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Lernblätter Fertigungstechnik Prüfungsstoff (laut Stolle) Für offene Fragen (Verfahren -> Spanen, Abtragen, Wärmebehandlung: Härten, Glühen) Durch Wärmbebehandlung können die Eigenschaften der Stähle und Eisen- Gusswerkstoffe in gewünschter Weise verändert werden. Besonders die Härte, die Festigkeit und die Bearbeitbarkeit lassen sich verbessern. Ursache der Verbesserung der Eigenschaften sind die Veränderungen des Werkstoffgefüges. Beim Überschreiten, bzw. Unterschreiten einer Gefügebegrenzungslinie im Eisen-Kohlenstoff-Zustandsdiagramm wandelt sich das Gefüge um.

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Lernblätter Fertigungstechnik – Prüfungsstoff (laut Stolle)

Für offene Fragen (Verfahren -> Spanen, Abtragen, Wärmebehandlung: Härten, Glühen)

Durch Wärmbebehandlung können die Eigenschaften der Stähle und Eisen-

Gusswerkstoffe in gewünschter Weise verändert werden. Besonders die Härte,

die Festigkeit und die Bearbeitbarkeit lassen sich verbessern. Ursache der

Verbesserung der Eigenschaften sind die Veränderungen des Werkstoffgefüges.

Beim Überschreiten, bzw. Unterschreiten einer Gefügebegrenzungslinie im

Eisen-Kohlenstoff-Zustandsdiagramm wandelt sich das Gefüge um.

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Glühen

Glühen ist eine Wärmebehandlung, bestehend aus langsamen Erwärmen, Halten auf Glühtemperatur

und langsamen Abkühlen.

Die Glühverfahren unterscheiden sich durch Höhe der Glühtemperatur und Länge der Glühzeiten.

Spannungsarmglühen

Innere Spannungen im Werkstück werden durch plastisches Fließen des Werkstoffes

verringert.

Rekristallationsglühen

Wenn durch Kaltverformung verzerrtes Gefüge in unverzerrten Gefügezustand zurückgeführt

werden soll.

Weichglühen

Streifenzementit wandelt sich in körnigen Zementit um. Werkstoff ist leichter Umformbar

und Spanbar.

Normalglühen

Wenn ein ungleichmäßiges oder grobkörniges Gefüge beseitigt werden soll. Ein

gleichmäßiges, feinkörniges Gefüge entsteht. = Rückfeinen

Diffusionsglühen

Beim Vergießen eingetretene Konzentrationsunterschiede im Gussstück (Seigerung)

auszugleichen.

Glühfehler

Nicht eingehaltene Glühtemperaturen und Glühzeiten führen zu nicht beabsichtigten

Gefügeumwandlungen. Bei lang anhaltender, weit überschrittener Glühtemperatur wird der

Werkstoff geschädigt oder zerstört.

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Härten

Härten besteht aus mehreren Arbeitsgängen. Zuerst wird das

Werkstück auf Härtetemperatur erwärmt und anschließend

auf Härtetemperatur gehalten. Dann wird abgeschreckt.

Dadurch wird der Stahl sehr hart, aber auch spröde und

bruchempfindlich. Deshalb wird das Werkstück anschließend

angelassen. Danach lässt man den Stahl an der Luft abkühlen.

Der Stahl hat dann seine Gebrauchshärte.

Härten ist eine Wärmebehandlung, die Stähle hart

und verschleißfest macht.

Vor allem Werkzeuge und auf Verschleiß beanspruchte

Bauteile werden gehärtet.

Innere Vorgänge beim Härten

Beim Erwärmen von Stahl über die GSK-Linie im Fe-C-

Zustandsdiagramm wandelt sich das kubisch

raumzentrierte Ferritgitter in das kubisch

flächenzentrierte Austenitgitter um. Der freiwerdende

Platz in der Kristallmitte wird von einem Kohlenstoffatom

besetzt, das aus dem Gefügebestandteil Zementit (Fe3C),

stammt.

Langsame Abkühlung. Kühlt man den austenitisierten Stahl

langsam ab, so wird die Umwandlung rückgängig gemacht.

Es entsteht wieder ein kubisch-raumzentriertes

Kristallgitter. Das Kohlenstoffatom wandert (diffundiert)

aus der Würfelmitte heraus und bildet mit Eisenatomen

Zementit (Fe3C), der sich als Streifenzementit ausscheidet.

Es entsteht perlitisches Gefüge, wie es vor der Erwärmung

vorlag.

Abschrecken. Wird der austenitisierte Stahl jedoch sehr

rasch abgekühlt, dann klappt das kubisch-

flächenzentrierte Austenitgitter bei Unterschreiten der GSK-Linie schlagartig in das kubisch-

raumzentrierte Ferritgitter um. Das Kohlenstoffatom in der Kristallmitte hat keine Zeit aus dem

Gitter herauszuwandern. Es befindet sich nun ein Kohlenstoffatom und zusätzlich ein Eisenatom in

der Gittermitte. Dadurch wird das Kristallgitter stark verzerrt. Es entsteht ein feinnadeliges Gefüge,

das man Martensit nennt. Es ist sehr hart, aber spröde.

