Fertigungstechnik (eBook)

A. Herbert Fritz, Günter Schulze (Herausgeber)

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2010 | 9. Auflage
524 Seiten
Springer-Verlag
9783642128790 (ISBN)

Infos

Die Wirtschaftlichkeit der industriellen Produktion hängt von der richtigen Auswahl der Fertigungsverfahren ab. Kostensenkung und Steigerung der Produktivität sind aber nur möglich, wenn Produktionsplaner, Fertigungstechniker und Konstrukteure über die neuesten Entwicklungen informiert sind. Die 9. Auflage des 'Klassikers der Fertigungstechnik' berücksichtigt neueste Literatur und Normen und wurde erweitert: um neue Abschnitte zum Stranggießverfahren und zum Thixogießen von Aluminiumlegierungen sowie zur Entwicklung des Rapid Manufacturing.

Professor Dr.-Ing. A. Herbert Fritz lehrte Fertigungsverfahren und Werkstoffprüfung an der Technischen Fachhochschule Berlin, jetzt Beuth-Hochschule für Technik Berlin. Er leitete dort 20 Jahre das Labor für Produktionstechnik.

Professor Dr.-Ing. Günter Schulze befasst sich bevorzugt mit metallurgischen und verfahrenstechnischen Grundlagen der Schweißtechnik. An der Technischen Fachhochschule Berlin lehrte er Werkstoffkunde und Fertigungstechnik.

Inhalt

Autorenverzeichnis 5
Vorwort zur neunten Auflage 6
Inhalt 9
1 Einführung 19
2 Urformen 22
2.1 Urformen durch Gießen 22
2.1.1 Grundbegriffe der Gießereitechnologie 22
2.1.1.1 Formen und Formverfahren 23
2.1.1.2 Formverfahren mit verlorenen Formen 25
2.1.1.3 Dauerformverfahren 26
2.1.1.4 Schmelzen 27
2.1.1.5 Gießen 27
2.1.1.6 Putzen 29
2.1.1.7 Wärmebehandlung 30
2.1.1.8 Qualitätsmanagement 30
2.1.1.9 Konstruieren mit Gusswerkstoffen 32
2.2 Metallkundliche Grundlagen des Gießens 32
2.2.1 Entstehung der Gussgefüge 32
2.2.2 Stoffzustände 32
2.2.3 Keimbildung und Impfen 34
2.2.3.1 Homogene Keimbildung 34
2.2.3.2 Impfen der Schmelze 35
2.2.4 Kristallformen 36
2.2.4.1 Globulare Kristallformen 38
2.2.4.2 Säulenförmige Kristalle 38
2.2.4.3 Dendritische Kristallformen 39
2.2.5 Erstarrungstypen 39
2.2.6 Isotropes, anisotropes und quasi-isotropes Verhalten von Gusswerkstoffen 40
2.3 Gusswerkstoffe 41
2.3.1 Eisengusswerkstoffe 41
2.3.1.1 Gusseisen 42
2.3.1.2 Temperguss 48
2.3.1.3 Stahlguss 50
2.3.2 NichteisenGusswerkstoffe 52
2.3.2.1 LeichtmetallGusswerkstoffe 53
2.3.2.2 SchwermetallGusswerkstoffe 56
2.4 Gießbarkeit 57
2.4.1 Fließund Formfüllungsvermögen 58
2.4.2 Schwindung ( Schrumpfung) 59
2.4.3 Warmrissneigung 62
2.4.4 Gasaufnahme 64
2.4.5 Penetrationen 65
2.4.6 Seigerungen 66
2.4.7 Fehlerzusammenstellung bei Sandguss 67
2.5.1 Formverfahren mit verlorenen Formen 67
2.5 Formund Gießverfahren 67
