4 - Schweißen, Beschichten & Wärmebehandeln

Question 1

1 - Schweißen

Kontrollfrage 1.01

^{_{___________________________________________________}}

Von welchen Faktoren ist die Auswahl eines

Schweißverfahrens abhängig?

Answer 1

• Größe der Schweißkonstruktion,
• Zugänglichkeit der zu verschweißenden Teile,
• Werkstoffverhalten,
• Dicke der zu verbindenden Werkstücke,
• Anzahl der Schweißstellen und der zu schweißenden Teile.

Question 2

1 - Schweißen

Kontrollfrage 1.02

^{_{___________________________________________________}}

Nennen Sie die wichtigsten Nachteile des Schweißens.

Answer 2

• Stoffschlüssigkeit;
• durch örtliche Wärmeeinwirkung entstehende Spannungen und Gefügeveränderungen.

Question 3

1 - Schweißen

Kontrollfrage 1.03a

^{_{___________________________________________________}}

Erklären Sie den Begriff „Stoß“

Answer 3

Stoß: Anordnung der durch Schweißen zu verbindenden Werkstücke.

Question 4

1 - Schweißen

Kontrollfrage 1.03b

^{_{___________________________________________________}}

Erklären Sie den Begriff „Fuge“

Answer 4

Fuge: Fuge liegt dort, wo die Werkstücke zusammenstoßen.

Question 5

1 - Schweißen

Kontrollfrage 1.04

^{_{___________________________________________________}}

Welche Nahtarten sind Ihnen bekannt?

Answer 5

Stumpf-, Kehl- und Stirnnähte.

Question 6

1 - Schweißen

Kontrollfrage 1.05

^{_{___________________________________________________}}

Warum sind Zwangslagen beim Schweißen zu vermeiden?

Answer 6

• Z. T. erheblich längere Schweißzeiten,
• spezielle Schweißtechniken erforderlich,
• größeres handwerkliches Geschick des Schweißers.

Question 7

1 - Schweißen

Kontrollfrage 1.06

^{_{___________________________________________________}}

Wie wird die Schweißeignung hochlegierter Stähle eingeschätzt?

Answer 7

Über das Chrom- und Nickel-Äquivalent des SCHAEFFLER-Diagramms.

Das Diagramm zeigt, welche Gefüge beim Schweißen nach der Luftabkühlung entstehen, woraus die notwendigen Schlussfolgerungen für die schweißtechnische Verarbeitung gezogen werden können.

Question 8

1 - Schweißen

Kontrollfrage 1.07

^{_{___________________________________________________}}

Skizzieren Sie den Temperaturverlauf der

Wärmeeinflusszone einer V-Naht.

Answer 8

siehe Abb. 1.6

Question 9

1 - Schweißen

Kontrollfrage 1.08

^{_{___________________________________________________}}

Welche Aussagen können zur Schweißbarkeit

ferritischer Stähle getroffen werden?

Answer 9

Ohne Wärmevor- und -nachbehandlung gut schweißbar.

Nur bei einem Cr-Gehalt von über 13 % erfolgt eine Vorwärmung.

Question 10

1 - Schweißen

Kontrollfrage 1.09

^{_{___________________________________________________}}

Nennen Sie Vorteile des Gasschweißens.

Answer 10

Geringe Investitionskosten, Ortsunabhängigkeit der auszuführenden Schweißarbeiten.

Question 11

1 - Schweißen

Kontrollfrage 1.10

^{_{___________________________________________________}}

Welche zwei Arbeitstechniken kommen bei Gasschweißen zum Einsatz?

Welche der beiden Methoden wird bei dünnen und welche bei dickeren Blechen angewendet?

Answer 11

• Nachlinksschweißen (dünne Bleche);
• Nachrechtsschweißen (dicke Bleche)

Question 12

1 - Schweißen

Kontrollfrage 1.11

^{_{___________________________________________________}}

Wonach richtet sich die Auswahl der Elektroden

beim Lichtbogenhandschweißen?

Answer 12

• Nach der Werkstoffzusammensetzung der zu schweißenden Bauteile (Güte des Schweißgutes muss dem des Werkstoffes entsprechen);
• der Polung, der notwendigen Nahtart und -dicke;
• der Art des Schweißstromes;
• der Schweißposition.

Question 13

1 - Schweißen

Kontrollfrage 1.12

^{_{___________________________________________________}}

Welche Funktion hat das Pulver beim UP-Schweißen?

