Nennen Sie einen Grundlagenversuch für die Fließkurvenermittlung!

Zugversuch

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Das Materialverhalten kann in zwei Bereiche unterteilt werden. Wie heißen diese?

plastisches und elastisches Materialverhalten

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Nennen sie jeweils 2 Arten für Punktfehler, linienförmige Fehler und zweidimensionale Fehler

Puktfehler: Leerstellen, Substitutionsatome, Zwischengitteratome

Linienförmige Fehler: Stufen und Schraubenversätzungen

Zweidimensionale Fehler: Stapelfehler und Korngrenzen 

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Wie kann das plastische Materialverhalten eines Werkstoffs beschrieben werden?

Das plastische Verhalten von Metallen lässt sich mit Kennwerten aus dem Zugversuch beschreiben. Träger der plastischen Verformung bei Metallen sind Gitterfehler (Versetzungen). Plastische Verformung bedeutet dann Gleiten von Versetungen. Erhöhung der Festigkeit ist damit gleichzusetzen mit Blockade der Versetzungen.  

Unter plastischem Materialverhalten versteht man, dass sich ein Werkstoff nach einer anliegenden Spannung, welche höher als die vorliegende Streckgrenze ist, nicht mehr in die Ursprungslage zurück bewegt.

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Was versteht man unter der Gleichmaßdehnung Ag und wie ändert sich der Spannungs-
Dehnungs-Zustand im Zugversuch nach Überschreiten von Ag?

Man verstaht darunter die gleichmässige Querschnittsabnahme.

Die Gleichmaßdehnung ist beim Zugversuch die auf die Anfangslänge bezogene plastische Längenänderung bei Beanspruchung der Zugprobe mit der Höchstkraft ; diese wird meist bei der Zugfestigkeit erreicht. Die Gleichmaßdehnung gibt an, dass sich die Zugprobe bis zur Höchstkraft nicht einschnürt, sondern gleichmäßig dehnt.

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Worin unterscheiden sich die wahre Spannung und die Nennspannung?

Nennspannung und wahre Spannung   Wird die Probenkraft auf den Querschnitt  So bezogen, so erhält man die  NENNSPANNUNG  σ (gemäß Bild ) Mit zunehmender Belastung verjüngt sich jedoch der Querschnitt entsprechend der augenblicklichen Proben-länge  L. Bezieht man die Probenkraft auf den momentanen Querschnitt  S, so erhält man die  WAHRE Spannung.

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Welchen Einfluss hat eine hohe Umformgeschwindigkeit auf das plastische Materialverhalten?

Warmumformung: großen Einfluss (Fließspannung höher)

Kaltumformung: eher unbedeutend

Eörterung

Die Wirkung des Umformgrades und der Umformgeschwindigkeit wird wesentlich von der Umformtemperatur bestimmt, d.h. von der Tatsache, ob im Kalt- oder im Warmumformgebiet umgeformt wird . Die Grenze zwischen beiden Gebieten ist hier (entgegen der Definition nach DIN 8582, vgl. 1.2) die Rekristallisationstemperatur. Ist die Umformtemperatur niedriger als die Rekristallisationstemperatur, dann verfestigt der Werkstoff mit zu-nehmendem Umformgrad. Bei Kaltumformung hat daher der Umformgrad einen großen Einfluss auf die Höhe der Fließspannung, der Einfluss der Umformge-schwindigkeit ist dagegen unbedeutend.Liegt die Umformtemperatur über der Rekristallisationstemperatur, dann findet eine Warmumformung statt. Der Werkstoff kann parallel zum Umformen rekristallisieren (dynamische Rekristallisation), d.h., e-ventuell auftretende Verfestigungen werden wieder abgebaut. Ist die Umformge-schwindigkeit hoch, dann hat der Werkstoff keine oder nicht genügend Zeit für eine Rekristallisation, so dass eine zeitweilige Verfestigung, eine sogenannte Warmver-festigung, auftritt.Diese Warmverfestigung wird jedoch in der mit einer gewissen Zeitverzögerung statt-findenden Rekristallisation (statische Rekristallisation) abgebaut. Daher hat bei der Warmumformung die Umformgeschwindigkeit einen großen Einfluss und der Umformgrad nur einen geringen Einfluss.

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Auf welchem werkstoffkundlichen Phänomen basiert die Kaltverfestigung?

Kaltverfestigung resultiert aus Versetzungen

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Wann wende ich Rekristallisation beim Umformen an?

Rekristallisationsglühen bewirkt eine Neubildung des Gefüges, wodurch die Kaltverfestigung aufgehoben und dadurch die Fließspannung gesenkt wird.

=> also wenn die Fließspannung gesenkt werden muss

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Wie ist die Rekristallisationstemperatur definiert und welche Einflussgrößen gibt es bei der
Rekristallisation noch zu beachten?

TRekri. ungefähr 0,42 TS

- Umformgrad

- Verformungsgrad

  • Tpri.  ~ 0,42 TS
  • Tsek.   > 0,42 TS
  • 1. Es ist eine Mindestkaltumformung erforderlich, die je nach Werkstoff 1–5 % beträgt.

    Diese Mindestkaltumformung wird auch als kritischer Verformungsgrad bezeichnet.

      2.  Bei sonst gleichen Bedingungen führen geringe Umformgrade zu gröberen Korngröße;

                          durch hohe Umformgrade entstehen feinkörnige Gefüge

                     3.  Mit steigendem Verformungsgrad sinkt die notwendige Rekristallisationstemperatur.

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Aus welchen zwei Spannungszuständen setzt sich eine Spannung zusammen?

Zerlegung in Komponenten normal und tangential zur Schnittfläche:   Normalkomponente: Normalspannung     Tangentialkomponente: Schubspannung

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Wie kann ich den deviatorischen Spannungszustand berechnen?

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siehe Bild!

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Nennen sie bitte zwei bekannte Vergleichsspannungshypothesen?

  • Schubspannungshypothese nach Tresca
  • Gestaltänderungshypothese nach von Mises
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1 Kommentare

  • 22.01.2015
    M. Zurmühlen
    muss verbessert werden
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Erklären sie den Unterschied zwischen einer Dehnung "Epsylon" und dem Umformgrad "Phi".

  • Dehnung beschreibt das elastische Verhalten eines Werkstücks, der Umformgrad ϕ die plastische Dehnung
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Aus welchem Grund lässt sich das Gesetz der Volumenkonstanz in der Umformung
anwenden?

Bei plastischen Fließvorgängen bleibt das
Volumen so gut wie unverändert, daher gilt mit
Annahme der Volumenkonstanz.

1  *b1*l 1 = h0*0*l0