Die Wirtschaftlichkeit der industriellen Produktion hängt vorwiegend von der richtigen Auswahl der Fertigungsverfahren ab. Dabei müssen die an Produktionsplanung, Fertigungstechnik und Konstruktion beteiligten Akteur*innen ausreichende Kenntnisse über die aktuellen technischen Entwicklungen haben. Dieses Lehrbuch soll bei der Vermittlung dieser Kenntnisse die Brücke schlagen zwischen theoretischen Erläuterungen und einer praxisorientierten Darstellungsweise und stellt dabei ein Standardwerk in Ausbildung und Praxis dar. Es werden die wichtigsten Fertigungsverfahren aus den vier großen Bereichen Gießen, Umformen, Trennen und Fügen behandelt, wobei eine hohe Anzahl an Abbildungen das Verständnis für den Lehrstoff unterstützt. In der vorliegenden 13. Auflage des Werkes wurden unter anderem der Abschnitt Fügen durch Umformen erweitert und das Laserstrahlschweißen aktualisiert. Die additive Fertigung gewinnt neben der Prototypenherstellung auch in der Serienproduktion immer weiter an Bedeutung und wurde daher deutlich ausgeweitet. Konstrukteur*innen erhalten darüber hinaus nützliche Hinweise zur zweckmäßigen konstruktiven und fertigungstechnischen Gestaltung einzelner Werkstücke in den unterschiedlichen Kapiteln. Digitales Zusatzmaterial wie Videos und PowerPoint-Präsentationen, welches über Links abrufbar ist, rundet die Wissensvermittlung auf anschauliche Weise ab.
Author(s): Alfred Herbert Fritz (editor), Jörg Schmütz (editor)
Series: Springer-Lehrbuch
Edition: 13
Publisher: Springer Vieweg
Year: 2022
Language: German
Commentary: Publisher PDF
Pages: 573
City: Berlin
Tags: Fertigungsverfahren; Spanende Fertigungsverfahren; Aluminothermisches Schweißen; Biegen; Fügen; Generative Verfahren; Gießen; Gusswerkstoffe; Kleben; Leichtmetallguss; Löten; Pulvermetallurgie; Rapid Manufacturing; Schweißen; Sintern; Spanen; Tiefschleifen; Umformen; gebaute Nockenwellen; Manufacturing Process; Machining manufacturing processes; Aluminothermic Welding; Generative Processes; Cast Materials; Adhere; Light Alloy Casting; Soldering; Powder Metallurgy; Rapid Manufacturing; Welding
Vorwort zur dreizehnten Auflage
Vorwort zur ersten Auflage
Inhaltsverzeichnis
1 Einteilung der Fertigungsverfahren
Zusammenfassung
2 Urformen
Zusammenfassung
2.1 Urformen durch Gießen
2.1.1 Grundbegriffe der Gießereitechnologie
2.1.1.1 Modelle und Formverfahren
2.1.1.2 Gießverfahren mit verlorenen Formen
2.1.1.3 Dauerformverfahren
2.1.1.4 Schmelzen
2.1.1.5 Gießen
2.1.1.6 Putzen
2.1.1.7 Wärmebehandlung
2.1.1.8 Qualitätsmanagement
2.1.1.9 Konstruieren mit Gusswerkstoffen
2.1.1.10 Mechanische Bearbeitung und Beschichtung
