Arbeitsheft 1 Prüfprozess

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1 INDUKTIONSHÄRTEN ARBEITSHEFT 1 PRÜFPROZESS Arbeitsheft 1 Prüfprozess Prüfprozess In diesem Heft 1. Einleitung Induktionshärten 2. Qualitätsprüfung 3. Werkstück vorbereiten Beschriften Ausfräsen Einbetten Einspannen Schleifen/Polieren Prüfprozess 1. Einleitung Induktionshärten Das Härten ist ein häufig angewandtes metallurgisches Verfahren, bei dem durch starkes Erhitzen und schlagartiges Abkühlen die Festigkeit eines Metalls erhöht wird. Um chemische Verunreinigungen zu vermeiden, wählt man oft Verfahren zum Erwärmen, welche die Nutzung einer offenen Separate Dokumente Testfragen Flamme vermeiden. Zu diesen Verfahren zählt das Induktionshärten, bei dem man Eisen durch induzierte Wirbelströme auf Glühtemperaturen erhitzt. Die Wirbelströme entstehen nach dem Induktionsgesetz, wenn man einen leitfähigen Gegenstand einem zeitlich veränderlichen magnetischen Feld aussetzt. Zu diesem Zweck bringt man das zu härtende Metall in das Feld eines mit Wechselstrom betriebenen Elektromagneten. Das Feld des Elektromagneten induziert im Metall Wirbelströme, die ihrerseits Reibungswärme an den Werkstoff abgeben und ihn dadurch zum Glühen bringen. Dieses Arbeitsheft steht in Verbindung mit dem Lehrmittel Grundlagen Induktionshärten 2. Qualitätsprüfung Die gefertigten, gehärteten Werkstücke werden regelmässigen Qualitätskontrollen unterworfen. Dazu sind folgende Spielregeln zu beachten: a. Ablauf ist genau einzuhalten b. Höchste Prozessgenauigkeit beachten c. Genaue Beschriftung zur Identifikation der Prüfteile d. Jeder Mitarbeiter muss die Prüfprozesse beherrschen

2 INDUKTIONS-HÄRTEN ARBEITSHEFT 1 SEITE 2 Die Arbeit in der Induktionshärterei erfordert höchste Präzision und perfektes Beachten der Prozesse. Nur so lassen sich einwandfreie Produkte herstellen. 3. Werkstück für die Prüfung vorbereiten Aus dem zu prüfenden Werkstück werden die gehärteten Lochbereiche als Prüflinge für die Werkstoffprüfung herausgeschnitten und hergerichtet. Unsere Kernprozesse: Prüfteil mit gehärteten Stellen Schritt 1: Beschriften des Prüfwerkstücks Als erstes wird zum Prüfwerkstück eine Begleitzettel erstellt, er trägt alle wichtigen Informationen des Probestücks und begleitet die Prüfteile in ihrer Schachtel während des gesamten Prüfablaufs. Erhitzen im Induktor Nummern und Detailbezeichnungen auf Begleitzettel (mit Prüfmusterschachtel) Abschrecken nach dem Erhitzen Um das Muster zu zerlegen und die gehärteten Löcher wieder zu erkennen, wird jedes Loch einzeln mit einer Nummer beschriftet. Verschiedene Reinigungsprozesse Jedes Loch wird mit einer Zahl versehen (8 Löcher) Qualitätsprüfungen Schritt 2: Ausfräsen der Lochbereiche Die acht gehärteten Löcher werden nun vereinzelt in genauer Reihenfolge mit Hilfe einer Lochfräse aus dem Werkstück ausgeschnitten.

3 INDUKTIONS-HÄRTEN ARBEITSHEFT 1 SEITE 3 Unser Ziel: Matrize für den Fräsprozess Einlegen des Prüfwerkstücks Perfekte Werkstücke Das Prüfwerkstück wird präzise über die Matrize gestülpt und anschliessend mit Spannwerkzeugen fixiert. Der Fräskopf wird abgesenkt und die Steuerungsdaten geprüft und, falls notwendig, richtig eingestellt. Werkstoffprüfungen Die Werkstoffprüfung umfasst in der Regel verschiedene Prüfverfahren, mit denen das Verhalten und die Werkstoffkenngrößen von normierten Werkstoffproben (Materialanalytik) oder fertigen Bauteilen (Bauteilprüfung) unter mechanischen, thermischen oder chemischen Beanspruchungen ermittelt werden. Fixiertes Prüfwerkstück Bedienzone der Fräsmaschine Unter Einsatz eines Kühlmittels werden die zu prüfenden, gehärteten Teile aus dem Werkstück gefräst und anschliessend in die Schachtel für die Einzelprüflinge abgelegt. Dabei muss die Fräse mit viel Fingerspitzengefühl bedient werden. Fräsen und kühlen Absenken mit Gefühl Ausspannen und abheben Ein Werkstoff wird dabei hinsichtlich seiner Reinheit, Fehlerfreiheit oder Belastbarkeit überprüft. Nach der Art werden die gängigen Prüfverfahren in zwei Hauptbereiche aufgeteilt: zerstörende und zerstörungsfreie Werkstoffprüfung. Werkstück reinigen Prüfstück herauslösen Sichtkontrolle und ablegen Platz zwischenreinigen Nächster Fräsvorgang Schlussreinigung Zwischen jedem Fräsvorgang werden die Maschine und das Werkstück von Spänen befreit. Am Schluss wird die gesamte Fräse, mit Hilfe von Handwischer und Staubsauger gründlich gereinigt.

