Musterlösung zur Klausur Fertigungslehre MB im SS 14 1A) Was versteht man unter Wertschöpfung Pkt. Die Wertschöpfung entsteht in jedem einzelnen Produktionssystem, wenn aus einfachen oder 2 komplexen Teilen wertsteigernde Teile erzeugt werden. 1B) Wer kann an der Wertschöpfungskette beteiligt sein? An der Wertschöpfungskette sind verschiedene Betriebe, Abteilungen und Personen beteiligt. 2 1C) Was versteht man in diesem Zusammenhang unter internationaler Arbeitsteilung? Nicht alle Teilprozesse der Wertschöpfung werden an dem selben Ort ausgeführt. 2 1D) Welche Rolle spielt die sogenannte Durchlaufzeit im Wertschöpfungsprozess? 4 Durchlaufzeit umfasst die wertsteigernden und nichtwertsteigernden Prozesse, die zur Herstellung des Produktes notwendig sind. 2A) Was ist bei der Gestaltung von Gusswerkstücken zu beachten (2 Regeln mit Skizze) Pkt. Zwei von den folgenden mit Skizze siehe unten: Je 3 - einfache, gut herstellbare Formen - einfache Kerne, minimierte Anzahl - Werkstoffanhäufungen vermeiden (Lunkerbildung) - Kreuzverrippung vermeiden; versetzte Verrippung günstiger - Wanddickenübergänge sorgfältig gestalten - Spannungs- und Eigenspannungsspitzen abbauen - scharfe Kanten vermeiden (Rissgefahr) - Festigkeitseigenschaften beachten (Druck- / Zugbelastung) - Ein- und Auslauf bei Bohrungen senkrecht zur Bohrerachse - Spannungsmöglichkeit, Bearbeitungsauslauf vorsehen -Materialschwindung 2B) Wie funktioniert ein Induktionsofen? • Funktionsprinzip: Durch ein magnetisches Wechselfeld werden im Metalleinsatz Wirbelströme erzeugt, die zu einer Erwärmung und Schmelzung des Metalls führen. Zugeführte Legierungselemente werden zum günstigsten Zeitpunkt in die Schmelze eingeleitet und können das Schmelzgut durchdringen. • Aufgabe: Erschmelzen, Warmhalten, Speichern, Mischen, Gießen 4 3a) Nach welchem Kriterium werden Umformverfahren eingeteilt? Pkt. Einteilung der Verfahren nach den Beanspruchungsarten 2 3b) Erläutern Sie das Gesetz der Volumenkonstanz am Beispiel eines Würfels h1*b1*l1=h2*b2*l2 4 3c) Durch welche Maßnahmen ist das Gesenkformen ohne Grat möglich Beim Gesenkformen ohne Grat (Genauschmieden) entspricht das Rohteilvolumen dem Endvolumen des Werkstückes. Das Rohteilvolumen muss genau bemessen werden, damit der Formholraum genau ausgefüllt wird. Genaue Gesenke mit hoher Oberflächengüte sind vorzusehen. Konstruktiv kann man durch das Vorsehen eines sogenannten Kompensators das Verfahren unterstützen. 4 4a) Skizzieren Sie das Offenschneiden vollkantig und kreuzend Pkt. 4 4b) Skizzieren Sie das Geschlossenschneiden vollkantig und kreuzend 4 4C) Skizzieren Sie die Schnittflächen beim Scherschneiden und Genauschneiden. 3 Beim Genauschneiden darf es keine Bruchzone geben. 5a) Wie kann die Schnittkraft aus experimentell ermittelten Werten bestimmt werden? Pkt. Die spezifische Schnittkraft wurde experimentell aus Zerspanversuchen ermittelt (Kienzle/Victor). So berechnet sich die auf den Spanungsquerschnitt bezogene Schnittkraft Fc näherungsweise aus der 6 auf 1 mm² bezogenen spezifischen Schnittkraft kc1-1 und dem Spandickenexponenten mc 5b) Die Zerspanleistung P ermittelt sich aus der Schnittkraft nach welchen Zusammenhängen? Die Zerspanungsleistung setzt sich zusammen 2 aus der Hauptschnittkraft und der Vorschubkraft. 5c) Wiew hoch ist ungefähr die Vorschubleistung im Verhältnis zur Zerspanleistung? Da die Vorschubleistung nur etwa 1/5000 der Zerspanleistung ausmacht, wird diese meist ernachlässigt. 