Martensit entsteht nur, wenn das Werkstück ausreichend schnell abgeschreckt wird (mit einer

Mindestabkühlgeschwindigkeit) und wenn ein ausreichender Kohlenstoffgehalt des Stahls vorhanden

ist.

Nur Stähle mit mehr als 0,2% Kohlenstoff sind zum Härten geeignet.

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Praktische Richtlinien beim Abschrecken

Stabförmige Werkstücke längs

eintauchen

Werkstücke mit dem größten

Querschnitt voraus eintauchen

Werkstücke mit Grundlöchern müssen

mit der Öffnung nach oben

eingetaucht werden, damit die

Dampfblasen entweichen können.

Flächige Werkstücke werden mit der

schmalen Seite voraus eingetaucht.

Erwärmen und Halten auf Härtetemperatur

Die Werkstücke werden durch Einbringen in enen

vorgeheizten Härteofen im vollen Querschnitt auf

Härtetemperatur erwärmt (Durchwärmen) und für

bestimmte Zeit auf Härtetemperatur gehalten.

Bei unlegierten Stählen ist die Härtetemperatur vom

Kohlenstoffgehalt abhängig und kann im Eisen-

Kohlenstoff-Zustandsdiagramm dargestellt werden.

Sie soll etwa 40°C über der GSK-Linie liegen. Dadurch

wird eine sichere Umwandlung des Ferrit-Perlit-

Gefüges in Austenit erreicht.

Zu niedrige Härtetemperatur hat ungehärtete

Werkstückbereiche (Weichfleckigkeit) zur Folge. Zu

hohe Härtetemperatur führt zu grobnadeligem

Härtegefüge mit großer Sprödigkeit.

Unlegierte Stähle mit mehr als 0,8% Kohlenstoff

werden vor dem Härten weichgeglüht, sodass sie aus

einer ferritischen Grundmasse mit kleinen

Zementitkörnern bestehen. Beim Härten erhält man

dann ein feinnadeliges Martensit-Grundgefüge mit

eingelagerten Zementitkörnern.

Bei legierten Stählen sind die Härtetemperaturen

meist höher als bei unlegierten Stählen und die

Haltezeiten länger. Sie sind in den Normblättern der

Werkstoffe enthalten und können entweder dort oder

aus den Wärmebehandlungsvorschriften der

Stahlhersteller abgelesen werden.

Abschrecken

Das rasche Abkühlen der auf Härtetemperatur

erwärmten Werkstücke wird durch Eintauchen in

Wasser oder Öl bzw in Emulsionen oder durch

Anblasen mit Luft erreicht. Beim Abschrecken ist die

Haltung des Werkstücks beim Eintauchen und seine

Bewegung in der Abschreckflüssigkeit wichtig, damit

ungleichmäßiges Abschrecken und damit Härteverzug vermieden wird. Es muss gewährleistet sein,

dass sich die auf der heißen Werkstückoberfläche bildenden Dampfblasen rasch ablösen. Anhaftende

Dampfblasen wirken wie eine Wärmedämmung und verhindern ein gleichmäßiges Abkühlen des

Werkstücks.

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Anlassen

Nach dem Abschrecken ist der Stahl sehr hart und spröde. Er besitzt wegen des harten und spröden

Martensits innere Gefügeverspannungen, die Härteverzug, Härterisse und bei Belastung Sprödbruch

bewirken können. Um diese Versprödung zu verringern, werden die frisch gehärteten Werkstücke

auf Anlasstemperatur erwärmt, eine Zeitlang auf Temperatur gehalten und dann langsam abgekühlt.

Unlegierte und niedriglegierte Stähle werden bei 200°C bis 350°C angelassen, hochlegierte Stähle bei

500°C bis 700°C. Durch das Anlassen wird die Sprödigkeit des Stahls vermindert, er erhält ein

gewisses Maß an Zähigkeit. Die Härte nimmt durch das Anlassen nur geringfügig ab.

Abschreckmittel

Die Abkühlungsgeschwindigkeit kann durch Verwendung

verschiedener Abschreckmittel eingestellt werden.

Wasser besitzt die stärkste Abschreckwirkung. Mit

Wasser werden unlegierte Stähle wie z.B. C60U

abgeschreckt, da sie zum Härten eine schroffe

Abschreckwirkung (Mindestabkühlgeschwindigkeit)

benötigen.

Öle haben eine mildere Abschreckwirkung als Wasser.

Die Verzugs- und Rissgefahr ist wesentlich geringer. In Öl

werden niedrig legierte Stähle abgeschreckt, wie z.B.

