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Summary

Zusammenfassung für die Fertigungstechnik Klausur . In der Zusammenfassung befinden sich mehrfach Verweise auf Seiten des Skripts .
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Description

Fertigungstechnik I Zusammenfassung

1. Einleitung und Definitionen: - Werkstück: In der Fertigung zu bearbeitendes Einzelteil - Werkzeug: Fertigungsmittel zur Bearbeitung des Werkstücks - Wirkmedien: Formlose, feste, flüssige oder gasförmige Stoffe die Veränderungen am Werkstück hervorrufen - Wirkenergien: Energien die Veränderungen am Werkstück hervorrufen - Wirkpaar: Werkzeug, Wirkmedium oder Wirkenergie und das Werkstück - Wirkfuge: Fläche an welcher sich Werkzeug und Werkstück berühren - Wirkspalt: Spalt in dem eine Wirkenergie auf das Werkstück wirkt - Zustände: - Ausgangszustand - Arbeitsvorgang - Zwischenzustände - Endzustand

2. Messtechnik: - Aufgaben in der Fertigung: Überprüfen der richtigen Einstellung von Werkzeugmaschinen, Ausgangs- und Eingangsprüfung, Qualitätskontrollen, etc. - Geometrische Fertigungsfehler (siehe Skript S.18) - Begriffe der Messtechnik: - Messen: Experimenteller Vorgang zum Feststellen einer Messgröße mit Messgerät Messergebnis = Maßzahl + Maßeinheit - Lehren: Prüfen ob Ist-Maß in Grenzmaßen mit Lehre Messergebnis = Gut oder Ausschuss - Prüfen: Prüfgegenstand auf vorgeschriebene Bedingungen prüfen (Toleranzen, Fehlergrenzen, etc.)  Messergebnis = Ja oder Nein - Unterteilung in subjektives (Sinneswahrnehmung) und objektives (Messen, Lehren) Prüfen - Prüfmittel (siehe Skript S. 24) - Oberflächenmesstechnik (siehe Skript S. 34) - Härtemessung (siehe Skript S. 42): - Härte Rockwell: Kegel in Prüfling mit Prüfvorkraft F0  Erhöhen auf Prüfkraft F1  Entlasten auf Vorprüfkraft F0  Gemessen wird Eintauchtiefe mit Skala genullt bei F0  Verbleibende Eintauchtiefe bei Entlastung wird in HRC verrechnet - Härte Brinell: Kugel aus Hartmetall mit Prüfkraft in Probe  Vermessen des Durchmessers des Abdrucks

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- Härte Vickers: Diamantpyramide mit Prüfkraft in Probe  Vermessen der Diagonalen und deren Mittelwert bilden Messen der chemischen Zusammensetzung (siehe Skript S. 42): - Energiedispersive Röntgenanalytik (EDX): Funkenbildung an Materialoberfläche bewirkt verdampfen von Material  Analyse des entstehenden Lichts durch optisches System - Elektronenstrahl-Mikrosonde: Beschuss der Probe mit Elektronen  Entstehung einer charakteristischen reflektierten Röntgenstrahlung  Rückschlüsse auf spezifische Elemente möglich Messen des Werkstoffverformungsvermögens (siehe Skript S. 44) - Zugversuch: Ermittlung von Festigkeits- und Verformungsgrößen - Kerbschlagbiegeversuch: Gezielte Ermittlung von zähem oder sprödem Verhalten

3. Urformen: - Def: Fertigen eines festen Körpers aus formlosem Stoff (gasförmig, breiig, flüssig) durch Schaffen von Zusammenhalt - Gießen (siehe Skript S. 48): - Begriffe (siehe Skript S. 54): - Formfüllungsvermögen: Fähigkeit feine Konturen der Gussform wiederzugeben - Fließvermögen: Maß dafür wie weit Metall in der Form fließen kann bevor Erstarrung einsetzt  Steigt grundsätzlich mit Temperatur - Lunkerverhalten: Rückzuge von Metall in der Gussform durch Abkühlung  Rauhe „Blasen“ im abgekühlten Gussstück - Speiser: Raum in der Gießform zur Zwischenspeicherung von flüssigem Material zum Ausgleich von Lunker bedingten Rückzügen - Kokille: Wiederverwendbare Dauerform - Heißriss: Erstarrungsriss zum Ende der Abkühlphase durch Zugspannungen  Verzweigter und verästelter Rissverlauf - Gussgerechte Konstruktion (siehe Skript S. 58) - Gießverfahren (siehe Skript S.60): - Gießen in verlorener Form mit Dauermodell: - Abbildung des Dauermodells z.B. in Sandform - Z.B. Pumpengehäuse, Kolbenringe - Gießen in verlorener Form mit verlorenem Modell: - Feingießen: Wachsausschmelzverfahren  Sehr präzise mit geringen Putzkosten (z.B. Turbinenlaufräder) - Vollformgießen: Für schwere Teile mit großen Toleranzbereichen (z.B. Maschinenbetten) - Gießen in Dauerform ohne Modell:

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- Warmkammerdruckgussmaschine (siehe Skript S. 66) - Niederdruckkokillenguss (siehe Skript S. 68) - Schleudergießen (siehe Skript S. 69) - Stranggießen (siehe Skript S. 70)  Generell meist gut automatisierbar Pulvermetallurgie (siehe Skript S.73): - Vorteile: - Hohe Werkstoffausnutzung - Endgenau - Herstellung von Werkstoffen welche sich nicht durch Schmelzen verbinden lassen - Energiesparendes Verfahren im Vergleich zum Gießen (Bilanz berücksichtigt nicht die Pulverherstellung) - Nachteile: - Hoher Preis für Pulverherstellung - Aufwendige Presswerkzeuge - Begriffe des Sintervorgangs: - Füllfaktor - Fließverhalten - Raumerfüllung  Durch Pulverform und durch Klopfdichte beeinflussbar  Abklopfen der Form vor dem Sintervorgang  Festigkeit steigt mit Sinterzeit  Nachpressen mit ausreichendem Druck kann weitere Festigkeitssteigerung bewirken - Heißisostatpresse: Hochdruck verdichtet Pulver aus allen Richtungen (isostatisch) - Sintertemperatur: 2/3 bis ¾ der Schmelztemperatur

4. Trennen: - Zerteilen (siehe Skript S.83): - Scherschneiden: Zerteilen durch zwei sich aneinander vorbei bewegende Schneiden  Werkstoff wird durch Scherkräfte abgeschert - Normalschneiden: Schneidstempel drückt auf Werkstoff  Entstehung Bruchzone mit Grat - Feinschneiden: Schneidstempel drückt auf Werkstück welches durch Niederhalter mit Ringzacke fixiert ist  Keine Überschreitung der Bruchgrenze  Glatter Schnitt durch plastisches Fließen ohne Bruchzone - Keilschneiden: Keilförmige Schneide wird in Werkstück getrieben - Messerschneiden: Einseitig - Beißschneiden: Beidseitig

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- Spalten - Reißen - Brechen Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide: - Drehen (siehe Skript S. 92): - Def: Werkstück rotiert  Schnittbewegung, Werkzeug bewegt  Vorschubbewegung senkrecht zur Drehachse des Werkstücks - Bohren, Senken, Reiben (siehe Skript S. 97): - Def: Werkzeug rotiert  Vorschub nur in Richtung der Drehachse - Fräsen (siehe Skript S.100): - Def: Werkzeug rotiert  Vorschub in beliebige Richtung - Gleichlauffräsen: Vorschubrichtung in Schnittrichtung im Eingriffsbereich - Gegenlauffräsen: Vorschubrichtung entgegen Schnittrichtung in Eingriffsbereich  Dünne Bleche u.Ä. können von Aufspannfläche abgehoben werden und beginnen zu rattern - Spindelspiel: Spiel bedingt durch nicht dauerhaft anliegende Zahnflanken bei der Frästischverstellung  Spielausgleich durch Kugelumlaufspindel - Freiheitsgrade: 1-3 Linear, 4-6 Winkel, 7-x Marketing - Wirbeln (siehe Skript S. 105): - Herstellung wendelförmiger Gebilde - Z.B. für Extruderschnecken - (Hobeln und Stoßen) (siehe Skript S. 106): - Heute wenig gebräuchlich gegenüber CNC - Jedoch vergleichsweise deutlich geringe Wärmebelastung gegenüber CNC  Geringere Schneidgeschwindigkeit - Räumen (siehe Skript S.109) - Sägen (siehe Skript S.113): - Sägeblätter sind gewellt, geschränkt oder gestaucht  Sägespalt breiter als Blatt  Blatt verkantet nicht bedingt durch Wärmeausdehnung im Werkstück - Feilen (siehe Skript S. 115): - Mehrere gleichzeitig eingreifende Schneiden - Hieb: Anordnung der Schneiden auf der Feile  Zur Spanabfuhr - Querschnittsform: Geometrische Form der Feile - Schneidwerkzeuggeometrie (siehe Skript S. 122): Geometrische Bestimmtheit des Schneidkeils (Winkel und Flächen) - Schneidstoffe (siehe Skript S. 123): - Anforderungen: - Härte und Druckfestigkeit - Zähigkeit und Biegefestigkeit