2 6a) Welche Spanarten kennen Sie? Bitte deren Merkmale kurz beschreiben Pkt. Fließspan Der Fließspan entsteht bei weichen und zähen Werkstoffen durch einen Fließvorgang in der Alle: Scherzone, ohne dass sich dabei der Span trennt. Er entsteht weiter bei hohen 10 Schnittgeschwindigkeiten und einem großen Spanwinkel. Er bewirkt eine gute Werkstückoberfläche, erschwert jedoch die Spanabfuhr und Späneentsorgung. Zwei: 6 Scherspan Scherspäne entstehen bei zäheren Werkstoffen, die nach vorherigem Fließen in der Eine: Scherzone getrennt werden. Die schuppenförmig abgetrennten Spanteile verschweißen 3 teilweise miteinander. Scherspäne entstehen auch bei zu geringen Schnittgeschwindigkeiten und zu kleinen Spanwinkeln. Reißspan Reißspäne entstehen beim Spanen von spröden Werkstoffen, aber auch bei großer Schnitttiefe, niedrigen Schnittgeschwindigkeiten und kleinen Spanwinkeln. Sie entstehen durch Abreißen der einzelnen Spanteile in der Scherzone. Die Werkstückoberfläche wird rau. 7a) Was versteht man unter extrudieren? Was ist ein Extruder? Pkt. Extrudieren ist ein kontinuierlich arbeitendes Verfahren, das vorwiegend zur Herstellung von 6 Halbzeug aus Kunststoffgranulat oder -pulver eingesetzt wird. Ein Extruder besteht aus einer Schnecke, die in einem beheizbaren Zylinder drehbar gelagert ist und einem Antrieb mit Getriebe. Die Extruderschnecke wird in drei Zonen unterteilt. Die Einzugszone fördert das Kunststoffgranulat vom Einfülltrichter in die Kompressions- oder Umwandlungszone. Dort wird der Kunststoff plastifiziert, entgast und verdichtet. In der Ausstoßzone wird die Kunststoffmasse homogenisiert und durch ein Sieb und eine Lochplatte in das Formwerkzeug gedrückt. Die zur Plastifizierung erforderliche Energie wird dem Kunststoff durch Friktion (Reibung zwischen Kunststoff, Schnecke und Zylinderwand) und durch Zylinderbeheizung (Widerstände, Induktions- oder Flüssigkeitsheizung) zugeführt. 7b) Beschreiben und Skizzieren Sie den zweistufigen Prozess des Blasformens! Das Blasformen erfolgt in einem zweistufigen Prozess. In der ersten Stufe wird ein Rohr extrudiert, das in der zweiten Stufe in einem zweiteiligen Werkzeug zum Hohlkörper aufgeblasen und abgekühlt wird. 4 8A) Welche Bleche werden bevorzugt mit Laser geschweißt? Pkt. Fügen dünner Werkstücke, wie Folien oder Drähte und Schweißen von Rohren durch 2 Anschmelzen der konvergierenden Fügekanten im Einformbereich. 8B) Aus welchen Zusammenhängen ergibt sich der Übergang vom Wärmeleitschweißen zum Tiefschweißen (Diagramm)? Wärmeleitungsschweißen (Schmelzschweißen) 1 Intensität < Plasmaschwelle, Absorption gering, Wärmetransport durch Wärmeleitung, Verhältnis Schmelztiefe zu Schmelzbreite ~ 1 • Tiefschweißen Intensität > Plasmaschwelle, fast vollständige Absorption der Laserstrahlung in der 1 Dampfkapillare, Verhältnis Nahthöhe zu Nahtbreite bis 10 : 1 4 8C) Was ist hinsichtlich der Toleranzen der zu fügenden Werkstücke beim Laserschweißen besonders zu beachten? Bei kleinen Spalten ergibt sich eine gleichmäßige Schweißnahtgeometrie guter Qualität, die 1 jedoch bei größeren Spalten immer schlechter wird. Die gleiche Aussage gilt auch bei einem Höhenversatz der zu fügenden Bleche. Daraus abzuleiten sind möglichst geringe Toleranzen. 1 9a) Von welchen Faktoren ist die Schweißbarkeit eines Bauteils abhängig? Pkt. Je 2 9b) Was versteht man unter einem Schweißfolgeplan? Alle Angaben, die zur Herstellung von anspruchsvollen Bauteilen (Gehäuse, Rahmen, 2 Schiffssektionen) erforderlich sind, können dem Schweißplan entnommen werden. Dieser stellt eine örtliche und zeitliche Reihenfolge des Schweißens von Bauteilen und Baugruppen 1 her und hat die Aufgabe, durch konkrete Vorgaben Schrumpfungen und Eigenspannungen zu 1 mindern.