FHTW Berlin  

  Fertigungstechnik WIW SS 03 Mathias Martins  

  17 07  2003

  Belegarbeit  

  Inhaltsverzeichnis  

  AUFGABENSTELLUNG  4

  FUNKTIONSBESCHREIBUNG UND ANWENDUNG  5

  FERTIGUNGSVERFAHREN  6

  URFORMEN  6

  GIEßEN  7

  FORMVERFAHREN MIT VERLORENEN FORMEN UND MODELLEN  10

VERFAHREN  MIT DAUERFORMEN  13

  FERTIGUNGSABLAUF GIEßEN  17

  DAS TRENNEN  18

  DAS BOHREN  19

  AUFBOHREN  20

  GEWINDEBOHREN  20

  REIBEN  21

  PLANSENKEN  22

  QUALITÄT  23

  SPANNEN  23

  DAS BESCHICHTEN  24

VERZINKEN   25

  CHROMATIEREN  25

  GALVANISCHE EINRICHTUNGEN  26

  GALVANISIEREN AUF GESTELLEN  26

  GALVANISIEREN AUF KOSTEN DER UMWELT?  26

  MASCHINENAUSWAHL  27

  FERTIGUNGSABLAUF  27

  KOSTENERSTELLUNG  28

  GESAMTEINSCHÄTZUNG  28

  QUELLENNACHWEIS  29

3

FHTW Berlin Fertigungstechnik WIW SS 03 Mathias Martins

17.07.2003 Belegarbeit

Aufgabenstellung

Im Rahmen der Lehrveranstaltung Fertigungstechnik ist eine Belegarbeit anzufertigen. Die Aufgabe besteht darin, die Fertigungstechnologie für ein Werkstück oder eine einfache Baugruppe festzulegen

Werkstück: Ventildeckel, Mod.Nr. 167.00.01(20)

Werkstoff: GG- 20 DIN 1961

Stückzahl: 200

1. Erläuterung der Funktion und Anwendung des Werkstückes

2. Erläuterung der gewählten Fertigungsverfahren

- Beschreibung des Verfahrensprinzips

- Anwendungsbereich hinsichtlich Werkstoff, Form und Masse der Produkte

- Vorteile und Nachteile die zu berücksichtigen sind

- Begründung für die Auswahlentscheidung

3. Präzisierung der Fertigungsfolge

- Festlegung der Bearbeitungsschritte

- Auswahl und Festlegung der zur Fertigung erforderlichen Maschinen, Einrichtungen und Werkzeuge

4. Zusammenfassung und Einschatzung der Fertigungsbedingten Kosten

4

FHTW Berlin Fertigungstechnik WIW SS 03 Mathias Martins

17.07.2003 Belegarbeit

Funktionsbeschreibung und Anwendung

Der Ventildeckel soll in einem Chemieunternehmen als Bestandteil einer Pumpe für chemische Flüssigkeiten eingesetzt werden.

Hierfür eignet sich die Kreiselradpumpe oder Kreiselpumpe am besten, da sie wegen ihres einfachen Aufbaus und ihrer Wirtschaftlichkeit viel in der chemischen Industrie verwendet wird.

Bei Kreiselradpumpen wird durch die im Pumpenarbeitsraum rotierenden Laufräder die Geschwindigkeitsenergie der Förderflüssigkeit erhöht, die dann in nachgeschalteten Bauelementen in Druckenergie umgesetzt wird.

Die Kreiselpumpe erhöht den Druck unter Beibehaltung einer kontinuierlich stoßfreien Förderung die in den Kanälen der Laufradschaufeln befindliche Flüssigkeit wird durch die Drehung des Laufrades vom Schaufeleintritt zum Schaufelaustritt beschleunigt. Die Flüssigkeit fließt entsprechend dem Unterdruck der so erzeugt wird, in die bestimmte Richtung nach. Die Geschwindigkeitsenergie, die der Flüssigkeit im Kanal der Laufradschaufel verliehen wird, wandelt sich größtenteils beim Austritt aus dem Laufrad in Druckenergie um. Teilweise geschieht die durch die Wirkung der Fliehkräfte und teils in direkt durch die Geschwindigkeitsverringerung in Spiralgehäuse des Leitapparates.

Der Ventildeckel dient hier als Schmiermittelzulauf an der Welle, die das Laufrad anreibt. Da die Pumpe in dieser Chemiefirma ununterbrochen läuft ist die ständige Schmierung der Welle notwendig. Um den Produktionsprozess des Unternehmens durch zu schnellen Verschleiß an den Pumpen nicht zu unterbrechen sind an 200 vorhandenen Pumpen die Ventildeckel zur Schmierung vorgesehen.