50CrMo4.

Wasser-Öl-Emulsionen oder Wasser-Polymer-

Emulsionen liegen in ihrer Abschreckwirkung zwischen Wasser und Öl.

Warmbad-Abschreckbäder sind Salzschmelzen von 200°C bis 500°C. Die Werkstücke werden

im Warmbad abgeschreckt, dort 5 bis 15 Minuten gehalten und dann an der Luft abgekühlt.

Bewegte Luft hat die mildeste Abschreckwirkung. Sie wird bei hochlegierten Stählen, z.B.

HS6-5-2-5, zum Abkühlen verwendet.

Einhärtungstiefe

Beim Abschrecken wird die Wärme in der Randschicht des Werkstücks schneller abgeleitet als im

Werkstückinnern. Die Abkühlungsgeschwindigkeit ist daher in der Randschicht am größten und

nimmt nach innen ab. Bei unlegiertem Werkzeugstahl bildet sich aufgrund der unterschiedlichen

Abkühlungsgeschwindigkeit nur in der Randschicht Martensit, im Werkstückinnern entsteht Perlit.

Unlegierte Stähle haben deshalb nur eine rund 5mm tiefe, gehärtete Randschicht, der Werkstückkern

ist ungehärtet. Sie härten nicht durch. Für eine Reihe von Anwendungen ist eine geringe

Einhärtetiefe erwünscht, z.B. bei Zahnrädern. In anderen Fällen benötigt man durchgehärtete

Werkstücke, z.B. bei Wälzlagern. Legierte Stähle härten überwiegend durch.

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Verzugarmes und rissfreies Härten erreicht man durch:

Verwendung eines milderen Abschreckmittels

Gebrochenes Härten: das Werkstück wird kurz in Wasser

abgeschreckt, dann herausgenommen und im Ölbad

abgekühlt.

Stufenhärten: das Werkstück wird in einem Salzbad, z.B.

bei 450°C, abgeschreckt und danach an der Luft abgekühlt.

Unlegierte und niedriglegierte Stähle sind Wasser- oder Ölhärter, hochlegierte Stähle sind Öl- oder Lufthärter.

Härteverzug und Härterisse

Gehärtete Werkstücke weisen Maß- und

Formänderungen, den sogenannten Härteverzug auf. Bei

besonders schroffer Abschreckung können sogar

Härterisse auftreten.

Härteverzug und Härterisse entstehen in zwei Phasen.

Beim Eintauchen in das Abschreckmittel erkaltet die

Randzone sehr schnell und verkürzt sich dadurch

(1.Phase). Der noch heiße Kern hat noch seine

ursprüngliche Größe und behindert das Schrumpfen der

Randzone. Es kommt zu Verspannungen, Verzug oder

Rissen am Umfang. Im weiteren Verlauf kühlt auch der

Kern ab und will schrumpfen. (2. Phase). Dabei wird er

von der starren Randzone behindert. Es entstehen

Verspannungen, da Martensit ein um 1% größeres

Volumen als Ferrit hat.

Einfluss von Legierungselementen

Viele Legierungselemente, wie z.B. Chrom, Wolfram, Mangan und Nickel, setzen die kritische

Abkühlungsgeschwindigkeit zur Bildung von Martensit herab, d.h. es wird auch bei langsamer

Abkühlung Härtegefüge gebildet. Legierte Stähle dürfen deshalb nicht im schroffen Abschreckmittel

Wasser, sondern nur in Öl, in Emulsionen oder im Warmbad abgeschreckt werden. Bei manchen

Stählen mit hohem Legierungsanteil führt sogar Abkühlung an der Luft zur Martensitbildung.

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Arbeitsschritte beim Härten der Werkzeugstähle

Werkzeugstähle erlangen ihre Härte, Verschleißfestigkeit und ausreichende Zähigkeit durch die

sachgerechte Wärmebehandlung.

Vom Hersteller werden die Werkzeugstähle meist im Weichgeglühten Zustand angeliefert.

Die Wärmebehandlung besteht aus mehreren Arbeitsgängen

Nach der Vorbearbeitung (Sägen, Schmieden, Schruppen usw.)

werden die Werkstücke zum Abbau von

Bearbeitungsspannungen bei 600°C bis 650°C

spannungsarmgeglüht. Anschließend wird fertigbearbeitet,

z.B. geschlichtet. Dann erfolgt das Erwärmen auf

Härtetemperatur über eine oder mehrere Vorwärmstufen, die

ein Durchwärmen des gesamten Werkstückquerschnittes

gewährleisten. Erst danach wird rasch auf Härtetemperatur

erwärmt und zur vollständigen Umwandlung in Austenit dort

gehalten.

Je nach Stahlsorte erfolgt dann das Abschrecken in Wasser, in

Öl, im Warmbad oder an der Luft. Sind die Werkstücke bis auf

rund 80°C abgeschreckt, werden sie zum Temperaturausgleich

direkt in einen Ofen mit 100°C bis 150°C gelegt.