2.5.1.1 Tongebundene Formstoffe 68
2.5.1.2 Kohlensäure-Erstarrungsverfahren ( CO 77
2.5.1.3 Maskenformverfahren 78
2.5.2 Formverfahren mit verlorenen Formen nach verlorenen Modellen 82
2.5.2.1 Feingießverfahren 82
2.5.2.2 Vollformgießverfahren 84
2.5.3 Formverfahren mit Dauerformen 85
2.5.3.1 Druckgießverfahren 85
2.5.3.2 Kokillengießverfahren 90
2.5.3.3 Schleudergießverfahren 92
2.5.3.4 Stranggießverfahren 93
2.6.2 Gestaltungsregeln 94
2.6 Gestaltung von Gussteilen 94
2.6.1 Allgemeines 94
2.6.3 Gießgerechte Gestaltung 95
2.6.4 Beanspruchungsgerechte Gestaltung 102
2.6.5 Fertigungsgerechte Gestaltung 104
2.6.6 Normung von Erzeugnissen aus Gusseisen 107
2.6.7 Normung von Erzeugnissen aus Stahlguss 107
2.7 Urformen durch Sintern ( Pulvermetallurgie) 108
2.7.1 Pulvermetallurgische Grundbegriffe 108
2.7.2 Pulvererzeugung 109
2.7.3 Presstechnik 110
2.7.4 Sintern 112
2.7.5 Verfahren zum Verbessern der Werkstoffeigenschaften 113
2.8 Gestaltung von Sinterteilen 116
2.7.6 Anwendungen 116
2.8.1 Allgemeines 116
2.8.2 Gestaltungsregeln 116
2.8.3 Werkstoffund werkzeug gerechte Gestaltung 117
2.8.4 Fertigungsund fügegerechte Gestaltung 119
2.9 Generative Fertigungsverfahren ( Rapid Manufacturing) 122
2.9.1 Stereolithografi e 124
2.9.1.2 Fertigungsablauf 125
2.9.1.1 Funktionsschema 125
2.9.1.3 Polymerisation 127
2.9.2 Selektives Lasersintern 127
2.9.3 Laminierverfahren 129
2.9.4 Extrusionsverfahren 130
2.9.5 3D-Drucken 130
3 Fügen 132
3.1 Das Fügeverfahren Schweißen 132
3.1.1 Bedeutung der Schweißtechnik 132
3.1.2 Das Fertigungsverfahren Schweißen Abgrenzung und Defi nitionen
3.1.3 Einteilung der Schweißverfahren 133
3.1.4 Hinweise zur Wahl des Schweißverfahrens 136
3.2.1 Wirkung der Wärmequelle auf die Werkstoffeigenschaften 138
3.2 Werkstoffl iche Grundlagen für das Schweißen 138
3.2.2 Physikalische Eigenschaften der Werkstoffe 139
3.2.3 Einfl uss des Temperaturfeldes 140
3.2.4 Werkstoffbedingte Besonder-heiten und Schwierigkeiten beim Schweißen 142
3.2.4.1 Probleme während des Erwärmens 142
3.2.4.2 Probleme während des Erstarrens 143
3.2.4.3 Verbindungsund Auftragschwei-ßen unterschiedlicher Werkstoffe 145
3.2.4.4 Schweißbarkeit metallischer Werkstoffe 147
3.3 Schmelzschweißverfahren 148
3.3.1 Gasschweißen (G) (Ordnungsnummer: 311) 148
3.3.1.1 Verfahrensprinzip 148
3.3.1.2 Die Acetylen-Sauerstoff-Flamme 148
3.3.1.3 Betriebsstoffe: Acetylen, Sauerstoff 149
3.3.1.4 Der Schweißbrenner 150
3.3.1.5 Arbeitsweisen beim Gasschweißen 150
3.3.1.6 Zusatzwerkstoffe Schweißstäbe
3.3.1.7 Anwendung und Anwendungsgrenzen 151
3.3.2 Lichtbogenhandschweißen (E) (Ordnungsnummer: 111) – Metall-Lichtbogenschweißen 152