Answer 13

• Legiert die Schmelze,
• stabilisiert den Lichtbogen,
• schützt vor den Einwirkungen der Atmosphäre,
• verhindert eine zu rasche Abkühlung der Schmelze,
• vermeidet Spritzverluste,
• formt die Schweißnaht.

Question 14

1 - Schweißen

Kontrollfrage 1.13

^{_{___________________________________________________}}

Nennen Sie Einsatzfelder des UP-Schweißens.

Answer 14

Typisches Verfahren der Dickblechschweißung für unlegierte und legierte Stähle, geeignet für Verbindungs- und Auftragsschweißungen.

Question 15

1 - Schweißen

Kontrollfrage 1.14

^{_{___________________________________________________}}

Was verstehen Sie unter dem MAG-Schweißen?

Answer 15

MAG-Schweißen ist ein Lichtbogenschweißen mit abschmelzender Drahtelektrode unter einem aktiven Schutzgas (meist CO2-Argon-Gemisch).

Question 16

1 - Schweißen

Kontrollfrage 1.15

^{_{___________________________________________________}}

Welche Verfahrensvariante ist geeignet,

den für das Metallschutzgasschweißen typischen

Einbrand zu vermindern bzw. zu vermeiden?

Answer 16

Kurzlichtbogenschweißen, bei dem die Länge und die Brenndauer verkürzt und somit die Leistung des Lichtbogens vermindert wird.

Question 17

1 - Schweißen

Kontrollfrage 1.16

^{_{___________________________________________________}}

Wann wird beim WIG-Schweißen vornehmlich

Gleichstrom und wann Wechselstrom eingesetzt?

Answer 17

• Gleichstrom zum Schweißen legierter Stähle,
• Wechselstrom zum Schweißen von Leichtmetallen und deren Legierungen.

Question 18

1 - Schweißen

Kontrollfrage 1.17

^{_{___________________________________________________}}

Beschreiben Sie das Funktionsprinzip des

(Wolfram-) Plasmaschweißens.

Answer 18

Das Verfahren arbeitet mit einer nicht abschmelzenden Wolframelektrode unter Schutzgas. Zusätzlich wird ein inertes Plasmagas eingesetzt.

Ein Hochfrequenzimpuls zündet zunächst zwischen Plasmadüse und Elektrode einen Hilfslichtbogen.

Durch Aktivieren des Hauptstromkreises bildet sich zwischen Elektrode und Werkstück eine Plasmasäule aus, so dass die Plasmadüse den Lichtbogen einschnürt und dadurch seine Energiedichte wesentlich erhöht.

Question 19

1 - Schweißen

Kontrollfrage 1.18

^{_{___________________________________________________}}

Wann kommt vornehmlich das Widerstands-

buckelschweißen zur Anwendung?

Answer 19

Kommt vorzugsweise dann zur Anwendung, wenn Werkstücke ohnehin einer umformenden Bearbeitung bedürfen, bei der gleichzeitig die Buckel in das Blech gedrückt werden.

Question 20

1 - Schweißen

Kontrollfrage 1.19

^{_{___________________________________________________}}

Welche Vorteile hat das Laserschweißen?

Answer 20

Laserschweißen arbeitet mit hoher Energiedichte, so dass tiefe schmale Nähte möglich sind.

Question 21

1 - Schweißen

Kontrollfrage 1.20

^{_{___________________________________________________}}

Welche Laserquellen werden beim Laserschweißen

von Kunststoffen eingesetzt und welche
Temperaturen sind dabei erforderlich?

Answer 21

Beim Laserschweißen werden Nd: YAG-, CO2- und Diodenlaser verwendet; die erforderlichen Temperaturen liegen zwischen 180 und 210 °C.

Question 22

1 - Schweißen

Kontrollfrage 1.21

^{_{___________________________________________________}}

Im Schiffsbau sind lange Dickbleche in horizontaler

Lage stumpf zu verschweißen.

Welches Verfahren mit hoher Abschmelzleistung eignet sich hierfür?

Answer 22

Unterpulverschweißen.

Question 23

1 - Schweißen

Kontrollfrage 1.22

^{_{___________________________________________________}}

Rohre aus dünnen Blechen sollen dicht verschweißt werden.

Welches Verfahren wählen Sie?

Answer 23

Rollennahtschweißen.

