Kohlenstoff. Härten ist eine Wärmebehandlung des Stahls. Der Stahl wird geglüht und anschliessend

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1 RT WK GP AB UE BU R Kontroll-Fragen Baulicher Unterhalt und Reparaturen für Fachfrau / Fachmann Betriebsunterhalt EFZ Baustoffe Metalle Beschreibung der Aufgabe: Neben dem Fachtext sind in blauer Farbe dazu passende Fragen aufgeführt. Damit lässt sich überprüfen, ob Sie das gelernte auch verstanden haben und aus den erworbenen Kenntnissen auch Schlüsse ziehen können. In der unten stehenden Tabelle sind diese Fragen aufgelistet. Beantworten Sie diese in schriftlicher Form; dazu sind die karierten Felder vorgesehen. Das verbleibende freie Feld kann für Korrekturen verwendet werden. Dies sollten Sie unbedingt tun, damit eventuelle Fehler nicht bestehen bleiben das Lernen, z.b. für die LAP, sollte nicht auf falschen Aussagen basieren! Nr. Frage Ihre schriftliche Antwort Korrektur 1. Was wurde in der Eisenzeit dem Eisen beigemischt, damit das Eisen härter und elastischer wurde? 2. Beschreiben Sie den Vorgang des Härtens! 3. Eisen hatte früher gegenüber der Bronze einen grossen Nachteil, vor allem wenn Feuchtigkeit dazu kam. Welchen? Kohlenstoff Härten ist eine Wärmebehandlung des Stahls. Der Stahl wird geglüht und anschliessend in kalte Wasser abgeschreckt. Jetzt ist der Stahl sehr hart und spröde. Nun wird das Werkstück noch einmal auf eine bestimmte Temperatur (Anlasstemperatur) erhitzt. So entsteht die gewünschte Härte des Metalls. Je höher die Anlasstemperatur, desto geringer die Härte. Eisen reagiert mit der Umwelt und geht mit Sauerstoff und Wasser eine Verbindung ein. Es rostet (Oxidation) 4. Weshalb ist das aus dem Hochofen gewonnene Eisen kaum brauchbar? Nennen Sie zwei Gründe! Der Kohlenstoffgehalt ist mit 4 5% noch deutlich zu hoch. o Das Roheisen ist spröde. Es enthält aber noch weitere Verunreinigungen. Diese sind die Elemente Mangan, Silizium, Phosphor, Schwefel. 1

2 5. Wie entsteht Gusseisen? Je nach Art der Kohlenstoffbindung im Eisen gibt es grauesoder weisses Roheisen. Dem flüssigen grauen Roheisen wird Schrotteisen beigemischt und eingeschmolzen und anschliessend zu verschiedenen Formteilen gegossen 6. Nennen Sie vier typische Produkte, die aus Gusseisen hergestellt werden! 7. Was muss bei der Stahlproduktion getan werden, damit aus Roheisen Stahl wird? 8. Nennen Sie zwei Möglichkeiten auf, wie flüssiger Stahl weiterverarbeitet werden kann! Kanaldeckel Heizkörper Öfen, Rohre Motorblöcke Maschinenteile. Im Roheisen muss der Kohlenstoffgehalt (C) von ca. 4% auf unter 1,5% reduziert werden. Dazu existieren die Verfahren Sauerstoffblasen und das Lichtbogenverfahren. Während dieses Prozesses werden auch andere unerwünschte Begleitelement wie P, S, Si, O 2 und Mn auf niedrigere Restgehalte reduziert. Man nennt diese Aufbereitung auch Frischen Der ganze Vorgang dauert ca. 15 Min. Wird in Blöcke gegossen und dem Walzwerk zugefügt. Kommt direkt in die Stranggussanlage. 9. Beschreiben Sie zwei mögliche Definitionen vom Begriff Buntmetall! 10. Aus welcher Zeitepoche stammen die ersten Kupferverarbeitungen? 11. Wann wurde der Abbau von Kupfererzen etwas einfacher? Nach der Farbe der Erze. Nach der Farbe der fertigen Metalle. Wurde vermutlich bereit vor ca Jahren verarbeitet. Ende der Steinzeit, Beginn der Kupferzeit. Im 17. Jahrhundert 12. Durch welche Neuerung? Mit der Erfindung des Schwarzpulvers. 13. Wie wurde das Kupfererz aus dem Stein herausgetrennt? Das Erz wird gebrochen, zerkleinert. Anschliessend in der Flotation gewaschen. Mit Rösten wurde das Erz (Kupferglanz) in Kupferoxid umgewandelt. 2