Nach dem Abschrecken und Ausgleichen muss sofort angelassen

werden, um Spannungsrisse zu vermeiden. Die geeignete

Anlasstemperatur ist aus dem Anlassschaubild des betreffenden

Stahls zu entnehmen und richtet sich nach der erwünschten

Endhärte.

Die Wärmebehandlungen werden von den Stahlherstellern auf einem Werkstoffblatt angegeben.

Nach dem Härten ist der Stahl so hart, dass er spanend nur noch durch Schleifen bearbeitet werden

kann. Die Werkstücke müssen deshalb vor dem Härten ein Aufmaß besitzen, damit Formänderungen

aufgrund von Härteverzug durch Schleifen abgetragen werden können.

Eisen-Kohlenstoff-Zustandsdiagramm

Wärmebehandlung der Stähle – Übersicht

Tabelle: Härtetemperaturen und erreichbare

Brinellhärte, etc.

TBB, S. 153 bis 157

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Spanen & Abtragen

Auf Bohren, Drehen, Fräsen wird nicht näher eingegangen, sondern nur Bilder aus Fachbuch, sowie

Merkkästchen.

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Feinbearbeitung: Schleifen, Honen, Läppen & Funkenerosives Abtragen

Schleifen ist Trennen mit mechanischer Einwirkung von geometrisch unbestimmten Schneiden auf

den Werkstoff.

Schleifen ist ein Fertigungsverfahren für Teile mit eng tolerierten Maßen, die durch Fräsen/Drehen

nicht herstellbar sind.

Schleifwerkzeuge (Scheibe) bestehen aus Körner, Bindung und Poren.

Schleifen ist Spanen mit geometrisch unbestimmten schneiden

Vorteile:

Gute Bearbeitbarkeit harter Werkstücke

Hohe Maß- und Formgenauigkeit

Kleine Welligkeit und Rauheit

Schleifkörner sollen eine große Härte sowie Kornzähigkeit und Wärmebeständigkeit besitzen

Durch Absplittern der Körner bilden sich neue Schneiden -> Scheibe schärft sich selbst

Die Körnungsnummer entspricht der Maschenzahl des Siebes auf 1inch Länge

Körnung muss umso feiner sein, je kleiner die geforderte Rautiefe und je scharfkantiger die

Schleifprofile werden sollen.

Bindung hat den Zweck die Körner so lange festzuhalten bis sie stumpf werden und ausbrechen

Härte der Schleifscheibe = Widerstand der Bindung gegen Ausbrechen der Körner

Weiche Bindung = Harte Werkstoffe

Harte Bindung = weiche Werkstoffe

Das Abrichten der Schleifscheiben hat 2 Ziele:

Profilieren

Schärfen

Keramikbindung -> Bruchempfindlich

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Sicherheitsregeln:

z.B.: Klangprobe

Scheibe ohne Gewalt auf

Spindel schieben

Schutzbrille tragen

5min Probelauf (leerlauf) Drehzahl auf maximum

Große Zustellungen beim Vorschleifen (Schruppen), kleine Zustellungen beim Fertigschleifen

(Schlichten)

Werkstückauflage oder Schutzhaube nur bei stillstehender Maschine nachstellen

Die zulässige Arbeitshöchstgeschwindigkeit in keinem Fall überschreiten!

Scheiben u. Maschinen für hohe DZ müssen nationalen Sicherheitsvorschriften entsprechen

Schleifverfahren

Umfangsplanschleifen / Umfangsprofilschleifen

Anwendung: Prisma, Führungsleisten, Schneidwerkzeug

Außenrundlängsschleifen

Wellen ohne Absätze, Werkstück mit geforderter Rundheit

Außenrund- Einstechschleifen

Einstechschleifen mit Aufmaß, Fertiglängsschleifen in 1 Schnitt

Einstechschleifen (Rundschleifen

Wellen mit Absatz (Wellenzapfen), Profilscheiben zum Fertigschleifen -> Serienfertigung

Einstechschleifen – Außenrund

Lagersitz, Gleitlager / Wälzlager

Spitzenlosschleifen

Zylinder werden im Durchlaufverfahren fertiggeschliffen

Zylinder ohne Absatz (Zylinderstifte), Wälzlageraußenringe

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Außenrundschleifen – CNC

Fertigschleifen in 1 Schnitt / gesteuerte Schleifscheibe

Profilwellen

Innenrundschleifen

Hohe Kontaktlage Werkstück/Scheibe

Hoher Scheibenverschleiß

Längsschleifen für Ø ohne Absatz

Querschleifen für Ø mit Absatz

Innenrundschleifen (Bsp. Wälzlagerinnenring)