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Verschleißfestigkeit und –verhalten Temperaturbeständigkeit Oxidationsbeständigkeit  Geringe Kleb- und Verschweißneigung Einteilung der Schneidstoffe: - Metallisch (siehe Skript S. 129): - Werkzeugstahl (0,6 – 1,5% C)  Unlegierte Typen heute nur noch bei Handwerkzeugen und Holzsägeblättern verbreitet - Schnellarbeitsstahl (Wolfram, Molybdän, Vanadium und Kobalt  WoMoVaCo)  Höhere Warm- und Verschleißfestigkeit - Verbundschneidstoffe (Hartmetalle): - Pulvermetallurgisch hergestellt  Metalle + Karbide - Hartlegierungen - Hartmetalle (siehe Skript S. 131): - Beschichtet und Feinkorn sowie Legierungen - Karbide in Metallmatrix - Kennzeichnung: - P-Gruppe: Enthalten WC, TiC, TaC und NbC  Zerspanung von langspanenden Stählen - M-Gruppe: Relativ gute Warmund Verschleißfestigkeit  Zerspanung von Rost-, Säure- und hitzebeständigen Stählen sowie legierten und harten Gusseisen - K-Gruppe: Fast ausschließlich aus WC in Co-Matrix  Hohe Abriebsfestigkeit bei geringer Warmfestigkeit  Zerspanung von kurzspanenden Werkstoffstoffen und Gusseisen  Zusammenfassend: Meist sehr warmfest mit hoher Härte - Keramisch (siehe Skript S. 133): - Schneidkeramiken - Hochharte nichtmetallische Schneidstoffe: - Diamant (siehe Skript S. 135): Zerspanung von Metallen durch deren Kohlenstoffaffinität nicht möglich - Bornitrid (siehe Skript S. 136)

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- Kühlschmierstoffe (siehe Skript S. 138): Abführung und Minderung der bei der Zerspanung entstehenden Reibungswärme  Verschleißreduzierung, Verringerung der Wärmebelastung und Erhalt der Maßgenauigkeit (Spült Späne weg) - Prozessparameter (siehe Skript S. 139): - Vorschub f: - Schnitttiefe ap: - Einstellwinkel k: - Spanungsquerschnitt A: - Schnittgeschwindigkeit vc = π*dSchneidkörper*nDrehfrequenz - Vorschubgeschwindigkeit vf = fVorschub je Umdrehung *n Drehfrequenz - Werkzeugverschleiß (siehe Skript S. 139 oder Tribologie WK I): - Standzeit T: Zeit vom Anschnitt bis zum Unbrauchbarwerden eines Werkzeugs. Wird meist angegeben in: - Standlänge L: Bearbeitungslänge bis Unbrauchbarwerden - Standvolumen V: Zerspantes Volumen an Werkstoff bis Unbrauchbarwerden - Spanarten (siehe Skript S. 145): Allgemein gelten besonders aus Sicht der Arbeitssicherheit kurze und kompakte Späne als gut Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide: - Schleifen (siehe Skript S. 151): - Vielzahl geometrisch unbestimmter Schleifpartikel bilden Schneidkörper - Schleifmittel: Vor allem Korund (Al203) und Siliziumkarbid (SiC) - Abrichten: Stumpfe Schleifscheiben welche nicht selbstschärfend sind, können durch das Abtragen der obersten Schicht mit einem Abrichtdiamantwerkzeug wieder geschärft und maßgenau gemacht werden - Auswuchten: Auswuchten von Schleifscheiben mit hoher Umfangsgeschwindigkeit für ruhigen Lauf  Unwucht entsteht durch Bereiche ungleicher Dichte in der Scheibe und wird ausgeglichen durch Ausgleichsgewichte - Ausrichten: Korrektes Einspannen der Scheibe mit anschließendem fünf minütigem Testlauf bei maximaler Drehzahl - Honen (siehe Skript S. 158): - Vielschneidiges Werkzeug (Honahle) aus gebundenem Korn (Honsteine) - Langhubhonen: Entstehung Kreuzschliff unter vorgegebenem Winkel  Bei Innenhonungen (z.B. Motorzylinder, Pleuellageraufnahme, etc.) - Kurzhubhonen: Einstellen extrem feiner Außenoberfläche (Superfinish-Verfahren) durch Schwingungen des

