40 Fragen und Lösungen zu Definitionen und Hintergrundwissen

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1 Überprüfen des Walzprozess-Wissens! 40 Fragen und Lösungen zu Definitionen und Hintergrundwissen 1. Was ist die Grundbedingung für das Umformen von Werkstoffen? Umformen erfolgt oberhalb der Fließgrenze eines Werkstoffes, d.h. im plastischen Bereich. Deshalb können nur solche Werkstoffe umgeformt werden, die ein ausgeprägtes plastisches Verhalten aufweisen. Metalle und thermoplastische Kunststoffe erfüllen diese Voraussetzung, mineralische Werkstoffe nicht oder nur in geringem Maße. 2. Die Fertigungsverfahren der Hauptgruppe Umformtechnik werden nach DIN 8582 in 5 Gruppen eingeteilt. Nennen Sie diese und geben Sie dazu einige Beispiele von Untergruppen. Druckumformung (Walzen, Gesenkformen, Freiformen, Eindrücken, Durchdrücken); Zugdruckumformung (Durchziehen, Tiefziehen, Kragenziehen, Knickbeugen); Zugumformung (Längen, Weiten, Tiefen); Biegeumformung (Biegen mit geradliniger Werkzeugbewegung, Biegen mit drehender Werkzeugbewegung); Schubumformung (Verschieben, Verdrehen) 3. Definieren sie den Begriff "Fließscheide"! Die Fließscheide ist der Punkt, an dem die Geschwindigkeit der Walze und die Vorschubgeschwindigkeit des Walzguts gleich groß sind. In diesem Punkt wirken keine Reibungskräfte und die auf das Walzgut wirkende Druckspannung ist am größten. 4. Was versteht man unter dem Begriff Längung? Unter der Längung versteht man die plastische Verformung des Walzguts in Längsrichtung. 5. Was bedeutet Breitung? Die Breitung ist die plastische Verformung des Walzguts in Querrichtung. Sie wird vernachlässigbar klein bei einem geometrischen Verhältnis Breite/Dicke > Was heißt Walzgrad? Mit dem Walzgrad wird die durch den Walzprozess erzwungene Dickenreduzierung bezeichnet. 7. Was haben alle Metalle gemeinsam? Gemeinsames Kennzeichen aller Metalle ist der kristalline Aufbau, d.h. die regelmäßige, feste Anordnung der Atome. Die Atomanordnung des Kristallgitters wird jeweils durch eine Elementarzelle gekennzeichnet. Ebenso ist ihnen gemeinsam: die elektrische und die thermische Leitfähigkeit, die Duktilität und der metallische Glanz.

2 8. Wie entstehen Kristall-Gitter? Ein Kristallgitter entsteht durch die dreidimensionale Aneinanderreihung von Elementarzellen. Ein Kristallit entsteht wiederum aus zahlreichen Kristallgittern. 9. Nennen Sie die drei häufigsten Kristallgitterformen! Kubisch-flächenzentrierte Gitter Kubisch-raumzentrierte Gitter Hexagonale Gitter 10. Welche 2 wesentliche Metalle (Legierungen von Metallen) sind kubisch-flächenorientiert? Aluminium, -MK (Stahl) sowie Kupfer 11. Welche Kristallgitterform lässt sich am besten verformen und warum? Kubisch-flächenzentriert, da hierbei die meisten Gleitebenen vorkommen, des Weiteren sind die Körner alle unterschiedlich orientiert, was die Gitterstruktur angeht, dies führt dazu, dass es grundsätzlich keine ungünstige Umformrichtung gibt, wie z.b. bei der hexagonalen Struktur. 12. Was verstehen Sie unter Gitterfehlern bei Metallen? Kristalle von Metallen haben Gitterfehler, z.b. Fehlstellen an bestimmten Atomplätzen. Bei den Fehlern unterscheidet man zwischen 3 Gruppen: punktförmige Fehlstellen (z.b. Leerstellen), linienförmige Fehlstellen (z.b. Versetzungen, insbesondere Stufenversetzungen), flächenhafte Fehlstellen (z.b. Korngrenze). 13. Was ist eine Gleitung in der Metallumformung? Der wichtigste Mechanismus der plastischen Formänderung ist die Gleitung. D.h. dass auf Atomebene ganze Gitterbereiche entlang einer Gleitebene gegeneinander verschoben werden. 14. Was ist der Unterscheid zwischen elastischer und plastischer Formänderung? Bei elastischer Formänderung kehren die Atome in ihre Ausgangslage zurück. Hingegen verschieben sich die Atome bei plastischer Formänderung Atome um ganzzahlige Atomabstände. Die Formänderung bleibt nach Aufhebung der äußeren Kräfte erhalten. 15. Warum sind gewisse Metalle leichter verformbar als andere? Anzahl und Orientierung der möglichen Gleitebenen sind in den verschiedenen Kristallsystemen (Elementarzellen) unterschiedlich. Mit der steigenden Zahl von Gleitebenen und Gleitrichtungen erhöht sich die Umformbarkeit eines Metalls. So ist z.b. zu erklären, dass Eisen, Kupfer und Aluminium, d.h. kubisch kristallisierende Metalle, besser verformbar sind als Zink und Magnesium, die einen hexagonalen Gitteraufbau aufweisen. 16. Am Walzspalt was beschreibt die Greifbedingung und was die Durchziehbedingung? Damit ein Werkstück von Walzen erfasst, in seiner Dicke verringert und durch den Walzenspalt geformt das Walzgerüst verlassen kann, muss es mit einer gewissen Kraft gegen die rotierenden Walzen gestoßen werden. Dadurch tritt beim Berühren der Walzenoberfläche eine Normalkraft (N) auf. Da die Walze rotiert, bewegt sich der Berührungspunkt weiter => dadurch entsteht Reibung, die nach der Formel R=u*N erfassbar ist. Diese Reibungskraft (R), die tangential zur Walzenoberfläche liegt, kann man in eine horizontale und in eine vertikale Komponente zerlegen (RH und. RV). RH

