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Urformen

01. Was ist Urformen?

Beim Urformen wird ein fester Körper mit einer vorbestimmten Form aus formlosem Stoff gefertigt. Dabei wird ein Zusammenhalt der Stoffteilchen geschaffen.

 

02. Welche Urformverfahren gibt es nach DIN 8580?

UrformenFertigungsartVerfahren – Beispiele
  • Form des festen Körpers schaffen
  • Zusammenhalt der Stoffteilchen herstellen
1.aus dem flüssigen, breiigen oder plastischen Zustand
  • Gießen
  • Spritzen
  • Schäumen
2.aus dem festen, körnigen oder pulverigen Zustand
  • Sintern von Metallpulver
  • Pressen von Kunstharzen
3.aus dem gas- oder dampfförmigen Zustand
  • Aufdampfen
4.aus dem ionisierten Zustand
  • Galvanoplastik

 

03. Was ist charakteristisch für das Urformverfahren „Gießen“?

Beim Gießen wird eine Form (Hohlraum) mit flüssigem oder teigig-plastischem Werkstoff (meist Metallschmelze) gefüllt.

Gießverfahren werden eingesetzt, wenn die Herstellung durch andere Fertigungsverfahren nicht möglich oder unwirtschaftlich ist bzw. wenn man bestimmte Eigenschaften des Gusswerkstoffes erzeugen will. Die Gussform wird so gefertigt, dass sie in allen Einzelheiten der beabsichtigten äußeren Werkstückform entspricht. Die Metallschmelze wird in die Form gegossen und dort zum Erstarren gebracht.

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04. Welche Vor- und Nachteile bietet das Gießen?

Vorteile, z. B.:

  • Materialersparnis, insbesondere bei hohen Stückzahlen

  • hohe Genauigkeit bei modernen Gießverfahren.

Nachteile, z. B.:

  • manche Werkstoffe sind nicht gießtauglich.

 

05. Welche Gießformen werden eingesetzt?

  • Verlorene Formen

    werden beim Entformen der Gusstücke zerstört, z. B. Sandgießen, Maskenformverfahren.

  • Dauerformen

    werden aus Stahl gefertigt und wiederholt zur Herstellung von Gussteilen verwendet.

 

06. Was versteht man in der Gießtechnik unter einem Modell und welche Arten gibt es?

Ein Modell ist die Nachbildung eines Werkstücks zur Herstellung einer Gießform. Dabei muss das Schwindmaß (vgl. unten) berücksichtigt werden. Man unterscheidet ebenso wie bei den Gießformen unter:

  • Verlorene Formen

    werden beim Entformen der Gusstücke zerstört, z. B. Sandgießen, Maskenformverfahren.

  • Dauerformen

    werden aus Stahl gefertigt und wiederholt zur Herstellung von Gussteilen verwendet.

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07. Warum muss bei der Modellherstellung das Schwindmaß berücksichtigt werden?

Flüssig vergossene Metalle ziehen sich beim Erkalten zusammen (Schwindung). Würde man das Schwindmaß bei der Anfertigung des Modells nicht berücksichtigen, wäre das gegossene Werkstück zu klein. Die Schwindmaße sind vom Werkstoff abhängig und liegen zwischen 0,5 bis 2 Prozent. Gängige Schwindmaße können den Tabellenwerken entnommen werden.

Beispiel

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Ein Werkstück mit der Länge l = 850 mm soll aus Stahlguss hergestellt werden. Das Schwindmaß S beträgt 2 %. Nach dem Dreisatz ergibt sich folgende Berechnung für die Länge l∗ des Modells:

 

$$l∗ = \frac{l \cdot 100}{100 – S}$$

$$= \frac{850 \cdot 100}{100 – 2} = 867,35 mm$$

 

08. Welche weiteren technologischen Bedingungen müssen beim Gießen berücksichtigt werden?

Beispiele:

  • Um das Gussteil spanend bearbeiten zu können, erfolgt eine Bearbeitungszugabe.

  • Für das gleichmäßige Abkühlen des Werkstückes muss auf eine gleichbleibende Wanddicke geachtet werden.

  • Der Gießvorgang muss gleichmäßig erfolgen (ohne Kaskadensprünge).

 

09. Welche Fehler können an Gussteilen vorliegen?

Beispiele:

  • Gasblasen

  • Lunker (Schwindungshohlräume)

  • Schlackeneinschlüsse

  • Grate

  • ungleichmäßige Wanddicke

  • Risse

  • Schülpen (Raue, warzenartige Erhöhungen der Gussstückoberfläche).

