EUROPA-FACHBUCHREIHE

für metalltechnische BerufeRMITTEL

Fachkunde Metall

52. neubearbeitete Auflage

Herwig Braun

Hans-Dieter Dobier

Werner Doll

Ulrich Fischer

Werner Günter

Max Heinzier

Helmut Höll

Dr. Eckhard Ignatowitz

Thomas Röhrer

Werner Röhrer

Karl Schilling

Dieter Strecker

VERLAG EUROPA-LEHRMITTEL ■ Nourney, Vollmer GmbH & Co.

Düsseiberger Straße 23 ■ 42781 Haan-Gruiten

Europa-Nr.: 10129

4 Inhaltsverzeichnis

1 Längenprüftechnik.............. 7

1.1 Größen und Einheiten............... 7

1.2 Grundlagen der Längenprüftechnik .... 91.2.1 Grundbegriffe...................... 91.2.2 Meßabweichungen ................. 111.2.3 Meßergebnis und Meßmittelfähigkeit .. 14

1.3 Längenprüfmittel ................... 161.3.1 Maßstäbe, Lehren und Endmaße...... 161.3.2 Mechanische Meßgeräte............. 191.3.3 Pneumatische Meßgeräte............ 251.3.4 Elektrische Meßgeräte............... 261.3.5 Elektronische Meßgeräte............. 271.3.6 Koordinatenmeßgeräte.............. 28

1.4 Oberflächenprüfung................. 291.4.1 Begriffe............................ 291.4.2 Oberflächenprofile .................. 291.4.3 Kenngrößen von Oberflächen ........ 301.4.4 Oberflächen-Prüfverfahren ........... 311.4.5 Oberflächengüte.................... 32

1.5 Toleranzen und Passungen........... 331.5.1 Toleranzen......................... 331.5.2 Passungen......................... 37

1.6 Form-und Lageprüfung.............. 411.6.1 Form-und Lagetoleranzen ........... 411.6.2 Prüfung von

ebenen Flächen und Winkeln ......... 431.6.3 Rundformprüfung................... 461.6.4 Kegelprüfung....................... 481.6.5 Gewindeprüfung.................... 481.6.6 Meßbeispiele....................... 50

1.7 Qualitätssicherung.................. 511.7.1 Qualitätsbewußtsein ................ 511.7.2 Qualitätsmerkmale.................. 511.7.3 Qualitätsplanung ................... 521.7.4 Qualitätsprüfung.................... 521.7.5 Qualitätslenkung.................... 541.7.6 Qualitätsprüfung

nach Stichprobenverfahren........... 551.7.7 Rechnerunterstützte

Qualitätssicherung CAQ ............. 571.7.8 Statistische Prozeßlenkung

mit Qualitätsregelkarten SPC ......... 571.7.9 Maschinenfähigkeit und Prozeßfähigkeit 59

2 Fertigungstechnik............... 60

2.1 Arbeitssicherheit ................... 60

2.2 Gliederung der Fertigungsverfahren ... 622.3 Urformen durch Gießen ............. 642.3.1 Formen und Modelle................ 642.3.2 Gießen in verlorene Formen.......... 652.3.3 Gießen in Dauerformen.............. 682.3.4 Gußwerkstoffe ..................... 692.3.5 Gußfehler.......................... 69

2.4 Umformen......................... 702.4.1 Verhalten der Werkstoffe............. 702.4.2 Übersicht über die Umformverfahren .. 712.4.3 Biegeumformen .................... 722.4.4 Zugdruckumformen................. 752.4.5 Druckumformen .................... 792.4.6 Umformmaschinen ................. 83

2.5 Zerteilen (Schneiden)................ 852.5.1 Scherschneiden .................... 852.5.2 Schneidwerkzeuge.................. 892.6 Grundlagen der spanenden Formgebung 922.6.1 Die Werkzeugschneide............... 922.6.2 Spanbildung ....................... 962.6.3 Schneidstoffe ...................... 972.6.4 Wendeschneidplatten ............... 1002.6.5 Verschleiß und Standzeit............. 1012.6.6 Kühlschmierstoffe................... 1022.6.7 Einflüsse auf die Spanbarkeit......... 1042.7 Spanende Formgebung von Hand..... 1062.7.1 Anreißen .......................... 1062.7.2 Meißeln ................. 1072.7.3 Sägen............................. 1082.7.4 Feilen ............................. 110

