FÜGETECHNIK ÜBUNG SS12 ORGANISATORISCHES GARCHING, JOHANNES STOCK

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1 FÜGETECHNIK ÜBUNG SS12 ORGANISATORISCHES GARCHING, JOHANNES STOCK iwb 2012

2 Vorlesungsankündigung: Automobilproduktion Inhalte: Produktionstechnik in der Praxis der Automobilherstellung Von der Materialbeschaffung bis zur Endmontage Hintergründe und Zusammenhänge Gastreferenten: Zu jedem Thema ein Spezialist aus der Industrie Credits: 3 Ergänzungsfach Start: FR, MW 2250 weitere Informationen auf: iwb Folie 2

3 Angebote für Studierende am iwb TEAM T E A M Entwicklungsprogramm des iwb Traineeprogramm des iwb Betreuung durch Assistenten am iwb Kontakt zu Ehemaligen (des iwb) in der Industrie Einladung zu Veranstaltungen des iwb Aktivitäten für Studierende (Workshops und Exkursionen) Trainee am iwb Traineeprogramm des iwb Examen am iwb Diplomarbeit am iwb Assistent am iwb Doktorand am iwb Mentoren des iwb e.v. Ehemalige des iwb Universität Industrie T E A M Weitere Infos: oder robert.wiedenmann@iwb.tum.de iwb Folie 3

4 Newsletter für Studierende Newsletter für Studierende am iwb Information über neueste Studienarbeiten am iwb Hinweis auf Veranstaltungen am iwb Anmeldung unter: Studium Studierende am iwb Anmeldung Newsletter für Studierende iwb Folie 4

5 Lehrveranstaltungen des iwb im Sommersemester 2012 Betriebsorganisation Fabrikplanung (VF) Technische Betriebsführung für Lehramt (EF) Mechatronik Entwicklungsprojekte in der Praxis(EF) Methoden und Werkzeuge der digitalen Fabrik (EF) PPS-Praktikum ERP-Praktikum Praktikum Energieproduktivität Praktikum Schlanke Produktion Seminar für Produktionsmanagement Seminar Soft Skills für Ingenieure Produktionsanlagen Vertiefungs- und Ergänzungsfächer Querschnittsfächer Automobilproduktion (EF) Praktika und Seminare CAD/CAM-Praktikum Industrieroboterpraktikum Werkzeugmaschinen-Praktikum Prozesse Fertigungstechnologien (VF) Fügetechnik (VF) Spanende Fertigungsverfahren (VF) Klebtechnik (EF) Rechnerintegrierte Produktion (VF) Schweißtechnisches Praktikum iwb Detaillierte Informationen auf TUMonline

6 Allgemeines Aktuelles: -Veränderungen, aktuelle Ankündigungen immer auf der Homepage Studium Lehrveranstaltungen und Studienarbeiten Gesamtübersicht Fügetechnik Unterlagen: - Skript bei der Fachschaft erhältlich (Hinweis: Skript wurde für SS12 überarbeitet) - Übungsunterlagen und Vorträge auf tumonline erhältlich Prüfung: - geplant am Prüfungsblock II - für MW, Lehramtsstudenten mit der Fachrichtung Metalltechnik, TUM-BWL iwb Seite 6

7 Vorlesung Fügetechnik - Zeitplan Terminplan Fügetechnik SS12 Datum Nr. KW Vorlesung Übung Mechanisches Fügen Kap.1: Einführung Kap.2: Zusammensetzen Werkstoffkundliche Grundlagen Kap.3: Fügen durch An-/Einpressen Fügeverfahrenauswahl Kap. 4: Fügen durch Umformen Nietverbindungen (incl. Tutorium) Kap. 4: Fügen durch Umformen Vortrag: Mechanisches Fügen Schweißtechnik Kap. 5: Schweißen: Geschichte, Fertigungsverfahren, Grundlagen Werkstoffk. Kap. 5: Schweißen: Schweißtechnisches Dreieck, Überblick über Schweißverfahren Pfingstmontag Schweißsimulation Schweißeignung Kap. 5: Schweißen: Schmelzschweißverfahren Lasertechnik (incl. Tutorium) Kap. 5: Schweißen: Pressschweißverfahren Rührreibschweißen (incl. Tutorium) Vortrag: Rührreibschweißen Teil I Vortrag: Rührreibschweißen Teil I Weitere Verfahren Kap. 5: Qualitätssicherung, Nachbearbeitung, Automatisierung iwb live Kap. 6: Löten Fügeverfahrenauswahl Kap. 7: Kleben Kleben Kap. 8: Mikrofügeverfahren Musterklausur / Fragestunde Prüfung iwb 2012