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Honwerkzeugs  Meist für zylindrische Außenoberflächen (z.B. Kurbelwellenlagerschalen) - Läppen (siehe Skript S. 165): - Spanen mit losem in einer Flüssigkeit oder Paste verteilten Korn  Möglichst ungerichtete Schneidbahnen - Läppscheibe rotiert auf Werkstück mit losen Läppkörnern im Zwischenraum  Läppscheibe reibt Läppkörper in zufälligen Mustern über Werkstück - Ultraschallschwingläppen: Ultra feine Bewegungen der Läppscheibe  Sehr feines Ergebnis Abtragen (siehe Skript S. 168): - Thermisches Abtragen: - Autogenes Brennschneiden: Bei oxidierbaren Werkstoffen ist die Verbrennung selbsterhaltend  Hohe Schneidtiefen - Plasma: Für alle Werkstoffe die nicht autogen schneidbar sind  Hochlegierte Stähle, Aluminium und Al-Legierungen, Kupfer und Cu-Legierungen, Titan und Ti-Legierungen  Zunächst Funke zwischen Elektrode in Düse und Düse selbst  Entzündet Schneidgas  Bauteil auf Phase  Plasmastrom zwischen Düse und Bauteil - Funkenerosives Abtragen: Werkstück auf Anode (+) und Werkzeug auf Kathode (-) in Dielektrikum (nicht leitend) unter hoher Spannung  Funken zwischen Werkstück und Werkzeug  Funken lösen lokal Material aus Werkstück (stochastisch)  Für Werkzeugherstellung bei sehr hartem Material - Laserschneiden: Erhitzt Werkstoff lokal sofort in Gasform (Sublimation) - Elektronenstrahl Materialbearbeitung: Ähnlich zu Laserschneiden - Chemisches Abtragen: - Materialabtragung durch Ätzen  Nicht zu ätzende Stellen maskieren - Elektrochemisches Abtragen - Werkstück auf Anode (+) und Werkzeug auf Kathode (-) in Elektrolyt (leitend) unter Gleichstrom  Entstehender Elektronenstrom löst Ionen vom Werkstück ins Elektrolyt  Elektrolyt durch Zentrifuge filtern und in Kreislauf zurückgeben  Für sehr harte Werkstücke  Keinerlei thermische Belastung  Keine Verformung, gratfrei und gute Oberflächenbeschaffenheit  Komplexe Bauteile abbildbar - Hochdruckwasserstrahl: Keine Wärmebelastung, kein Schneidstaub oder Schmelzprodukte  ggf. ist Wasser mit zusätzlichen Schneidstoffen wie z.B. Korund versetzt Zerlegen (siehe Skript S. 178) Reinigen (siehe Skript S. 179)

5. Stoffeigenschaften verändern: -

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Randschichthärten (siehe Skript S. 183): - Flammhärten (C > 0,3%): Keine Veränderung der chemischen Zusammensetzung  Durch Flammen ins Gamma-Gebiet erwärmen und abschrecken  Martensitische Härte - Induktionshärten ( C > 0,3%): Gleiches Verfahren wie Flammhärten  Genauere Verfahrensführung durch induktionsbedingte Erwärmung des Bauteils Einsatzhärten (C < 0,25%) (siehe Skript S. 184): Aufkohlung eines C-armen Stahls durch Pulver, Gas oder Salzbäder (idR. Gas)  Anschließendes Härten möglich Nitrierhärten (siehe Skript S. 185): Härten ohne Martensitbildung  Einbringen von Stickstoff in Stahl  Stockstoff bindet an karbidbildende Elemente im Stahl  Sonderkarbide bringen Härte