3 14. Mit welcher Massnahme wurde aus Kupferoxid reines Kupfer gewonnen? 15. Nennen Sie drei Vorteile des Kupfers! 16. Nennen Sie vier Verwendungsgebiete von Kupfer! 17. Aus welchen zwei Metallen wird Messing hergestellt? Mit der Reduktion des Oxides im Schachtofen. Reduktionsmittel war Holzkohle. Erster Schmelzvorgang, 30-50% Reinheit. Wurde mehrfach wiederholt. Am Schluss war eine Reinheit bis zu 95% vorhanden. Gute elektrische Leitfähigkeit. Gute Wärmeleitfähigkeit. Korrosionsbeständig Baugewerbe: Spenglerarbeiten, Dacheindeckung Fassadenbekleidung. Apparatebau Elektronik Löten Legierungsmetall Kupfer, 60 90% Zink 10 40% 18. Weshalb lässt sich Messing leichter giessen? Nennen Sie zwei Gründe! 19. Welche Eigenschaften hat Messing? Nennen Sie drei davon! 20. Zu welchen Produkten wird Messing verwendet? Nennen Sie drei Beispiele! 21. Durch welche Metallbeimischung wird Bronze härter als Kupfer? Die Messingschmelze ist dünnflüssig und nimmt im Gegensatz zu reiner Kupferschmelze wenig Gase auf, lässt sich daher blasenarm gießen. Messing ist nicht mit einem Wärmeverfahren aushätbar. Die Festigkeit kann nur durch geeignete Legierungswahl und durch mechanische Umformung (Walzen, Schmieden) gesteuert werden. Musikinstrument Armaturen, im Sanitärbereich Antennen Hohlleiter Zinn 8 40% z.t. auch Nickel 22. Nennen Sie drei gute Eigenschaften von Bronze! 23. Was bewirkt der Zusatz von Nickel? Hohe Festigkeit und Härte Korrosions- und Verschleissfest. Meerwasserbeständig Gute Feder- und Gleiteigenschaft Höhere Festigkeit 24. Was bewirkt der Zusatz von Blei? Leichtere Zerspanbarkeit 3

4 25. Nennen Sie zwei typische Verwendungszwecke von Bronze! 26. Was bedeutet der Untertitel Silber aus Lehm? Steckverbindern im Elektronikbereich. Fittings Aluminium 27. Was bedeutet der Begriff Elektrolyse? 28. Was ist das Ausgangsmaterial für die Gewinnung von Aluminium? 29. Erklären Sie in drei Schritten, wie Aluminium hergestellt wird! die elektrolytische Zerlegung eins Stoffes. Bei Aliminium von gelöster Tonerde in geschmolzenem Kryolith. o Bauxit, nach einem Ort in Frankreich. Wurde zum ersten Mal dort abgebaut. Bauxit wird aufbereitet. Weiter folgt eine chemische Behandlungsstufe unter Druck und Wärme im Autoklav mit Umsetzung des Aluminiumanteils zu Aluminiumhydroxid. Das Aluminiumhydroxid wird im Kalzinierofen vom Wasseranteil befreit und zu Aluminiumoxid, auch Tonerde genannt, gebrannt. Aus Aluminiumoxid wird mit Gleichstrom durch die Schmelzflusselektrolyse, aus Aluminiumoxid Aluminium gewonnen. 30. Nennen Sie drei Nachteile, die bei der Aluminiumherstellung für die Umwelt entstehen! 31. Durch was entsteht die silbergraue Farbe der Aluminiumoberfläche? Hoher Energieverbrauch bei der Herstellung. Bauxit Gewinnung z.t. Im Regenwald. Diese Flächen müssen Rekultiviert werden. Durch die an der Atmosphäre entstehende Oxidschicht. 32. Weshalb ist das Sammeln von Aluminiumabfällen und deren Verwertung sinnvoll? Durch Recyceln kann sehr viel Energie gespart werden. 33. Nennen Sie drei Gute Eigenschaften von Aluminium! Ist leicht, dient vor allem dem Fahrzeugbau ( weniger Gewicht, weniger Treibstoff) Sehr gute Festigkeit Korrosionsbeständig. 4

