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Fragenkatalog von Studydrive...

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Klausurfragen Fertigungstechnik 1. Einführung 1. Womit befasst sich die Fertigungstechnik? - mit der Erzeugung geometrisch bestimmter, fester Körper durch Wandeln des Rohzustands in den Fertigzustand mittels geeigneter Fertigungsmittel und -verfahren 2. a) Zu welchem Teilbereich der Industriellen Produktionstechnik gehört die Fertigungstechnik? - zur Materialtechnik b) Wie heißen die anderen beiden Bereiche? - Informationstechnik - Energietechnik c) Wie heißen die anderen beiden Bereiche neben der Fertigungstechnik im gleichen Teilbereich? - Gewinnungs- und Aufbereitungstechnik - Verfahrenstechnik 3. Einteilung der Fertigungsverfahren: Welches Ordnungsprinzip liegt vor? Skizziere es und nenne je min. 2 Beispiele pro Teilgebiet. - Einteilung der Fertigungsverfahren nach DIN 8580 - Skizze:

- Beispiele: 1.) Urformen: Gießen, Sintern 2.) Umformen: Schmieden, Biegen 3.) Trennen: Spanen, Abtragen 4.) Fügen: Schweißen, Kleben 5.) Beschichten: Lackieren, Galvanisieren 6.) Stoffeigenschaften ändern: Härten, Glühen 4. Welche Fertigungsmöglichkeiten für Bolzen gibt es? - Umformen (Anstauchen, Fließpressen) - Trennen 5. Nenne drei Fertigungsfehler und erläutere sie anhand einer Skizze! - Formfehler: Fehler in der Führung der Werkzeugmaschine Durchbiegung von Maschine oder Werkstück - Maßfehler: Außermittige Einspannung Form- oder Laufabweichung des Fräsers - Rauheit: Vorschub oder Zustellung des Werkzeuges Vorgang bei der Spanbildung Korrosionsvorgänge

Gitteraufbau des Werkstoffes

6. Was versteht man unter der Bezeichnung Rmax? - die maximale Rautiefe → größter Wert der Einzelrautiefen 7. Man unterscheidet Gestaltabweichungen in 6 Ordnungsschritten. Wie heißen sie und wodurch kommen sie zu Stande?

8. Definiere Urformen, Umformen, Trennen (Spanen, Abtragen, Zerteilen), Beschichten, Fügen und Stoffeigenschaften ändern. - Urformen: Erstellen von Werkstücken aus „formlosen“ Stoffen (geometrisch bestimmte Körper aus flüssigen oder pulverförmigen Stoffen) - Umformen: Bildsames Ändern eines gegebenen Rohteils - Trennen: Sammelbegriff für Zerteilen, Spanen, Abtragen. Ändern der Form eines Werkstücks durch „Abtrennen“ von Material - Beschichten: Aufbringen fester, haftender Schichten auf Werkstücke - Fügen: Vereinigen von Werkstücken - Stoffeigenschaften ändern: Änderung der inneren Struktur des Werkstoffes 9. Nenne jeweils die 2 genauesten Verfahren zur Erstellung von Länge, Dicke und Durchmesser. - Länge: Genauschneiden, Schneiden - Dicke: Honen, Maßwalzen - Durchmesser: Rundschleifen, Abstreckziehen

