Produktionsverfahren
Lernerfolgsfragen
Lernerfolgsfragen
Set of flashcards Details
| Flashcards | 101 |
|---|---|
| Students | 21 |
| Language | Deutsch |
| Category | Technology |
| Level | University |
| Created / Updated | 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).
Nennen sie die Kriterien nach Westkämper zur Auswahl eines geeigneten Fertigungsverfahrens?
siehe Bild!
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.
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,..)
Nennen sie die sechs Hauptgruppen der Fertigungsverfahren und geben zu jeder Hauptgruppe ein Beispielverfahren an.
- Urformen (Gießen, Sintern)
- Umformen (Walzen, Schmieden, Biegen)
- Trennen (Drehen, Fräsen, Bohren, Schneiden, Erodieren)
- Fügen (Schrauben, Schweißen, Kleben, Schrumpfen, Nieten)
- Beschichten (Lackieren, Vakuumbedampfen)
- Stoffeigenschaften ändern (Glühen, Einsatzhärten, Nitrieren)
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 Trocknung, Abkühlung 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 Volumen. Abmessungen und Gestalt können sich dabei ändern.
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.
Diskutieren sie die Gefügeentstehung und -ausbildung für ein Gussstück, das a) in einer
Dauerform und b) in einer Sandform abgegossen wurde.
-
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.
Wie lässt sich das Kristallwachstum beeinflussen?
Durch:
- Keimanzahl
- Abkühlgeschwindigkeit
- Richtung der Wärmeabfuhr
Nennen und erläutern Sie unterschiedliche Verfahren zur Kernherstellung!
-
Beschreiben Sie die vorgestellten Gießverfahren und nennen Sie typische Bauteile
– Sandguss (Hand- und Maschinenformen)
– Maskenformverfahren
– Vollformguss
– Feinguss
– Kalt- und Warmkammerdruckguss
– Niederdruck-Kokillenguss
-
Worin unterscheidet sich das Umformen vom Verformen?
Umformen: mit Beherrschung der Geometrie
Verformen: ohne Beherrschung der Geometrie
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
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
Nennen Sie einen Grundlagenversuch für die Fließkurvenermittlung!
Zugversuch
Das Materialverhalten kann in zwei Bereiche unterteilt werden. Wie heißen diese?
plastisches und elastisches Materialverhalten
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
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.
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.
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.
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.
Auf welchem werkstoffkundlichen Phänomen basiert die Kaltverfestigung?
Kaltverfestigung resultiert aus Versetzungen
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
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.
Aus welchen zwei Spannungszuständen setzt sich eine Spannung zusammen?
Zerlegung in Komponenten normal und tangential zur Schnittfläche: Normalkomponente: Normalspannung Tangentialkomponente: Schubspannung
Wie kann ich den deviatorischen Spannungszustand berechnen?
siehe Bild!
Nennen sie bitte zwei bekannte Vergleichsspannungshypothesen?
- Schubspannungshypothese nach Tresca
- Gestaltänderungshypothese nach von Mises
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.
h 1 *b1*l 1 = h0*b 0*l0
Was ist ein tribologisches System?
Tribologie (griechisch: Reibungslehre) befasst sich mit der wissenschaftlichen Beschreibung von Reibung, Verschleiß und Schmierung sowie der Entwicklung von Technologien zur Optimierung von Reibungsvorgängen, die auch als "wechselwirkende Oberflächen in relativer Bewegung" oder "tribologisches System" bezeichnet werden.
Aus Skript: "Interaktion zwischen Werkzeug und Werkstück wird durch das Tribosystem beschrieben."
Nennen sie bitte zwei Reibungsgesetze.
siehe Bild!
Welche vier Verschleißmechanismen kennen sie?
Adhäsion
Oberflächenzerrüttung
Abrasion
Tribochemischer Verschleiß
In Abhängigkeit von der Halbzeuggeometrie wird zwischen der Massiv- und
Blechumformung unterschieden. Nennen Sie weitere Unterschiede zwischen der Massivund
Blechumformung!
Blechumformung bis 10mm Blechdicke.
Bei Blechumformung liegt beim Umformen eine konstante Wanddicke vor.
Bei der Massivumformung liegen sehr große Massiv und Wanddickenänderungen vor.
Nennen Sie drei Beispiele für massivumgeformte Bauteile!
