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Fragenkatalog
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Kartei Details
| Karten | 190 |
|---|---|
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Technik |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 12.08.2014 / 16.10.2014 |
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Erläutern Sie die Erstarrungshistorie des Werkstoffs GJL 250 (3,5 m% C) in allen Einzelheiten!
Habe dazu nicht etwas finden können, außer einen Hinweis auf den Fragenkatalog “Frage 99”
Erläutern Sie die Herausforderungen, die bei der allgemeinen Definititon des
EModuls bei GJL-Werkstoffen vorliegen!
siehe Bild!
Erläutern Sie die Sandverfestigung mit dem CO2 Verfahren!
siehe Bild!
Erläutern Sie die Techniken des Sprühkompaktierens und des Thermitschweißens!
- Sprühkompaktieren: Schmelze wird zerstaubt => hohe T (Geschwindigkeit); kühlt zu Pulver ab;
wird auf Trägermaterial aufgetragen
- Thermitschweißen: Tiegel wird mit Hämatit und Al gefüllt; Initialzündung => Reaktion zu AlOxid
und Eisen; hohe Temeperatur
Erläutern Sie die Verfahren: Schwerkraft-, Druck- und Schleudergießen.
Beim Schwerkraftgießen nützt man die Schwerkraft des Metalls zum Füllen der Form
aus. Die Einströmgeschwindigkeit des Gießwerkstoffes ist abhängig von der
Gießhöhe und von der Ausführung des Eingusssystems (Gießweise und
Umlenkungen); zusammen mit dem verwendeten Anschnittsquerschnitt ergibt sich
der Volumenstrom und somit die Gießzeit für ein bestimmtes Gussstück.
Druck: Wird nicht direkt in die Form gegossen sondern über Kanäle in den Formholraum gepresst.
Schleuder: Schleuderguss ist ein Verfahren zur Herstellung von rotationssymmetrischen Bauteilen. Hierzu wird flüssiges Metall (Schmelze) oder flüssiger Kunststoff (z.B. Gusspolyamid)[1] 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, unter denen die Schmelze erstarrt. Verglichen mit dem statischen Gießverfahren entsteht auf diese Weise ein Gefüge mit wesentlich weniger Poren, Lunkern und einem höherem Reinheitsgrad. Dies führt zu deutlich höherer Festigkeit. Die Außenkontur des Bauteils wird durch die Innengeometrie der Kokille definiert.
Erläutern Sie die Verfahrenstechnik des Thixogießens und deren werkstofftechnischen Vorteile gegenüber den konventionellen Gießverfahren!
- Untereutektische Legierungen in teilflüssigen Zustand
- Druckgießähnliche / schmiedeähnliche Verfahren Rohlinge
werden außen abgekühlt; innen noch flüssig => Rohling noch schmiedbar bzw. umformbar (Druck)
- Feinkörniges Gefüge, wenig Gussfehler, geringe Temperatur, Fertigung kompletter Bauteile, hohe mechanische Elastizität
Erläutern Sie eine sichere Methode, um eine Dichtspeisung im Gussteil ausgehend von dem Anschnitt zu erreichen!
-Kernkreisverfahren
Erläutern Sie Einflussgrößen für die üblicherweise notwendige Oberkastenbeschwerung bei Eisen - Basis -
Sand - Guss!
siehe Bild!
Erläutern Sie folgende Kurzbezeichnungen: GS 235 J1; EN-AC AlSI 7; EN-GJS 400;
EN-GJL X 300 Cr 12; EN-GJL 350-19-S; EN-JL 1011
GS 235 J1:Stahlguss Re = 235 N/mm²; KV min. 27 J bei 10 °C
EN-AC AlSi 7: Al-Gusslegierung mit 7% Si
EN-GJS 400: Kugelgraphit, ferritische Matrix Rm = 400 N / mm²
EN-GJLX 300 Cr 12: Lamellengraphit; hochlegiert mit 12% Chrom Rm=300MPa
EN GJL 350-19-S: Lamellengraphit; Rm = 350 N/mm²; A = 19% (Dehnung) S=?
ENJL 1011: (EN-GJL-150) Lamellengraphit; ferritische Matrix Rm = 150 N/mm²
Erläutern Sie positive Eigenschaften der GJL-Werkstoffe!