2. Spanen 10. Was versteht man unter Spanen? - ist dem Fertigungsverfahren Trennen zuzuordnen - mechanisches Bearbeitungsverfahren, bei dem das Material in die gewünschte Form gebracht wird, indem überflüssiges Material in Form von Spänen abgetragen wird - Grundprinzip: Eindringen einer keilförmigen Werkzeugschneide in die Oberfläche des Werkstücks, Stauchung, Verfestigung und anschließendes Abschälen einer dünnen Materialschicht, des Spans - Werkzeugmaterial muss härter sein als der bearbeitete Werkstoff 11. Was ist der Unterschied zwischen Spanen mit geometrischer Schneide und Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide? - geometrisch bestimmte Schneide, wenn die Schneideanzahl, Form der Schneidkeile und Lage zum Werkstück bekannt und beschreibbar sind - geometrisch unbestimmt Schneide, wenn Schneideanzahl, Form der Schneidkante und Lage zum Werkstück nur über statistische Kenngrößen beschreibbar sind 12. Welche Vor- und Nachteile hat das Spanen? - schnelle einfache Bearbeitung - komplexe Geometrien - Verschleiß am Schneidteil - Werkstoffabfall 13. Nenne die vier Spanbildungsarten. Wovon hängt die gebildete Spanart ab? - Fließspan, Lamellenspan, Scherspan, Reißspan - abhängig von den Werkstoffeigenschaften (Scherfestigkeit, elastischer/plastischer Fließbereich) 14. Welche Spanverfahren mit unbestimmter/bestimmter Schneide sind bekannt? - bestimmte Schneide: Drehen, Bohren,Fräsen, Hobeln, Räumen, Sägen, Feilen, Bürsten, Schaben - unbestimmte Schneide: Schleifen, Bandschleifen, Hubschleifen, Honen, Läppen, Strahlspanen, Gleitspanen 15. Welche Wirkprinzipien des Schneideneingriffs beim Spanen mit unbestimmter Schneide kennst du? Nenne Beispiele! - energiegebunden: Strahlspanen - kraftgebunden: Gleitschleifen, Honen - Bahngebunden: Schleifen, Honen - raumgebunden: Läppen 16. Skizziere den Aufbau einer Schleifscheibe.

17. Welche Verschleißformen bei Schleifkörnern gibt es? - chemischer und thermischer Bindungsverschleiß - Mikrorisse - Kernbruch - Bindungsbruch - Druckerweichung - mechanischer Abrieb 18. Skizziere den Aufbau eines Schleifbandes.

19. Definiere Läppen und Gleitspanen. - Läppen: Spanen mit losem, in einer Paste oder Flüssigkeit verteiltem Korn, dem Läppgemisch, das auf einem meist formübertragenden Gegenstück bei möglichst ungeordneten Schneidbahnen der einzelnen Körner geführt wird - Gleitspanen: Spanen, bei dem zwischen Werkstücken und einer Vielzahl von losen Schleifkörpern bzw. einem Schleifmittel unregelmäßige Relativbewegungen stattfinden, die die Spanabnahme bewirken. (Gleitspanen wird zum Entgraten und zur Verbesserung der Werkstückoberfläche eingesetzt) 20. Definiere Honen. - Honen ist Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden, wobei die vielschneidigen Werkzeuge eine aus 2 Komponenten bestehende Schnittbewegung ausführen, von denen mindestens eine Komponente hin- und hergehend ist, sodass die bearbeitete Oberfläche sich definiert überkreuzende Spuren aufweist

21. Skizziere die Materialabtragemechanismen beim Läppen!

22. Nenne 4 wichtigste Vorteile des Läppverfahrens. - fast alle Werkstücke werden ohne Einspannen bearbeitet - sehr feines Verfahren - Vorrichtungen werden selten benötigt - Selbst dünne und zerbrechliche Teile lassen sich feinstbearbeiten - auch bei Verbundwerkstoffen ist ein gleichmäßiger Abtrag gewährleistet - geläppte Flächen weisen keinen Spannungsverzug auf 23. Erläutere das Prinzip des Strahlspanens unter zur Hilfenahme einer Skizze. - Strahlspanen ist ein Abtrennen von Spänen mit Hilfe von Strahlmitteln, die durch die Energieträger im Druck- oder Schleuderverfahren auf die zu behandelnde Oberfläche gestrahlt werden. Strahlspanen dient zum Entgraten, zur Verbesserung der Oberfläche oder zur Vorbereitung der Oberflächenbehandlung -Skizze:

24. Welche zwei Unterscheidungsarten gibt es für das Strahlspanen? Gib je 2 Beispiele an! - Strahlzweck: Raustrahlen, Glättstraheln, Läppstrahlen, Polierstrahlen - Energieaufbringung/Energieträger: Druckluftstrahlen, Nassdruckstrahlen, Druckflüssigkeitsstrahlen, Dampfdruckstrahlen, Schleuderstrahlen, Läppstrahlen 25. Was versteht man unter dem Begriff „Standzeit“? - die Zeit, in der eine Maschine ohne Unterbrechung arbeiten kann, bis die nächste Wartung, Reinigung o. Ä. durchgeführt werden muss

- die Zeit zwischen zwei Wartungsintervallen 26. Skizziere einen Schneidkeil und trage die bekannten Winkel, Flächenbezeichnungen und Schnitt- sowie Vorschubrichtung ein!