Question 24

1 - Schweißen

Kontrollfrage 1.23

^{_{___________________________________________________}}

Nennen Sie ein geeignetes Verfahren, um dickwandige

Rohre (400 mm Durchmesser) stumpf miteinander zu verschweißen.

Answer 24

Reibschweißen

Question 25

**1 - Schweißen** **Kontrollfrage 1.24** ^{_{___________________________________________________}} Legen Sie für das Verbinden geformter Karosserie-Stahlblechteile zu PKW-Gehäusen (sehr große Stückzahl, Blechdicke ≤ 1,2 mm) das anwendbare Schweißverfahren fest und beschreiben Sie es kurz.

Answer 25

Widerstandspunktschweißen: Kurzzeitiges Zusammenpressen und rasche Erwärmung engbegrenzter Zonen (Schweißpunkte oder Schweißpunktreihen); Schweißvorrichtung mit Schweißzangen unter Einsatz von Industrierobotern.

Question 26

**1 - Schweißen** **Kontrollfrage 1.25** ^{_{___________________________________________________}} Im Behälter- und Apparatebau sind Dünnbleche aus einer Aluminiumlegierung zu verschweißen. Besonders zu achten ist auf saubere Nähte (keine Spritzer) sehr hoher Qualität, wobei einige Nähte auch unter Zwangslage zu schweißen sind. **Schlagen Sie ein geeignetes Schweißverfahren vor,** **und begründen Sie Ihre Wahl.** **Nennen Sie einen etwaigen Nachteil des gewählten Schweißverfahrens.**

Answer 26

**_WIG-Schweißen:_** Es erfüllt die geforderten Kriterien bzgl. der Eignung für das Schweißen dünner Aluminiumbleche, der Nahtqualität und dem Schweißen unter Zwangslage. Das Schweißen erfolgt mit Wechselstrom, um die hochschmelzenden Oxidschichten aufzureißen. Als Nachteil ist die geringe Abschmelzleistung von etwa 0,5 kg/h anzusehen.

Question 27

**1 - Schweißen** **Kontrollfrage 1.26** ^{_{___________________________________________________}} Beschreiben Sie, was unter einer Sonotrode verstanden wird.

Answer 27

Beim Ultraschallschweißen überträgt die Sonotrode die von einem Ultraschallwandler erzeugten Schwingungen mit 20 bis 65 kHz auf die Fügeteile.

Question 28

**1 - Schweißen** **Kontrollfrage 1.27** ^{_{___________________________________________________}} Was ist Güte bei Schmelzschweißverbindungen?

Answer 28

Daten zur Nahtgeometrie und zu den mechanischen Nahteigenschaften.

Question 29

**2 - Beschichten** **Kontrollfrage 2.01** ^{_{___________________________________________________}} In welchem Zustand sollte ein Bauteil unmittelbar vor einer Beschichtung vorliegen? Begründen Sie Ihre Aussage.

Answer 29

Metallisch reine Oberfläche, d. h. fettfrei und nicht oxidiert, um optimale Haftung zu erhalten.

Question 30

**2 - Beschichten** **Kontrollfrage 2.02** ^{_{___________________________________________________}} Welche drei Verfahrensprinzipien werden zur Oberflächenvorbehandlung eingesetzt?

Answer 30

Mechanische, thermische und chemische Verfahrensprinzipien.

Question 31

**2 - Beschichten** **Kontrollfrage 2.03** ^{_{___________________________________________________}} Welche Abscheidungsverfahren aus der Gasphase sind geeignet, um verschleißfeste Werkzeugschneiden zu erzeugen (Begründung)?

Answer 31

Sputtern, hohe Abscheidungsrate, bessere Streufähigkeit und Haftfestigkeit als beim Vakuumaufdampfen.

Question 32

**2 - Beschichten** **Kontrollfrage 2.04** ^{_{___________________________________________________}} Erläutern Sie die Vorgänge beim Galvanisieren.

Answer 32

Elektrochemische Abscheidung von Metallionen aus einer elektrisch leitenden Flüssigkeit (Elektrolyt) auf ein Substrat (Bauteil). Das Substrat ist negativ gepolt, das Beschichtungsmaterial bildet die Anode. Die Metallionen lagern sich am Substrat ab.

Question 33

**2 - Beschichten** **Kontrollfrage 2.05** ^{_{___________________________________________________}} Wozu dienen galvanisch erzeugte Beschichtungen?