Längsschleifen, Stufenweise Zustellen

Ausfeuern z.B. 8-fach

Enge Toleranzen

Hohe Rundheit

Mehrspindelautomat

Schleifen meist nach Härten

Außenrund -> gesteuerter Abrichtautomat

Unterschied:

Querschleifen -> auf Fertigmaß schleifen

Längsschleifen -> so lange bis Funken verschwinden

Sehr hohe Maß- Form- und Profilgenauigkeit -> definierte Oberflächengüte

Gut bei harten u. schwer zerspanbaren Werkstoffen

Gleiche Trennmechanismen zwischen Verfahren mit geometrisch bestimmter und unbestimmter

Schneide beim Zerspanprozess

1 Korn kann mehrere aktive Schneiden haben

Reibung verteilt sich auf Span- und Freifläche da kein definierter Freiwinkel vorhanden ist

Hohe Zahl an Einzelschneiden an Korn -> verstärkte Wärmeentwicklung

Die Eingriffsverhältnisse beim Schleifen unterliegen durch Kornverschleiß und Kornausbruch im

Gegensatz zu geometrisch bestimmten Schneiden einer permanenten Veränderung

Schleifmittel -> hohe Verschleißfestigkeit

Bindung -> Zähigkeit (Dämpfung, Härtegrad)

Poren -> nehmen Späne / KSS auf (Abtransport)

Korn : Art / Form / Größe

Bindung: Art / Bestandteile

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Pore: Künstliche / natürliche / Porenvolumen

Bestandteile des Schleifkörpers Beeinflussung von

Schleifkorn Standzeit, Zerspanleistung, thermische

Belastung, Oberflächenqualität, Kosten

Korngröße Oberflächenqualität, Zerspanleistung

Bindungsart Standzeit, Schnittigkeit, Dämpfung,

Profilhaltigkeit, thermische Belastung

Härtegrad (Widerstand den die Bindung dem

Kornausbruch unter Einfluss der Schneidkraft

entgegensetzt)

Standzeit, Schnittigkeit, thermische Belastung,

Festigkeit

Struktur / Konzentration (relativer

Volumenanteil der Körnung am Gesamtvolumen

des Schleifwerkzeuges, Abstand der Körner)

Porösität (Größe der Poren in der Bindung)

Standzeit, Schnittigkeit, Profilhaltigkeit,

Kühlmittelzufuhr, Spanabführung, thermische

Belastung

Aufgabe der Bindung ist, das Korn so lange im Werkzeug festzuhalten bis es abgestumpft ist,

danach muss das Korn entweder brechen oder ausbrechen -> „Selbstschärfung“

Bindung darf von KSS nicht beeinflusst werden!

Man unterscheidet:

o Organische Bindung (Kunstharz, Gummi, Leim)

o Anorganische Bindung (Keramisch, metallisch, mineralisch)

Schleifkörperhärte -> Verhalten der Bindung gegenüber äußeren Belastungen

Härte wird durch volumetrische Zusammensetzung von Korn, Bindung und Porenraum bestimmt.

Wirkhärte = Härte der Scheibe im Schleifvorgang

Gefüge

Korn / Bindung / Poren = Gefüge / Struktur

Scheiben mit größeren Poren = Spanabfuhr besser

Poren der Scheibe beeinflussen:

Bindungshärte

mehr Bindungsanteil = weniger Poren / höhere Bindungshärte

Spanraum

Poren = Stauraum für Späne

KSS- Aufnahme

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In Poren wird KSS in Kontaktzone transportiert

Schleifscheibenverschleiß

Druck – Erweichen

Abrasion

Absplittern (Kornbruch)

Ausbrechen

Hauptnutzungszeit Schleifen -> Längs-Rundschleifen / Umfangs- Planschleifen -> Alles TBB S.291

Auswuchten von Schleifscheiben

Durch eine ungleiche Korn- und Bindemittelverteilung entstehen durch die Scheibenunwucht

Fliehkräfte. Bei großen, breiten, Schleifscheiben und besonders bei hohen

Umfangsgeschwindigkeiten ist daher das Auswuchten äußerst wichtig.

Zum statischen Auswuchten wird die Schleifscheibe auf eine Auswuchtwaage oder einen Abrollbock

gelegt. Die Ausgleichsgewichte werden in der Ringnut verschoben, bis die Schleifscheibe in jeder Lage

in Ruhe bleibt.

Feinbearbeitung:

Erhöhen der Tragfähigkeit von Funktionsflächen

Verbessern der Oberflächenrauheit

Verbessern der Form- u. Lagetoleranzen

Honen: ist spanen mit gebundenem Korn unter ständiger Flächenberührung des Honsteines

Langhubhonen:

Werkzeug: Honahle aus Spreizkegel und Honsteine (max. 12 stück)

Werkstoffabtrag: Translation und Rotation -> Überlagerung

Verbesserung der Bohrungsqualität

Kreuzriefen

Rundheit

Zylinderform

Rautiefe

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Kurzhubhonen

Werkzeug: Hohnstein + Schwingkopf

Werkstoffabtrag: Translation Schwingkopf, Rotation Werkstück

Verbesserung der Formqualität

Zylinder

Wälzlagerlauffläche

Zahnflankenform (Zahnrad)

Kugelkopf

Forderungen an Feinbearbeitungs-verfahren

Hoher Materialanteil (Traganteil) bei Gleit-und Dichtflächen

Kleine Rautiefe zur Erhöhung des Materialanteils und der Verschleißfestigkeit.

