Fertigungsverfahren ST FHNW Teil 1

Haupttechnologie -> Das sind die mit einem Fertigungsverfahren herstellbaren Größen, Formen und die bearbeitbaren Werkstoffe.

Fehlertechnologie -> Das sind die durch die Fertigung bedingten Fehler des Maßes, der Form, der Lage und der Oberfläche (Fehlergeometrie).

Wirtschaftlichkeit ->  Unterschied in 3 Kategorien

• Transferstrasse |Hohe produktivität (Grosse Serien), nicht sehr flexibel da hochspezialisiert
• Bearbeitungszentrum |ausgeglichene Produktivität (Mittlere Serien), mittlere Flexibilität
•  Maschinenpark | höchste Flexibilität (Einzelteile fertigen), sehr hohe Flexibilität

Anpassung der Arbeit an den Menschen->  Möglichst geringe Belastung (Umwelt/Mensch)

Man erwartet:

• Messwert 
• Einheit zum entsprechenden Messwert.

• Grober Fehler ( Unachtsamkeit/Unwissen)
• Systematischer Fehler ( falsche Kalibrierung/ Alterung von Messeinheiten)
• Zufälliger Fehler ( zufällige Prozesse/Rauschen von Sensoren / Wärme etc)
• Kippfehler ( Abgenutztes Messittel)
• Paralaxe Fehler ( Ablesefehler)
• Wärmeausdehnung ( Wenn die Werte von mech. Messwerkzeugen durch Umgebungseinflüsse verfälscht sind)
• Unterschiedliches Messen ( nicht parallel, Winkelfehler, nicht reproduzierbar (man sollte immer gleich messen))

• Als Passung wird im Maschinenbau die maßliche Beziehung zwischen zwei Teilen bezeichnet, die ohne Nacharbeit zusammenpassen sollen.
• zB Kugellageraussenring
• Passungen ermöglichen Austauschbarkeit von bsp Wellen unterschiedlicher Hersteller

Beispiel: Löcher für Passsitz (Verbindung mit Stiften), Sitze für Kugellager (Presssitz), Schrumpfverbindungen für Wellen.

Die Auslegung und jeweilige Grösse des Toleranzfeldes. Die Ausgangslage ist entweder die Einheitswelle oder die Einheitsborung, welche dann mit dem passenden Toleranzangaben ein passendes Gegenstück erhält.

Grosse Buchstaben - H - Toleranz für die Einheitsbohrung im Werkstück (Innenmass)

Kleine Buchstaben - k - Toleranz für die Einheitswelle (Aussenmass)

Siehe Link: https://wiki.uni-due.de/tud/index.php/ISO-Passsystem

1. Grosse Buchstaben -> Bohrung Innenmasse 
2. Kleine Buchstaben -> Aussenmasse

--> Siehe Frage 11!

Das kleine h und das grosse H.

Bohrung ist immer gleich (konstant), Passung wird mit der Welle angepasst. Wirtschaftlicher als wenn jeweils Welle und Bohrung angepasst werden muss! 

--> Tiefe Kosten, ersetzbare Einzelteile und einheitliche Standards

Die Einheitswelle gehört zu den Passungssystemen im Maschinenbau, durch die die größere Anzahl von Toleranzen vermieden werden soll. Bei der Einheitswelle wird die zu einer Passung gehörende Welle einheitlich gefertigt, die zugehörige Toleranz dagegen in die Bohrung verlagert.

Dabei wird für die Einheitswelle ein Rundmaterial verwendet, das bereits bei seiner Fertigung auf das Endmaß gebracht wurde. Die auf der Welle montierten Bauteile werden individuell, etwa durch Bohren auf Maß und gewünschte Passung (zum Beispiel Presspassung, Spielpassung), gefertigt.

Die Bohrungen sind immer gleich, durch das wird Material, Aufwand, Messmittel und Werkzeug eingespart.

1. Urformen
2. Umformen
3. Trennen
4. Fügen
5. Beschichten
6. Stoffeigenschaften ändern

Beim Urformen wird aus einem formlosen Stoff ein fester Körper hergestellt, man kann dieses Vorgehen auch Giessen nennen.

Ein flüssiges Material wird mit Formen während des Abkühlens in einen definierten Zustand (Aussenform, Materialgüte, Eigenschaften, Masse,...) gebracht.

Unter dem Begriff „Umformen" wird eine gesteuerte, plastische Formänderung eines Werkstücks verstanden, wobei weder zusätzliches Material aufgetragen noch überschüssiges entfernt wird. Die Umformung ist daher ein volumenkonstanter Prozess.

Dies sind Vorgänge wie (Walzen, Fliesspressen,Strangpressen, Schmiedprozesse,...)

Mit Trennen werden in der Fertigungstechnik die Fertigungsverfahren bezeichnet, bei denen vom Werkstück etwas abgetrennt wird. Neben einem Reststück entstehen dabei meistens Späne.

Bsp. Sägen, Schneiden, Fräsen, Drehen, ....

Beim Fügen werden zwei oder mehr feste Körper, die Fügeteile, mit geometrisch bestimmter Gestalt dauerhaft verbunden (gefügt).

Dies kann eine mechanische Verbindung durch Kleben, Nieten, Löten (Weich- oder Hartlöten), oder Schweissen sein.

• Dauerform
• Verlorene Form 

• Keine Zerstörung der Form 
• Mehrfache Verwendung der Form möglich
• Diese Anwendung ist die wirtschaftlichste Fertigung grosser Serien von massgleichenr Gussrohlingen

Kokillen sind wiederverwendbare Formen zum Gießen (Kokillengießverfahren) von Metallen und Legierungen. Eine Kokille kann beim Blockguss unten geschlossen oder beim Strangguss unten offen sein.