Schwenklager
Gelenkwelle
Kurbelwelle
Getriebewelle
Zahnräder
Antriebswelle
Achszapfen
Radträger
Turbinenschaufel
Welche Vorteile bietet die Umformtechnik gegenüber der Zerspanung bei der
Bauteilfertigung?
- Die Massivumformung erlaubt ein Materialersparnis von bis zu 70% gegenüber der zerspanenden Fertigung.
- Die Massivumformung erlaubt Funktionsintegration => z.B. Stabilität und Dichtheit
- Ausgangsmaterial ist in der Regel frei von Innenfehlern (keine Lunker!)
- Faserverlauf wird häufig in Richtung der Haupt-belastung des Bauteils ausgerichtet Gute Zähigkeit geschmiedeter Bauteile, da die Werkstoffe duktil sind und nicht durch Gewaltbruch versagen sondern verformen plastisch -> Restfunktionalität in Crash-Situationen
Nennen sie bitte die Verfahrensschritte zur Vorbehandlung von Rohteilen beim
Kaltfliesspressen.
Form: Scheren, Sägen, Schneiden,…
Abmessung: Setzen, Zentrieren,…
Gefüge: Weichglühen, GKZ-Glühen,…
Oberfläche: Phosphatieren, Beseifen,…
genauere beschreibung ??
In welcher Weise beeinflusst der Spannungszustand das Umformvermögen eines
Bauteils?
Im Allgemeinen gilt, dass das Formänderungsvermögen eines Werkstoffs bei negativen Werten
von "Sigma"m (hydrostatischer Druck) größer ist als bei positiven (hydrostatischer Zug) und dass bei negativem
Wert "Sigma" m das Formänderungsvermögen umso größer ist, je größer der Betrag von "Sigma" m ist.
-> je höher der Spannungszustand ist, desto geringer ist das Umformvermögen.
In welchen Temperaturbereichen spricht man bei Stahl von Kalt- und Warmumformung?
Kaltumformung (T = RT):
Umformen ohne Anwärmen, d.h. bei einer Rohteiltemperatur von 20 °C.
Aufgrund des begrenzten Formänderungsvermögens sind hohe Umformkräfte erforderlich. Es ist eine hohe Maßgenauigkeit erreichbar.
Halbwarmumformung (T < TRK):
Umformen nach Anwärmen, Rohteiltemperatur bei Stahl von 650 °C bis 900 °C. Durch
reduzierte Zunderbildung und Verzug kann zur Warmumformung im verbesserte Maßgenauigkeit erreicht werden.
Warmumformung (T > TRK):
Umformen nach Anwärmen, Rohteiltemperatur bei Stahl von 1000 °C bis 1250 °C. Kraft zur Umformung 8- bis 10-mal geringer als bei der Kaltumformung. Es sind sehr große Formänderungen erreichbar!
Vergleichen Sie die Verfahren der Kalt-, Halbwarm- und Warmumformung indem Sie für
jede Verfahrensgruppe zwei Vor- und Nachteile nennen!
Vor- und Nachteile der Kaltumformung:
V: Geringere Werkzeugbaustoffkosten als bei Warmumformung
V: Geringer Einfluss der Umformgeschwindigkeit
V: Kein Energieaufwand für die Erwärmung
V: Keine Maßfehler durch Schwindung
V: Hohe Oberflächengüte
V: Festigkeitssteigerung des Bauteils durch Kaltverfestigung
V: keine Werkstoffverluste und Nachbehandlungen durch Zunderbildung
V: keine spanende Nachbearbeitung erforderlich
N: Großer Kraft- und Arbeitsbedarf => Begrenztes Werkstoffspektrum und begrenzte Bauteilgrösse
N: Begrenztes Umformvermögen
N: Häufig aufwendige und umweltbelastende Schmierung erforderlich (Schmierstoffauftrag Phosphatieren)
Vor- und Nachteile der Halbwarmumformung:
V: Festigkeitssteigerung des Bauteils
V: kleine Toleransbereiche
V: hohe Oberflächengüte
N: Energieaufwand für die Erwärmung
N: hohe Fließspannung
Vor- und Nachteile der Warmumformung:
V: geringer Kraft- und Arbeitsbedarf auf Grund der temperaturabhängigen Werkstoffentfestigung
V: großes Umformvermögen
N: hoher Energieaufwand für die Erwärmung
N: hohe thermische Belastung der Werkzeuge
N: hohe Werkzeugbaustoffkosten
N: Maßfehler durch Schwindung
N: Werkstoffverlusste und Nachbehandlungen wegen Zunderbildung