2.2 Metallkundliche Grundlagen des Gießens
2.2.1 Entstehung der Gussgefüge
2.2.2 Stoffzustände
2.2.3 Keimbildung und Impfen
2.2.3.1 Homogene Keimbildung
2.2.3.2 Impfen der Schmelze
2.2.4 Kristallformen
2.2.4.1 Globulare Kristallformen
2.2.4.2 Säulenförmige Kristalle
2.2.4.3 Dendritische Kristallformen
2.2.5 Erstarrungstypen
2.2.6 Isotropes, anisotropes und quasi-isotropes Verhalten von Gusswerkstoffen
2.3 Gusswerkstoffe
2.3.1 Eisengusswerkstoffe
2.3.1.1 Gusseisen
2.3.1.2 Temperguss
2.3.1.3 Stahlguss
2.3.2 Nichteisen-Gusswerkstoffe
2.3.2.1 Leichtmetall-Gusswerkstoffe
2.3.2.2 Schwermetall-Gusswerkstoffe
2.4 Gießbarkeit
2.4.1 Fließ- und Formfüllungsvermögen
2.4.2 Schwindung (Schrumpfung)
2.4.3 Warmrissneigung
2.4.4 Gasaufnahme
2.4.5 Penetrationen
2.4.6 Seigerungen
2.4.7 Fehlerzusammenstellung bei Sandguss
2.5 Form- und Gießverfahren
2.5.1 Gießverfahren mit verlorenen Formen
2.5.1.1 Tongebundene Formstoffe
2.5.1.2 Kohlensäure-Erstarrungsverfahren(CO -Verfahren)
2.5.1.3 Maskenformverfahren
2.5.2 Gießverfahren mit verlorenen Formen nach verlorenen Modellen
2.5.2.1 Feingießverfahren
2.5.2.2 Vollformgießverfahren
2.5.3 Gießverfahren mit Dauerformen
2.5.3.1 Druckgießverfahren
2.5.3.2 Kokillengießverfahren
2.5.3.3 Schleudergießverfahren
2.5.3.4 Stranggießverfahren
2.5.3.5 Thixogießverfahren
2.6 Gießen von Motoren im Leichtbau
2.6.1 Sandguss im Kernpaketverfahren und Kokillenguss mit Rahmenkernaufbau
2.6.2 Niederdruckkokillenguss von V8 Zylinderkurbelgehäusen aus Aluminium
2.6.3 Einsatz von Simulationstechniken in der Gussteilentwicklung
2.7 Gießen von Komponenten für Wind-Energie-Anlagen
2.8 Gestaltung von Gussteilen
2.8.1 Allgemeines
2.8.2 Gestaltungsregeln
2.8.3 Gießgerechte Gestaltung
2.8.4 Beanspruchungsgerechte Gestaltung
2.8.5 Fertigungsgerechte Gestaltung
2.9 Urformen durch Sintern (Pulvermetallurgie)
2.9.1 Pulvermetallurgische Grundbegriffe
2.9.2 Pulver-Erzeugung
2.9.3 Presstechnik
2.9.4 Sinter-Prozess
2.9.5 Verfahren zum Verbessern der Werkstoffeigenschaften
2.9.6 Anwendungen
2.10 Gestaltung von Sinterteilen
2.11 Additive Fertigungsverfahren
2.11.1 Stereolithografie
2.11.2 Laser-Sintern und Strahlschmelzen
2.11.3 Fused Layer Modeling/Manufacturing oder Fused Deposition Modeling
2.11.4 Multi-Jet Modeling und PolyJet Modeling
2.11.5 3D-Drucken
2.11.6 Layer Laminated Manufacturing
2.11.7 Digital Light Processing
2.11.8 Thermotransfer-Sintern (TTS)
2.11.9 Digital Light Synthesis (DLS)
2.11.10 Entwicklungen
3 Umformen
Zusammenfassung
3.1 Einteilung und Vorteile der Umformverfahren
3.2 Grundlagen der Umformtechnik
3.2.1 Versetzungen
3.2.2 Fließkurven