Es ist eine wiederverwendbare Form.

Schleuderguss ist ein Gießverfahren zur Herstellung von rotationssymmetrischen Bauteilen (z. B. gusseiserne Rohre für Wasser und Abwasser). Hierzu wird flüssiges Metall (Schmelze) in eine um ihre Mittelachse rotierende Gussform (Kokille) gefüllt. Durch reibungsbedingte Schubkräfte wird die Schmelze ebenfalls in Rotation versetzt und durch die Zentrifugalkraft an die Kokillenwand gepresst. Die Drehzahl der Kokille wird so gewählt, dass hohe Zentrifugalkräfte wirken. Verglichen mit statischen Gießverfahren erstarrt die Schmelze auf diese Weise zu einem Gefüge mit wesentlich weniger Poren, Lunker wandern nach innen, höherem Reinheitsgrad und höherer Festigkeit. Die Außenkontur des Bauteils wird durch die Innengeometrie der Kokille bestimmt. Ein Kern ist nicht unbedingt notwendig und Übergangselemente können gleich mitgegossen werden (Nut für Dichtlippe, Innen- oder Aussengewinde,...)

Stranggiessen ist ein kontinuierliches Gießverfahren zum Herstellen von Halbzeug aus Eisen- und Nichteisenlegierungen. Beim Stranggießen wird das Metall durch eine gekühlte bodenlose Kokille gegossen und mit erstarrter Schale und meist noch flüssigem Kern nach unten, seitwärts oder oben abgezogen. Nach dem Durcherstarren wird der Strang geteilt.

Anwendbar für : Einfache Symetrische Voll/Hohlprofile 

Es besteht eine entsprechende Form und das flüssige Metall wird unter hohem Druck in die vorgeheizte Form gepresst / gedrückt.

--> Aluminiumdruckguss für Motorenteile oder Getriebeteile

- Die Form ist eine Einzelanfertigung  nach dem Guss muss diese zerstört werden.(Einzigartigkeit)

- Erlaubt die Herstellung von komplexen Modellen (Innenkanäle, Aufnahmestücke für die spanende Verarbeitung)

- Um die Form herzustellen wird meist Sand eingesetzt.

Beim Nassguss ist eine gewisse Restfeuchtigkeit in der Gussform vorhanden, dies ist so gewollt und einberechnet.

Beim Trockenguss muss die Form total ausgehärtet (getrocknet) sein. Dadurch entstehen keine Einschlüsse von Gasen .

Der Speiser hat mehrere Aufgaben, die wichtigsten:

- Füllstandskontrolle

- Druckausgleich

- Entlüftung (Gas- und Feuchtigkeitsverdrängung)

- Reservoir für Schwindungsausgleich

- Schmutzauslass

- Gewünschte Position des Lunkers

• Schleuderguss
• Strangguss
• Druckguss
• Nassguss 
• Trockenguss
• Sandguss
• Vakuumguss ( Vorallem in Japan)
• Feinguss

Link: https://de.wikipedia.org/wiki/Feingie%C3%9Fen

• Schülpe ( Ausbruch der Form durch Restfeuchte oder Verdampfung/ Verunreinigung)
• Versetzter Guss( Wenn die Form oben/unten nicht sauber zusammengeführt ist (Osterhase)), Versatz der Gussnaht
• Lunker (Beim Erstarren kann durch Schwund des Metalls Lunker enstehen ( auch Hohlräume möglich) mit Hilfe der Speiser können diese verschoben werden, aber nicht verhindert).
• Rissbildung durch Gussspannung 

Diese benötigt man um Lunker im Speiser zu vermeiden oder am richtigen Ort zu positionieren, da mit dieser Methode gewährleistet werden kann dass das Metall während des Auskühlens mit flüssigem Stahl nachgespiesen wird. Oft sind diese geometrischen Formen Kreise, Kugeln oder spezielle Flussoptimierte Formen welche eingefügt werden. 

• Sandformguss
• Strangguss mit Kokille
• Druckguss
• Feinguss

• Bild 1 Äussere Globulitenzone (kleine Kugeln / enges Muster auf der Oberfläche)
• Bild 2 Stängekristalle (langgezogene Struktur)
• Bild 3 Innere Globuliten (kleine Kügelchen/ enges Muster im Metall)

1. Fertigteilzeichnung
2. Kokillenbau
3. Giessen
4. Erstarren
5. Entformen
6. Putzen
7. ggf Glühen
8. Endkontrolle
9. Versandfertiges Gussstück

Es gibt den Guss wo die Gussform aufgeheizt wird, und bei der sie nicht aufgeheizt wird. 

Man unterscheidet zwischen Kaltkammer- und Warmkammerguss.

Feinguss oder "lost wax process"

• Form für Wachsmodell erstellen
• Wachsmodelltraube zusammenstellen
• Schlicker/ Slury auftragen
• In Sand einbetten
• Erhitzen um das Wachs auszuschmelzen
• (Sand) Form brennen
• Gussmasse eingiessen
• Erstarren lassen
• Ausbetten
• Gussteile von der Traube trennen,reinigen und entgraten

Die Form ist vor dem Guss «voll», das heisst, die Gussmasse wir eingegossen und dann verdampft das Model, welches in der Form ist. Das Model ist meist aus Schaumstoff o.ä. welches beim Kontakt mit dem heissen Gussmaterial verdampft.