Am Ventildeckel ist ein Zulauf (M24x1,5) verschraubt, der die ständige Zufuhr des Schmiermittels zu den darrunterliegenden elektronisch gesteuerten Ventilen gewährleistet. Die zwei Kammern innerhalb des Ventildeckels sind in die Hauptkammer und in die Reservekammer unterteilt. Durch die Hauptkammer und dem darunter befindlichen Ventil fließt das Schmiermittel, solange keine Störung am Ventil auftritt. Ist dies der fall wird das Ventil elektronisch abgeriegelt. Hier kommt die Funktion der Reservekammer zum tragen, durch die eingetretene Funktionsstörung wird jetzt das unter der Reservekammer befindliche Ventil genutzt um eine Schmierung der Antriebswelle zu gewährleisten.

5

FHTW Berlin Fertigungstechnik WIW SS 03 Mathias Martins Prof. Dr. Eckhardt 17.07.2003 Belegarbeit

Fertigungsverfahren

Um Rohteilen über Halbfertigteile zu Fertigteilen zu verändern und Diese zu Baugruppen oder zu Fertigerzeugnissen zu fügen sind meist mehrere Verschiedene Fertigungsverfahren erforderlich. Die verwendeten Maschinen und Werkzeuge und Einrichtungen sind Fertigungsmittel. Die vielen verschiedenen Fertigungsverfahren werden nach DIN8508 in sechs Hauptgruppen eingeteilt.

Urformen

Urformen ist der Begriff, der die Herstellung eines gezielt geformten Arbeitsgegenstandes aus einem Formlosen Stoff, wie Pulver, Granulat oder einer Flüssigkeit ( Schmelze, Elektrolyt) beschreibt. Es ist ein Fertigungsverfahren bei dem die Werkstücke verlustarm und in einem Arbeitsgang hergestellt werden können. Dieses Verfahren ist das hat den kürzesten Weg von den Urstoffen zu fertigen Werkstücken.

6

FHTW Berlin

Fertigungstechnik WIW SS 03 Mathias Martins

Prof. Dr. Eckhardt 17.07.2003 Belegarbeit

Gießen

Beim Gießen werden Schmelzflüssige Metalle direkt vom formlosen, flüssigen Zustand in ein Gussstück mit bestimmter Gestalt und bestimmten Eigenschaften überführt. Die Metallschwindung und Formwandgebung müssen insbesonders bei der Gussformherstellung betrachtet werden Gussstücke von 1g bis über 400t können in der Einzel- oder Serienfertigung wirtschaftlich hergestellt werden.

Damit ein Metall gießfähig werden, müssen sie über den sogenannten Liquiduspunkt erhitzt werden. Der Liquiduspunkt, ist der Punkt über dem das Metall flüssig ist, wobei der Soliduspunkt der Punkt ist an dem das Metall anfängt zu schmelzen. Da Metalle mit ihren Legierungen unterschiedliche Eigenschaften haben, liegen auch diese Punkte auf unterschiedlichem Niveau. Beim Gießen wird das Metall entweder in Form gegossen oder hinein gepresst, was meist bei kleineren Gussteilen der Fall ist. Im inneren des Gussteils erstarrt das Metall langsamer als an der Außenseite der Form, infolge dessen bildet sich an der Außenseite ein feineres Gefüge und so im Querschnitt auch kein gleichmäßiges Gefügebild. Daher muss beim Formbau die Abkühlgeschwindigkeit beachtet werden. Kühlt das Teil zu schnell ab können sich wieder mehr Kristalle bilden, wodurch die Struktur grober wird und das Gussteil schneller zerbricht. Erreicht das Metall durch zu schnelle Abkühlung nicht alle Stelle in der Form entstehen ebenfalls Gießfehler.

Bei der Gusstechnologie ist außerdem eine Volumenverringerung der Gusswerkstoffe beim Übergang vom Flüssigen zum festen Zustand zu beachten, dies ist im Erstarrungsvorgang die Erstarrungsschrumpfung. Kühlt das Werkstück weiter auf Raumtemperatur ab ist es die sogenannte Abkühlungsschwindung.

Schwindung

Eine Verkleinerung des spezifischen Volumens zahlreicher Gusstoffe erfolgt schrittweise beim Abkühlen im flüssigen Zustand von Gieß- G auf Raumtemperatur R ..

