Fertigungsverfahren ST FHNW Teil 1

Stahlguss, er ist auch das heisseste Eisengussverfahren das man kennt.

Schülpe -> Beule durch Sandausbrüche / Abbrüche

Lunker -> Hohlraumbildung ( Lufteinschlüsse)

Gusspannungen -> Risse im Guss durch unterschiedliche Erstarrungsgeschwindigkeiten.

Unter Sintern versteht man das Pressen von Pulver unter starkem Druck, sodass es ein festes Werkstück gibt.

Diese Form muss nachträglich noch gebacken werden, damit es eine feste Gefügeverbindung gibt. 

Der Kohlenstoff wird unter sehr hohem Druck gepresst. Dieses Verfahren nennt man heissisostatisches Pressen. Dies bedeutet dass der Druck permanent und von allen Seiten gleichmässig einwirken muss. Durch Zugabe von Gasen wird die homogenität durch Verdrängung garantiert und erzeugt so einen entsprechenden Diamanten.

Beim Sintern wird erst das Pulver verdichtet und dann gebacken, also in zwei Schritten.

Beim HIP wird der Verdichtungsprozess und das Sintern gleichzeitig gemacht.

• Scherschneiden (zerteilung von 2 aneinader vorbeibewegenden Schneiden)
• Messerschneiden ( ein Messer drückt das Medium mit Zugkräften auseinander)
• Beissschneiden ( 2 Keile drücken das MEdium auseinander ( Seitenschneider))
• Spalten ( )
• Reissen  ( Abriss des Mediums ohne sauberen Schnitt)
• Brechen ( abwiegeln des Mediums)

Drehen ist ein spanabtragendes Verfahren mit einer Kreisförmigen Schnittbewegung. Beim Drehen führt in der Regel das Werkstück die rotatorische Hauptbewegung aus, das Werkzeug bewegt sich in Vorschubsrichtung, das kann längsseitig oder in Richtung Zentrum sein.

Vorteil:

Die Schnittkraft wirkt auf direkt Werkstück, welches fest eingespannt ist. Dadurch bricht die Form des Werkstücks nicht aus.

Nachteil:

Die Schneiden müssen immer wieder durch die oberste Schicht in das Material eindringen und sind deshalb schneller verschlissen. Alte Maschinen mit grossen Spindelspiel ohne Kompensation neigen zur Riefenbildung durch das heranziehen des Werkstückes mit der Schneide, deshalb sind alte Maschinen im Gegenlauf besser für Fräsarbeiten geeignet.

Vorteil:

Die Schneide greift langsamer von unten in das Vollmaterial ein, das  ist materialschonender da dass Material oben ausreissen kann. Bei alten Maschinen wird so das Umkehrspiel der Spindel kompensiert, da immer gegenwirkende Kräfte auftreten.

Nachteil:

Material wird mit der Schneidkraft angehoben und muss deshalb sehr fest eingespannt werden.

• Spanbares Werkstück
• Geeignetes Werkzeug, welches härter als das Werkstück ist
• Eine Relativbewegung zwischen Werkstück und Werkzeug, Bsp. Rotation
• Kühlschmierstoff

• Drehen
• Fräsen
• Bohren
• Sägen

Sägen ist Spanen mit rotatorischer oder translatorischer Hauptbewegung mit einem vielzahnigen Werkzeug von geringer Schnittbreite zum Trennen oder Schlitzen von Werkstücken. Die Sägeverfahren werden nach Art des Verwendeten Werkzeuges eingeordnet:

• Bandsägen 
• Bügelsägen
• Kreissägen

Freiwinkel - Sorgt für Abstand zur neu geschaffenen Oberfläche

Keilwinkel - Definiert den Schnittkeil

Spanwinkel - Trennt den Span aus dem Vollmaterial

Ziele sind die Verbesserung der Maß- und Formgenauigkeit sowie die Oberflächenbehandlung, die zur Verbesserung der tribologischen Eigenschaften führt. Das Werkzeug ist im Unterschied zum Schleifen selbstausrichtend, beim Rund-Honen selbst-zentrierend. Das Honen zählt zum Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide.

Bei der Bearbeitung finden zwei Bewegungen statt, eine konstante Drehbewegung und eine wiederholende Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Honwerkzeugs, dieses nennt man Honahle.

- Bessere Oberfläche (Abdichtverhalten)

- Verbesserung der geometrischen Form

Link: https://wiki.uni-due.de/tud/index.php/Honen

Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=478v_EGPgzY

Läppen ist eine Zerspanungstechnologie mit losem Spanwerkzeug, das heisst durch eine Paste oder Flüssigkeit welche abrasive Zusätze (Korund) enthalten. Ein drehender Teller lässt die Werkstücke wie in einem Sonnensystem kreiseln und erreicht dadurch eine sehr genaue und hochwertige Oberfläche. Ideal für die Bearbeitung von Bestandteilen von Zahnradpumpen, Lagerschalen, Hydraulikteilen, etc.

