Metallbautechnik. Lernsituationen, Technologie, Technische Mathematik. Lernfelder 5 und 6. Hermann Moosmeier, Werner Reuschl. 3.

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1 Hermann Moosmeier, Werner Reuschl Metallbautechnik Lernsituationen, Technologie, Technische Mathematik Lernfelder 5 und 6 3. Auflage Bestellnummer 74040

2 Bildquellenverzeichnis Fotolia Deutschland GmbH, Berlin: S (Coprid), 50.2 (pixelrobot) Technische Zeichnungen: MD-Grafikdesign, Michele Di Gaspare, Bergheim Bildungsverlag EINS GmbH Ettore-Bugatti-Straße 6-14, Köln ISBN Copyright 2015: Bildungsverlag EINS GmbH, Köln Das Werk und seine Teile sind urheberrechtlich geschützt. Jede Nutzung in anderen als den gesetzlich zugelassenen Fällen bedarf der vorherigen schriftlichen Einwilligung des Verlages. Hinweis zu 52a UrhG: Weder das Werk noch seine Teile dürfen ohne eine solche Einwilligung eingescannt und in ein Netzwerk eingestellt werden. Dies gilt auch für Intranets von Schulen und sonstigen Bildungseinrichtungen.

3 Inhaltsverzeichnis : Seite 1 Unlegierte und legierte Stähle Unlegiertes und legiertes Aluminium Lieferzustand und Oberflächengüte (Auswahl) Metall-Schutz-Gasschweißen Thermisches Trennen Kosten beim thermischen Trennen Biegeumformen von Blechen Länge der neutralen Faser Zuschnittermittlung mit Tabellen Zuschnittlänge bei Biegeteilen Fertigung mit NC-gesteuerten Maschinen Blechversteifungen (Randversteifungen) Falzen Nieten Berechnungen an Nieten Schraubverbindungen an Blechen und Hohlprofilen Widerstands-Pressschweißen Elektrische Leistung Elektrische Arbeit Wirkungsgrad Elektrische Leistung bei Schweißmaschinen Schnittgeschwindigkeit und Drehzahl Vorschub und Vorschubgeschwindigkeit Einfacher Riementrieb Einfacher Zahnradtrieb Blechbehälter Befestigungsfuß Lernfeld 6: Herstellen von Konstruktionen aus Profilen 1 Stahlprofile im Metallbau Aluminiumprofile im Metallbau Arten der Beanspruchung Trennen von Profilen Thermisches Trennen Schweißbarkeit der Metalle Wolfram-Schutzgas-Schweißen Schweißnahtbeurteilung bei Stahl und Aluminium Schweißnaht-Nachbehandlung Umgang mit Schutzgasen und Arbeits schutz beim Schutzgasschweißen Anfertigen einer Sitzbank Gefügeaufbau Gefügeveränderungen Kalt- und Warmrichten Korrosionsarten

4 Thermisches Trennen 5 C. Laserstrahlschneiden Durch Laserschneiden können beliebige metallische Werkstoffe bis ca. 10 mm Dicke und nicht metallische Werkstoffe bis ca. 30 mm Dicke getrennt werden. Unter einem Laser versteht man einen energiereichen gebündelten Lichtstrahl. Es entstehen sehr hohe Temperaturen, der Werkstoff wird zum Schmelzen gebracht und das flüssige Material mit einem Schneidgas aus der Schneidfuge geblasen. Vorteile: Nachteile: 22 Bildungsverlag EINS GmbH