3.3.2.1 Verfahrensprinzip und Schweißanlage 152
3.3.2.2 Vorgänge im Lichtbogen 153
3.3.2.3 Schweißstromquellen 155
3.3.2.4 Zusatzwerkstoffe Stabelektroden
3.3.2.4.1 Aufgaben der Elektrodenumhüllung 162
3.3.2.4.2 Metallurgische Grundlagen 163
3.3.2.4.3 Die wichtigsten Stabelektrodentypen 164
3.3.2.4.4 Bedeutung des Wasserstoffs 167
3.3.2.4.5 Normung der umhüllten Stabelektroden 168
3.3.3 Schutzgasschweißen (SG) 175
3.3.3.1 Verfahrensprinzip 175
3.3.3.2 Wirkung und Eigenschaften der Schutzgase 175
3.3.3.3 Wolfram-Schutzgasschweißen (WSG) (Ordnungsnummer: 14)(WIG) (Ordnungsnummer: 141) 3. 177
3.3.3.3.1 Wolfram-Inertgasschweißen 177
3.3.3.3.1 Wolfram-Inertgasschweißen(WIG) (Ordnungsnummer: 141) 177
3.3.3.3.1.2 Schweißanlage und Zubehör 178
3.3.3.3.1.3 Hinweise zur praktischen Ausführung 180
3.3.3.3.1.4 WIG-Impulslichtbogenschweißen 181
3.3.3.3.1.5 Anwendung und Grenzen 181
3.3.3.3.2 WolframPlasmaschweißen (WP) (Ordnungsnummer: 15) 182
3.3.3.3.2.1 Physikalische Grundlagen 182
3.3.3.3.2.2 Verfahrensgrundlagen 182
3.3.3.3.2.3 Verfahrensvarianten 184
3.3.3.4 Metall-Schutzgasschweißen (MSG) (Ordnungsnummer: 13) 185
3.3.3.4.1 Verfahrensprinzip 186
3.3.3.4.2 Schweißanlage Zubehör
3.3.3.4.3 Die innere Regelung 187
3.3.3.4.4 Lichtbogenformen und Werkstoffübergang 188
3.3.3.4.5 Auswahl der Schutzgase und Drahtelektroden 190
3.3.3.4.6 MSG-Verfahrensvarianten 193
3.3.3.4.6.1 MIG-Schweißen (Ordnungsnummer: 131) 193
3.3.3.4.6.2 MAG-Verfahrensvarianten 195
3.3.3.4.7 Praktische Hinweise Anwendung und Möglichkeiten
3.3.4 Unterpulverschweißen (UP) (Ordnungsnummer: 12) 198
3.3.4.1 Verfahrensprinzip Schweißanlage
3.3.4.2 Verfahrensvarianten 199
3.3.4.3 Aufbau und Eigenschaften der UP-Schweißnaht 201
3.3.4.4.1 Zusatzwerkstoffe 202
3.3.4.4.2 Schweißpulver 203
3.3.4.4 Zusatzstoffe 202
3.3.4.5 Hinweise zur praktischen Ausführung 206
3.3.5 Elektronenstrahlschweißen (EB) 207
3.3.5.1 Verfahrensprinzip 207
3.3.5.2 Eigenschaften und Anwendungen 208
3.3.5.2.1 Der Tiefschweißeffekt 207
3.3.5.2.2 Die Schweißnahtvorbereitung 209
3.3.5.2.3 Anwendungsbeispiele 209
3.3.5.2.4 Schweißeignung der Werkstoffe 211
3.3.5.2.5 Vorund Nachteile des Verfahrens 211
3.3.4.6 Anwendungen und Anwendungsgrenzen 207
3.3.6 Laserstrahlschweißen (LA) (Ordnungsnummer: 52) 212
3.3.6.1 Verfahrensprinzip 212
3.3.6.2 Eigenschaften und Anwendung 213
3.4 Widerstandsschweißen (Ordnungsnummer: 2) 214
3.3.6.3 Vorund Nachteile des Verfahrens 214
3.4.1 Widerstandspressschweißen 215
3.4.1.1 Widerstandspunktschweißen (Ordnungsnummer: 21) 215
3.4.1.1.1 Wärmeerzeugung an der Schweißstelle 215