Siehe: https://youtu.be/XiNVS7OgZcw

https://www.precifast.de/laeppen/

https://youtu.be/GcpkiljHAN8

Schleifen ist das abtragen von material durch geometrisch nicht definierte Schnittformen. 

HSS ( Highspeedsteel) 

Arbeitsstahl ( zusammensetzung diverser Metalle Wolfram/Chrom/Cobalt/Molybdän)

Hartmetall ( Wolframcarbid / Kobalt)

Diamant ( Nicht für metallische Stoffe, da sich der Kohlenstoff überträgt und auf den Stahl übergeht)

Bornitrid ( CBN, kubisch kristalines Bornitid) https://de.wikipedia.org/wiki/Bornitrid

Honen 

Läppen

Schleifen

Trommelspanen

Strahlspanen (Sandstrahlen)

1. Schleifen -> Gebundene Körner auf einer Schleifplatte machen schnelle bewegungen auf dem medium in gleichbleibender rotationsbewegung. Strichstruktur

2. Läppen -> Lose Körner mit einer Fllüssigkeit schleifen die oberfläche ( Zahnpasta) in Kreisbewegungen

3. Honen -> Kreuzschliff durch langsame Drehbewegung der Schleifplatten, kombiniert mit einer Auf- und Abwärtsbewegung des Werkzeugs.

• keramisch gebunden
• Metallisch gebunden (Nagelfeile)
• Gummi und Fasern ( Autopoliturscheibe)
• Kunstharz und Fasern ( Trennscheiben)

Die Schleifescheibe wird als Pulvermischung in einer Form gepresst (gesintert) und dann gebacken (gebrannt).

Detaillösung: Der Ablauf der Fertigung von Schleifscheiben kann im Grundsatz in fünf Schritte eingeteilt werden:

1. Mischen der Schleifscheibenmischung
2. Pressen der Mischung zu Rohlingen
3. Trocknen und Brennen
4. Nachbearbeitung
5. Kontrolle der fertigen Schleifscheiben

https://de.wikipedia.org/wiki/Schleifscheibe#Fertigungsprinzipien

Sie ermöglichen den Abtransport des abgetragenen Mediums und führen Schmier- und Kühlmittel mit. 

Schleifscheiben werden konditioniert um die Schleifflächen kontrolliert anzupassen (bsp Zahnradschleifen), die Schleifscheibe wird neu profiliert, damit jeder Schliff möglichst ein gleiches Profil hinterlässt.

Beim Konditionieren wird abgerichtet (profiliere und schärfen) sowie die Schleifscheibe gereinigt, das geschieht mit einem Abrichtdorn.

Durch Vergösserung der Form, damit das Werkstück bei Raumtemperatur die erwartete Endgrösse hat.

• Die äussere Gussform rotiert
• Der Kern eingespart werden, auf die Enden werden meist Kokillen aufgesetzt
• Die Schlacke wandert durch die Verdrängung nach innen
• Materialverdichtung

Link: https://www.duktus.com/de/gussrohrtechnik.html

Um die Reibung möglichst gering zu halten, allenfalls würde sich die Form an den Übergängen zusetzen.

Graphit vermindert ebenfalls die Reibung und isoliert zudem noch die Wärme, muss aber dennnoch gekühlt werden.

Quelle: https://www.tec-science.com/de/werkstofftechnik/stahl-erzeugung-herstellung/stahl-halbzeug-strangguss-blockguss-verfahren/

Metallische und Keramische Werkstoffe

Hartmetall 

Einfache, symmetrische Hohl- oder Vollprofile.

Beim Profilieren wird das ab Rolle gelieferte Metall durch Rollen und Rillen im Durchlauf geformt, und nimmt dabei mit jeder "Profilierungsmassnahme" mehr und mehr die endgültige Endform an. 

CO2 Laser https://de.wikipedia.org/wiki/Kohlendioxidlaser

Neodym Yag Laser https://de.wikipedia.org/wiki/Nd:YAG-Laser

Ein Grünling ist das halbfertige Produkt beim Sintern, wenn es schon gepresst aber noch nicht gebacken ist.

Wirbeln kommt vorallem bei Wellen, grossen Gewinden aus Vollmaterial, Gewindespindeln, Schraubenspindeln für Kompressoren, Pumpenrotoren oder Pumpenwellen für Schneckenpumpen.

Man spannt das Medium in eine Wirbelmaschine ein und lässt das Werkzeug entsprechend um das Medium Wirbeln. 

Knochenschrauben oder Getriebeschnecken sind Typische anwendungsbeispiele

Link: https://www.youtube.com/watch?v=KINbHrN1whU

Link: https://www.youtube.com/watch?v=mrFPPj8pAuc

Räumen ist spanen mit einem vielschneidigen Werkzeug. Das Werkzeug ist immer konisch, die Wirkbewegung gradlinig. 

Link: https://www.youtube.com/watch?v=DP3BUBptqvc

Link: https://www.youtube.com/watch?v=7h6HZ8yUKl4