Der Volumenabfall im Erstarrungsintervall

Mit der Abnahme der Temperatur auf R nimmt auch das Volumen des Gussteils ab.

7

FHTW Berlin Fertigungstechnik WIW SS 03 Mathias Martins Prof. Dr. Eckhardt 17.07.2003 Belegarbeit

V E - flüssige Schwindung und Erstarrungsschwindung

V K - kubische Schwindung oder Schrumpfung V G - gesamte Volumenkontraktion oder Lunkerung V G =V E +V K

Die Verteilung der verschiedenen Schwindungsanteile der technischen Volumenkontraktion Im Gussstück kann durch Lunkerproben ermittelt werden. Hier hat sich die Quaderprobe unter den Lunkerproben durchgesetzt.

Lunker sind innere Hohlräume die durch die Volumenverringerung beim Erstarren entstehen können. Die Verschiedenen Arten von Lunker die hier auftreten können sind Außen- und Innenlunker sowie Mikrolunker. Beim Abkühlen des Werkstückes bilden sich außerdem glatte konvex nach innen gezogene Flächen die als Einfallstellen bezeichnet werden. Gussstücke mit Lunkern sind Ausschuss, da sie die Festigkeit vermindern und einen nicht maßhaltigen und druckdichten Guss ergeben.

Um dies zu verhindern wird durch Füllkörper wie Speiser Steiger oder Druckmasseln ein Ausgleich geschaffen. Diese werden verwandt um den Anteil der flüssigen Schwindung und der Erstarrungsschwindung V E im Gussstück mit Hilfe kommunzierender Röhren dem Gussstück nachzuspeisen.

8

FHTW Berlin Fertigungstechnik WIW SS 03 Mathias Martins Prof. Dr. Eckhardt 17.07.2003 Belegarbeit

Gießfehler im Sandgussverfahren

Beim Sandgussverfahren sind die Gussfehler oft schon an der Oberfläche zu erkennen und machen das Werkstück unbrauchbar. Gießfehler sind beispielsweise loser Sand und Schlacke, die sich durch ihr geringeres Gewicht gegenüber dem Gussmaterial bevorzugt an dickeren Wänden in der Oberkastenformhälfte des Gussstückes befinden. Fehlerhaft ist das Werkstück auch wenn durch Kernversatz ungleiche Wanddicken bei den Bohrungen entstehen. Verursacht durch ein en Teilungsversatz entsteht ein dicker Teilungsgrat und in diesem Zusammenhang entstehen meist auch Druckstellen. Durch das zulegen der Form kann meist in der Teilung eine Verformung durch das Eindrückens des Kerns entstehen. Die unzureichende Verdichtung des Formstoffes führt dazu das weit in die Formhälfte hineinragende wände getrieben werden. Beim abschlagen der Speiser werden zu schwach gekerbte Anschnittquerschnitte Teile aus dem Gussstück heraus gebrochen. An weit von den Angüssen entfernten Stellen können Metallströme soweit abgekühlt sein, dass sie beim Aufeinanderstoßen nicht mehr verschweißen und rinnenartige Vertiefungen auf der Oberfläche, die sogenannten Kaltschweißungen bilden. Bevorzugt an den heißesten Stellen des Gussteils wie z.B. dicht neben den Anschnitten kann der Formstoff am Werkstück anbrennen.

Speiser

Speiser oder verlorene Köpfe werden beim Guss benötigt um die bei der Erstarrungsschrumpfung entstehenden Volumendefizite auszugleichen. Sinnvoll ist dies allerdings nur, wenn die Nachspeisekanäle nicht vorher erstarren. Lunker und Einzüge sollten somit im Speiservolumen und nicht in den Fertigungsmaßen des Gussteils liegen, erfolgreich ist dies wenn diese Bereiche als letztes erstarren. Abhängig von der Erstarrungsschrumpfung und der Gestaltung des Gussteils ist der benötigte Gewichtsanteil der Speiser, dieser kann im ungünstigsten Fall höher sein als Fertigungsgewicht.

Formverfahren

Bei den Formverfahren gibt zwei allgemeine Gruppen zum einen der Sandguss und der Dauerformguss.

Beim Sandguss werden meist zwei Stoffe benötigt um eine Form herzustellen, die sogenannten Formstoffe und Bindemittel. Geeignete Formstoffe müssen wesentliche Anforderungen erfüllen. Sie müssen bei einem möglichst kleinen wirtschaftlichen

9