27. Welche Spanformen gibt es und welche Vor- und Nachteile bringen sie mit sich? - Bandspan: große Spanraumzahl - Wirrspan: große Spanraumzahl - Schraubenspan: mittlere Spanraumzahl - Schraubenbruchspan: platzsparend - Spiralbruchspan: platzsparend - Spiralspanbrüche: platzsparend - Spanbruchstücke: platzsparend, aber teilweise verschweißt 28. Welche Spanformen sind nicht wünschenswert im Hinblick auf die Arbeitssicherheit und Produktivität? - Band- und Wirrspan gefährden die Arbeitssicherheit - Band-, Wirr- und Schraubenspan sind aufgrund ihrer großen Spanraumzahl wirtschaftlich ungünstig, da sie zu viel Platz einnehmen 29. Welche Auswirkung hat ein positiver/negativer Spanwinkel? Für welche Werkstoffe werden sie genutzt? - Spanwinkel beeinflusst das Stauchen und Abfließen des Spans sowie die Wärmeverteilung bei der Zerspanung - positiv (Schaben): → Erzeugung eines langen Spans (Nachteil) → leichte Zerspanung → schneller Schnitt → Schnittkräfte in Richtung Maschinentisch → Werkstückkante an der Unterseite sauber - negativ (Schneiden): → Erhöhung der Stabilität der Schneide bei der Zerspanung harter Werkstoffe → schwergängigere Zerspanung → größere Schnittkräfte → Schnittkräfte in Richtung der Werkstückauflage → Werkstückkante an der Oberseite besser als an der Unterseite - Werkstoff: → positiver Spanwinkel: weiche Werkstoffe (Al, Al-Leg.), mittelharte, feste Werkstoffe (Stahl) → negativer Spanwinkel: harte und spröde Werkstoffe (Hartguss) 30. Unterteile die Schneidstoffe in Untergruppen ein und nenne jeweils einige Bespiele! - Metallische Schneidstoffe: Schnellarbeitsstahl, Werkzeugstähle - Verbundschneidstoffe: Hartmetall, Cermets - Nichtmetallische Schneidstoffe: Keramik (oxidisch, nicht oxidisch, Mischkeramik,

whiskerverstärkt), Diamant (monokristallin, polykristallin), Bornitrid (kubisch kristallin, CBN + Hartstoff, CBN + hexagonales Bornitrid) 31. Welche Anforderungen werden an Schneidstoffe gestellt? - Zähigkeit - Biegefestigkeit - Verschleißfestigkeit - Wärmehärte - Schnittgeschwindigkeit 32. Nenne die bekannten Formen des Werzeugschneidenverschleißes und beschreibe deren Entstehung in knapper Form! - übermäßiger Freiflächen- und Kerbverschleiß - Kolkverschleiß - Aufbauschneidenbildung - Entstehung durch Adhäsion, Diffusion, Oxidation, mechanischer Abrieb, plastische Verformung 33. Was ist eine Aufbauschneide? Ablagerung auf der Scheide, die durch zu geringe Drehgeschwindigkeit festgeschweißt werden

34. Warum kommt es ab einer bestimmten Geschwindigkeit zum Abbau der Aufbauschneide? - da Aufbauschneiden vor allem bei im Verhältnis kleiner Schnittgeschwindigkeit und zu hohem Vorschub an der Spanfläche festschweißen - dem kann man mit der Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit, der reichlichen Verwendung von Kühlschmierstoffen oder dem Einsatz von beschichteten Schneidstoffen entgegenwirken 35. Welche Möglichkeiten des Spanbruchs beim Drehen sind möglich? - Bruch von alleine - Bruch am Werkzeug - Bruch am Werkstoff 36. Zeichne ein Diagramm, bei dem die Wirkarbeit in Abhängigkeit von der Zerspanungsdicke aufgetragen ist. Nimm auch eine Einteilung der Wirkarbeit in ihre Bestandteile vor! Welches der Bestandteile hat bei großen Spanungsdicken den wichtigsten Anteil?