3.3 Druckumformen
3.3.1 Walzen
3.3.1.1 Definition und Einteilung nach DIN 8583
3.3.1.2 Verhältnisse im Walzspalt
3.3.1.3 Kraft- und Arbeitsbedarf beim Walzen
3.3.2 Schmieden
3.3.2.1 Freiformschmieden
3.3.2.2 Gesenkschmieden
3.3.2.3 Kraft- und Arbeitsbedarf beim Schmieden
3.3.3 Eindrücken
3.3.4 Durchdrücken
3.3.4.1 Strangpressen
3.3.4.2 Fließpressen
3.4 Zug-Druck-Umformen
3.4.1 Draht- und Stabziehen
3.4.2 Gleitziehen von Rohren
3.4.3 Abstreckziehen von Hohlkörpern
3.4.4 Tiefziehen
3.4.4.1 Zuschnittermittlung beim Tiefziehen
3.4.5 Drücken
3.4.6 Kragenziehen (Bördeln von Öffnungen)
3.5 Zugumformen
3.5.1 Längen
3.5.2 Weiten
3.5.3 Tiefen (Streckziehen)
3.5.4 Blechprüfung zur Kennwertermittlung
3.5.4.1 Tiefungsversuch nach Erichsen
3.5.4.2 Näpfchen-Tiefziehprüfung nach Swift
3.5.4.3 Beurteilung von Blechen mittels Messrastertechnik
3.6 Biegen
3.6.1 Einteilung der Biegeverfahren
3.6.2 Biegespannungen, Verformungen und Kräfte
3.7 Innenhochdruckumformen (IHU)
3.7.1 Allgemeines
3.7.2 Anwendungsgebiete
3.7.3 Bauteil- und Prozessauslegung
3.7.4 Anlagen- und Werkzeugtechnik
3.7.5 Fertigteilqualität
3.7.6 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
3.7.7 Fertigungsbeispiele
3.8 Gebaute Nockenwellen, hergestellt mit Umformverfahren
3.8.1 Aufweiten durch Innen-Hochdruck-Umformen (IHU)
3.8.2 Thyssen-Krupp-Presta-Verfahren (Aufpressen auf rolliertes Rohr)
3.9 Gestaltung von Umformteilen
3.9.1 Allgemeines
3.9.2 Gestaltung von Gesenkschmiedestücken
3.9.3 Gestaltung von Tiefziehteilen
4 Trennen
Zusammenfassung
4.1 Verfahrensübersicht Trennen
4.2 Scherschneiden
4.2.1 Beschreibung des Schneidvorgangs
4.2.2 Schneidkraft
4.2.3 Gestaltung von Schneidwerkzeugen
4.2.4 Vorschubbegrenzungen
4.2.5 Feinschneiden
4.3 Spanen
4.3.1 Einteilung nach DIN 8589
4.3.2 Technische und wirtschaftliche Bedeutung
4.4 Grundbegriffe der Zerspantechnik
4.4.1 Bewegungen und Geometrie von Zerspanvorgängen
4.4.2 Eingriffe von Werkzeugen
4.4.3 Spanungsgrößen
4.4.4 Geometrie am Schneidteil
4.4.5 Kräfte und Leistungen
4.4.6 Standzeit- und Verschleißbegriffe
4.5 Grundlagen zum Spanen
4.5.1 Spanbildung
4.5.2 Spanstauchung
4.5.3 Scherwinkelgleichungen
4.5.4 Spanarten
4.5.5 Spanformen
4.5.6 Energieumwandlung beim Spanen
4.5.7 Schneidstoffe
4.5.7.1 Werkzeugstähle
4.5.7.2 Schnellarbeitsstähle
4.5.7.3 Hartmetalle
4.5.7.4 Schneidkeramik
4.5.7.5 Diamant und Bornitrid
4.5.8 Werkzeugverschleiß
4.5.9 Kühlschmierstoffe
4.5.10 Hart-, Hochgeschwindigkeits- und Trockenbearbeitung
4.5.10.1 Hartbearbeitung
4.5.10.2 Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (HSC)
4.5.10.3 Trockenbearbeitung
4.5.11 Mikrozerspanung
