PT+STG
Produktionstechnik Zusammenfassung FS2015 vgl. ZF Rüdlinger
Produktionstechnik Zusammenfassung FS2015 vgl. ZF Rüdlinger
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Cartes-fiches
Schmieden
Ziele
- Änderung der Form
- Änderung der Oberflächenbeschaffenheit (Walzen)
- Änderung bzw. optimierung der Werkstoffeigenschaften
Schmieden
Material für Kaltmassivumformen
- Stahlsorten mit Kohlenstoffgehalt <0.5%
- Legierungsbestandteil ca. 5%
- Vorwiegend Aluminium, z.T. Kupfer, Titan etc.
Schmieden
Material für Warmmassivumformen
- Stähle C-Gehalt <2.06%
- Jegliche Legierungen, welche Knetwerkstoffe sind
- Reagieren auf Druck nicht mit Bruch sondern mit plastischer Verformung
Messtechnik
Messwertbeeinflussung
Mensch: -Qualifikation -Motivation
Messmethode: -Messpunktauswahl -Genauigkeit
Umwelt: -Druck -Temperatur -Luftfeuchtigkeit -Staub/Sauberkeit
Auswertungsmethode: -Mathematische Modelle -Messwertverknüpfung - Statistische Modelle
Messobjekt: -Zügägnlichkeit -Oberfläche -Form -Material
Prüfmittel: -Empfindlichkeit -Messbereich -Zeit/Kosten -Auflösung
Aufnahmevorrichtung: -Stabilität -Geometrischer Fehler -Messunsicherheit -Kalibrierung
Messtechnik
Messunsicherheit
Auswirkungen
- Messunsicherheiten können das Messergebnis verfälschen
- Das Toleranzfeld der Messgrösse wird durch die Messunsicherheit eingeschränkt
- Man sollte möglichst die mittlere Toleranz erreichen
Messtechnik
Messunsicherheit
Welche Messmethode
- Jede Messmethode hat eine andere Messunsicherheit
- Messpunktauswahl (Wo wird gemessen, Wie genau wird gemessen?)
Messtechnik
Messunsicherheit
Messmethoden
Taktile Messtechnik
- Messung durch Antasten
- Schaltende und messende Systeme
- Punktuelle Messung
- Messchieber / Tastschnittgerät
- Mikrometer / Bügelmessschraube
Optische Messtechnik
- Messung durch Bilder
- Flächenhaft bei Scanner
- Berührungslos
- Laser-Scanning / Lichtmessung
- Röntgenmikroskopie
Messtechnik
Filter
Profilfilter
Profilfilter trennen die Messung eines Profils in langwellige (niederfrequente) und kurzwellige (hochfrequente) Anteile auf. Die kurzwelligen Profilanteile bilden die Rauheit des Profils ab und die langwelligen die Mittellinie des Profils (z.B. Welligkeit)
Messtechnik
Filter
Hochpassfilter
Als Hochpassfilter wird ein Filter bezeichnet, der lediglich Frequenzen (Ausschläge der Rauigkeit) die oberhalb einer definierten Grenzfrequenz passieren lässt
Messtechnik
Filter
Tiefpassfilter
Filter der lediglich Frequenzen ( Ausschläge der Rauhigkeit) die unterhalb einer definierten Grenzfrequenz passieren lässt
Messtechnik
P-, R-, W-Profil
lt / ln / lr
Oberflächenprofile – Gesamthöhe des Profils
Mit dem Tastschnittverfahren wird das Profil einer Oberfläche
zweidimensional erfasst.
Das ungefilterte Primärprofil (P-Profil) ist das tatsächlich gemessene
Oberflächenprofil.
Durch dessen Filterung entstehen das Welligkeitsprofil (W-Profil)
und das Rauheitsprofil (R-Profil).
Bestimmende Größe für die Grenze zwischen Welligkeit und Rauheit ist die Grenzwellenlänge
λc (Cut-off).
Es gelten alle Kenngrößendefinitionen sowohl für das Rauheits- als auch das Primär- und Welligkeitsprofil.
Die Kennzeichnung des Profiltyps erfolgt durch die Großbuchstaben P, R oder W. Die Gesamthöhe Pt, Wt bzw. Rt des jeweiligen Profiltyps ist die maximale Höhe zwischen der höchsten Spitze und des tiefsten Tals des Profils der Messstrecke.
Grenzwellenlänge
Die Taststrecke lt ist die Gesamtlänge der Tasterbewegung während des Tastvorgangs. Sie ist größer als die Messstrecke ln, um mit dem Profilfilter das Rauheitsprofil bilden zu können Mit Ausnahme von Rt und Rmr(c) sind die Rauheitskenngrößen innerhalb einer Messstrecke ln definiert. Ermittelt werden sie jedoch als Mittelwert aus fünf Einzelmessstrecken lr. Die Einzelmessstrecke lr entspricht der Grenzwellenlänge λc.