Hohe Maß-, Form- und Lagegenauigkeit.

Keine Schädigung der Werkstückrandzone durch Druck oder Wärme bei der Bearbeitung

Beim Honen werden Dicht- und Gleitflächen mit sehr kleinen Druckspannungen erzielt. Diese

erhöhen die Belastbarkeit und Dauerfestigkeit von Funktionsteilen

Kennzeichnend für das Honen ist die Überlagerung der Dreh- und Axialbewegung beim

Werkstoffabtrag sowie die sehr geringe Erwärmung der Werkstückrandzone.

Mit zunehmender Honzeit nehmen die Maß- und Rautiefenänderungen je Minute ab.

Korngröße, Anpressdruck und Schnittgeschwindigkeit beeinflussen die erreichbare

Oberflächengüte beim Honen.

Beim Kurzhubhonen kann die Rundheit durch Beseitigung der Wellen deutlich verbessert werden,

während die Abweichungen von der Zylinderform kaum korrigierbar sind.

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Honen

Die Bohrungen der Zylinder und Pleuel von Motoren

sowie der Steuergehäuse von Hydraulikventilen

benötigen verschleißarme Schmiergleitflächen. Diese

erreicht man am sichersten durch Honen, da die

gehonten Flächen mit ihren gekreuzten

Bearbeitungsriefen ein hervorragendes Ölhaltevermögen

aufweisen.

Kennzeichnend für das Honen ist die Überlagerung der

Dreh- und Axialbewegung beim Werkstoffabtrag sowie

die sehr geringe Erwärmung der Werkstückrandzone.

Honen ist Spanen mit gebundenem Korn unter

ständiger Flächenberührung des Honsteines. Die

Honverfahren werden nach der Hublänge in

Langhubhonen und Kurzhubhonen unterteilt.

Langhubhonen

Beim Langhubhonben führt das Werkzeug, die Honahle,

die dreh- und Hubbewegung aus, sodass sich die

erzeugten Bearbeitungsriefen unter einem

vorbestimmten Winkel kreuzen.

Die Honahle kann je nach Bohrungsgröße in radial verschiebbaren Haltern 3 bis 12 Honsteine

aufnehmen. Die Zustellung der Honsteine erfolgt Formschlüssig über Spreizkegel. Honahlen mit

pneumatischen Messdüsen unterbrechen die Zustellung automatisch, wenn das Sollmaß der Bohrung

erreicht ist.

Formkorrektur. Die große Überdeckung durch die relativ langen Honsteine und ihre formschlüssige

Zustellung ermöglichen die Korrektur von Zylinderformfehlern bei Bohrungen. Bei der Bearbeitung

von Durchgangsbohrungen muss die Hublage und die Hublänge so eingestellt werden, dass detwa ein

Drittel der Honsteinlänge aus der Bohrung herausragt. Weicht die vorbearbeitete Bohrung von der

Zylinderform ab, wird der Überlauf an der engen Seite vergrößert und an der weiten Seite

verkleinert.

Wenn wie bei Grundlöchern der Überlauf fehlt, kann mit kurzen Honahlen und kleinen Hüben am

Grund vorgehont werden.

Honvorgang. Die Honsteine werden mit einem Druck von 10 N/cm² bis 100N/cm² an das Werkstück

gedrückt. Der kleine Druck und die niedrige Schnittgeschwindigkeit (kleiner als 30m/min) lassen auch

beim Schruppen die Randzonentemperatur nicht über 100°C ansteigen. Zu Beginn des Honvorgangs

werden die Rauheitsspitzen und Wellenberge rasch abgetragen. Mit wachsendem Flächentraganteil

nimmt bei gleichbleibendem Anpressdruck die Eindringtiefe der Körner ab. Die Belastung der

Honsteinkörner wird schließlich so klein, dass sie nicht mehr splittern können. Dadurch verrignern

sich der Werkstoffabtrag, der Honsteinabrieb und die Rauigkeitsabnahme mit der Honzeit.

Mit zunehmender Honzeit nehmen die Maß- und Rautiefenänderungen je Minute ab.

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Aufbau der Honsteine

Der Aufbau der Honsteine gleicht dem von

Schleifscheiben. Die Honsteine sollen auch bei

kleinem Anpressdruck selbstschärfend arbeiten,

d. h. die Körner müssen trotz kleiner

Kornbelastung splittern und ausbrechen können.