4.5.12 Standzeitberechnung und Standzeitoptimierung
4.5.13 Schnittkraftberechnung
4.6 Spanen mit geometrisch bestimmten Schneiden
4.6.1 Drehen
4.6.1.1 Drehverfahren
4.6.1.2 Drehwerkzeuge
4.6.1.3 Zeitberechnung
4.6.2 Bohren, Senken, Reiben
4.6.2.1 Bohrverfahren
4.6.2.2 Bohrwerkzeuge
4.6.2.3 Zeitberechnung
4.6.3 Fräsen
4.6.3.1 Fräsverfahren
4.6.3.2 Fräswerkzeuge
4.6.3.3 Zeitberechnung
4.6.4 Hobeln und Stoßen
4.6.4.1 Hobel- und Stoßverfahren
4.6.4.2 Hobelwerkzeuge
4.6.4.3 Zeitberechnung
4.6.5 Räumen
4.6.5.1 Räumverfahren
4.6.5.2 Räumwerkzeuge
4.6.5.3 Zeitberechnung
4.6.6 Auswahl spanender Fertigungsverfahren
4.7 Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden
4.7.1 Schleifen
4.7.1.1 Grundlagen
4.7.1.2 Schleifwerkzeuge
4.7.1.3 Schleifprozess und Konditionierverfahren
4.7.1.4 Schleifverfahren
4.7.2 Einsatz von Sensorik beim Schleifen
4.7.3 Mikroschleifen
4.7.4 Honen
4.7.4.1 Kinematik beim Honen
4.7.4.2 Werkzeuge beim Honen
4.7.4.3 Honprozess
4.7.4.4 Anwendungsbeispiele
4.7.5 Läppen und Feinschleifen mit Läppkinematik
4.7.5.1 Läppen
4.7.5.1.1 Grundlagen
4.7.5.1.2 Läppverfahren
4.7.5.2 Polieren
4.7.5.3 Feinschleifen mit Läppkinematik
4.7.6 Gleitschleifen
4.8 Abtragende Verfahren
4.8.1 Thermisches Abtragen
4.8.2 Chemisches Abtragen
4.8.2.1 Abtragen durch Ätzen
4.8.3 Elektrochemisches Abtragen
4.9 Thermisches Schneiden
4.9.1 Autogenes Brennschneiden
4.9.1.1 Verfahrensgrundlagen
4.9.1.2 Thermische Beeinflussung der Werkstoffe
4.9.1.3 Geräte und Einrichtungen
4.9.1.4 Technik des Brennschneidens
4.9.1.5 Qualität brenngeschnittener Erzeugnisse
4.9.1.6 Anwendung des Brennschneidens
4.9.2 Plasmaschneiden
4.9.2.1 Verfahrensvarianten
4.9.3 Laserschneiden
4.9.3.1 Verfahrensprinzip
4.9.3.2 Verfahrensmöglichkeiten und Grenzen
4.10 Wasserstrahlschneiden
4.10.1 Einleitung
4.10.2 Verfahrensgrundlagen
4.10.2.1 Physikalische Grundlagen
4.10.2.2 Technologische Grundlagen
4.11 Gestaltung von Schnittteilen
4.12 Gestaltung spanend herzustellender Werkstücke
4.12.1 Gestaltung für das Drehen
4.12.2 Gestaltung für das Bohren, Senken, Reiben
4.12.3 Gestaltung für das Fräsen
4.12.4 Gestaltung für das Hobeln und Stoßen
4.12.5 Gestaltung für das Räumen
4.12.6 Gestaltung für das Schleifen
5 Fügen
Zusammenfassung
5.1 Schweißen als Fügeverfahren
5.1.1 Bedeutung der Schweißtechnik
5.1.2 Abgrenzung beim Fertigungsverfahren Schweißen
5.1.3 Einteilung der Schweißverfahren
5.1.4 Hinweise zur Wahl des Schweißverfahrens
5.2 Werkstoffliche Grundlagen für das Schweißen
5.2.1 Wirkung der Wärmequelle auf die Werkstoffeigenschaften
5.2.2 Physikalische Eigenschaften der Werkstoffe