Messtechnik
Rauheitskenngrössen
Rz & Rt & Rmax
Gemittelte Rautiefe (Rz)
Summe aus der Höhe der grössten Profilspitze und die Tiefe des grössten Profiltals innerhalb einer Einzelmessstrecke
Rz reagiert empfindlicher auf Veränderungen der Oberflächenstruktur als Ra
Maximale Einzelrautiefe (Rmax)
Ist die grösste Einzelrautiefe Rz. Das heisst die grösste Differenz zwischen dem tiefsten Tal und der höchsten Spitze einer Einzelmessstrecke
Rautiefe (Rt)
grösste Einzelrautiefe Rz der Gesamtmessstrecke
Messtechnik
Rauheitskenngrössen
Abbott-Kurve
Gibt den Materialanteil in % zur Messstrecke an
Zur Konstruktion der Abbott-Kurve führt man eine gedachte Schnittlinie durch das gemessene Profil von der höchsten Spitze zum tiefsten Punkt. Für jede gedachte Schnitttiefe berechnet man in Prozent den Anteil des geschnittenen Profils bezogen auf die Messstrecke und be-zeichnet diesen als sogenannten Materialanteil (Bild 3).
Messtechnik
Rauheitskenngrössen
Cut-Off (Wellenfilter)
Abhängig von:
- Werkstückoberfläche
- Riefenabstand oder
- den zu erwartenden Rauheitswerten
Gleichzeitig sind damit die Gesamtmessstrecke und die zugehörige Taststrecke gemäss Normen verbindlich geregelt. In der Regel 1/5 der Messstrecke.
Der Cut-Off bestimmt die Frequenz mit welcher das Primärprofil in das R-Profil und W-Profil getrennt wird
Messtechnik
Gestaltungsregeln
Goldene Regel
Messunsicherheit darf nicht mehr als 10% der Toleranz des Messsubjekts sein
Messtechnik
Gestaltungsregeln
Unabhängigkeitsprinzip
Das Unabhängikeitsprinzip besagt, dass jede Toleranzangabe LAge, Form, Massangaben für sich alleine betrachtet werden. (ISO8015)
Falls nichts auf der Zeichnung vermekrt ist, gilt das Hüllprinzip
Messtechnik
Gestaltungsregeln
Hüllprinzip
Das Hüllprinzip besagt, dass die einzelnen Masse miteinander kombiniert werden. Quasi ein additives Verfahren
Verschleiss & Tribologie
Verschleiss
Verschleiss ist der fortschreittende Materialverlust aus der oberfläche eines festen Körpers (Grundkörper), hervorgerufen durch mechanische Ursachen, d.h. Kontakt- und Relativbewegungen eines festen, flüssigen oder gasförmigen Gegenkörpers
Verschleiss & Tribologie
Tribologie
Tribologie ist die Wissenschaft und Technik von aufeinander einwirkenden Oberflächen in Relativbewegung. Sie umfasst das Gesamtgebiet von Reibung und Verschleiss einschliesslich Schmierung, und schliesst entsprechende Grenzflächenwechselwirkungen sowohl zwischen Festkörpern als auch zwischen Festkörpern und Flüssigkeiten und Gasen ein.
Verschleiss & Tribologie
Verschleissarten
Abrasion
Wenn harte Teilchen eines Schmierstoffs oder Rauheitsspitzen eines der Reibungspartner in die Randschicht eindringen, so kommt es zu Ritzung und Mikrozerspanung. Man bezeichnet diesen Verschleiß als abrasiven Verschleiß, Furchverschleiß oder Erosionsverschleiß – letzterer kann auch durch Flüssigkeiten erfolgen. Den durch die Abrasion entstandenen Materialverlust nennt man Abrieb.
Erscheinungsform:
- Kratzer
- Riefen
- Mulden
- Wellen
Verschleiss & Tribologie
Verschleissarten
Adhäsion
Adhäsiver Verschleiß tritt bei mangelnder Schmierung auf. Liegen sich berührende Bauteile bei hoher Flächenpressung fest aufeinander, so haften die Berührungsflächen infolge Adhäsion (auch: Anhangskraft) aneinander. Beim Gleiten werden dann Randschichtteilchen abgeschert. Es entstehen so Löcher und schuppenartige Materialteilchen, die oft an der Gleitfläche des härteren Partners haften bleiben. Diesen Verschleißmechanismus nennt man adhäsiven Verschleiß oder Haftverschleiß.