5 Thermisches Trennen 5 D. Wasserstrahlschneiden Schneidvorgang Wasser wird auf etwa bar verdichtet. Dieses Druckwasser schießt mit einer Geschwindigkeit von ca. 900 m/s = km/h durch eine Edelsteindüse auf den zu trennenden Werkstoff. Schneidverfahren Reines Wasserstrahlschneiden Abrasiv-Wasserstrahlschneiden Abrasion (lat.)=abtragung Vorteile: Nachteile: Trennbare Werkstoffe beim reinen Wasserstrahlschneiden: Textilien, Gummi, Schaumstoffe, Thermoplaste Beurteilen Sie die Härte der Werkstoffe. Abrasiv-Wasserstrahlschneiden: Keramik, Steine, Metalle und ihre Legierungen, Glas, alle Kunststoffe, Verbundwerkstoffe, z. B. GFK Bildungsverlag EINS GmbH 23

6 Kosten beim thermischen Trennen 6 A. Brennschneiden 8 mm dicker unlegierter Baustahl ist durch Brennschneiden zu zerteilen. Die Trennlänge beträgt 3,2 m, davon werden 50 Stück gefertigt. a) Wie lang (Stunden, Minuten) dauert der Trennschnitt? b) Wie viel m 3 Gesamtsauerstoff und wie viel m 3 Acetylen werden für diese Arbeit verbraucht? c) Wie hoch sind die Gaskosten, wenn für 1 m 3 Sauerstoff 5,10 und je m 3 Acetylen 9,70 bezahlt werden? Gasverbrauch und Schneidgeschwindigkeit für unlegierten Baustahl Blechdicke Gesamtsauerstoff- Acetylen- Schneidgeschwindigkeit v (m/min) S (mm) verbrauch verbrauch V s (m 3 /h) V A (m 3 /h) Trennschnitt Qualitätsschnitt 5 1,7 0,25 0,85 0,70 8 1,9 0,30 0,80 0, ,1 0,35 0,75 0, ,0 0,40 0,65 0,45 Geg.: Ges.: a) b) c) Aufgabe: Zur Herstellung eines Qualitätsschnitts an 20 mm dickem unlegiertem Baustahl benötigt ein Metallbauer 18 Minuten. a) Wie hoch sind die Gaskosten (Sauerstoff: 5,25 /m 3, Acetylen: 9,90 /m 3 )? b) Wie teuer sind die Gaskosten je m Schnittlänge? 24 Bildungsverlag EINS GmbH

7 Zuschnittlänge bei Biegeteilen 10 Bei gebogenen Blechteilen kann das Biegestück am Radius gestreckt, manchmal aber auch gestaucht werden. Zuschnittlänge Größe Formelzeichen Einheit Zuschnittlänge Schenkellänge Dicke Biegeradius Öffnungswinkel Ausgleichswert Schenkellänge = Außenmaß der Biegeschenkel Der Ausgleichswert v ist abhängig von L = Der Ausgleichswert wird meist Tabellen entnommen. Ausgleichswert v für Biegeteile mit einem Öffnungswinkel von 90 Blechdicke s (mm) 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 6 Biegeradius r (mm) 1 1,9 1,6 2,1 2,9 2,5 2,4 3,2 4,0 4,8 4 3,0 3,7 4,5 5,2 6,0 6,9 6 3,8 4,5 5,2 5,9 6,7 7,5 8,3 9,0 9,9 10 5,5 6,1 6,7 7,4 8,1 8,9 9,6 10,4 11,2 12,7 16 8,1 8,7 9,3 9,9 10,5 11,2 11,9 12,6 13,3 14,8 Für Biegeteile mit einem Öffnungswinkel unter oder über 90 kann der Ausgleichswert v dem Tabellenbuch entnommen werden. Geg.: a = 15 mm, b = 140 mm, c = 32 mm, s = 2 mm, r = 4 mm, α = β = 90 Ges.: L Bei einfachen Biegeteilen mit einem Biegewinkel von 90 und der Blechdicke s unter 5 mm kann der Ausgleichswert v auch mit der Näherungsformel bestimmt werden: Geg.: α = 90, s = 4 mm, r = 6 mm Ges.: v nach Tabellenbuch und v mit Näherungsformel v 2 s Tabellenbuch: v = Näherungsformel: v v v Bildungsverlag EINS GmbH 35

