Prof. Dr.-Ing. K. Stiebler Fachbereich MMEW FH Gießen-Friedberg Name: Matr.-Nr.: Studiengang: Punktzahl: Note: Klausur Werkstofftechnologie II am 13.02.2009 Achtung: Zeit: Hilfsmittel: Studierende der Studiengänge EST und TGA müssen Zusatzaufgaben zur Technologie bearbeiten! 90 min für alle Teilnehmer/-innen keine I. Aufgabe (insgesamt 11 Punkte) 1. Welche wichtigen Werkstoffeigenschaften gehören zum Anforderungsprofil von Turbinenschaufeln? a)... b)... 2. Für die Herstellung eines Bauteils gibt es zwei Fertigungsvarianten: A. Werkzeugkosten: 1200, Fertigungskosten: 10 pro Bauteil B. Werkzeugkosten: 200, Fertigungskosten: 20 pro Bauteil. a) Skizzieren Sie die Produktionskosten PK als Funktion der Stückzahl n: PK [ ] 1000 50 100 n b) Im Bereich welcher Stückzahlen n ist welche Fertigungsvariante günstiger? (Graphische Lösung ist ausreichend!) A:... B:...
II. Aufgabe (insgesamt 19 Punkte) 1. a) Nennen Sie ein Beispiel für die Ionenbindung und fertigen Sie eine Skizze dazu im Bohrschen Atommodell an: b) Aus der Ionenbindung lassen sich Tendenzen in den Eigenschaften direkt ableiten. Wie sind die folgenden Eigenschaften ausgebildet? Verformungsfähigkeit bzw. Zähigkeit des Festkörpers:... elektrische Leitfähigkeit des Festkörpers:... elektrische Leitfähigkeit einer wässrigen Lösung:... 2. Für die Eigenschaften eines Metalls ist die Packungsdichte der Atome von großer Bedeutung. a) Nennen Sie ein Metallgitter mit dichtester Kugelpackung:... b) Wie groß ist die Raumerfüllung bei dichtester Kugelpackung?... c) Wie wirkt sich die dichteste Kugelpackung auf die Duktilität aus?... 3. a) Skizzieren Sie eine Stufenversetzung b) Wodurch können (Stufen-)Versetzungen erzeugt werden?... c) Wie ändert sich die Streckgrenze bei Versetzungsvervielfachung?... III. Aufgabe (insgesamt 8 Punkte) Sortieren sie die Metalle: Al, Ag, Au, Mg, Pb, Ta, W und Zn in die folgenden Kategorien ein: (je 2 pro Kategorie) Edelmetalle:... Leichtmetalle:... niedrigschmelzende Metalle:... höchstschmelzende Metalle:... 2
IV. Aufgabe (insgesamt 38 Punkte) Gegeben ist das Eisen-Kohlenstoff-System (EKS): 1. Kennzeichnen Sie im metastabilen System den Verlauf von Liquidus- und Soliduslinie. 2. Kennzeichnen Sie im EKS den Bereich der Stähle und den Bereich des Gusseisens. 3. a) Kennzeichnen Sie im EKS den Stahl mit 1,5 % C und beschreiben Sie den Abkühlverlauf aus der Schmelze: b) Wie sieht das Gefüge des Stahls mit 1,5 % C bei Raumtemperatur aus? 3
c) Wie beurteilen Sie die folgenden Eigenschaften des oben genannten Stahls? Härte:... Zähigkeit:... Schweißeignung:... Verschleißfestigkeit:... 4. Wie viel C kann der Austenit maximal lösen und bei welcher Temperatur ist das der Fall? max. C-Gehalt:... % bei:... C 5. Wie viel % Zementit enthält eine Fe-C-Legierung mit 6,67 % C?:...% 6. Welche Bedingungen fördern die Erstarrung im metastabilen System? a)... b)... c)... 7. Welche Eigenschaft ändert sich stark beim Überschreiten der Linie M-O im EKS bei 769 C?... 8. Nennen Sie Elemente, die ausschließlich stahlschädigend wirken: V. Aufgabe (insgesamt 24 Punkte) Das Spannungsarmglühen dient zum Abbau von Eigenspannungen. 1. Durch welche Fertigungsverfahren können hohe Eigenspannungen entstehen? a)... b)... c)... 2. Welcher thermisch aktivierte Prozess bewirkt den Abbau der Eigenspannungen beim Spannungsarmglühen?... 4
3. Die Abhängigkeit der oberen Streckgrenze R el eines unlegierten Baustahls von der Glühtemperatur T G sei gegeben: R el [N/mm 2 ] 200 100 RT 300 600 T G [ C] a) Die Eigenspannungen haben eine Höhe von 200 N/mm 2. Wie hoch dürfen die Lastspannungen dann maximal sein, wenn bei Raumtemperatur (RT) keine plastischen Verformungen auftreten sollen? (Lösung auch in obige Abbildung einzeichnen!) Last =... N/mm 2 b) Wie hoch muss die Glühtemperatur gewählt werden, damit die Eigenspannungen auf 50 N/mm 2 absinken? (Lösung auch in obige Abbildung einzeichnen!) T G =... C 4. Was ist die Voraussetzung, damit ein Rekristallisationsglühen durchgeführt werden kann?... 5. Aus welchen Wärmebehandlungsschritten besteht das Vergüten? a)... b)... 6. Mit welchem Versuch prüft man das Härteverhalten der Stähle?... 5
Aufgaben zur Technologie für die Studiengänge EST und TGA Name: Matr.-Nr.: VI. Aufgabe (insgesamt 18 Punkte) 1. Skizzieren Sie das Verfahrensprinzip des MAG-Schweißens: 2. Welche Auswirkungen hat das Schutzgas CO 2 auf den Schweißprozess beim MAG-Schweißen?... 3. Wodurch kann es beim MAG-Schweißen zu einem mangelhaften Schutz des Schmelzbades kommen? a)... b)... c)... 4. Welche Folgen hat ein mangelnder Schutz des Schmelzbades beim MAG-Schweißen?... 5. Wie würde man das Schweißverfahren nennen, wenn als Schutzgas reines Ar verwendet wird?... 6
VII. Aufgabe (insgesamt 12 Punkte) 1. a) Skizzieren und beschreiben Sie die exogene und die endogene Erstarrung: b) Warum ist die endogene Erstarrung nicht erwünscht?... 2. a) Skizzieren und beschreiben Sie das Gießverfahren Vollformguss: b) Was passiert beim Vollformguss mit dem Modell und mit der Form?... 7