Erscheinungsarten:
- Fresser
- Löcher
- Kuppen
- Schuppen
- Materialübertrag
Verschleiss & Tribologie
Verschleissarten
Oberflächenzerüttung
Ermüdung (Festigkeitsabnahme) und Rissbildung in Oberflächenbereichen durch tribologische Wechselbeanspruchungen, die zu Materialtrennung und -abtragung führen
Erscheinungsformen:
- Risse
- Grübchen
Verschleiss & Tribologie
Verschleissarten
Tribochemische Reaktion
Die Bildung von Zwischenschichten, z. B. Oxidschichten, infolge chemischer Reaktion und ihre Zerstörung durch Bewegung der Bauteile nennt man Tribooxidation oder Reaktionsschichtverschleiß. Er tritt fast immer zusammen mit adhäsivem Verschleiß auf. Dieser Verschleißmechanismus, der infolge chemischer Reaktion und mechanischer Zerstörung der Reaktionsschicht entsteht, ist eine tribochemische Reaktion. Ein Beispiel für Tribooxidation ist Passungsrost
Erscheinungsformen:
- Reaktionsprodukte
- Schichten
- Partikel
Kolkverschleiss
•Zu hohe Schnittgeschwindigkeit, Vorschub oder beides
• Zu geringer Spanwinkel
• Schneidstoff mit zu geringer Verschleissfestigkeit
• Falsch zugeführte Kühlung
• Schnittgeschwindigkeit und/oder Vorschub oder beides herabsetzen
• Kühlmittelmenge und/oder Druck erhöhen, Zuführung kontrollieren / verbessern
• Kolkfesterer Schneidstoff verwenden
Freiflächenverschleiss
• Zu hohe Schnittgeschwindigkeit
• Hartmetallsorte mit zu geringer Verschleissfestigkeit
• Nicht angepasster Vorschub
• Schnittgeschwindigkeit senken
• Verschleissfestere HM-Schneidstoff wählen
• Vorschub in richtiges Verhältnis zu Schnittgeschwindigkeit und Schnitttiefe setzen
Ausbröckelung
• Zu spröder (verschleissfester) Schneidstoff
• Vibrationen
• Zu hoher Vorschub bzw. Schnitttiefe
• Grosse Lastschwankungen an der Schneide
• Zäheren Schneidstoff verwenden
• Stabilität des Werkzeugs überprüfen
• Vorschub bzw. Schnitttiefe reduzieren
• Schnittgeschwindigkeit erhöhen
Kammriss
• Wechselnde Schneidentemperatur, thermischer Schock
• Falsche Kühlung
• Hochfester Werkstoffe
• Zu hohe Schnittgeschwindigkeit
• Kammrissbeständiger Schneidstoff verwenden
• Kühlschmierstoff reichlich einsetzten, bzw. trocken fräsen
• Schnittgeschwindigkeit
Plattenbruch
• Überlastung der Hartmetallsorte
• Stabilitätsmängel
• Keilwinkel zu klein
• Übermässiger Kerbverschleiss
• Stossartige Schnittkräfteänderung
• Zäheren Schneidstoff verwenden
• Kantenschutzfase verwenden
• Schneidkantenverrundung vergrössern
• Stabilere Geometrie einsetzen
• Vorschub reduzieren
Verschleiss & Tribologie
Hartmetall
Unter Hartmetallen versteht man gesinterte Carbidhartmetalle. Kennzeichnend für die Hartmetalle sind sehr hohe Härte, Verschleißfestigkeit und besonders die hohe Warmhärte. Sie finden daher eine ausgedehnte Anwendung in der Bestückung von Werkzeugen und Teilen für die Zerspanung, spanlose Formgebung und bei reibendem Verschleiß.Hartmetall gehört den Verbundwerkstoffen an.
Hartmetall besteht meistens aus 90–94 % Wolframcarbid (Verstärkungsphase) und 6–10 % Cobalt (Matrix, Bindemittel, Zähigkeitskomponente). Die Wolframcarbidkörner sind durchschnittlich etwa 0,5–1 Mikrometer gross. Das Cobalt füllt die Zwischenräume.
Verschleiss & Tribologie
Aufbauschneide
Eine Aufbauschneide ist eine künstliche Schneide an Bearbeitungswerkzeugen, die durch „Materialaufbackung“ gebildet wird. Sie entsteht bei der Bearbeitung zäher Werkstoffe vor allem bei verhältnismässig kleiner Schnitt- und hoher Vorschubgeschwindigkeit überwiegend an der Span-, aber auch an der Freifläche des Werkzeugs. Ermöglicht wird die Aufbauschneide durch kleinste Werkstoffteilchen, die sich schichtenartig durch Pressschweissung und Klebeerscheinungen zu einer grösseren Materialansammlung aufbauen. Diese weist eine so starke Verfestigung auf, dass sie die Funktion der Schneide übernehmen kann.