3.4.1.1.2 Verfahrenstechnische Grundlagen 216
3.4.1.1.3 Verfahrensvarianten 218
3.4.1.1.4 Punktschweißelektroden 218
3.4.1.1.5 Technologische Besonderheiten Elektrodeneindrücke 219
3.4.1.2 Rollennahtschweißen (Ordnungsnummer: 22) 221
3.4.1.3 Buckelschweißen (Ordnungsnummer: 23) 223
3.4.1.4 Pressstumpfschweißen (Ordnungsnummerzahl: 25) 224
3.4.1.5 Abbrennstumpfschweißen (Ordnungsnummer: 24) 225
3.4.1.1.6 Anwendung und Anwendungsgrenzen 221
3.4.2 Widerstandsschmelzschweißen 226
3.4.2.1 Elektroschlackeschweißen (Ordnungsnummer: 72) 226
3.5 Gestaltung von Schweißverbindungen 227
3.5.1 Allgemeines 227
3.5.2 Gestaltungsregeln 227
3.5.3 Gestaltung von Schmelzschweißverbindungen 228
3.5.4 Gestaltung von Punktschweißverbindungen 233
3.6 Löten (Ordnungsnummer: 9) 235
3.6.1 Grundlagen des Lötens 235
3.6.2 Einteilung der Lötverfahren 238
3.6.3 Flussmittel Vakuum
3.6.4 Lote 243
3.6.5 Konstruktive Gestaltung von Lötverbindungen 246
3.7 Gestaltung von Lötverbindungen 247
3.7.1 Allgemeines 247
3.7.2 Gestaltungsregeln 247
3.7.3 Gestaltung gelöteter Blechverbindungen 248
3.7.4 Gestaltung gelöteter Rundverbindungen 248
3.7.5 Gestaltung gelöteter Rohrverbindungen 250
3.8 Kleben 253
3.8.1 Wirkprinzip des Klebens 253
3.8.2 Vorbehandlung zur Steigerung der Klebfestigkeit 254
3.8.3 Vorbereitung der Klebung 256
3.8.4 Eigenschaften polymerer Werkstoffe 257
3.8.5 Klebstoffarten 258
3.8.5.1 Physikalisch abbindende Klebstoffe 258
3.8.5.2 Reaktionsklebstoffe 259
3.8.6 Herstellung der Klebung 260
3.8.7 Anwendungsbeispiele 261
3.9 Gestaltung von Klebverbindungen 266
3.9.1 Allgemeines 266
3.9.2 Gestaltung geklebter Blechverbindungen 266
3.9.3 Gestaltung geklebter Rohrverbindungen 268
3.9.4 Gestaltung geklebter Rundverbindungen 268
4 Trennen (Zerteilen Spanen
4.1 Allgemeines und Verfahrensübersicht 272
4.2 Scherschneiden 272
4.3 Spanen 280
4.4 Grundbegriffe der Zerspantechnik 281
4.5 Grundlagen zum Spanen 286
4.5.1 Spanbildung 286
4.5.2 Spanstauchung 287
4.5.3 Scherwinkelgleichungen 288
4.5.4 Spanarten 288
4.5.5 Spanformen 290
4.5.6 Energieumwandlung beim Spanen 291
4.5.7 Schneidstoffe 291
4.5.7.1 Werkzeugstähle 292
4.5.7.2 Schnellarbeitsstähle 292
4.5.7.3 Hartmetalle 293
4.5.7.4 Schneidkeramik 295
4.5.7.5 Diamant und Bornitrid 297
4.5.8 Werkzeugverschleiß 298
4.5.9 Kühlschmierstoffe 299
4.5.10 Hart-, HochgeschwindigkeitsundTrockenbearbeitung 300
4.5.10.1 Hartbearbeitung 300
4.5.10.2 Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (HSC) 300
4.5.10.3 Trockenbearbeitung 300
4.6 Spanen mit geometrisch bestimmten Schneiden 305
4.6.1 Drehen 306
4.6.1.1 Drehverfahren 306
4.6.1.2 Drehwerkzeuge 310