Answer 33

Dienen zumeist dem verbesserten Korrosionsschutz, zudem wird * das Verschleißverhalten günstig beeinflusst, * das Redflexionsvermögen erhöht, * die elektrische Leitfähigkeit und * die Lötfähigkeit von Eisen- und Nichteisenwerkstoffen ermöglicht. * Eine große Rolle spielen auch dekorative Beschichtungen.

Question 34

**2 - Beschichten** **Kontrollfrage 2.06** ^{_{___________________________________________________}} Welche Vorteile bietet ein anodisch oxidiertes Aluminiumbauteil?

Answer 34

* Verbesserter Korrosions- und Verschleißschutz; * starke Schichten können bei elektrischen Kondensatoren als Dielektrikum dienen; * gutes Einfärben auf Grund der Kanalstruktur der Poren möglich.

Question 35

**2 - Beschichten** **Kontrollfrage 2.07** ^{_{___________________________________________________}} Worauf beruht die Schutzwirkung beim Feuerverzinken?

Answer 35

Die Schutzwirkung des Zinks auf Stahlteilen beruht auf seinem elektronegativen Charakter. Es ist unedler als Eisen. Bei einem verzinkten Stahlbauteil wird nach Beschädigung der Zink-schicht unter Bildung eines Lokalelements das Zink zur sich auflösenden Anode und der Stahl zu geschützten Katode.

Question 36

**2 - Beschichten** **Kontrollfrage 2.08** ^{_{___________________________________________________}} Wodurch unterscheiden sich die Verfahren Trocken- und Nassverzinken?

Answer 36

* Unterschiedliche Anzahl der Arbeitsschritte; * Trocknen des Flussmittelfilms entfällt beim Nassverzinken.

Question 37

**2 - Beschichten** **Kontrollfrage 2.09** ^{_{___________________________________________________}} Beschreiben Sie das Verfahrensprinzip des Plattierens und nennen Sie die typischen Verfahrensvertreter.

Answer 37

Beschichtungsverfahren, bei dem flächenhaft ein relativ hochwertiges Beschichtungsmaterial in fester Form (Platten, Bänder, Folien) auf ein einfaches, preiswertes Substrat aufgebracht wird. **_Typische Verfahren sind das_** * Walz-, * Spreng- und * Gießplattieren.

Question 38

**2 - Beschichten** **Kontrollfrage 2.10a** ^{_{___________________________________________________}} Erläutern Sie die Vorteile des Wirbelsinterns.

Answer 38

* Geschlossener Überzug durch Sintern, * geringe Wärmebelastung metallischer Bauteile, * effektiv

Question 39

**2 - Beschichten** **Kontrollfrage 2.10b** ^{_{___________________________________________________}} Erläutern Sie die Nachteile des Wirbelsinterns.

Answer 39

* nur für Kleinteile geeignet.

Question 40

**2 - Beschichten** **Kontrollfrage 2.11** ^{_{___________________________________________________}} Mit welchem Verfahren kann die Lackschichtdicke eines Karosserieteiles gemessen werden?

Answer 40

Keilschnitt als mikroskopisches Verfahren, kapazitives Messverfahren usw.

Question 41

**2 - Beschichten** **Kontrollfrage 2.12** ^{_{___________________________________________________}} Wodurch wird die Haftfestigkeit einer Beschichtung bestimmt? Nennen Sie mindestens drei Haftfestigkeitsprüfungen.

Answer 41

Durch die Festigkeit des Substrats und des Beschichtungswerkstoffes und durch die Festigkeit der Verbindungszone. Als Haftprüfungsverfahren kommen u. a. in Betracht: * Kratztest, * Stirn-zugversuch, * thermografische und holografische Untersuchungen, * Ultraschalluntersuchungen.

Question 42

**3 - Wärmebehandeln** **Kontrollfrage 3.01** ^{_{___________________________________________________}} Welche Ziele werden mit der Wärmebehandlung verfolgt?

Answer 42

* Änderung des Gefüges bzw. der Verarbeitungs- und / oder * Gebrauchseigenschaften des Werkstoffes.

Question 43

**3 - Wärmebehandeln** **Kontrollfrage 3.02a** ^{_{___________________________________________________}} Zeichnen und erläutern Sie die Temperatur-Zeit-Verläufe für die Verfahren a) Direktes Härten nach dem Aufkohlen

Answer 43

Zeit-Temperatur-Koordinatensystem a) * Erwärmen in den Austenitbereich (gleich Aufkohlungstemperatur = Kernhärtetemperatur), * Abkühlen auf Randhärtetemperatur, * Abschrecken, * Anlassen.

