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.
Inhaltsverzeichnis
AUFGABENSTELLUNG
FUNKTIONSBESCHREIBUNG UND ANWENDUNG
FERTIGUNGSVERFAHREN
URFORMEN
GIEßEN
FORMVERFAHREN MIT VERLORENEN FORMEN UND MODELLEN
VERFAHREN MIT DAUERFORMEN
FERTIGUNGSABLAUF GIEßEN
DAS TRENNEN
DAS BOHREN
AUFBOHREN
GEWINDEBOHREN
REIBEN
PLANSENKEN
QUALITÄT
SPANNEN
DAS BESCHICHTEN
VERZINKEN
CHROMATIEREN
GALVANISCHE EINRICHTUNGEN
GALVANISIEREN AUF GESTELLEN
GALVANISIEREN AUF KOSTEN DER UMWELT?
MASCHINENAUSWAHL
FERTIGUNGSABLAUF
KOSTENERSTELLUNG
GESAMTEINSCHÄTZUNG
QUELLENNACHWEIS
Zielsetzung und Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die methodische Festlegung der Fertigungstechnologie für einen Ventildeckel (Mod.Nr. 167.00.01(20)) aus Gusseisen (GG-20), um eine effiziente Produktion von 200 Stück zu gewährleisten.
- Analyse der funktionalen Anforderungen und des Einsatzgebietes in Pumpensystemen.
- Vergleichende Bewertung verschiedener Fertigungsverfahren, insbesondere Guss- und Zerspanungstechniken.
- Detaillierte Ausarbeitung der Fertigungsreihenfolge sowie der Maschinen- und Werkzeugauswahl.
- Betrachtung der Oberflächenbehandlung durch galvanische Prozesse.
- Kostenkalkulation auf Basis einer Zuschlagskalkulation.
Auszug aus dem Buch
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.
Zusammenfassung der Kapitel
AUFGABENSTELLUNG: Definition der Zielvorgaben für die Belegarbeit bezüglich des Werkstücks Ventildeckel, dessen Werkstoff GG-20 und der geplanten Stückzahl von 200 Einheiten.
FUNKTIONSBESCHREIBUNG UND ANWENDUNG: Beschreibung der Rolle des Ventildeckels als Schmiermittelzulauf für Kreiselpumpen in Chemieanlagen zur Sicherung der ständigen Schmierung bei ununterbrochenem Betrieb.
FERTIGUNGSVERFAHREN: Einordnung der verschiedenen Fertigungstechniken gemäß DIN 8508 in sechs Hauptgruppen, mit Fokus auf das Urformen durch Gießen.
GIEßEN: Theoretische Grundlagen des Gießprozesses, einschließlich Metallschwindung, Abkühlverhalten und der Bedeutung des Erstarrungsintervalls.
FORMVERFAHREN MIT VERLORENEN FORMEN UND MODELLEN: Übersicht über Sandgussmethoden wie das Handform- und Maschinenformverfahren sowie spezialisierte Ansätze wie das Maskenformen.
VERFAHREN MIT DAUERFORMEN: Erläuterung von Kokillengieß- und Druckgießverfahren für die wirtschaftliche Serienfertigung bei höheren Stückzahlen.
FERTIGUNGSABLAUF GIEßEN: Konkreter Ablaufplan für die Herstellung des spezifischen Ventildeckels, von der Formvorbereitung bis zur Qualitätsprüfung.
DAS TRENNEN: Einführung in die spanenden Fertigungsverfahren, insbesondere das Bohren, Aufbohren und Gewindebohren, unter Berücksichtigung von Geometrie und Schnittbedingungen.
DAS BOHREN: Detaillierte Betrachtung der Bohrparameter und der notwendigen Werkzeugauswahl für rotationssymmetrische Innenformen.
AUFBOHREN: Einsatz von Spiralsenkern zur Erweiterung und Führung von Bohrungen.
GEWINDEBOHREN: Spezifikation der Herstellung von Innengewinden im Ventildeckel mittels Maschinengewindebohrern.
REIBEN: Verfahren zur Erzielung hoher Oberflächengüten und passgenauer Bohrungen durch geringe Spanabnahme.
