Grundlagen der Fertigungstechnik

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1 Birgit Awiszus /Jürgen Bast / Holger Dürr / Klaus-Jürgen Matthes (Hrsg.) Grundlagen der Fertigungstechnik Mit 347 Bildern und 55 Tabellen 4., aktualisierte Auflage ГЯ Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 15 2 Urformen Einführung Einordnung des Urformens in die Fertigungstechnik Einordnung in den Einzelteilfertigungsprozess Blockgießen Stranggießen Formgießen Gussabnehmer und statistische Zahlen Verfahrensprinzipien beim Urformen Einleitung Gieß- bzw. Formverfahren Gussteilherstellung in Formen für den einmaligen Gebrauch Einleitung Handformerei Maschinenformerei Spezialformverfahren Gussteilherstellung in Formen für den mehrmaligen Gebrauch (Dauerformen) Einleitung Schwerkraftkokillengießverfahren Druckgießverfahren Arten von Drackgießmaschinen Verfahrensablauf beim Druckgießen Thixogießverfahren Niederdrackgießverfahren Schleudergießverfahren Gusswerkstoffe Einführung Kennzeichnende Kenngrößen der Gusswerkstoffe Niedrige Gießtemperatur Fließ-und Formfüllungsvermögen Volumenänderung beim Schmelzen und Erstarren Arten von Gusswerkstoffen Gusseisenwerkstoffe Stahlguss Aluminium- und Magnesiumgusswerkstoffe Kupfergusswerkstoffe Mechanische Kennwerte wichtiger Gusswerkstoffe 44

3 Inhaltsverzeichnis 2.4 Gussteilgestaltung 45 Umformen Begriffe, Ordnungsgesichtspunkte Definitionen und Abgrenzung Einordnungsgesichtspunkte Stellung und Bedeutung der Umformverfahren im Rahmen der Fertigungstechnik Historische Entwicklung der Metallerzeugung und der mechanischen Metallbearbeitung Vergleich der Umformverfahren mit anderen mechanischen Formgebungsverfahren" Typische Einsatzgebiete der Umform-und Zerteiltechnik Besonderheiten und Entwicklungstrends Ausgewählte Grundlagen der Umformtechnik Typische Prozesse und Verfahren der umformenden Halbzeugfertigung Wichtige Prozessketten der Halbzeugfertigung Ausgewählte Umformverfahren zur Halbzeugfertigung Verfahrensübersicht Walzen Verfahrensübersicht Freiformen Verfahrensübersicht Durchdrücken - Strangpressen Verfahrensübersicht Durchziehen Verfahrensübersicht Biegeumformen Ausgewählte Teilefertigungsverfahren der Massivumformung Stauchen VerfahrensübersichtStauchen Bedeutung und Besonderheiten des Stauchens Freiformschmieden und Rundkneten (Feinschmieden, Rundhämmern) Verfahrensübersicht Freiformschmieden Bedeutung und Besonderheiten des Freiformschmiedens Verfahrensübersicht Rundkneten Bedeutung und Besonderheiten des Rundknetens Gesenkschmieden und Warmpressen Verfahrensübersicht Gesenkschmieden und Warmpressen mit Grat Verfahrensübersicht Gesenkschmieden und Warmpressen ohne Grat Verfahrensübersicht zur Herstellung der Anfangsformen und Massenverteilungs-Zwischenformen für das Gesenkschmieden und Warmpressen Bedeutung und Besonderheiten des Gesenkschmiedens und Warmpressens Kaltfließpressen und Kaltschmieden Verfahrensübersicht Kaltfließpressen und Kaltschmieden Bedeutung und Besonderheiten des Kaltfließpressens und Kaltschmiedens Walzverfahren der Teilefertigung Verfahrensübersicht Walzverfahren zur Erzeugung bzw. Veränderung von Werkstückgrundformen 99