5.2.3 Einfluss des Temperaturfeldes
5.2.4 Werkstoffbedingte Besonderheiten beim Schweißen
5.2.4.1 Probleme während des Erwärmens
5.2.4.2 Probleme während des Erstarrens
5.2.4.3 Verbindungs- und Auftragschweißen unterschiedlicher Werkstoffe
5.2.4.4 Schweißbarkeit metallischer Werkstoffe
5.3 Schmelzschweißverfahren
5.3.1 Gasschweißen (G) (Ordnungsnummer: 311)
5.3.1.1 Verfahrensprinzip
5.3.1.2 Die Acetylen-Sauerstoff-Flamme
5.3.1.3 Betriebsstoffe: Acetylen, Sauerstoff
5.3.1.4 Der Schweißbrenner
5.3.1.5 Arbeitsweisen beim Gasschweißen
5.3.1.6 Zusatzwerkstoffe; Schweißstäbe
5.3.1.7 Anwendungsgrenzen
5.3.2 Lichtbogenhandschweißen (E) (ON: 111) Metall-Lichtbogenschweißen
5.3.2.1 Verfahrensprinzip und Schweißanlage
5.3.2.2 Vorgänge im Lichtbogen
5.3.2.3 Schweißstromquellen
5.3.2.4 Zusatzwerkstoffe; Stabelektroden
5.3.2.4.1 Aufgaben der Elektrodenumhüllung
5.3.2.4.2 Metallurgische Grundlagen
5.3.2.4.3 Die wichtigsten Stabelektrodentypen
5.3.2.4.4 Bedeutung des Wasserstoffs
5.3.2.4.5 Normung der umhüllten Stabelektroden
5.3.2.5 Ausführung und Arbeitstechnik
5.3.2.5.1 Stoßart; Nahtart; Fugenform
5.3.2.5.2 Einfluss der Schweißposition
5.3.2.5.3 Magnetische Blaswirkung
5.3.2.6 Anwendungsgrenzen
5.3.3 Schutzgasschweißen (SG) (ON: 13–15)
5.3.3.1 Verfahrensprinzip
5.3.3.2 Wirkung und Eigenschaften der Schutzgase
5.3.3.3 Wolfram-Schutzgasschweißen (WSG) (Ordnungsnummer: 14)
5.3.3.3.1 Wolfram-Inertgasschweißen (WIG) (Ordnungsnummer: 141)
5.3.3.3.1.1 Verfahrensprinzip
5.3.3.3.1.2 Schweißanlage und Zubehör
5.3.3.3.1.3 Hinweise zur praktischen Ausführung
5.3.3.3.1.4 WIG-Impulslichtbogenschweißen
5.3.3.3.1.5 Anwendung und Grenzen
5.3.3.3.2 Wolfram-Plasmaschweißen (WP) (Ordnungsnummer: 15)
5.3.3.3.2.1 Physikalische Grundlagen
5.3.3.3.2.2 Verfahrensgrundlagen
5.3.3.3.2.3 Verfahrensvarianten
5.3.3.4 Metall-Schutzgasschweißen (MSG)(Ordnungsnummer: 13)
5.3.3.4.1 Verfahrensprinzip
5.3.3.4.2 Schweißanlage; Zubehör
5.3.3.4.3 Die innere Regelung
5.3.3.4.4 Lichtbogenformen und Werkstoffübergang
5.3.3.4.5 Auswahl der Schutzgase und Drahtelektroden
5.3.3.4.6 MSG-Verfahrensvarianten
5.3.3.4.6.1 MIG-Schweißen (ON: 131)
5.3.3.4.6.2 MAG-Verfahrensvarianten
5.3.3.4.7 Praktische Hinweise; Anwendung und Möglichkeiten
5.3.4 Unterpulverschweißen (UP) (ON: 12)
5.3.4.1 Verfahrensprinzip; Schweißanlage
5.3.4.2 Verfahrensvarianten
5.3.4.3 Aufbau und Eigenschaften der UP-Schweißnaht
5.3.4.4 Zusatzstoffe
5.3.4.4.1 Zusatzwerkstoffe
5.3.4.4.2 Schweißpulver
5.3.4.5 Hinweise zur praktischen Ausführung
5.3.4.6 Anwendungsgrenzen
5.3.5 Elektronenstrahlschweißen (EB) (ON: 51)
5.3.5.1 Verfahrensprinzip
5.3.5.2 Eigenschaften und Anwendungen