Die meistverwendeten Kornarten Diamant und

Bornitrid werden in den Korngrößen 20 µm bis

200 µm eingesetzt, wobei das kleinere Korn auch

die kleinere Rautiefe (Rz = 0,1 … 10 µm) ergibt.

Korngröße, Anpressdruck und

Schnittgeschwindigkeit beeinflussen die

erreichbare Oberflächengüte beim Honen.

Kurzhubhonen

Durch Kurzhubhonen werden vorwiegend

zylindrische Außenflächen feinbearbeitet, z.B.

Lagerstellen von Kurbelwellen oder

Wälzlagerlaufbahnen.

Durch die Beseitigung der beim Schleifen

entstandenen Weichhaut und der Bearbeitungsriefen wird beim Kurzhubhonen die Dauerfestigkeit

von hochbelasteten Bauteilen stark verbessert.

Die Honsteine sind in einem elektromechanisch oder pneumatisch angetriebenen Schwingkopf

befestigt. Sie schwingen auf dem Werkstück in Längsrichtung mit einer Auslenkung von 1mm bis

6mm quer zu den Dreh- oder Schleifriefen der Vorbearbeitung und werden dabei mit 10N/cm² bis

40N/cm² gegen das sich drehende Werkstück gedrückt. Durch die kurzen, schnellen Hübe mit einer

Frequenz von 2300 … 3000/min ist die Honsteingröße begrenzt, d.h., Formfehler können nur

innerhalb der Überdeckung des Honsteins verringert werden.

Beim Kurzhubhonen kann die Rundheit durch Beseitigung der Wellen deutlich verbessert werden,

während die Abweichungen von der Zylinderform kaum korrigierbar sind.

Läppen

Beim Läppen rollen unzählige lose Körner zwischen Werkstück und Läppscheibe ab. Der Abrolleffekt

mit seiner Knetwirkung führt zum Werkstoffabtrag und im Gegensatz zum Honen zu ungerichteten

Bearbeitungsspuren.

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Einflüsse auf den Läppvorgang

Grobe Körnungen ergeben einen hohen

Abtrag, feine Körnungen kleine

Rautiefen

Mit steigendem Anpressdruck erhöht

sich der Werkstoffabtrag. Mit hohem

Druck arbeitet man daher zu Beginn, mit

kleinerem Druck am Ende der

Läppbearbeitung

Die Läppgeschwindigkeit hat wenig Einfluss auf den Abtrag und die Oberflächengüte.

Läppgemische bestehen aus Läppkörnern und Wasser oder Läppöl.

Läppkörner sollen einen möglichst hohen Werkstoffabtrag u. gleichmäßige Rauheit erzielen.

Korngrößenunterschiede müssen klein sein

Läppscheiben bestehen meist aus feinkörnigem Gusseisen, für Polierläppen jedoch aus Kupfer,

Stahl oder Aluminium. Weiche Scheiben – spiegelnde Oberfläche, Harte Scheiben – matte

Oberfläche

Aufgaben der Abrichtringe sind

Aufnahme und Führung der Werkstücke, sollen gleichmäßigen Abtrag der Läppscheibe

erzielen

Abrichten der Läppscheibe

Verteilen des Läppgemisches und Entfernen des Abtrages über Nuten zum

Läppscheibenrand.

Flachhonen (Feinschleifen) ist eine wirtschaftliche Alternative zum Läppen. Verglichen mit dem

Schleifen erfolgt der Materialabtrag mit niedriger Schnittgeschwindigkeit und geringem Druck auf

großer Kontaktfläche.

Funkenerosives Abtragen

Durch Funkenerosives Abtragen können alle elektrisch leitenden Werkstoffe, unabhängig von ihrer

Härte bearbeitet werden.

Durch Funkenerosives Abtragen können alle metallischen Werkstoffe bearbeitet werden.

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Aufbau einer Senkerodieranlage

Anlagen zum Senkerodieren bestehen aus der

eigentlichen Maschine mit Vorschub- und

Lageregelung, einem Generator zur Erzeugung

des Entladestromes und einem Behälter mit

Pumpe, Filter und Spülung für das Dielektrikum.

Die Vorschubbewegungen sind NC-gesteuert.

Abtragvorgang

Aufbau der Spannung. Werkstück u. Elektrode

werden an eine vom Gen. Erzeugte pulsierende

Gleichspannung angeschlossen. Elektrode wird

dem Werkstück bis auf den Funkenspalt

genähert.

Entladungsvorgang. Zwischen Elektrode u.

Werkstück befindet sich das el. Nicht

leitende Dielektrikum. An der engsten Stelle

des Funkenspaltes sammeln sich unter der

Wirkung des el. Feldes Ionen und

Werkstoffteilchen. Diese Konzentration führt

zu einem Funkenüberschlag. Im

Entladungskanal entstehen Temperaturen bis

12000°C, die zum Schmelzen u. Verdampfen

von Werkstoffteilchen führen.