5 35. Was soll mit der Anodisierung /Eloxierung beim Aluminium erreicht werden? Nennen Sie mindestens zwei Vorteile! 36. Erklären Sie den Vorgang des Eloxierens! 37. Wie werden Farben (Eloxalfarben) auf die Oberfläche aufgebracht? Die Anodische Oxidation wandelt die Metalloberfläche in eine dichte und sehr harte Oxidschicht, die fest mit dem Grundmaterial verbunden ist. Guter Haftuntergrund zum anschliessend zu Beschichten. Geschieht elektrolytisch in der Elektrolyse. Das Elektrolyt besteht z.b. aus einer Schwefelsäure. In dem Elektrolytbad wird das zu eloxierende Material als Anode (+) geschaltet und ein Gleichstrom angelegt. Die Kathoden (-) befinden sich am Badrand. In einer sehr komplexen elektrochemischen Reaktion entsteht die gewünschte Eloxalschicht aus Al 2 O 3. Einbrennlackiert in die Poren der Eloxalschicht 38. Wie wird die Oberfläche des eloxierten Aluminiums verschlossen? 39. Nennen Sie vier spanabhebende Bearbeitungsmöglichkeiten von Metallen! 40. Nennen Sie vier nicht spanabhebende Bearbeitungsmöglichkeiten von Metallen! 39. Nennen Sie vier spanabhebende Bearbeitungsmöglichkeiten von Metallen! Unter Einwirkung von vollentsalztem Wasser bei 100 C Aluminiumoxidhydrat. Das transparente Aluminiumoxidhydrat bildet sich in der Pore und verschließt sie hermetisch Drehen Fräsen Schleifen Sägen Gewindeschneiden Gravieren Stanzen Schmieden Biegen Walzen Ziehen Prägen Treiben Gießen Bohren, Drehen, Fräsen, Schleifen, Sägen, Gewindeschneiden, Gravieren, Stanzen, Ätzen 40. Nennen Sie vier nicht spanabhebende Bearbeitungsmöglichkeiten von Metallen! Schmieden, Biegen, Walzen, Ziehen, Prägen, Punzieren, Treiben, Gießen 5

6 41. Erklären Sie das Grundprinzip des Spanens Ist ein mechanisches Bearbeitungsverfahren, bei denen das Material in die gewünschte Form gebracht wird, indem überflüssiges Material in Form von Spänen abgetragen wird. 42. Weshalb hat der Schaft des Bohrers Windungen? Zu was dienen diese? Sie ermöglichen den Abfluss des Bohrgutes Stellen die Zufuhr eines Kühlschmiermittels sicher 43. Weshalb sind die Bohrköpfe, z.b. für Holz, Metalle und Beton unterschiedlich? Das Werkzeugmaterial muss dabei stets härter sein als der bearbeitete Werkstoff 44. Welche Formen können mit dem Drehen an einem Metallstück verändert werden? Runde Formen 45. Wie nennt man die dazu notwendige Maschine? Drehmaschine 46. Welches Werkzeug für die Spanabhebung aus? Drehmeissel 47. Dreht sich beim Drehen das Werkzeug oder das Werkstück? 48. Dreht sich beim Fräsen das Werkzeug oder das Werkstück? 49. Beschreiben Sie das CNC- Fräsen! Was kann damit gemacht resp. erreicht werden? 50. Auf was ist zu achten, wenn Sie selber Metalle schleifen? Werkstück Werkzeug Beim CNC-Fräsen können bis zu 5-achsige Maschinen über eine Maschinensteuerung programmiert werden. Beim 5-Achsen-Fräsen kann die Maschine den Fräser unter jedem Winkel am Werkstück positionieren und verfahren, wodurch die Fertigung von extrem komplexen 3D-Konturen ermöglicht wird. Ich muss die PSA benützen. Muss Augen, Hände usw. schützen. 6