4.6.1.3 Zeitberechnung 311
4.6.2 Bohren, Senken, Reiben 311
4.6.2.1 Bohrverfahren 313
4.6.2.2 Bohrwerkzeuge 314
4.6.2.3 Zeitberechnung 316
4.6.3 Fräsen 317
4.6.3.1 Fräsverfahren 317
4.6.3.2 Fräswerkzeuge 320
4.6.3.3 Zeitberechnung 320
4.6.4 Hobeln und Stoßen 321
4.6.4.1 Hobelund Stoßverfahren 321
4.6.4.2 Hobelwerkzeuge 323
4.6.4.3 Zeitberechnung 323
4.6.5 Räumen 323
4.6.5.1 Räumverfahren 324
4.6.5.2 Räumwerkzeuge 325
4.6.5.3 Zeitberechnung 328
4.7 Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden 328
4.7.1 Schleifen 328
4.7.1.1 Grundlagen 328
4.7.1.1.1 Kinematische Grundlagen 328
4.7.1.1.2 Schneideneingriff und Schneidenraum 330
4.7.1.2 Schleifwerkzeug 331
4.7.1.2.1 Schleifmittel und Bindung 331
4.7.1.2.2 Schleifwerkzeuge mit Korund und Siliciumcarbid-Kornwerkstoffen 332
4.7.1.2.3 Schleifwerkzeuge mit Diamantund Bornitrid-Kornwerkstoff ( CBN) 335
4.7.1.2.4 Werkzeugaufspannung 336
4.7.1.2.5 Abrichten des Schleifwerkzeugs 337
4.7.1.1.3 Schleifkraft und Verschleiß 331
4.7.1.3 Der Schleifprozess 340
4.7.1.3.1 Änderung des Schneidenraums im Schleifprozess 340
4.7.1.3.2 Rauheit 341
4.7.1.3.3 Schleifkraft und Schleifl eistung 343
4.7.1.3.4 Schleiftemperatur und Kühlung 344
4.7.1.3.5 Schleifscheibenverschleiß 345
4.7.1.3.6 Einfl üsse verschiedener Einstell größen auf das Schleifergebnis 345
4.7.1.3.7 Mehrstufi ger Schleifprozess 346
4.7.1.3.8 Kostenberechnung 346
4.7.1.4 Schleifverfahren 347
4.7.1.4.1 Planschleifen 349
4.7.1.4.2 Rundschleifen 349
4.7.1.4.3 Schraubschleifen 354
4.7.1.4.4 Wälzschleifen 356
4.7.1.4.5 Profi lschleifen 357
4.7.2 Honen 357
4.7.2.1 Kinematische Grundlagen 358
4.7.2.2 Einfl uss der Einstellgrößen auf den Hon vorgang und das Honergebnis 359
4.7.2.3 Einfl uss des Werkzeugs 361
4.7.2.4 Einfl uss des Werkstücks 362
4.7.2.5 Einfl uss des Kühlschmierstoffs 362
4.7.2.6 Plateauhonen 363
4.7.2.7 Messsteuerung des Honprozesses 364
4.7.3 Läppen 364
4.7.3.1 Grundlagen 364
4.7.3.2 Einfl uss von Prozessgrößen auf das Läppergebnis 366
4.7.3.3 Läppverfahren 368
4.7.3.3.1 Planläppen 368
4.7.3.3.2 Außenund Innenrundläppen 369
4.7.3.3.3 Kugelläppen 369
4.7.3.3.4 Polierläppen 369
4.8 Abtragende Verfahren 380
4.8.1 Thermisches Abtragen 381
4.8.2 Chemisches Abtragen 384
4.8.2.1 Abtragen durch Ätzen 384
4.8.2.2 Thermisch-chemisches Entgraten (TEM) 385
4.9 Thermisches Schneiden 387
4.9.1 Autogenes Brennschneiden 387
4.9.1.1 Verfahrensgrundlagen 387
4.9.1.2 Thermische Beeinfl ussung der Werkstoffe 388
4.9.1.3 Geräte und Einrichtungen 389
4.9.1.4 Technik des Brennschneidens 393
4.9.1.5 Qualität brenngeschnittener Erzeugnisse 394
4.9.1.6 Anwendung des Brennschneidens 397