PLANSENKEN: Erzeugung von planparallelen Auflageflächen für Schraubenverbindungen am Ventildeckel.
QUALITÄT: Vergleich der erreichbaren Rauhtiefen verschiedener Bohr- und Senkverfahren zur Sicherstellung der geforderten Fertigungspräzision.
SPANNEN: Anforderungen an die kraftschlüssige Fixierung des Werkstücks in der Vorrichtung während der Zerspanung.
DAS BESCHICHTEN: Grundlagen der Oberflächenbehandlung durch galvanische Prozesse zum Korrosionsschutz.
VERZINKEN: Beschreibung der Zinkabscheidung als Korrosionsschutzmaßnahme für Eisenbauteile.
CHROMATIEREN: Nachbehandlung der Zinkschicht zur weiteren Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und Haftfähigkeit.
GALVANISCHE EINRICHTUNGEN: Übersicht über Anlagentechnik für unterschiedliche galvanische Prozesse.
GALVANISIEREN AUF GESTELLEN: Erläuterung der manuellen Bestückungstechnik und der Bedeutung der Stromverteilung bei der Galvanik.
GALVANISIEREN AUF KOSTEN DER UMWELT?: Diskussion ökologischer Aspekte bei der Regeneration von Galvanikbädern und der Entsorgung von Galvanikschlamm.
MASCHINENAUSWAHL: Begründung für den Einsatz eines numerisch gesteuerten Bearbeitungszentrums zur kombinierten Fertigung.
FERTIGUNGSABLAUF: Detaillierte Schritt-für-Schritt-Liste der mechanischen Bearbeitung, angefangen bei der Spannung bis hin zur Oberflächenveredelung.
KOSTENERSTELLUNG: Kalkulation der Materialkosten und Zuschläge zur Ermittlung des Stückpreises von 144,22 €.
GESAMTEINSCHÄTZUNG: Bewertung der gewählten Fertigungsstrategie als angemessen und wirtschaftlich für die geplante Losgröße.
Schlüsselwörter
Ventildeckel, Fertigungstechnik, Gusseisen, GG-20, Gießen, Handformverfahren, Zerspanung, Bohren, Gewindebohren, Reiben, Galvanisieren, Verzinken, Oberflächenschutz, Zuschlagskalkulation, Bearbeitungszentrum.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der kompletten Fertigungsplanung für ein spezifisches Werkstück, einen Ventildeckel aus Gusseisen, für ein Chemieunternehmen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Arbeit behandelt schwerpunktmäßig die Urformtechnik (Gießen), die spanende Weiterbearbeitung und die abschließende Oberflächenveredelung durch Galvanisierung.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Ziel ist die Festlegung einer effizienten und qualitätsgerechten Fertigungstechnologie für eine Stückzahl von 200 Ventildeckeln inklusive einer Kostenabschätzung.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine technische Prozessplanung durchgeführt, die auf der Analyse von Fertigungsverfahren, Maschineneinsatz und einer betriebswirtschaftlichen Zuschlagskalkulation basiert.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretische Erläuterung der Gussverfahren, die detaillierte Beschreibung der Zerspanungsschritte (Bohren, Senken, Reiben) und den Prozess der galvanischen Beschichtung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind insbesondere Gusseisen (GG-20), Handguss, Zerspanung, Galvanisierung und Fertigungsablaufplanung.
Warum wurde für den Ventildeckel das Handgussverfahren gewählt?
Das Handgussverfahren wurde gewählt, da es bei der vorliegenden Stückzahl und den Geometrieanforderungen des Ventildeckels wirtschaftlich sinnvoll ist und die Anforderungen an den Formstoff erfüllt.
Wie wird die Qualität der gefertigten Bohrungen im Ventildeckel sichergestellt?
Die Qualität wird durch eine Kombination aus Aufbohren, Plansenken und abschließendem Reiben erreicht, um sowohl Maßgenauigkeit als auch eine hohe Oberflächengüte zu gewährleisten.
- Quote paper
- Mathias Martins (Author), 2003, Fertigung eines Ventildeckels, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/17629