2.8 Spanende Formgebung mit Maschinen 1122.8.1 Bewegungen und Spanungsgrößen ... 1122.8.2 Vorrichtungen und Spannelemente .... 1132.8.3 Bohren ............................ 1202.8.4 Drehen ............................ 1342.8.5 Fräsen............................. 1662.8.6 Schleifen .......................... 1812.8.7 Feinbearbeitung .................... 1932.8.8 Abtragen .......................... 1992.9 Thermisches Trennen ............... 203

2.10 Fügen ............................. 2052.10.1 Übersicht über die Fügeverfahren ..... 2052.10.2 Preß-und Schnappverbindungen ..... 2082.10.3 Kleben ............................ 2102.10.4 Löten.............................. 2122.10.5 Schweißen......................... 218

2.11 Beschichten........................ 232

2.12 Fertigungsbeispiel „Spannpratze" .... 234

2.13 Fertigungsbetrieb und Umweltschutz . 238

3 Werkstofftechnik................241

3.1 Eigenschaften und Auswahlder Werkstoffe ..................... 243

3.1.1 Physikalische Eigenschaften ......... 2443.1.2 Mechanisch-technologische

Eigenschaften ...................... 2453.1.3 Fertigungstechnische Eigenschaften ... 2473.1.4 Chemisch-technologische Eigenschaften 2473.1.5 Umweltverträglichkeit, Gesundheits¬

gefahren ........................... 248

Inhaltsverzeichnis 5

3.2 Innerer Aufbau der Metalle........... 2493.2.1 Innerer Aufbau und Eigenschaften..... 2493.2.2 Kristallgittertypen der Metalle......... 2503.2.3 Baufehler im Mischkristall............ 2513.2.4 Entstehung des Metallgefüges ........ 2513.2.5 Gefügearten und Werkstoffeigenschaften 2523.2.6 Gefüge reiner Metalle und Legierungen 253

3.3 Stahl und Eisen-Gußwerkstoffe....... 2543.3.1 Herstellung von Roheisen............ 2543.3.2 Herstellung von Stahl................ 2563.3.3 Verarbeitung des Stahls ............. 2593.3.4 Legierungselemente und Begleit¬

elemente .......................... 2603.3.5 Eisen-Gußwerkstoffe ................ 2613.3.6 Normung von Stählen, Stahlguß und

Eisen-Gußwerkstoffen............... 2653.3.7 Einteilung und Verwendung der Stähle . 2743.3.8 Handelsformen der Stähle............ 278

3.4 IME-Metalle......................... 2793.4.1 Eigenschaften, Einteilung und

Bezeichnung der NE-Metalle.......... 2793.4.2 NE-Schwermetalle .................. 2803.4.3 Leichtmetalle....................... 285

Funkenprobe (Farbeinlage).......... 288AGlüh- und Anlaßfarben (Farbeinlage) . 288B

3.5 Sinterwerkstoffe.................... 289

3.6 Wärmebehandlung der Eisenwerkstoffe 2913.6.1 Gefügearten der Eisenwerkstoffe...... 2913.6.2 Eisen-Kohlenstoff-Zustandsdiagramm . 2923.6.3 Gefüge und Kristallgitter bei Erwärmung 2933.6.4 Glühen ............................ 2943.6.5 Härten............................. 2953.6.6 Vergüten .......................... 2993.6.7 Härten der Randzone................ 3003.6.8 Wärmebehandlung

der Eisen-Gußwerkstoffe............. 3033.6.9 Fertigungsbeispiel: Wärmebehandlung

einer Spannpratze................... 304

3.7 Werkstoffprüfung ...» ............... 3053.7.1 Werkstattprüfungen................. 3053.7.2 Prüfung mechanischer Eigenschaften .. 3063.7.3 Prüfung der Verarbeitungseigenschaften 3083.7.4 Kerbschlagbiegeversuch............. 3093.7.5 Härteprüfungen..................... 3103.7.6 Dauerfestigkeitsprüfung ............. 3133.7.7 Bauteil-Betriebslastenprüfung ........ 3143.7.8 Zerstörungsfreie Werkstoffprüfungen .. 3143.7.9 Metallografische Untersuchungen..... 315