-Bruchfestigkeit steigt mit Zugfestigkeit => einzigartiger Zusammenhang
-Gute Dämpfungseigenschaften
-Großer Einsatz bzw. Verwendungsbereich
Für die Herstellung eines Radkörpers betragen die Modellkosten 5000 €, die Schablonenkosten nur 1000 €. Die Formarbeit mit einem Modell ist mit 250 €, die mittels Schablone mit 750 € anzusetzen.
Von welcher Abgusszahl an lohnt sich die Anfertigung eines Modells?
siehe Bild!
Für ein Bauteil mit 200 mm Durchmesser wird die Qualität EN-GJL 350 bestellt. Welche Zugfestigkeit erwarten Sie im Gussstück?
DIN 1561 => im Gussstück 225 N/mm²
Für welche Metalle ist das Druckgießverfahren besonders einsetzbar?
- Niedrig schmelzende NE Metalle
=> Al, Mg, Zn, Cu, Sn- oder Pb-Basis
GJL 300 soll einer Spannungsarmglühung unterzogen werden. Definieren Sie die
Prozessparameter: Temperatur, Zeit und Abkühlungsbedingungen!
- Zeit: Beseitigung von Spannungen
- Glühtemperatur: 500 - 550 °C (unlegiert); 560 - 600 °C (mischlegiert)
- Haltezeit: 1h + 1h je 25 mm Wanddicke
Geben Sie die Berechnungsformel der Leistungsdichte an
U: Spannung
I: Stromstärke
A: Wirkungsquerschnitt der Wärmequelle
η: Wirkungsgrad
H: Heizwert
Q: Brenngasdurchsatz
Gruppieren Sie die Schweißverfahren und geben Sieh ihren mechanisierungsgrad, die Abschmelzleistung und die Energiedichte an.
Schweißverfahren werden in Press- und Schmelzverfahren gruppiert. Bei den Schmelzschweißverfahren kommt es, in Abhängigkeit vom Verfahren und somit auch den Leistungsdichten, zu unterschiedlich ausgeprägten WEZ:
Allgemein gilt: je geringer die Leistungsdichte, desto größer die WEZ
Interpretieren Sie den Kennwert (delta)K0 = 6,7 MPA m^(½) bei einer schwellenden
Beanspruchung von 67 MPA hinsichtlich der ZF-Prüfung eines Gussbauteils!
siehe Bild!
Leiten Sie nachvollziehbar eine Gleichung zur Ermittlung der Schmelzentropie ab!
siehe Bild!
Nenne die Vor- und Nachteile des Sprühkompaktierens!
Vorteile
Die Vorteile des Sprühkompaktierens entstehen aus der hohen Abkühlungsgeschwindigkeit. Diese liegt mit 1000 bis 10000 K/s nur leicht unter den Abkühlungsgeschwindigkeiten der Pulvermetallurgie, aber mehrere Größenordnungen über den Abkühlungsgeschwindigkeiten von klassischen Gießverfahren. Dadurch werden die Möglichkeiten der Metallurgie gegenüber den Gießverfahren erheblich erweitert. Durch das Sprühkompaktieren lassen sich Legierungen herstellen, die man weder mit der Gießereitechnik noch mit der Umformtechnik herstellen könnte. Sprühkompaktierte Stähle haben ein besonders homogenes Werkstoffgefüge, Seigerungen lassen sich weitgehend vermeiden. Spezielle Gefügebestandteile, die man zum Erreichen besonderer Werkstoffeigenschaften benötigt, wie z.B. Mangansulfide oder Carbide lassen sich beim Sprühkompaktieren wesentlich feinkörniger herstellen, als bei der Gießtechnik. In der Folge werden Festigkeit und Zähigkeit verbessert. Auch bei Aluminium- und Magnesiumlegierungen lassen sich durch das Sprühkompaktieren besonders leistungsfähige Legierungen mit hohen Festigkeiten und Temperaturfestigkeiten herstellen.
Nachteile
Ein Nachteil des Sprühkompaktierens besteht in den Sprühverlusten (overspray). Wie in der Lackiertechnik ist es unvermeidlich, dass ein gewisser Anteil des Sprühstrahls sein Ziel verfehlt. Ein weiterer potenzieller Nachteil besteht darin, dass sich ein 100 % porenfreier Werkstoff mit dem Sprühkompaktieren normalerweise nicht herstellen lässt.