8 FÜGETECHNIK ÜBUNG SS12 GRUNDLAGEN WERKSTOFFE GARCHING, JOHANNES STOCK iwb 2012

9 Gliederung 1. Einteilung der Werkstoffe 2. Stahllegierungen 3. Eisengusslegierungen 4. Aluminiumlegierungen iwb 2012 Seite 9

10 Einteilung der Werkstoffe iwb 2012 Seite 10

11 Gliederung 1. Einteilung der Werkstoffe 2. Stahllegierungen 3. Eisengusslegierungen 4. Aluminiumlegierungen iwb 2012 Seite 11

12 Eigenschaften und Phasen des Stahls Eigenschaften von Stahl: Stahl: Eisen mit Kohlenstoff (<2,06%C) Grundelement: Eisen (Fe): ρ = 7,9 g/cm 3 T S = 1536 C E = 210 kn/mm 2 Perlit Ferrit Phasen des Stahls: Austenit: γ-mischkristall kubisch-flächen-zentriert (kfz) Ferrit: α-mischkristall kubisch-raum-zentriert (krz) Zementit (Fe 3 C): Intermetallische Phase primäre Kristallisation oder Ausscheidung aus Austenit Querschliff eines Stahls mit wenig Kohlenstoff Gefüge / Phasengemische des Stahls: Perlit: eutektoidisches Gefüge 88% Ferrit, 12%Zementit Martensit: tetragonal verzogener Ferrit Bainit / Zwischenstufengefüge Ledeburit iwb 2012 Seite 12

13 Eisen-Kohlenstoff-Diagramm Austenit + Ferrit Ferrit Ferrit + Perlit T [ C] H N A I G P Q Perlit B Austenit S E Austenit + Perlit ABCD: Liquiduslinie Schmelze + Austenit Austenit + Zementit Schmelze ,06 4,3 Stahl SE: Sättigungslinie AHIECF: Soliduslinie Ledeburit Gusseisen C ECF: Eutektikale PSK: Eutektoide 100% Zementit iwb 2012 Seite 13 D F K L Gew.-% C

14 ZTU-Diagramm iwb Seite 14

15 a) b) c) a) b) c) iwb Seite 15

16 ZTU-Diagramm Welche Informationen kann man dem ZTU-Diagramm entnehmen? Martensitstarttemperatur Untere kritische Abkühlgeschwindigkeit Obere kritische Abkühlgeschwindigkeit t 8/5 Zeit Gefügezusammensetzung in % Härte nach Abkühlung iwb 2012 Seite 16

17 ZTU-Diagramm Temperatur Martensitstarttemperatur A F P 600 Zw M Untere kritische Abkühlgeschwindigkeit Obere kritische Abkühlgeschwindigkeit Zeit (log) iwb 2012 Seite 17

18 ZTU-Diagramm Temperatur 70% Ferrit A F P 30 30% Perlit 500 Zw M Härte nach Abkühlung in HRC oder HV 95 Zeit (log) t 8/5 iwb 2012 Seite 18

19 Bezeichnungssystem für Stähle Bezeichnungssystem für Stähle nach DIN EN 10027: nach Teil1: Kurznamen z.b. S235JR nach Teil2: Nummernsystem alle in der Norm aufgenommenen Stähle besitzen eine eindeutige Werkstoffnummer Aufbau: 1.XXYY(ZZ) 1 = Stahl XX = Stahlgruppennummer (z.b. 32 für Schnellarbeitsstähle mit Co) YY = Zählnummer ZZ = mögliche Erweiterung iwb 2012 Seite 19

20 Kurznamen EN : Stähle für Stahlbau Beispiel: S235JR R m =235 N/mm 2 JR: 27J bei 20 C nach alter Norm: St37-2 iwb 2012 Seite 20

21 Kurznamen EN : Maschinenbaustähle Beispiel: GE240 R m =240 N/mm 2 G: gegossener Stahl iwb 2012 Seite 21

22 Kurznamen EN : Unlegierte Stähle (Mn < 1%) Beispiel: C35E 0,35%C E: max. S-Gehalt iwb 2012 Seite 22

23 Kurznamen EN : Unlegierte Stähle (Mn > 1%) Beispiel: 42CrMo4 0,42%C 1%Cr :4 iwb 2012 Seite 23

24 Kurznamen EN : Nichtrostende und legierte Stähle Beispiel: X10CrNi18-8 0,1%C 18%Cr 8% Ni iwb 2012 Seite 24

25 Einteilung der Stähle Einteilung der Stähle nach DIN EN nach chemischer Zusammensetzung nach maßgebende Legierungsgehalte nach Hauptgüteklassen Unlegierte Qualitäts- und Edelstähle nichtrostende Stähle legierte Qualitäts- und Edelstähle iwb 2012 Seite 25

26 Gliederung 1. Einteilung der Werkstoffe 2. Stahllegierungen 3. Eisengusslegierungen 4. Aluminiumlegierungen iwb 2012 Seite 26