3.8 Korrosion und Korrosionsschutz...... 3163.8.1 Ursachen der Korrosion.............. 3163.8.2 Korrosionsarten und ihr Erscheinungsbild 3183.8.3 Korrosionsschutz-Maßnahmen ....... 319

3.9 Kunststoffe ........................ 3223.9.1 Eigenschaften und Verwendung ...... 322

3.9.2 Chemische Zusammensetzung undHerstellung ........................ 323

3.9.3 Technologische Einteilung undinnere Struktur ..................... 324

3.9.4 Thermoplaste ...................... 3253.9.5 Duroplaste......................... 3273.9.6 Elastomere......................... 3283.9.7 Formgebung der Kunststoffe ......... 3293.9.8 Weiterverarbeitung der Kunststoffe .... 3313.9.9 Prüfung der Kunststoffe.............. 332

3.10 Verbundwerkstoffe ................. 3353.10.1 Innerer Aufbau ..................... 3353.10.2 Glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) .. 3363.10.3 Teilchenverstärkte-und

Durchdringungs-Verbundwerkstoffe ... 3373.10.4 Schicht-und Strukturverbunde........ 338

3.11 Umweltproblematik der Werk- undHilfsstoffe .......................... 339

4 Maschinen- und Gerätetechnik____341

4.1 Einteilung der Maschinen............ 3414.1.1 Kraftmaschinen..................... 3414.1.2 Arbeitsmaschinen................... 3454.1.3 Datenverarbeitungsanlagen .......... 3484.1.4 Fertigungsanlagen .................. 349

4.2 Funktionseinheiten von Maschinenund Geräten ....................... 350

4.2.1 Innerer Aufbau von Maschinen ....... 3504.2.2 Funktionseinheiten einer

CNC-Werkzeugmaschine............. 3524.2.3 Funktionseinheiten eines Kraftfahrzeugs 3544.2.4 Funktionseinheiten einer Klimaanlage . 3554.2.5 Sicherheitseinrichtungen an Maschinen 3564.2.6 Aufstellung von Werkzeugmaschinen .. 3584.2.7 Bedienung und Instandhaltung von

Maschinen......................... 360

4.3 Maschinenelemente................. 3644.3.1 Beanspruchung und Festigkeit........ 3644.3.2 Funktionseinheiten zum Verbinden .... 3664.3.2.1 Gewinde........................... 3664.3.2.2 Schraubenverbindungen............. 3684.3.2.3 Stiftverbindungen................... 3764.3.2.4 Nietverbindungen................... 3784.3.2.5 Welle-Nabe-Verbindungen ........... 3804.3.3 Funktionseinheiten

zum Stützen und Tragen ............. 3844.3.3.1 Reibung und Schmierstoffe .......... 3844.3.3.2 Lager.............................. 3874.3.3.3 Führungen......................... 3954.3.3.4 Federn ............................ 3984.3.4 Funktionseinheiten

zur Energieübertragung.............. 4004.3.4.1 Achsen und Wellen ................. 400

Öl

6 Inhaltsverzeichnis

4.3.4.2 Dichtungen ........................ 4024.3.4.3 Kupplungen........................ 4044.3.4.4 Riementriebe....................... 4094.3.4.5 Kettentriebe........................ 4114.3.4.6 Zahnradtriebe...................... 4134.3.5 Antriebseinheiten................... 4164.3.5.1 Elektromotoren..................... 4164.3.5.2 Getriebe........................... 4224.3.5.3 Linearantriebe...................... 4274.3.6 Optische Bauelemente............... 429

4.4 Montagetechnik.................... 4334.4.1 Montageplanung ................... 4334.4.2 Organisationsformen bei der Montage . 4344.4.3 Automatisierung der Montage........ 4344.4.4 Montagebeispiele................... 435

4.5 Fertigungseinrichtungen............. 4414.5.1 Handhabungseinrichtungen.......... 4414.5.2 Flexible Fertigungseinrichtungen...... 445