- wichtigster Anteil bei großen Spanungsdicken: Scherarbeit

37. Skizziere die Temperaturverteilung im Werkstück, im Span und im Werkzeug beim Drehen!

38. Aus welchen Kraftkomponenten setzt sich beim Drehen die Gesamtkraft zusammen? Stelle dies anhand einer Skizze dar.

39. Welche Rolle spielt der Span bei der Wärmeabfuhr? große Rolle: bei Stahl z.B. wird 75% der Wärme über den Span abgeführt 40. Beschrifte den Drehmeißel:

41. Nimm eine Einteilung der Fräsverfahren vor! - Planfräsen

- Rundfräsen - Schraubfräsen - Wälzfräsen - Profilfräsen - Formfräsen 42. Aus welchen Kraftkomponenten setzt sich beim Fräsen die Gesamtkraft zusammen? Stelle dies anhand einer Skizze dar.

43. Erläutere den Unterschied zwischen Gleich- und Gegenlauffräsen hinsichtlich der Eingriffsverhältnisse.

44. Wie kann man Bohrverfahren einteilen? - Plansenken - Rundbohren - Schraubbohren - Profilbohren - Umrundbohren - Handbohren 45. Was ist Reiben? - dient zur Qualitätsverbesserung der Bohrung - Durchmesservergrößerung ist dabei geringfügig 46. Welche Aufgaben muss ein Kühlschmierstoff erfüllen? - Kühlen - Schmieren - Späne abtransportieren 47. Welche Winkel am Zerspanungswerkzeug sind charakteristisch? - Einstellwinkel - Spanwinkel - Neigungswinkel des Werkzeugs 48. Skizziere die Werkzeug-Eingriffssituation beim Drehen.

49. Du musst an einem einzelnen Werkstück eine Bohrung mit der Toleranz H7 herstellen. Wie gehst du vor? - Bohren, Reiben/Bohrsenken (aus der anderen Lösung!) 50. Nimm eine Einteilung der Räumverfahren vor. - Formräumen - Planräumen - Rundräumen - Schraubräumen - Profilräumen 51. Nenne jeweils 2 Vor- und Nachteile für das Verfahrensprinzip des Räumens. Vorteile: - erlaubt hohe Ausbringung - ermöglicht die Herstellung komplexer Innen- und Außengeometrien Nachteile: - weist eine eingeschränkte Flexibilität auf - vergleichsweise aufwendig und kostenintensiv 52. Was ist das HSC-Verfahren? Welche Vorteile hat es? - HSC = High Speed Cutting Vorteile: - hohe Oberflächenqualität - Verringerung der Zerspankräfte - niedrige thermische Werkzeugbelastung - höhere Schnittgeschwindigkeit 53. Welche Voraussetzungen müssen gegeben sein, um eine Trockenbearbeitung zuzulassen? - warmfeste Werkzeugstähle - Werkzeugbeschichtung - angepasste Schneidewinkel - Späneabsaugung - Schmierungs- und korrosionsfreie Maschinenelemente - Schallschutzmaßnahmen - leistungsfähige Antriebe für hohe Schnittgeschwindigkeiten 54. Sie sollen die maßverkörpernden Flächen einer Lehre mit bestmöglicher Qualität bearbeiten. Welches Verfahren würden Sie einsetzen? (Form-)Läppen 55. Kann man mit Wasser Werkstücke bearbeiten? Wie kann man die Abtragsleistung steigern? Wasserstrahlschneiden, durch Zusetzen eines Abrasivs