3 zieht das Werkstück in den Walzenspalt ein, während RV das Werkstück zusammendrückt und so seine Dicke reduziert. 17. Beschreiben Sie das Schrägwalzen! Das Walzgut wird um die eigene Achse gedreht ohne eine Bewegung in Achsrichtung zu machen, durch die Rotation wird es von den Walzen in die gewünschte Form gebracht. Das Schrägwalzen ist eine Kombination des Längs- und des Querwalzens. 18. Beschreiben Sie das Prinzip des Längswalzens! Hier wird das Walzgut ohne Drehung durch den Walzspalt bewegt. Beim Flach-Längswalzen haben die Walzen die Form eines Zylinders oder eines Kegels. Beim Profil-Längswalzen tragen die zylindrischen Walzenflächen zusätzlich aufgebrachte Profile. 19. Walzentypen: Beschriften Sie die Walzkonfigurationen! A) Duowalzgerüst - z.b. schwere Umkehrstraßen B) Triowalzgerüst - z.b. ältere Profilstraßen geringerer Leistung C) Quartowalzgerüst - z.b. für Blech- und Bandwalzwerke D) Sextowalzgerüst (Variante 1) - z.b. für hochfeste Bänder E) Sextowalzgerüst (Variante 2, wie bei Wieland) F) MKW 20-Rollen-Kalt Walzwerk z.b. für enge Toleranzen an hochlegierten Breitband 20. Nennen Sie zu den folgenden 5 Halbzeug-Fertigungsverfahren passende Prozessergebnisse (bzw. produziertes Halbzeug): Gießen, Walzen, Strangpressen, Schmieden, Sintern. Gießen: Formateguss, Gussteil Walzen: Bänder, Bleche Strangpressen: Profile, Formate Schmieden: Formteile, Formate Sintern: Formteile 21. Erklären Sie den Begriff der Pressfläche beim Walzen. Erläutern Sie dessen Wichtigkeit. Pressfläche ist die Fläche, über die die Kraft eingebracht wird und die der Reibung ausgesetzt ist. 22. Die ideale Walzkraft ist: F id = kw AD; kw ist der Formänderungswiderstand. Ist kw in der Formänderungszone immer gleich? Warum und um welche Größe muss die reale Walzkraft größer sein als F id? Ja, kw als Formänderungswiderstand ist immer gleich: Materialkonstante und Umformgrad. Die Kraft muss größer sein, da sie noch die Reibungskräfte auf der Pressfläche überwinden muss. 23. Wie lautet die Definition zum Umformverfahren Walzen? Walzen ist ein plastisches Umformverfahren von Werkstoffen zwischen zwei oder mehreren rotierenden Werkzeugen (Walzen).