5.1 Grundbegriffe...................... 4515.1.1 Steuerungstechnik.................. 4515.1.2 Regelungstechnik................... 453

Steuerungs- und Regelungstechnik . 451

5.1 Grundbegriffe...................... 4515.1.1 Steuerungstechnik.................. 4515.1.2 Regelungstechnik................... 453

5.7.2 Koordinaten, Null- und Bezugspunkte .. 5075.7.3 Steuerungsarten, Korrekturen ........ 5095.7.4 Erstellen von CNC-Programmen ...... 5125.7.5 Zyklen und Unterprogramme......... 5175.7.6 Programmieren von NC-Drehmaschinen 5185.7.7 Programmieren von NC-Fräsmaschinen 5255.7.8 Programmierverfahren .............. 529

6 Informationstechnik.............531

6.1 Technische Kommunikation.......... 5316.1.1 Normen und Richtlinien.............. 5316.1.2 Technische Zeichnungen............. 5326.1.3 Darstellung technischer Zusammenhänge 5336.1.4 Pläne und Protokolle ................ 533

6.2 Grundlagen der Computertechnik ..... 5356.2.1 Arbeitsweise eines Computers........ 5356.2.2 Zahlensysteme und Codierung........ 5356.2.3 Aufbau eines Computers............. 5366.2.4 Das Arbeiten am Computer........... 5406.2.5 Programmerstellung ................ 5426.2.6 Anwendersoftware.................. 5486.2.7 Wirtschaftliche und soziale

Auswirkungen der Computertechnik ... 5506.2.8 Datenschutz........................ 551

5.2 Grundlagen für die Lösung vonSteuerungsaufgaben................ 457

5.2.1 Aufbau einer Steuerung ............. 4575.2.2 Bauelemente der Steuerungen........ 4585.2.3 Funktionspläne..................... 4645.2.4 Funktionsdiagramme................ 4655.2.5 Schaltpläne ........................ 466

5.3 Pneumatische Steuerungen .......... 4675.3.1 Bauelemente....................... 4675.3.2 Beispiele pneumatischer Steuerungen . 4765.3.3 Elektropneumatische Steuerungen .... 478

5.4 Hydraulische Steuerungen ........... 4805.4.1 Bauelemente....................... 4805.4.2 Elektrohydraulische Steuerungen ..... 489

5.5 Elektrische Steuerungen ............. 4915.5.1 Aufbau ............................ 4915.5.2 Elektrische Betriebsmittel ............ 4915.5.3 Selbsthalteschaltung ................ 4925.5.4 Darstellung elektrischer

Kontaktsteuerungen................. 4935.5.5 Beispiele elektrischer Steuerungen .... 493

5.6 Speicherprogrammierte Steuerungen . 4955.6.1 Aufbau einer SPS................... 4955.6.2 Arbeitsweise einer SPS .............. 4965.6.3 Programmieren einer SPS............ 497

5.7 CNC-Steuerungen .................. 5035.7.1 Merkmale numerisch gesteuerter

Maschinen......................... 503

6.3 Computerunterstütztes Zeichnenund Konstruieren ................... 552

6.3.1 Die Stellung von CAD imrechnerintegrierten Betrieb ........... 552

6.3.2 Der CAD-Arbeitsplatz ................ 553. 6.3.3 Rechnerinterne Darstellung ........... 555

6.3.4 Handhabung ....................... 5556.3.5 3D-CAD-Systeme ................... 5576.3.6 Bewegung von Bauteilen............. 557

7 Elektrotechnik......... .......558

7.1 Begriffe und Größen der Elektrotechnik 558

7.2 Wirkungen des elektrischen Stromes .. 559

7.3 Stromarten ........................ 560

7.4 Verbraucher im Stromkreis .......... 562

7.5 Leitungen und Sicherungen.......... 565

7.6 Messen elektrischer Größen.......... 566

7.7 Magnetismus, Elektromagnetismus ... 568

7.8 Leiter, Isolatoren, Halbleiter.......... 568

7.9 Erzeugung elektrischer Energie....... 571

7.10 Fehler an elektrischen Anlagen undSchutzmaßnahmen................. 574

Firmenverzeichnis......................... 578

Sachwortverzeichnis....................... 581