3 Abtragen 56. Ordne Abtragen den Fertigungsverfahren zu und unterteile weiter! - Trennverfahren

- unterteilt in: Thermisches, chemisches und elektrochemisches Abtragen 57. Beschreibe den Verfahrensablauf bei der Funkenerosion. - Anlegen einer Spannung zwischen Werkstück (Kathode) und Werkzeug (Anode) - kein Stromfluss aufgrund des isolierenden Dielektrikums - Abstand zwischen Kathode und Anode wird solange verringert, bis eine Funkenentladung stattfindet - Funkenschlag erzeugt eine starke Erhitzung des Werkstoffes, wodurch kleine Partikel des Materials schmelzen und verdampfen - Unterbrechung des Stromflusses führt zum explosionsartigen Herausschleudern des Materials und zur Deionisierung des Entladungskanals - Mikrokrater entstehen auf der Oberfläche des Materials 58. Wie werden Werkstück und Werkzeug bei der Funkenerosion platziert? -berührungsfrei, mit einem Zwischenraum (Dielektrikum), wobei dieser immer weiter verringert wird 59. Funkenerosion: Beschreibe den genauen Phasenablauf! - Aufbauphase: hohe Spannung - Entladungsphase: starker Strom - Abbruchvorgang: Strom und Spannung gleich 0 60. Nenne drei der fünf Aufgaben des Dielektrikums bei der Funkenerosion. - Isolation von Werkzeug- und Werkstückelektrode - Ionisation des Arbeitsspalts - Kühlung der Bearbeitungsstelle - Entfernung der Abtragpartikel aus dem Spalt - Einschnürung des Entladekanals zur Erhöhung der Energiedichte 61. Beschrifte den Aufbau der dargestellten Funkenerosionsanlage.

62. Beschrifte die nachfolgende Drahterosionsanlage.

63. Beschrifte den dargestellten Aufbau einer Senkerodiermaschine.

64. Welche Probleme ergeben sich durch die charakteristische „weiße Schicht“ beim Erodieren? Wie können diese behoben werden? Probleme: Standzeitreduktion Schlechte Beschichtungshaftung Behindert Diffusionsvorgänge Lösung: Prozessparameteroptimierung Sandstrahlen 65. Was ist chemisches Abtragen? Nenne Beispiele! Das Prinzip des chemischen Abtragens beruht auf einer chemischen Reaktion des Werkstückstoffs mit einem Wirkmedium zu einer Verbindung, die flüchtig oder entfernbar ist. Die Stoffumsetzung findet durch direkte chemische Reaktion statt. Dabei sind mindestens ein Reaktionspartner, entweder das Wirkmedium oder der Werkstückwerkstoff (oder beide), elektrisch nicht leitend [DIN8590-3.4.2]. Beispiele: Ätzabtragen: abtragen durch direkte chemische Reaktion eines elektrisch nicht leitenden Werkstoffes mit einem flüssigen Wirkmedium (z.B. Glasätzen) Herstellung von z.B. Lederimitaten Thermisch-chemische Entgraten: Bearbeitungsverfahren, bei dem Grate an metallischen oder nichtmetallischen Werkstücken in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre „abgebrannt“ werden 66. Erläutere stichwortartig das Prinzip des thermischen Entgratens.

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Verbrennungsprinzip in der Entgratkammer der TEM-Maschine werden die dem Werkstücken anhaftenden Grate durch Zünden eines Gasgemisches bei kurzzeitig (20 ms) hohen Temperaturen (2500-3500°C) verbrannt die Reste des verbrannten Gases schlagen sich als Metalloxid auf dem Werkstück nieder Weiterverarbeitung des entgrateten Werkstücks durch Lackieren, Galvanisieren oder Wärmebehandlung ist in der Regel ohne zusätzliche Nachbehandlung möglich