6. Umformen: - Druckumformen (siehe Skript S. 201): - Walzen: - Walzen des Werkstück  Entstehung Vorzugsrichtung - Warm- und Kaltwalzen möglich - Längs-, Quer- und Schrägwalzen möglich - Freiformen: Drücken des Werksstücks in die gewünschte Form durch

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geeignet geformte Stempel  Keine Begrenzung der Werkstückausdehnung durch Form etc. - Gesenkformen: Ähnlich zu Freiformen  Werkstückausdehnung jedoch durch Gesenk begrenzt  Stempel drückt Werkstück in Gesenk - Eindrücken: Wirkt vorwiegend prägend  Werkstück wird meist nicht als ganzen verformt sondern nur lokal eingedrückt - Durchdrücken: Vorwiegend Fließpressen  Werkstück fließt durch ausreichend hohen Druck in die gewünschte Form - Durchziehen: Ziehen des Werkstücks über Form (ggf. durch Walzen unterstützt) Zugdruckumformen (siehe Skript S. 209): - Tiefziehen: Bleche in Niederhalter und Ziehmatrize eingespannt  Stempel drückt auf Werkstück und überträgt gewünschte Form  Häufig in der Automobilindustrie für Karosserieteile - Drücken: Drückwalze oder Drückstab wandern über das in die Form eingespannte Bauteil  Drücken das Werkstück dabei an die Formkonturen an

- Kragenziehen: Ausformen eines dünn auslaufenden Kragens im

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Werkstück - Knickbauchen: Stempel drückt auf einen Teil des Werkstücks  Werkstück knickt dort ab  Knick steuerbar durch Form des Stempels Zugumformen (siehe Skript S. 214): - Längen: Dehnen oder Strecken des Werkstücks  Einspannen in sich auseinander bewegende Klemmen  z.B. zum Richten verbogener Bauteile - Weiten: Weiten des Werkstücks  Eintreiben eines Dorn oder Pressen in eine Form durch Stempel  Außenwände des Werkstücks werden nach außen gewölbt  Innerer Hohlraum vergrößert sich  Ggf. nach außen begrenz durch Form oder Matrize - Tiefen: - Biegeumformen:

7. Fügen: - Zusammensetzen (siehe Skript S. 225): Schaffen von Zusammenhalt durch -

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zusammensetzen von Bauteilen ggf. mit Nuten, Profilen, Sprengringen, etc. Füllen (siehe Skript S. 228): Schaffen von Zusammenhalt durch auffüllen von Hohlräumen mit flüssigen, pastenförmigen oder gasförmigen Stoffen An-/Einpressen (siehe Skript S. 229): Bauteile werden durch Schrauben, Keile, Nägel oder durch Übermaßpassungen aneinander gepresst und fest verbunden Fügen durch Urformen (siehe Skript S. 233): Bauteile werden durch Aus- oder Umgießen miteinander verbunden  Gießen von Material in Fugen zwischen beiden Bauteilen Fügen durch Umformen (siehe Skript S. 235): Umformen der Bauteile in- oder umeinander bewirkt Zusammenhalt - Nietsysteme: - Blindnieten (siehe Skript S. 238): - Einführen der Niete in Bohrung  Herausziehen und Abreißen des Dorns mit Blindnietzange bewirkt Verformung der Niete in und hinter der Bohrung - Häufig verwendet z.B. bei Containern

- Schießringbolzen (siehe Skript S. 240): - Einführen der Niete in Bohrung  Überstülpen des Schießrings auf der anderen Seite der Niete  Klemmbacken halten Nietwerkzeug während Setzwerkzeug den Schießring so verformt dass dieser fest mit dem Verzahnungsprofil der Niete verbunden wird