7 51. Weshalb muss das Metall immer wieder gekühlt werden? Nennen Sie zwei Gründe! 52. Weshalb verklemmt sich beim Handsägen z.t. das Sägeblatt? Dadurch wird die beim Schleifen entstehende Zerspannungswärme abgeleitet. Das zerspante Material wird abgeführt. Der Druck ist nicht gleichmässig. Es wird schräg geführt. Die Zähne sind abgenützt. Keine Schmierung. 53. Erklären Sie den Unterschied zwischen einem gestauchten und einem geschränkten Sägeblatt! Gestauchte Zähne sind an der Zahnspitze breiter. Geschränkten Sägeblatt sind die Zähne abwechselnd nach rechts und links gebogen 54. Welche zwei Gewindearten können mit den entsprechenden Werkzeugen geschnitten werden? 55. Wie heissen die Werkzeuge, mit denen Sie ein Innengwinde und ein Aussengewinde herstellen können? Innen- und Aussengewinde Gewindebohrern für Innengewinde Schneideisen für Aussengewinde 56. Welche Regel gilt für die Grösse des zu bohrenden Loches (Kerndurchmesser) für ein Innengewinde? Der Kerndurchmesser ist immer 0.8 x das Gewindemass 57. Beschreiben Sie den Begriff Warmschmieden! 58. Welche Vorteile hat das Kaltschmieden gegenüber dem Warnschmieden? Warmschmieden wird bei einer Arbeitstemperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur, zwischen 950 und C. Grosse Umformbarkeit der Werkstoffe. Geringe Umformkräfte. Keine Änderung der Festigkeit am umgeformten Werkstück. Enge Maßtoleranzen sind erreichbar. Keine Verzunderung der 7

8 59. Weshalb verändern sich die mechanischen Eigenschaften des Metalls beim Umformen (Schmieden)? 60. Zu welchem Zweck werden Stähle gehärtet? Oberfläche. Erhöhung der Festigkeit und Verringerung der Dehnung durch Kaltverfestigung. Bei den hohen Schmiedetemperaturen geht Stahl in eine andere Kristallstruktur über und wird weicher. Durch die Umformung verändert sich das Gefüge und somit die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs wesentlich. Für die Erhöhung seiner mechanischen Widerstandsfähigkeit. Durch gezielte Änderung und Umwandlung seines Gefüges. 61. Wie kann ein Stahl gehärtet werden? 62. Was muss man nach dem Härten vornehmen, damit der Stahl nicht glashart bleibt? 63. Mit welchen zwei Flüssigkeiten wird Stahl in der Regel gehärtet? 64. Nennen Sie drei Werkzeuge aus Ihren beruflichen Umfeld, die gehärtet sind / sein müssen! 65. Beschreiben Sie den Vorgang des Schweissens! Es kann durch Wärmebehandlung mit schnellem Abkühlen (Abschrecken) und nochmaligem erwärmen auf die Anlasstemperatur erfolgen. Es ist das Anlassen, oder auch Tempern genannt Dabei wird der Stahl, je nach Legierungsanteilen und gewünschten Eigenschaften, nochmals erwärmt Wasser und Öl Messer Bohrer Sägeblatt Schrauben - Meissel - Fräsen - Körner Unter Schweißen versteht man das unlösbare Verbinden von Bauteilen unter Anwendung von Wärme, mit oder ohne Zusatzwerkstoffe. Das Grundmaterial (die 8

9 66. Nennen Sie die zwei gebräuchlichsten Lötverfahren! 67. Welches Lötverfahren führt zu einer stark haftenden Verbindung? 68. Erklären Sie die Kapillarwirkung beim Löten! Werkstücke) werden aufgeschmolzen. Weichlöten Hartlöten Das Hartlöten Durch Kapillarwirkung wird das Lot in die kleinsten Spalten (Kapillarspalten 0,5-0,2 mm) hineingezogen. 69. Nennen Sie zwei Beispiele, wo das Weichlöten zur Anwendung kommt? 70. Welche Funktion übernimmt das Flussmittel beim Lötvorgang? Leiterplattenbestückung Bauspenglerei Sanitär Schmuckstücke Entfernt die vorhandene Oxydschicht. Um eine sich neu bildende Oxidschicht zu vermeiden. Damit das Lot die Fügeflächen vollständig benetzen kann 71. Was bedeutet der Begriff verzundert? Oberflächenbehandlung Oxidationsvorgang oberhalb von ca. 500 C, z. B. bei der Warmformgebung und Wärmebehandlung, bei dem der Luftsauerstoff mit dem glühenden Werkstoff zu Eisenoxid - "Zunder"- reagiert. 72. Beschreiben Sie das Aussehen eines blanken, schwarzen Stahls! Hat eine glatte, blanke Oberfläche (schwarz/braun) 73. Woran erkennen Sie den Unterschied zwischen einem gezogenen und einem geschweissten Rohr? An der Schweissnaht über die ganze Länge. 9