Question 44

**3 - Wärmebehandeln** **Kontrollfrage 3.02b** ^{_{___________________________________________________}} Zeichnen und erläutern Sie die Temperatur-Zeit-Verläufe für die Verfahren b) Einfachhärten nach Neuaustenitisierung.

Answer 44

Zeit-Temperatur-Koordinatensystem b) * Erwärmen in den Austenitbereich und Aufkohlen, * langsames Abkühlen, * erneutes Austenitisieren, * Abschrecken, * Anlassen.

Question 45

**3 - Wärmebehandeln** **Kontrollfrage 3.03** ^{_{___________________________________________________}} Durch welche drei Phasen werden die thermischen Wärmebehandlungsverfahren beeinflusst?

Answer 45

Die drei Phasen * Anwärmen, * Halten und * Abkühlen beeinflussen die unterschiedlichen Wärmebehandlungsverfahren.

Question 46

**3 - Wärmebehandeln** **Kontrollfrage 3.04** ^{_{___________________________________________________}} Nennen Sie die wichtigsten Glühverfahren und deren Anwendung.

Answer 46

* **_Normalglühen:_** Erhalt eines normalen, d. h. feinkörnigen und gleichmäßigen Gefüges. * **_Weichglühen:_** Senken von Härte und Festigkeit der Werkstoffe. * **_Grobkornglühen:_** zur verbesserten spanenden Bearbeitung kohlenstoffarmer Stähle. * **_Spannungsarmglühen:_** Abbau von Spannungen ohne Gefügeänderung. * **_Rekristallisationsglühen:_** Beseitigung der durch Kaltumformung eingetretenen Kaltverfestigung und Gefügedeformation durch Kornneubildung. * **_Diffusionsglühen:_** Dient der gleichmäßigen Stoffverteilung und damit der Homogenisierung des Werkstoffes.

Question 47

**3 - Wärmebehandeln** **Kontrollfrage 3.05** ^{_{___________________________________________________}} Nennen Sie die wichtigsten Verfahren des Einsatzhärtens und charakterisieren Sie diese anhand der Phasen des technologischen Ablaufes.

Answer 47

* **_Direkthärten:_** 1. Erwärmen, 2. Halten im Austenitgebiet zum Zwecke des Aufkohlens und 3. unmittelbares Abschrecken. * **_Einfachhärten:_** 1. Nach dem Aufkohlen ein langsames Abkühlen, 2. dann ein erneutes Erwärmen 3. mit nachfolgendem Abschrecken. * **_Doppelhärten:_** 1. Nacheinander wird zunächst von der Kernhärtetemperatur abgeschreckt und 2. dann nach der Wiedererwärmung von der Randhärtetemperatur erneut abgeschreckt.

Question 48

**3 - Wärmebehandeln** **Kontrollfrage 3.06** ^{_{___________________________________________________}} Charakterisieren Sie das Nitrieren und die mit diesem Verfahren verfolgten Ziele.

Answer 48

Stellt eine Wärmebehandlung in stickstoffabgebenden Medien dar. Durch den Einfluss des Stickstoffes in der Randzone eines Bauteiles soll dessen * Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit erhöht, * die Dauerfestigkeit verbessert, * der Reibungsbeiwert erniedrigt und * die Adhäsionsneigung verringert werden.

Question 49

**3 - Wärmebehandeln** **Kontrollfrage 3.07** ^{_{___________________________________________________}} Welche Vorteile weist eine nitrierte gegenüber einer einsatzgehärteten Randschicht auf?

Answer 49

* Geringere Arbeitstemperaturen und Arbeitszeiten, * bessere Maßhaltigkeit, * Härte, * Zähigkeit, * geringerer Verzug.

Question 50

**3 - Wärmebehandeln** **Kontrollfrage 3.08** ^{_{___________________________________________________}} Skizzieren Sie den Temperatur-Zeit-Verlauf beim Gasnitrieren.

Answer 50

Siehe Abb. 3.6

Question 51

**3 - Wärmebehandeln** **Kontrollfrage 3.09** ^{_{___________________________________________________}} Welche Werkstoff- und Verfahrensparameter müssen erfüllt sein, um die thermomechanische Behandlung eines Bauteils effektiv durchführen zu können?

Answer 51

* Mikrolegierte Stähle, * Unterdrückung der Rekristallisation, * genaue Prozessführung.