67. Was ist elektrochemisches Abtragen? Nenne 2 Beispiele! Ein Fertigungsverfahren, bei dem metallischer Werkstoff unter Einwirkung eines elektrischen Stromes und einer Elektrolytlösung anodisch aufgelöst wird. Der Stromfluss kann entweder durch Anschluss an eine äußere Stromquelle oder aufgrund von Lokalelementbildung am Werkstück (Ätzen) bewirkt werden [DIN8590-3.4.3]. 2 Beispiele: - Elektrochemisches Formabtragen (EC-Formabtragen) ist ein abbildendes elektrochemisches Abtragen unter Verwendung einer äußeren Stromquelle bei hoher Wirkstromdichte, hervorgerufen durch kleinen Abstand der formgebenden Werkzeugelektrode vom Werkstück und hohe Strömungsgeschwindigkeit der Elektrolytlösung ( z.B. elektrochemisches Senken) - Elektrochemisches Ätzen(Metallätzen): Abtragen durch Einwirkung einer elektrolytischen Ätzlösung ohne äußere Stromquelle und mit örtlicher Elementbildung (z.B. Durchätzen eines teilweise mit einer Lackschicht abgedeckten Bleches) 68. Wie funktioniert EC-Formabtragen im Groben? - Relativbewegung zwischen Werkzeugelektrode und Werkstück - Werkstück = Anode, Werkzeug = Kathode

69. Welche Werkstoffe lassen sich Erodieren? - Werkstoff muss elektrisch leitend sein 70. Was ist die „weiße Schicht“ beim Erodieren? - Thermische Randzonenbeeinflussung

4. Zerteilen 71. Ordne das Fertigungsverfahren „Zerteilen“ ein und unterteile weiter.

72. Erläutere anhand von Skizze die Verfahrensprinzipien des Scher-, Messer- und Beißschneidens. -

Scherschneiden

Messerschneiden

Beißschneiden

73. Erläutere anhand von Skizzen die Verfahrensprinzipien des Spaltens, Reißens und Brechens - Spalten

Reißen

Brechen

74. Nenne spezielle Schneidverfahren und erläutere sie näher. - Feinschneiden: Einhubiges Scherschneiden mit Niederhalter und Gegenhalter zur Erzeugung von glatten, anrissfreien Schnittflächen. Charakteristisch ist der Einsatz einer Ringzacke im Schnittkantenbereich des Werkzeugs zur Überlagerung von Druckspannungen und die damit mögliche deutliche Steigerung der Schnittkantenqualität! - Konterschneiden: Zwei- oder dreistufiges gegenläufiges Scherschneiden mit Werkstofftrennung beim letzten Arbeitsschritt zur Vermeidung der Gratbildung - Nachschneiden: Beschneiden schmaler Ränder von vorgearbeiteten Flächen zum Herstellen sauberer und maßhaltiger Außen- und Innenformen

75. Skizziere den Verfahrensablauf für das Feinschneiden und beschrifte die Prozesskomponenten!

76. Welche Funktion haben Ringzacke und Niederhalter bzw. Ringzackenhalter beim Feinschneiden? - Die Ringzacke und der Niederhalter erzeugen zusätzliche Druckspannungen, wodurch die Schnittflächenqualität gesteigert wird. 77. Welche Schnittflächen treten beim Scherschneiden auf? - Kanteneinzug, Glattschnitt, Bruchfläche, Grat 78. Du sollst für einen Schuh eine Sohle aus einer Gummiplatte heraustrennen! Welches Verfahren würdest du wählen? - Feinschneiden? Messerschneiden? 79. Welche Verfahren kommen zum Einsatz, wenn eine besonders gute Schnittflächenqualität erforderlich ist? - Feinschneiden, funkenerosives Drahtschneiden, CO2-Laser, Grobschneiden, Plasma, Gas 80. Nenne Beispiele für die Anwendung des Spaltens. - Holz spalten, Schiefer spalten ( spröde Materialien) 81. Wo wird Beißschneiden vielfach eingesetzt? - Zangen: Vornschneider, Mittenschneider, Seitenschneider

5. Umformtechnik – Grundlagen 82. Wie wird der Zusammenhalt des Werkstoffs durch Umformen beeinflusst? - Zusammenhalt wird beibehalten 83. Nenne mögliche Vorteile von umformtechnisch hergestellten Produkten! - Werkstoffeinsparung - Durch das Gefüge: hohe Beständigkeit gegen dynamische und statische Belastungen - Kostenvorteil, v.a. beim Kaltmassivumformen - Kaltverfestigung

84. Wie kann man Umformprozesse unterteilen? Nenne min. 2 Möglichkeiten. - Blechumformung – Massivumformung - Warmumformen – Kaltumformen 85. Wa...