8 Zuschnittlänge bei Biegeteilen Aufgabe: Bestimmen Sie den Ausgleichswert v und berechnen Sie die gestreckte Länge L. 2. Aufgabe: Wie groß sind die beiden Ausgleichswerte und wie groß ist die Zuschnittlänge des S-Hakens? 3. Aufgabe: Bestimmen Sie die Ausgleichswerte. Auf welche Länge muss der Blechstreifen für das skizzierte Biegeteil zugeschnitten werden? 36 Bildungsverlag EINS GmbH

9 Fertigung mit NC-gesteuerten Maschinen 11 J. Datenträger (Auswahl) Auf Datenträgern werden Daten gespeichert. Man nennt sie deshalb auch. Beim Ausschalten des Computers oder bei Stromausfall gehen im Arbeitsspeicher (RAM) die Daten verloren. Man spricht in diesem Fall von einem Speicher. Der Speicher dagegen behält seinen Inhalt auch ohne Stromzufuhr. 1. Der wichtigste Speicher des Computers ist die, die auch als Harddisk bezeichnet wird. Sie hat eine hohe von teilweise über 1000 GB. Sollte der Speicherplatz dennoch nicht ausreichen, kann eine Festplatte angeschlossen werden, die in ein Gehäuse eingebaut ist und eine eigene Stromversorgung besitzt. 2. Da die Diskette eine geringe Speicherkapazität (bis 1,44 MB) besitzt und auch in magnetischen Feldern zerstört werden kann, wurde sie von der (Compact Disc Read-Only Memory, kurz: ) abgelöst. Die Speicherkapazität beträgt im Durchschnitt 700 MB. Im CD-ROM-Laufwerk werden die Daten optisch abgetastet und unterliegen daher keinem Verschleiß. Man unterscheidet CD-RW (beschreibbar) und CD-RS (nicht beschreibbar, nur lesbar). Eine noch größere Speicherkapazität als die CD besitzen die (Digital Versatile Disc; Speicherkapazität bis zu 8,5 GB) und die Blu-ray Disc (kurz: BD; Speicherkapazität bis zu 50 GB). 3. Zum Transport von Daten wird heute oft der USB Stick verwendet. Die Bezeichnung hat er deshalb erhalten, weil er an die USB-Schnittstelle des Computers angeschlossen wird. Vorteile: 4. In Digitalkameras werden verwendet. Sie werden in vielerlei Ausführungen hergestellt (z. B. SD- Card, Smart Media, Compact Flash). Speicherkarten haben eine sehr hohe Speicherkapazität (bis 64 GB). Zum Arbeiten mit den gespeicherten Daten benötigt man ein Kartenlesegerät. Heute haben Computer häufig fest eingebaute Kartenleser. Vorteile: ingabe erarbeitung usgabe -Prinzip 50 Bildungsverlag EINS GmbH

10 Herstellen von Konstruktionen aus Profilen Stahlprofile im Metallbau Lernfeld 6 1 Im Metallbau werden überwiegend Halbzeuge aus Stahl verwendet. Diese können alle Arten von Festigkeit aufnehmen und sind gut schweißbar. Durch Legieren mit anderen Metallen erhält man rostfreie Stähle. Bildungsverlag EINS GmbH 105

11 Herstellen von Konstruktionen aus Profilen Aluminiumprofile im Metallbau Lernfeld 6 2 A. Herstellung von Aluminiumhalbzeugen, Handelsformen Für die Herstellung von Fenstern, Türen, Fassaden, Geländern u. Ä. werden häufig Aluminiumprofile verwendet. Mit dem Sauerstoff der Luft bildet sich an der Oberfläche Aluminiumoxid. Diese dichte Schicht schützt das Aluminium vor weiterer Korrosion. Reines Aluminium ist für die technische Anwendung unbrauchbar. Durch Legieren werden Festigkeit und Härte gesteigert. 110 Bildungsverlag EINS GmbH