Abtragung. Am Ende des el. Impulses bricht

der Entladungskanal zusammen, die

Werkstoffteilchen werden aus dem Kanal

herausgeschleudert. Jeder einzelne Funke

erzeugt eine kleine Kraterförmige Vertiefung.

Dielektrikum

Als Dielektrikum werden Mineralöle oder synthetische Kohlenwasserstoffe, beim funkenerosivem

Schneiden auch entsalztes (entionisiertes) Wasser, verwendet. Abtrag, Zersetzungsprodukte und die

entstehende Wärme müssen vom Dielektrikum abgeführt werden. Daher sind eine intensive

Spülung, Filterung, Kühlung und regelm. Erneuerung des Dielektrikums erforderlich. Wegen der

entstehenden Dämpfe u. Zerfallsprodukte sind Absaugungen sowie das strikte Einhalten der Arbeits-

und Brandschutzbestimmungen erforderlich.

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Abtragleistung

Der beim Senkerodieren je min. mögl. Werkstoffabtrag hängt im wesentlichen ab von

Dem Werkstück- u. Elektrodenwerkstoff,

der Querschnittsfläche der Elektrode

dem Verfahren Vor- oder Fertigerodieren

Elektroden

Werkstoffe. Die Elektrodenwerkstoffe müssen elektrisch leitend sein und einen hohen

Schmelzpunkt sowie einen kleinen elektrischen Widerstand besitzen. Verwendet werden vor allem

Grafit, Kupfer, Wolfram-Kupfer und Kupfer-Zink-Legierungen

Die Forderungen an das Bearbeitungsverfahren sind je nach Einsatzzweck des Werkstückes sehr unterschiedlich z. B.: hoher Materialanteil bzw. Traganteil (Anteil tragender Flächen an der Gesamtoberfläche)

bei Gleit- und Dichtflächen kleine Rautiefe zur Erhöhung des Materialanteils und der Verschleiß- und

Korrosionsfestigkeit. Eine Rautiefe von Rz = 1...3 µm ist jedoch wegen der erforderlichen Ölhaftung für Gleitflächen notwendig.

hohe Maß-, Form- und Lagegenauigkeit. Mit Feinbearbeitungsverfahren ist Toleranzgrad IT 4 oder besser erreichbar. Auch hier ist entscheidend, welche Art der Genauigkeit für den Einsatzfall genau benötigt wird.

keine Schädigung der Werkstückrandzone durch Druck oder Wärme bei der Bearbeitung wirtschaftliche Fertigung - während Läppen auf einfachsten Maschinen erfolgen kann,

haben Erodierverfahren oft lange Maschinenlaufzeiten und - im Falle des Senkerodierens - meist sehr hohe Werkzeugkosten, wodurch sie sehr teuer werden können.

Fügetechnik

Siehe Zusammenfassung von Herrn Wenninger, ausgeteilt von R. Schwab.

Kunststoffe

Siehe „Fet Ott_2.SA“

Berechnungen

Siehe FachRechenbuch Metall, europa Verlag oder Aufgabenblätter

Prüfen

…Also bitte!

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2. Erstellen einer fertigungsgerechten Zeichnung

Ergänzen Sie auf der beiliegenden Zeichnung für die Welle 1 entsprechend folgende Angaben:

Zu zeichnen ist die komplette Hauptansicht mit allen notwendigen Detaildarstellungen;

Maßstab 1:2; Werkstoff C60E

Links beginnend ein 30mm langes Gewinde M16x1,5 mit einem Gewindefreistich nach DIN am Ende des Absatzes

Danach eine Fase 2x45°, und ein Absatz mit einer ausgefrästen Schlüsselweite SW22 (8mm lang)

Dahinter eine Passung 30h6 vom Beginn des Absatzes 45mm lang

Der Mittelteil der Welle hat einen Durchmesser von 20mm und und ist 115mm lang

Der hintere Absatz der Welle hat eine Passung 30k6 für einen Wälzlagersitz (2Rillenkugellager, Lagerreihe 60) sowie eine Wellennut für den Einbau eines Sicherungsringes.

Am Absatz ein Freistich nach DIN 509 Form E

Der rechte Kopf hat einen Durchmesser von 50mm, ist 25mm lang und hat eine Nut, die parallel zur Schlüsselweite verläuft. Maße der Nut: 10f7 x 10f7

Eine Zentrierbohrung befindet sich auf der linken Stirnseite der Welle

Alle nicht genannten Kanten erhalten eine Fase 0,5x45°

Fertigungsgerechte Bemaßung

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2.1 Erstellen Sie zu oben liegender Welle 1 einen kompletten Arbeitsplan für sämtliche notwendigen

Fertigungsschritte für spanende Fertigungsverfahren.