5.3.5.2.1 Der Tiefschweißeffekt
5.3.5.2.2 Die Schweißnahtvorbereitung
5.3.5.2.3 Anwendungsbeispiele
5.3.5.2.4 Schweißeignung der Werkstoffe
5.3.5.2.5 Vor- und Nachteile des Verfahrens
5.3.6 Laserstrahlschweißen (LA)(ON: 52)
5.3.6.1 Verfahrensprinzip
5.3.6.2 Eigenschaften und Anwendung
5.3.6.3 Verfahrensvarianten
5.3.6.4 Vor- und Nachteile des Verfahrens
5.4 Widerstandsschweißen (ON: 2)
5.4.1 Widerstandspressschweißen (ON: 21–24)
5.4.1.1 Widerstandspunktschweißen (Ordnungsnummer: 21)
5.4.1.1.1 Wärmeerzeugung an der Schweißstelle
5.4.1.1.2 Verfahrenstechnische Grundlagen
5.4.1.1.3 Verfahrensvarianten
5.4.1.1.4 Punktschweißelektroden
5.4.1.1.5 Technologische Besonderheiten
5.4.1.1.6 Anwendungsgrenzen
5.4.1.2 Rollennahtschweißen (ON: 22)
5.4.1.3 Buckelschweißen (ON: 23)
5.4.1.4 Pressstumpfschweißen (ON: 25)
5.4.1.5 Abbrennstumpfschweißen (ON: 24)
5.4.2 Widerstandsschmelzschweißen (ON: 72)
5.4.2.1 Elektroschlackeschweißen
5.4.3 Reibschweißen (Ordnungsnummer: 42)
5.4.4 Bolzenschweißen (ON: 783 bis 786)
5.4.5 Aluminothermisches Schweißen (Thermit-Verfahren)
5.5 Gestaltung von Schweißverbindungen
5.5.1 Allgemeines
5.5.2 Gestaltungsregeln
5.5.3 Gestaltung von Schmelzschweißverbindungen
5.5.4 Gestaltung von Punktschweißverbindungen
5.6 Löten (Ordnungsnummer: 9)
5.6.1 Grundlagen des Lötens
5.6.2 Einteilung der Lötverfahren
5.6.3 Flussmittel; Vakuum; Schutzgas
5.6.4 Lotwerkstoffe
5.7 Gestaltung von Lötverbindungen
5.7.1 Allgemeines
5.7.2 Gestaltungsregeln
5.7.3 Gestaltung gelöteter Blechverbindungen
5.7.4 Gestaltung gelöteter Rundverbindungen
5.7.5 Gestaltung gelöteter Rohrverbindungen
5.7.6 Gestaltung gelöteter Bodenverbindungen
5.8 Kleben
5.8.1 Wirkprinzip des Klebens
5.8.2 Vorbehandlung zur Steigerung der Klebfestigkeit
5.8.3 Vorbereitung der Klebung
5.8.4 Eigenschaften polymerer Werkstoffe
5.8.5 Klebstoffarten
5.8.5.1 Physikalisch abbindende Klebstoffe
5.8.5.2 Reaktionsklebstoffe
5.8.6 Herstellung der Klebung
5.8.7 Anwendungsbeispiele
5.9 Gestaltung von Klebverbindungen
5.9.1 Allgemeines
5.9.2 Gestaltung geklebter Blechverbindungen
5.9.3 Gestaltung geklebter Rohrverbindungen
Anchor 136
5.10 Fügen durch Umformen
5.10.1 Allgemeines
5.10.2 Clinchen
5.10.3 Fügen mit Hilfsfügeteil
5.10.3.1 Stanznieten
5.10.3.2 Blindnieten
5.10.3.3 Fügen mit Funktionselementen
5.10.3.3.1 Nietelemente
5.10.3.3.2 Einpresselemente
5.10.3.3.3 Blindnietelemente
5.10.3.3.4 Loch- und gewindeformende Schrauben
5.10.3.4 Schließringbolzen
5.10.3.5 Hybridfügen
5.10.4 Qualitätssicherung
5.10.4.1 Zerstörungsfreie Qualitätskontrolle
5.10.4.2 Zerstörende Qualitätskontrolle
Stichwortverzeichnis