- Häufig verwendet z.B. im Schienenverkehr - Stanznieten mit Halbhohlniet (siehe Skript S. 242): - Keine Bohrung nötig  Halbhohlniet wird einseitig mit Nietstempel in zu fügende Bauteile gepresst  Niete „gräbt“ sich in beide Werkstücke hinein und verbindet diese - Häufig verwendet z.B. bei Fassadenverkleidungen aus Metall - Stanznieten mit Vollstanzniet (siehe Skript S. 245): - Ähnlich zu Halbhohlniet  Keine Bohrung nötig  Vollstanzniet wird mit Nietstempel in zu fügende Bauteile gepresst  Niete stanzt dabei aus beiden Werkstücken einen Teil heraus und ersetzt diesen  Nietverbindung ist beidseitig eben - Häufig verwendet z.B. bei Schienenfahrzeugbau  Vorteile der Niettechnik (siehe Skript S. 248): - Keine Temperaturentwicklung - Fügen beschichteter Bauteile - Hohe Klemmkräfte möglich

- Kostengünstig - Einfach - Fügen durch einstufiges Clinchen (siehe Skript S. 249): - Clinchen ohne Schneidenanteil: - Stempel presst beide zu fügenden Teile zusammen und verformt diese ineinander - Häufig verwendet z.B. bei Rahmen für Spülmaschinen und Waschmaschinen - Clinchen mit Schneidenanteil: - Ähnlich zu Clinchen ohne Schneidanteil  Stempel presst beide zu fügenden Teile zusammen und scherschneidet lokal ein Teil heraus welcher nicht mehr allseitig mit den zu fügenden Teilen verbunden ist  Trapezförmige Ausformung - Häufig verwendet z.B. bei Metallprofilen für den Häuserbau  Vorteile der Clinchtechnik (siehe Skript S. 255): - Keine Temperaturentwicklung - Fügen beschichteter Bauteile

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Ohne Hilfsfügeteile (z.B. Nieten) Ohne Vorlochen Gut automatisierbar Kostengünstig

- Einfach - Fügen durch Schweißen (siehe Skript S. 257): - Gasschmelzschweißen (siehe Skript S. 263): - Schweißbrenner erzeugt mit Brenngas eine Gasflamme - Schweißzusatz wird von Hand zugeführt - Brenngase sind Wasserstoff, Acetylen, Propan und Erdgas  Acetylen am leistungsstärksten - Flammeneinstellung (siehe Skript S. 266) - Lichtbogen-Hand-Schweißen (siehe Skript S. 269): - Lichtbogen brennt zwischen Elektrode und Grundwerkstoff  Elektrode schmilzt - Umhüllung der Elektrode setzt bei Verbrennung Schutzgase frei - Elektrode ist Schweißzusatz - Unterwasser anwendbar

- Unterpulverschweißen (UP) (siehe Skript S. 270): - Lichtbogen brennt zwischen Elektrode und Grundwerkstoff  Elektrode schmilzt Pulver wird auf Schweißnaht gestreut und wirkt als „Schutzgas“

- Elektrode ist Schweißzusatz

- Metallschutzgas-Schweißen (MIG/MAG) (siehe Skript S. 271): - Lichtbogen zwischen Elektrode und Grundwerkstoff  Elektrode schmilzt Schutzgas wird durch Düse auf Schweißnaht gebracht Elektrode ist Schweißzusatz Lichtbogenleistung beeinflusst Schmelzpoolgröße

- Schutzgas beeinflusst Schmelzpoolgeometrie - Lichtbogenarten (siehe Skript S. 275)  Spezifische Kombination von Draht und Schutzgas für

bestimmtes Metall  Möglichst geringe Veränderung der Legierungszusammensetzung - Wolfram-Intertgas-Schweißen (WIG) (siehe Skript S. 277): - Lichtbogen zwischen Wolframelektrode und Grundwerkstoff  Elektrode schmilzt kaum (hoher Schmelzpunkt von Wolfram) - Schutzgas wird durch Düse auf Schweißnaht gebracht

- Schweißzusatz wird von Hand zugeführt - Wechselspannung statt Gleichspannung kann verwendet werden - Plasmalichtbogenschweißen (siehe Skript S. 281):

- Ähnlich zu WIG - Lichtbogen zwischen Wolframelektrode und Grundwerkstoff (Hauptlichtbogen)  Elektrode schmilzt kaum  Zusätzlicher

Lichtbogen zwischen einem Plasmagas und Wolframelektrode (Pilotlichtbogen)  Pilotlichtbogen schnürt Hauptlichtbogen zusammen  Hauptlichtbogen wird gebündelt ...