4 24. Wie verhalten sich beim Walzen Breite, Höhe und Materialgeschwindigkeit vor und nach dem Walzeingriff? Die Breite ist einstellbar Die Höhe wird geringer Die Länge vergrößert sich Die Materialgeschwindigkeit erhöht sich Das Volumen bleibt gleich 25. Wodurch entstehen die Gleitvorgänge beim plastischen Umformen? Durch das Abgleiten von Gitterebenen. 26. Warum kommt es mit steigendem Umformgrad zu einer Verfestigung, wenn die Rekristallisationstemperatur nicht überschritten wird? Wenn alle Gleitebenen aufgebraucht sind, ist der Werkstoff nicht mehr gut umformbar. 27. Wieweit kann man beim Kaltwalzen den Werkstoff entsprechend der Fließkurve verfestigen? Bis sich die Walzkraft nicht mehr erhöhen lässt Bis das Gefüge überbeansprucht ist und reißt 28. Was versteht man unter einem Walzspalt? Die Verformungszone 29. Beim Längswalzen unterscheidet man 2 Walzarten. Welche? Profilwalzen, Flachwalzen. 30. Welche drei Grundarten von Walzverfahren gib es? Skizzieren und erläutern Sie die 3 Walzverfahren. 31. Was verstehen Sie unter einer Walzenstraße Will man sehr große Mengen rationell walzen, dann werden heute Walzenstraßen verwendet. In solchen kontinuierlich arbeitenden Straßen sind eine große Anzahl Duo- oder Quarto- usw. Walzgerüste hintereinander angeordnet. Bei jedem Durchgang wird das Walzgut dünner, aber kaum breiter, dadurch bewegt es sich immer schneller durch die Straßen. Nach dem letzten Walzgerüst erreicht man heute Geschwindigkeiten bis zu 40m/sec. 32. Im Walzbereich werden für verschiedene Industriezweige Bleche, Blechstreifen, Bänder, Bandstreifen, Ronden, Vormaterial für Lagerbuchsen, Doubreplatten und Stückbleche in verschiedenen Legierungen hergestellt. Welches sind die wichtigsten Legierungsgruppen? Messing bleifrei (M, Cu+ Zn)

5 Messing bleihaltig (Z, Automatenmessing, Cu + Zn + Pb) Sondermessing (S, Cu + Zn + weiter Bestandteile) Bronze (B, Cu + Sn) Neusilber (N, Cu + Ni + Zn + andere Zusätze wie Mn, Pb) Kupfer-Nickellegierungen (Cu + Ni) Aluminiumbronze (U, Cu + Al) Kupferlegierungen (K, Cu + niedrig legiertes Kupfer) 33. Was sind die wichtigsten Eigenschaften der bei Wieland verarbeiteten Metalle? Härte, Korngröße, Festigkeit, Federbiegegrenze, Formbarkeit elektrische und thermische Leitfähigkeit Wie verändert sich die Korngröße bei der Rekristallisation in Abhängigkeit von Umformgrad und Temperatur? Korngröße= f (Umformgrad/Temperatur) Voraussetzung: T>TRekrist. Korngröße kleiner bei > Umformgrad Korngröße größer bei > Temperatur 35. Die ideale Walzkraft ist: Fid=kw Ad (k w ist der Formänderungswiderstand). Ist k w in der Formänderungszone immer gleich? Warum? und um welche Größe muss die reale Walzkraft größer sein als Fid? Formänderungswiderstand: Materialkonstante und Umformgrad. Die Kraft muss größer sein, da sie die Reibungskräfte auf der Pressfläche überwinden muss. 36. Welche Aufgaben hat die Wieland-Laufkarte? Sie dient: zum Überwachen des richtigen Fertigungsablaufes als Nachweis für die ausgeführten Fertigungsstufen als Hilfsmittel für die Fertigungssteuerung zur Arbeitsplanung zur Terminüberwachung. 37. Über welche Walzgerüste verfügt Wieland? Duo, Quarto, Tandem-Quarto, Sexto, Vielwalzengerüst 12-fach und 20-fach. 38. Wie lang ist die maximale Brammenlänge im Wieland Hubbalkenofen? 8,5 m 39. Zu welchem Umformverfahren gehört das Walzen? Druckumformen 40. Skizzieren Sie die Formänderungszone (Walzspalt) und die gedrückte Fläche beim Walzen.