4 Inhaltsverzeichnis Verfahrensübersicht Walzverfahren zur Erzeugung von Nebenformen Verfahrensübersicht Walzverfahren zur Feinbearbeitung von Oberflächen Ausgewählte Teilefertigungsverfahren der Blechumformung Verfahren zur Herstellung ebener Blechformteile durch Trennverfahren Verfahrensübersicht Zerteil verfahren Bedeutung und Besonderheiten des Scherschneidens Verfahren zur Herstellung räumlicher Blechform teile Verfahrensübersicht Zug-Druck-Umformverfahren zur Erzeugung bzw. Veränderung räumlicher Blechformteile Verfahrensübersicht Druck-Umformverfahren zur Erzeugung bzw. Veränderung räumlicher Blechform teile Verfahrensübersicht Zug-Umformverfahren zur Erzeugung bzw. Veränderung räumlicher Blechformteile Verfahrensübersicht Biege-Umformverfahren zur Erzeugung bzw. Veränderung räumlicher Blechform teile Technologischer Ablauf bei der Herstellung von Blechformteilen Werkzeuge der Umform-und Schneidtechnik Einflussfaktoren auf die Fertigungsgenauigkeit von Umformteilen Trennen Systematisierung der Verfahrenshauptgruppe Trennen Trennen durch Spanen Wirtschaftliche Bedeutung Grundlagen der spanenden Fertigung Klassifizierung im Überblick Basisgrößen der Zerspantechnik Bewegungsvorgänge und Geschwindigkeiten bei der Spanabnahme Hilfsgrößen Flächen und Vorschubgrößen Eingriffsgrößen des Werkzeuges Spanungsgrößen Werkzeuggeometrie für das Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide Werkzeugverschleiß / Standbegriffe und Spanbildung Schneidstoffe (geometrisch bestimmte Schneide) Kühlschmierstoffe Schnittkraftberechnung Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide Drehen Spanungsvorgang Drehverfahren Drehwerkzeuge Zeitspanvolumen und Schnittzeit Fräsen 150

5 10 Inhaltsverzeichnis Spanungsvorgang Fräsverfahren Fräswerkzeuge Zeitspanvolumen und Schnittzeit Bohren, Senken, Reiben Spanungsvorgang Verfahren Werkzeuge Zeitspanvolumen und Schnittzeit Hobeln und Stoßen Räumen Räumverfahren Räumwerkzeuge Zeitspanvolumen und Schnittzeit Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide Spanungsvorgang Schleifverfahren Schleifwerkzeuge Bezeichnung Form der Schleifwerkzeuge Zusammensetzung der Schleifwerkzeuge Schleifscheibenvorbereitung Auswuchten der Schleifscheiben Abrichten der Schleifscheiben Kenngrößen des Schleifprozesses Außenrund-Einstechschleifen Geschwindigkeitsquotient q Verschleißquotient G Honen und Läppen Honen Läppen Trennen durch Abtragen Funkenerosion Grundlagen Anlagentechnik zum funkenerosiven Schneiden Anlagentechnik zum funkenerosiven Senken Wasserstrahltechnologie Verfahrensgrundlagen Anlagentechnik Verfahrensmerkmale (Kerbtiefe, Schnittfläche, Schnittfuge) Anwendungsgebiete Zusammenfassung der Vor-und Nachteile des Verfahrens Laserstrahltechnologie Grundlagen zum Verfahren Entstehung und Besonderheiten von Laserlicht Lasertypen zur Materialbearbeitung Nd:YAG-Festkörperlaser 203

6 Inhaltsverzeichnis C0 2 -Gaslaser Diodenlaser Excimerlaser Vorteile des Werkzeuges Laserstrahl Verfahren der Lasermaterialbearbeitung Fügen Einführung in die Fügetechnik Einteilung der Fügeverfahren Schweißbarkeit Schweißen mit Lichtbogen Grundlagen der Lichtbogentechnik Lichtbogenhandschweißen (E-Hand) Prinzipskizze Schutzgasschweißen Übersicht und Gemeinsamkeiten der Verfahren Metall-Schutzgasschweißen (MSG) Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG) Plasmaschweißen (WPL) Unterpulverschweißen Verfahrensprinzip und Schweißausrüstung Anwendung des UP-Verfahrens Widerstandspressschweißen Physikalische Grundlagen des Widerstandspressschweißens Punktschweißen (RP-Schweißen) Verfahrensprinzip/-beschreibung Einsatzmöglichkeiten Besonderheiten des Verfahrens Elektroden Schweißpunkteinrichtung Fertigungshinweise Rollennahtschweißen (RR-Schweißen) Verfahrensprinzip/-beschreibung Einsatzmöglichkeiten Besonderheiten des Verfahrens Einrichtungen zum Rollennahtschweißen Schweißstromart und Stromtaktprogramme Fertigungshinweise Buckelschweißen (RB-Schweißen) Verfahrensprinzip/-beschreibung Einsatzmöglichkeiten Besonderheiten des Verfahrens Elektroden zum Buckelschweißen Buckel zum Widerstandsschweißen (auszugsweise) Einrichtungen zum Buckelschweißen Fertigungshinweise Abbrennstumpfschweißen (RA-Schweißen) 251

