Werkstoffverarbeitung und Fügen
Gussfehler und Feinguss, Berechnung von Formänderungen und Kräften beim Walzen, Strangpressen und Tiefziehen, Rückfederung, Kohlenstoffäquivalent und Wärmeeinbringung beim Schweißen, Kaltrisse und Sensibilisierung, Fügen im festen Zustand sowie Sintern und HIP in der Pulvermetallurgie mit Multiple-Choice-Fragen lernen.
Werkstoffverarbeitung und Fügen: das Wichtigste
Metallische Bauteile entstehen durch Gießen (das Metall wird geschmolzen und in eine Form gegossen), Umformen (der feste Werkstoff wird plastisch verformt), Schweißen und Fügen (Teile werden miteinander verbunden) sowie Pulvermetallurgie (Pulver wird verpresst und gesintert). Beim Gießen werden Speiser und Erstarrungsreihenfolge so ausgelegt, dass Lunker durch Erstarrungsschwindung und Gasporen vermieden werden. Bei Umformverfahren wie Walzen, Schmieden, Strangpressen und Tiefziehen schätzt man Abmessungen und benötigte Kräfte mithilfe der Volumenkonstanz und der wahren Dehnung ab, und durch Warmumformung lässt sich das Gussgefüge aufbrechen und verfeinern.
Beim Schweißen bildet sich um das aufgeschmolzene Gebiet eine Wärmeeinflusszone; bei Stahl sind die Aufhärtung durch schnelle Abkühlung und wasserstoffinduzierte Kaltrisse, bei nichtrostendem Stahl die Sensibilisierung durch Carbidausscheidung problematisch. Die Abkühlung wird über Kohlenstoffäquivalent, Wärmeeinbringung und Vorwärmen gesteuert, und auch das Rührreibschweißen, bei dem der Werkstoff nicht aufgeschmolzen wird, kommt zum Einsatz. In der Pulvermetallurgie werden Presslinge unterhalb des Schmelzpunkts gesintert, und die Werkzeuge werden unter Berücksichtigung der Schwindung ausgelegt. Das Verfahren ist für hochschmelzende Werkstoffe und Hartmetalle unverzichtbar, und verbleibende Poren lassen sich durch heißisostatisches Pressen (HIP) beseitigen.
Alle Fragen zum Thema „Werkstoffverarbeitung und Fügen“ (15)
- Im Inneren von Gussstücken, besonders in der Mitte zuletzt erstarrender dickwandiger Bereiche, entstehen leicht Hohlräume, sogenannte Lunker. Was ist ihre Hauptursache?
- Bei welchem Gießverfahren wird aus Wachs ein Modell in der Form des Bauteils hergestellt, mit mehreren Schichten eines feuerfesten Schlickers umhüllt und verfestigt, das Wachs anschließend durch Erwärmen ausgeschmolzen und die so entstandene Form mit Schmelze gefüllt?
- Ein 20 mm dickes Blech wird bei gleichbleibender Breite in mehreren Stichen auf 5,0 mm kaltgewalzt. Welcher Wert kommt dem Betrag der wahren Dehnung in Dickenrichtung, ln(h₀/h), am nächsten?
- Vergleicht man Bauteile gleicher Form aus Kohlenstoffstahl, die durch Gießen bzw. durch Warmschmieden hergestellt wurden, haben die Schmiedeteile im Allgemeinen eine höhere Zähigkeit und Schwingfestigkeit. Was ist der Grund dafür?
- Ein Pressbolzen aus einer Aluminiumlegierung mit 100 mm Durchmesser wird durch Warmstrangpressen zu einer Rundstange mit 25 mm Durchmesser umgeformt. Mit dem Pressverhältnis R = A₀/A (Verhältnis der Querschnittsflächen) sei der ideale Pressdruck ohne Reibung und zusätzliche Verformung p = Y ln R und die Fließspannung Y = 50 MPa. Welcher Wert kommt p am nächsten?
- Ein zylindrischer Napf mit Boden, 50 mm Durchmesser und 40 mm Höhe, soll in einem einzigen Tiefziehzug aus einer Ronde hergestellt werden; Dickenänderung und Bodenradius werden vernachlässigt. Welcher Wert kommt dem Durchmesser der Ronde am nächsten, wenn die Oberfläche gleich bleibt?
- Nach dem Biegen eines Blechs und der Entnahme aus dem Werkzeug geht der Biegewinkel durch elastisches Zurückfedern teilweise zurück. Bei welchem Werkstoff wird diese Rückfederung tendenziell groß? Blechdicke und Biegeradius seien gleich.
- Als Richtwert für die Schweißeignung von Stahl wird das Kohlenstoffäquivalent Ceq = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 (in Massen-%) berechnet. Welcher Wert kommt dem Ceq eines Stahls mit 0,20 % C, 1,20 % Mn, 0,30 % Cr, 0,10 % Mo, 0 % V, 0,30 % Ni und 0,15 % Cu am nächsten?
- Beim Lichtbogenschweißen betragen die Spannung 25 V, der Strom 200 A und die Schweißgeschwindigkeit 300 mm/min. Welcher Wert kommt bei einem thermischen Wirkungsgrad des Lichtbogens von 0,80 der Wärmeeinbringung je 1 mm Schweißnaht, Q = ηVI/v, am nächsten?
- Beim Schweißen hochfester Stähle wird vorgewärmt, um Kaltrisse (wasserstoffinduzierte Risse) zu verhindern, die Minuten bis Tage nach dem Schweißen in der Wärmeeinflusszone und anderen Bereichen entstehen. Welche Aussage über die Wirkung des Vorwärmens trifft zu?
- Beim Schweißen austenitischer nichtrostender Stähle wie SUS304 kann in der Wärmeeinflusszone etwas abseits der Schweißnaht interkristalline Korrosion auftreten (Kornzerfall, engl. weld decay). Welche Kombination aus Ursache und Gegenmaßnahme ist richtig?
- Welche Aussage über das Rührreibschweißen (FSW) trifft zu?
- Ein Pressling mit 70 % relativer Dichte wird auf 95 % relative Dichte gesintert. Welcher Wert kommt der linearen Schwindung (relative Längenabnahme) beim Sintern am nächsten, wenn die Schwindung isotrop ist und sich die Masse nicht ändert?
- Zur Herstellung von WC-Co-Hartmetall wird WC-Pulver mit Co-Pulver gemischt, gepresst und gesintert. Welche Aussage über dieses Sintern trifft zu?
- Um geschlossene Poren im Inneren pulvermetallurgischer Bauteile oder von Gussstücken zu beseitigen, wird heißisostatisches Pressen (HIP) eingesetzt. Welche Beschreibung dieses Verfahrens ist richtig?