 

10. Wie ist der Arbeitsablauf beim Gießen?

  1. Der Fertigteilzeichnung werden entnommen:

    • Gussfertigteilnennmaße und Genauigkeitsgrad der Maße

    • Oberflächenbeschaffenheit

    • Gusswerkstoff, z. B. Grauguss, Stahlguss.

  2. Ermittlung der Bearbeitungszugaben (vgl. Tabellenwerk)

  3. Ermittlung der Abmaße und der Gussrohteilnennmaße (vgl. Tabellenwerk)

  4. Ermittlung des Schwindmaßes und des Modellmaßes in Abhängigkeit vom Gusswerkstoff

  5. Ggf. Berücksichtigung der Formschräge (zur besseren Trennung von Modell und Gießform)

 

11. Was versteht man unter Sintern?

Sintern ist das Glühen von gepressten Metallpulvern. Bei dem Vorgang entsteht durch Diffusion und Kristallisation ein zusammenhängendes Gefüge. Die Herstellung von Sintermetallen erfolgt in vier Arbeitsstufen:

  1. Pulverherstellung:

    Durch Zerstäuben oder Verdüsen werden aus Metallschmelzen kleine Metallpulverteilchen hergestellt.

  2. Mischen:

    Unterschiedliche Metallpulver werden in der erforderlichen Zusammensetzung gemischt.

  3. Pressen:

    Das Metallpulvergemisch wird in formgebenden Werkzeugen so stark verdichtet, dass an den Berührungsstellen eine Kaltverfestigung erfolgt (Pressrohling).

  4. Sintern:

    Durch die Wärmebehandlung (Sintern) erhält der Rohling seine endgültige Festigkeit; ggf. erfolgt eine Nachbehandlung (Kalibrieren, Wärmebehandlung, Tränken). Die Sintertemperatur liegt etwa 25 % unterhalb der Schmelztemperatur des Sinterwerkstoffs, z. B. bei 1000 °C bis 1300 °C bei Sinterstahl.

 

12. Welche Vor- und Nachteile bietet das Sintern?

Vorteile, z. B.:

  • Herstellung einbaufertiger Bauteile, die eine hohe Präzision und Maßhaltigkeit aufweisen

  • chemische Zusammensetzung ist genau bestimmbar (gewünschte Eigenschaft des Werkstücks)

  • unterschiedliche Werkstoffeigenschaften sind herstellbar, z. B.:

    • hoher Pressdruck → dichte Werkstoffe

    • niedriger Pressdruck → poröse Werkstoffe

  • keine Werkstoffverluste

  • große Stückzahlen.

Nachteile, z. B.:

  • nur auf kleinere Werkstücke beschränkt (hoher Pressdruck erforderlich)

  • Einschränkungen in der Formgebung

  • wirtschaftlich nur bei Massenfertigung.

 

13. Warum sind Gleitlager aus Sintermetall wartungsfrei?

Gleitlager aus Sintermetall haben einen Porenanteil von 15 bis 20 %, der mit Flüssigschmierstoff gefüllt ist. Bei Erwärmung des Lagers tritt das in den Poren gespeicherte Öl aus und bildet einen Schmierfilm.

 

14. Wie ist die Systematik der Normbezeichnung für Sintermetalle?

Die Normbezeichnung gängiger Sintermetalle nach DIN 30910-1 kann den Tabellenbüchern entnommen werden:

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Sint-B 10: Sinterstahl

Sint-D 30: Sinterstahl, Cu- und Ni-haltig.


15. Was bezeichnet man als „Rapid Prototyping“?

Rapid Prototyping (RP) sind Verfahren zur additiven Herstellung von Prototypen. Im Gegensatz dazu sind z. B. Drehen, Fräsen usw. subtraktive Fertigungstechniken. Den Verfahren des RP sind folgende Prozessschritte gemeinsam:

  1. Schritt:

    Konstruktiv oder durch Scannen wird das 3-D-Modell erstellt und die Daten werden an die RP-Software übergeben.

  2. Schritt:

    Die RP-Software zerlegt den 3-D-Körper in Schichten (Schnitte = Slicen) und erzeugt die erforderlichen Schnitt- und Steuerinformationen für die Fertigung.

  3. Schritt:

    Das Modell wird schichtweise erstellt; ggf. können sich Folgeverfahren anschließen (z. B. Oberflächenbehandlung).

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