Nenne typische Fehler beim Sandguss deren Ursachen und deren Vermeidung?
-Ungleiche Wandicken von Bohrungen, die durch einen Kern vergossen werden, entstehen durch Kernversatz
-Ein dicker Teilungsgrat wird durch Teilungsversatz verursacht
-In diesem Zusammenhang entstehen meist auch Druckstellen. Die Form wird beim Zulegen bevorzugt in der Teilung auch durch den Kern eingedrückt.
-Weit in der Formhälfte hineinragende Wände sind "getrieben", weil der Formstoff dort nicht ausreichend stark verdichtet wurde.
-Durch zu schwach gekerbte Anschnittquerschnitte brechen beim Abschlagen der Speiser Teile des Gusswerkstücks mit heraus.
-An weit von den Angüssen entfernten Stellen entfernten Stellen können Metallstöme so weit abgekühlt sein, dass sie beim Aufeinanderstoßen nicht mehr verschweißen und rinnenartige Vertiefungen auf der Oberfläche, d.h. Kaltschweißungen bilden.
-Schülpen können an allen Oberflächenpartien außen und innen am Gussstück vorkommen
-Angebrannter Formstoff sitzt bevorzugt an den Heißesten Stellen des Gussteils, z.B. dicht neben den Anschnitten.
Nennen Sie Beispiele für die Anwendung der Werkstoffe GJL 350 und GJL 150!
- GJL 150: Guss für den allgemeinen Maschinenbau; Baumaschinenguss, Ofenguss
- GL 350: Kompressorenguss, Hochdruckzylinder, Fahrzeugguss
Nennen Sie den Zweck des Schweißens:
Verbinden: Verbinden ist Schweißen von zwei oder mehr Teilen zu einem Ganzen (Schweißteil, unlösbare Verbindung)
Auftragen:
Panzern: ist ein örtlich begrenztes Beschichten mit einem Werkstoff zum Erzielen eines erhöhten Verschleißwiderstandes.
Plattieren: ist ein großflächiges Beschichten eines Grundwerkstoffes mit einem Werkstoff erhöhter chemischer Beständigkeit (Korrosion, Hitze) oder besonderer physikalischer Eigenschaften (elektrische Leitfähigkeit).
Puffern: ist das Zwischenbeschichten mit einem Werkstoff, der eine metallurgisch günstige Verbindung zwischen Grundwerkstoff und Beschichtungswerkstoff ermöglicht.
Nennen Sie die benötigte Analyse für eine GJL - Qualität mit relativ guter
Korrosionsbeständigkeit gegenüber H2SO4-, HNO3- und HCL - haltigen Medien!
- Benötigte Analyse: 2,7 - 2,8 % C; 1,7 - 2,1 % Si; 1,8 - 1,8 % Cr; 15,0 - 19,0 % Ni
Nennen Sie die benötigte Größenordnung der Unterkühlung bei einer homogenen und einer heterogenen Keimbildung!
siehe Bild!
Nennen Sie die Berechnungsformel für die Streckenenergie
E: Streckenenergie
U: Schweißspannung
I: Schweißstromstärke
νs: Schweißgeschwindigkeit [cm/min]
ηeff: relativer thermischer Wirkungsgrad
Nennen Sie die Hauptgruppen der Fertigungstechnik
Urformen
Umformen
Trennen
Fügen
Beschichten
Stoffeigenschaften ändern
Nennen Sie Einflussgrößen, die eine möglichst feinkörnige Erstarrung einer technischen Legierung ermöglichen!
- Hohe Abkühlgeschwindigkeit T (Geschwindigkeit) steigt
- Hohe Unterkühlung deltaT steigt
- Hohe Anzahl von Fremd- oder eigenen Keimen erforderlich
Nennen Sie Gießeigenschaften und die davon abgeleiteten typischen Gussfehler!