4.9.2 Plasmaschneiden 398
4.9.2.1 Verfahrensvarianten 399
4.9.3 Laserschneiden 400
4.9.3.1 Verfahrensprinzip 400
4.9.3.2 Verfahrensmöglichkeiten und Grenzen 401
4.10 Wasserstrahlschneiden 403
4.10.2 Verfahrensgrundlagen 404
4.10.2.1 Physikalische Grundlagen 404
4.10.2.2 Technologische Grundlagen 404
4.11 Gestaltung spanend herzu-stellender Werkstücke 409
4.11.1 Allgemeines 410
4.11.2 Gestaltung für das Drehen 410
4.11.2.1 Formund Lageabweichungen 410
4.11.2.2 Gestaltungsbeispiele 411
4.11.3 Gestaltung für das Bohren, Senken,Reiben 410
4.11.3.1 Gestaltung von Gewinden 414
4.11.4 Gestaltung für das Fräsen 415
4.11.5 Gestaltung für das Hobeln undStoßen 416
4.11.6 Gestaltung für das Räumen 417
4.11.7 Gestaltung für das Schleifen 418
4.11.8 Gestaltung von Schnittteilen 420
4.11.8.1 Werkstoffausnutzung 420
4.11.8.2 Fertigung 422
4.11.8.3 Genauigkeit 423
4.11.8.4 Beanspruchung 424
5 Umformen 428
5.1 Einteilung und Vorteile der Umformverfahren 428
5.2 Grundlagen der Umformtechnik 430
5.3 Druckumformen 436
5.3.1 Walzen 437
5.3.1.1 Definition und Einteilung nach DIN 8583 437
5.3.1.2 Verhältnisse im Walzspalt 441
5.3.1.3 Kraftund Arbeitsbedarf beim Walzen 443
5.3.2 Schmieden 444
5.3.2.1 Freiformschmieden 444
5.3.2.2 Gesenkschmieden 448
5.3.2.3 Kraftund Arbeitsbedarf beim Schmieden 450
5.3.4 Durchdrücken 454
5.3.4.1 Strangpressen 454
5.3.4.2 Fließpressen 457
5.4 Zug-Druck-Umformen 462
5.4.1 Draht- und Stabziehen 463
5.4.2 Gleitziehen von Rohren 466
5.4.3 Abstreckziehen von Hohlkörpern 466
5.4.4 Tiefziehen 468
5.4.4.1 Zuschnittermittlung beim Tiefziehen 471
5.4.5 Drücken 474
5.4.6 Kragenziehen(Bördeln von Öffnungen) 475
5.5 Zugumformen 475
5.5.1 Längen 476
5.5.2 Weiten 476
5.5.3 Tiefen (Streckziehen) 477
5.5.4 Blechprüfung zurKennwertermittlung 477
5.5.4.1 Tiefungsversuch nach 478
5.5.4.2 Näpfchen-Tiefziehprüfung nach 479
5.5.4.3 Beurteilung von Blechen mittels Messrastertechnik 479
5.6 Biegen 480
5.7 Innenhochdruckumformen (IHU) 486
5.7.1 Allgemeines 486
5.7.2 Anwendungsgebiete 486
5.7.3 Bauteil- und Prozessauslegung 488
5.7.4 Anlagen- und Werkzeugtechnik 492
5.7.5 Fertigteilqualität 493
5.7.6 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung 497
5.7.7 Fertigungsbeispiele 498
5.8 Gestaltung von Umformteilen 499
5.8.1 Allgemeines 499
5.8.2 Gestaltung vonGesenkschmiedestücken 500
6 Sachwortverzeichnis 509

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 11.6.2010
• Co-Autor: A. Herbert Fritz, Hans-Werner Hoffmeister, Klaus-Dieter Kuhn, Gunter Schulze
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Technik ► Maschinenbau
• ISBN-13: 9783642128790 / 9783642128790