7 12 Inhaltsverzeichnis Verfahrensprinzip/-beschreibung Einsatzmöglichkeiten (auszugsweise) Besonderheiten des Verfahrens Einrichtungen zum Abbrennstumpfschweißen Fertigungshinweise Schweißen durch Bewegungsenergie Grundlagen zur schweißtechnischen Nutzung kinetischer Energie Reibschweißen Verfahrensprinzip Anwendungsbereich Zusatzstoffe Konstruktive Gestaltung und Festigkeit Fertigungshinweise Löten Physikalisch-chemische Grundlagen des Lötens Oberflächenaktivierung Lötverfahren Lote und Grundwerkstoffe Gestaltung von Lötverbindungen Allgemeine Anforderungen an Lötverbindungen Kleben - adhäsives Verbinden von Werkstoffen Kann man sich auf geklebte Erzeugnisse verlassen? Warum ist eine Oberflächenbehandlung erforderlich? Der Klebstoff: erst flüssig, dann fest Verarbeitung von Klebstoffen Gestaltung von Klebverbindungen Qualitätssicherung in der Klebtechnik Fügen durch Umformen Einführung Durchsetzfügen Grundlagen Anwendung Ausrüstung Qualitätssicherung Stanznieten Grundlagen Anwendung Ausrüstung Qualitätssicherung Beschichten Einführung Verfahrensübersicht Beschichten aus dem flüssigen oder plastischen Zustand lieren Lackieren Schmelztauchen 287

8 Inhaltsverzeichnis Beschichten aus dem festen Zustand Thermisches Spritzen Auftragschweißen Auftraglöten Wirbelsintern Beschichten aus dem gasförmigen, dampfförmigen oder ionisierten Zustand PVD-Verfahren CVD-Verfahren Elektrolytisches Abscheiden Chemisches Abscheiden Stoffeigenschaftsändern durch Wärmebehandlung Definitionen, Ziele, metallkundliche Effekte und Abgrenzung Wärmebehandlungsprozesse für Stähle Thermische Verfahren Thermochemische Verfahren Thermomechanische Verfahren Bemerkungen zur fertigungstechnischen Realisierung Stellung der Wärmebehandlung im Fertigungsprozess Rapid Prototyping Prototypen in der Produktentwicklung Das Grundprinzip des Rapid Prototyping Die Rapid Prototyping-Prozesskette D-CAD-Modellierung STL-Schnittstelle Rapid Prototyping-Datenaufbereitung Rapid Prototyping-Bauprozess Finishbearbeitung und Folgeverfahren Industrielle Rapid Prototyping-Verfahren Polymerisation Laser-Sintern Laminate-Verfahren Extrasionsverfahren D-Drucken (Three Dimensional Printing - 3DP) Folgetechniken und Rapid Tooling Tendenzen der Entwicklung Leitlinie zur Gestaltung von Fertigungsprozessen Einführung Aufgaben und Ziele der Fertigungsprozessgestaltung Einflussgrößen auf den Planungsaufwand Grandlagen und Begriffe Gliederung der Fertigungsprozesse Prozesselemente Mengenstraktur Organisationsstraktur 345

9 14 Einleitung Funktionelle Flächeneinteilung am Einzelteil Bestimmflächen Ausarbeiten von Fertigungsprozessen der Teilefertigung Prüfen der konstruktiven / funktionellen Anforderungen Auswahl der Planungsweise Generierendes Ausarbeiten des Fertigungsprozesses Tätigkeiten zur Entscheidungsfindung Ermittlung der technischen Elemente (Bearbeitungselemente) und des Rohteiles Prozessgrobentwurf Prozessdetaillierung Vergleich technologischer Varianten Entscheidungskriterien Methoden zur Berechnung vergleichbarer Kosten Kostenschema Zuschlagskalkulationsmethode Einzelkostenkalkulationsmethode Berechnung technologischer Einzelkosten pro Stück Stundenkostenkalkulationsmethode Methodeneinschätzung für Variantenvergleich Literaturverzeichnis 373