4 INDUKTIONS-HÄRTEN ARBEITSHEFT 1 SEITE 4 Für die Konstruktion von Bauteilen müssen Härte und Zähigkeit sinnvoll ausgeglichen werden: Das harte, spröde Bauteil bricht leicht, wenn einmal eine Belastungsspitze auftritt. Zähes (also weniger hartes) Material würde das schadlos oder nur mit geringen Folgen überstehen. Letzteres würde sich jedoch schnell abnutzen. Es wird daher oft angestrebt, einen großen Innenbereich (Kern) aus zähem, festem Werkstoff mit einer sehr harten Oberflächenschicht zu versehen. Das bringt zwei Vorteile: Die Beständigkeit gegen Abnutzung nimmt zu und Anrisse können sich wesentlich schlechter bilden. Die eigentlichen Lasten werden im Innenbereich aufgenommen. Zerstörende Werkstoffprüfung Bei der zerstörenden Werkstoffprüfung werden gewählte Materialien auf chemische und physikalische Eigenschaften geprüft und hierzu zerstört oder (oberflächlich) verändert; das zu prüfende Bauteil kann danach nicht mehr genutzt werden. Schritt 3: Einbetten Um die Prüflinge (ausgefräste Lochbereiche aus dem gehärteten Werkstück) für die Labortechnische Prüfung vorzubereiten, muss es auf genaue Masse und eine perfekte Oberflächenqualität gebracht werden. Dazu wird es in eine Kunststoffmasse eingebettet, die später als Träger des Prüfling für den Schleifprozess dient. Maschine zum perfekten Einbetten der Prüflinge in eine Kunststoffhalterung Die Steuerung wir für den Vorgang des Einbettens eingestellt. Es können paralell zwei Prüflinge bearbeitet werden. Die Auflagefläche des Stempels ist gut zu reinigen. Rockwell-Härteprüfung Steuerung der Maschine Auflagestempel reinigen Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung Damit ein Bauteil zerstörungsfrei geprüft werden kann, muss es eine bestimmte Mindestgröße und dafür vorgesehene Oberflächen aufweisen. Bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung wird die Qualität eines Werkstücks getestet, ohne das Material selbst zu beschädigen. Hierzu werden verschiedene physikalische Effekte ausgenutzt (mechanisch, elektrisch, magnetisch, thermisch, optisch, chemisch). Auflegen des Prüflings Absenken der Auflage Befüllen des Pressraums Verschliessen der Kammer Vorgang läuft Prüfling reinigen Nach Beenden des Einbettvorgangs wird die Maschine wieder gereinigt und für die nächste Zweiercharge vorbereitet; ev. Kunststoff-Material nachfüllen.

5 INDUKTIONS-HÄRTEN ARBEITSHEFT 1 SEITE 5 Härteprüfung Schritt 4: Einspannen / Schleifen / Polieren Jetzt müssen die Oberflächen aller Prüflinge korrekt plangeschliffen und poliert werden. Dazu braucht es etliche präzis ausgeführte Arbeitsschritte. In der Werkstoffkunde, speziell bei den Metallen, werden vor allem Prüfverfahren eingesetzt, welche die Eindringhärte messen. Dabei werden genormte Prüfkörper unter festgelegten Bedingungen in das Werkstück gedrückt. Im Anschluss wird die Oberfläche oder Tiefe des bleibenden Eindruckes gemessen. Prinzipiell unterscheidet man statische und dynamische Härteprüfverfahren. Die dynamischen Prüfverfahren bringen die Belastung des zu prüfenden Teiles schlagartig auf; bei den statischen Verfahren ist die Belastung gleich bleibend oder allmählich zunehmend. Als erstes werden die eingebetteten Prüflinge in einem Spannrahmen eingesetzt und fixiert. Dann werden sie in der Schleifmaschine über verschiedene Schleifkornstärken auf Mass geschliffen und poliert. Eingebettete Prüflinge im Spannrahmen Fixieren der Prüflinge im Spannrahmen Vickers Härteprüfung Lage gegenüber Einklinken in Schleifkopf Programm wählen Schleifscheibe nivellieren Schruppen / Schlichten Reinigen Schleifmaschine Brinell Härteprüfung Reinigen nach Schleife Fixieren in Poliermaschine Polieren auf Hochglanz Anschliessend werden die Prüflinge nochmals gereinigt und für die Lieferung an die Materialprüfung freigegeben.