Fließ und Formfüllungsvermögen => Nichtauslaufen, Kaltschweißen, Lunker
Gasaufnahme => Gasporosität
Schwindung, Schrumpfung => Lunker, Kaltrisse, nicht maßhaltig
Warmrissneigung => Warmrisse, Lunker
Penetrationen => Rauigkeit, Schulpen
Seigerungen => nicht maßhaltig bearbeitbar, Korrosion
Nennen Sie je einen Literaturhinweis der a) kompakt über die Gießereitechnik, b) zusammenfassend über Guss Werkstoffe, c) übersichtlich über Gussund Gefügefehlter informiert!
- Literaturfrage => Unwichtig / Unbeantwortet
Nennen Sie Nahtfehler!
- Porosität
- Oxideinschlüsse
- Risse
- Wolframeinschlüsse
- Kupfereinschlüsse
- Wasserstoffeinlagerungen
- Schlackeneinschluss
- Einbrandkerben
Nennen Sie Prüfverfahren der Werkstoffund der Bauteilprüfung, die im Rahmen der Qualitätssicherung in der Gießereiindustrie eingesetzt werden!
- Werkstoffprüfung: Röntgen, Ultraschall, Magnet- und Penetrationsverfahren
- Bauteilprüfung: Zug-, Kerbschlag und Biegeversuch
Nennen Sie QS Maßnahmen bei der Herstellung von GJL Guss Bauteilen!
- Überprüfung der metallischen und nicht metallischen Einsatzstoffen
- Ausgangkontrolle der Gussstücke
- Werkstückund Werkstoffprüfung; vor allem Zerstörungsfreie Prüfverfahren
Nennen sie Typen von Elektrodenumhüllungen
A = sauer (Hauptbestandteil Erz, als reiner A Typ nicht mehr vorhanden)
R = Rutil (Universalelektrode, Hauptbestandteil Tio2)
RR = Rutil, dick
RA = rutilsauer
C = Zellulose (für Füllnähte, Hauptbestandteil Zellulose)
R(C) = Rutilzellulose
RR(C)= Rutilzellulose, dick
B = basisch (reißfeste Nähte im Kesselbau, Hauptbestandteil Flussspat)
R(B) = Rutil mit basischen Anteilen
RR(B) = rutilbasisch, dick
Nennen Sie Vor- und Nachteile des Klebens
Vorteile: verbinden gleicher und ungleicher Werkstoffe
Keine ungünstigen Werkstoffbeeinflussungen durch Oxidation, Ausglühen o.ä. da keine oder nur geringe thermische Beanspruchung
Dichte, Spaltfreie und isolierende Verbindung
Keine Querschnittsminderung
Gleichmäßige Kraftverteilung
Schwingungsdämpfend
Stoffschlüssige Verbindung unterschiedlicher Bauteile
Nachteile: meist aufwändige Oberflächenbehandlungen nötig
Lange Abbindezeiten bis zur Endfestigkeit
Kriechneigung bei Langzeitbeanspruchung
Geringe Warm- und Zeitstandsfestigkeit
Zerstörungsfreie Prüfung meist nicht möglich
Klebgerechte Konstruktion nötig (große Überlappungen, etc.)
Nennen Sie Vorteile einer Schweißverbindung gegenüber einer Nietverbindung
Günstiger Kraftfluss (keine Überlappung)
Gewichtsreduktion (25%-60%)
Geringere Korrosionsanfälligkeit
Höhere Festigkeit
Kerbwirkung geringer
Nennen Sie zwei wesentliche gießtechnische Formgebungsverfahren zur Herstellung von Kunststoff Bauteilen!
- Spritzguss
- Extrudieren
Rohre aus unlegiertem Stahlguss und einer Innenauskleidung aus 1.4301 sind herzustellen. Nennen Sie eine sinnvollerweise anzuwendende Gussmethode!
- Kokillengießverfahren
Schwindmaße sind keine Konstanten, sie sind abhängig von:
-dem Erstarrungsmodul M des Gussstücks
-der Wärmeleitfähigkeit des Formstoffs
-dem Wärmeinhalt des Gusswerkstoffs
Skizzieren Sie den Verlauf der freien Enthalpie bei der Erstarrung einer mit deltaT unterkühlten Schmelze in Abhängigkeit von dem Keimradius!
siehe Bild!
Skizzieren Sie eine Anlage zur Herstellung von Turbinenschaufeln aus Einkristallen!
siehe Bild!