27 Eigenschaften und Einteilung 1. Grauguss T [ C] stabiles Fe-C-System höherer Si / C Gehalt niedrige Abkühlgeschwindigkeit Graphitform: Lamellen oder Kugeln 2. weißes Gusseisen metastabiles Fe-C-System niedriger Si / C Gehalt hohe Abkühlgeschwindigkeit 3. Temperguss ,3 Stahl 2,06 Gusseisen metastabile Erstarrung mit Wärmebehandlung weißer Temperguss: Entkohlung am Rand => Schweißbarkeit schwarzer Temperguss: kein Unterschied Gew.-% C iwb 2012 Seite 27

28 Bezeichnungssystem für Gusseisen Bezeichnungssystem durch Kurzzeichen für Gusseisen nach DIN EN 1560: EN GJ a b xxx yy a: Typ L : lamellare Graphitstruktur S: kugelige Graphitstruktur M: Temperkohle b: Gefüge B: Temperguss schwarz W: Temperguss weiß Möglichkeit 1: Möglichkeit 2: xxx-yy: geforderte mechanische Eigenschaft z.b. Zugfestigkeit, Dehnung, Härte, xxx-yy: geforderte chemische Zusammensetzung z.b. Legierungselemente + Gehalt iwb 2012 Seite 28

29 Gliederung 1. Einteilung der Werkstoffe 2. Stahllegierungen 3. Eisengusslegierungen 4. Aluminiumlegierungen iwb 2012 Seite 29

30 Eigenschaften und Einteilung Eigenschaften von Aluminium: kubisch-flächenzentriert Dichte: 2,7 g/cm 3 (Vergleich Eisen: 7,9g/cm 3 ) Schmelztemperatur: 660 C (Vergleich Eisen: 1536 C) E-Modul: 70 kn/mm 2 (Vergleich Stahl: 210 kn/mm 2 ) Einteilung von Aluminiumlegierungen: Gusslegierungen Knetlegierungen aushärtbare Legierungen naturharte Legierungen iwb 2012 Seite 30

31 Numerisches Bezeichnungssystem nach DIN EN Knetlegierungen: EN AW-Xyyy 1yyy Al mindestens 99% 2yyy Hauptlegierungselement Cu 3yyy Hauptlegierungselement Mn 4yyy Hauptlegierungselement Si 5yyy Hauptlegierungselement Mg 6yyy Hauptlegierungselement Mg-Si 7yyy Hauptlegierungselement Zn Gusslegierungen: 2yyyy 4yyyy 5yyyy 7yyyy EN AC-Xyyyy Hauptlegierungselement Cu Hauptlegierungselement Si 42yyy Legierungsgruppe AlSi7Mg 43yyy Legierungsgruppe AlSi10Mg 44yyy Legierungsgruppe AlSi 45yyy Legierungsgruppe AlSi5Cu 46yyy Legierungsgruppe AlSi9Cu Hauptlegierungselement Mg Hauptlegierungselement Zn iwb 2012 Seite 31

32 Ausscheidungshärtung Ablauf einer Ausscheidungshärtung: Lösungsglühen Abschrecken Kalt- oder Warmauslagern Auslagerungsdauer und Werkstoffkennzeichnung: Gefüge einer ausgehärteten Aluminiumlegierung mit Mg 2 Si F T4 T6 T64 T7 Gusszustand kaltausgelagert vollständig warmausgelagert nicht vollständig warmausgelagert überhärtet Beispiel Zugfestigkeit EN AW6060: bei T4 205 N/mm 2 bei T6 310 N/mm2 Quelle: iwb 2012 Seite 32

33 Zusammenfassung Gezeigte Animationen im Internet zu finden: Wichtige Stichpunkte: Stahl: Eisenkohlenstoff-Diagramm, ZTU, Einteilung, Lesen der Bezeichnung Eisenguss: Einteilung, Schweißbarkeit Aluminium: Einteilung, Einordnung der Legierungen, Wärmebehandlungszustand iwb 2012 Seite 33

34 Semestranden, Diplomanden und Hiwis immer gesucht!!! Themengruppe Füge- und Trenntechnik: Laserstrahlbearbeitung und Rührreibschweißen Robotertechnik, NC-Maschinen Struktur-, Verzugs- und Prozesssimulation Neueste Mess- und Lasertechnik Konstruktive, experimentelle und theoretische Studienarbeiten möglich Abwechslung zum Studium einfach den Vorlesungsbetreuer ansprechen iwb 2012 Seite Seite 34 34

35 Kontakt Dipl.-Ing. Johannes Stock Raum Tel / Fax / Johannes.Stock@iwb.tum.de Adresse iwb - Technische Universität München Boltzmannstraße Garching Folie 35