Werkstofftechnik
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
München
Pearson Studium
2011
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| Ausgabe: | 5., aktualisierte Aufl. |
| Schriftenreihe: | Always learning
ing - Maschinenbau |
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INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT ZUR DEUTSCHEN AUFLAGE 30
AUS DEM VORWORT ZUR FUENFTEN AMERIKANISCHEN AUFLAGE 36
UEBER DIE AUTOREN 37
KAPITEL 1 EINFUEHRUNG 39
1.1 WERKSTOFFTECHNIK UND FERTIGUNG 40
1.2 PRODUKTENTWURF UND SIMULTANE ENTWICKLUNG 48
1.3 KONSTRUKTION FUER FERTIGUNG, MONTAGE, DEMONTAGE UND WARTUNG 52
1.4 UMWELTBEWUSSTE KONSTRUKTION, NACHHALTIGE FERTIGUNG
UND PRODUKTLEBENSZYKLUS 53
1.5 WERKSTOFFWAHL 55
1.6 WAHL DER FERTIGUNGSPROZESSE 58
1.7 COMPUTERGESTUETZTE FERTIGUNG 62
1.8 SCHLANKE PRODUKTION UND AGILE FERTIGUNG 65
1.9 QUALITAETSSICHERUNG UND UMFASSENDES QUALITAETSMANAGEMENT 66
1.10 FERTIGUNGSKOSTEN UND GLOBALE WETTBEWERBSFAEHIGKEIT 67
1.11 ALLGEMEINE TRENDS IN DER FERTIGUNG 69
ZUSAMMENFASSUNG 70
KAPITEL 2 DAS MECHANISCHE VERHALTEN VON WERKSTOFFEN 73
2.1 EINFUEHRUNG 74
2.2 ZUG 75
2.2.1 DUKTILITAET 79
2.2.2 WAHRE SPANNUNG UND LOGARITHMISCHE DEHNUNG 81
2.2.3 WAHRE-SPANNUNG-LOGARITHMISCHE-DEHNUNG-KURVEN 82
2.2.4 INSTABILITAET IM ZUGVERSUCH 84
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/992869099
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
2.2.5 ARTEN VON SPANNUNG-DEHNUNG-KURVEN 87
2.2.6 TEMPERATUREINFLUSS 88
2.2.7 EINFLUSS DER DEHNGESCHWINDIGKEIT 89
2.2.8 EINFLUSS DES HYDROSTATISCHEN DRUCKS 94
2.2.9 EINFLUSS VON HOCHENERGETISCHER STRAHLUNG 95
2.3 DRUCK 95
2.3.1 STAUCHVERSUCH BEI EBENER DEHNUNG 96
2.3.2 BAUSCHINGER-EFFEKT 97
2.3.3 SCHEIBENTEST 98
2.4 TORSION 99
2.5 BIEGUNG 101
2.6 HAERTE 103
2.6.1 BRINELLVERFAHREN 104
2.6.2 ROCKWELLVERFAHREN 105
2.6.3 VICKERSVERFAHREN 105
2.6.4 KNOOPVERFAHREN 106
2.6.5 SKLEROSKOP 106
2.6.6 HAERTEPRUEFUNG NACH MOHS 106
2.6.7 DUROMETER 106
2.6.8 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN HAERTE UND FESTIGKEIT 107
2.7 ERMUEDUNG 109
2.8 KRIECHEN 111
2.9 DYNAMISCHE BEANSPRUCHUNG 112
2.10 EIGENSPANNUNGEN 113
2.10.1 AUSWIRKUNGEN VON EIGENSPANNUNGEN 115
2.10.2 VERRINGERUNG VON EIGENSPANNUNGEN 115
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS
2.11 DREIACHSIGER SPANNUNGSZUSTAND UND FLIESSBEDINGUNGEN 117
2.11.1 DIE SCHUBSPANNUNGSHYPOTHESE 119
2.11.2 DIE GESTALTAENDERUNGSENERGIEHYPOTHESE 119
2.11.3 EBENE SPANNUNG UND EBENE DEHNUNG 122
2.11 A EXPERIMENTELLE UEBERPRUEFUNG DER FLIESSBEDINGUNGEN 125
2.11.5 VOLUMENDEHNUNG 125
2.11.6 VERGLEICHSSPANNUNG UND VERGLEICHSDEHNUNG 126
2.11.7 VERGLEICH VON HAUPTSPANNUNG-HAUPTDEHNUNG
UND SCHUBSPANNUNG-SCHERDEHNUNG 126
2.12 VERFORMUNGSARBEIT 128
2.12.1 ARBEIT, WAERME UND TEMPERATURANSTIEG 131
ZUSAMMENFASSUNG 133
WICHTIGE GLEICHUNGEN 135
VERSTAENDNISFRAGEN 136
RECHENAUFGABEN 139
KAPITEL 3 STRUKTUR UND VERARBEITUNGSEIGENSCHAFTEN DER METALLE 145
3.1 EINLEITUNG 146
3.2 DIE KRISTALLSTRUKTUR DER METALLE 147
3.3 VERFORMUNG UND FESTIGKEIT VON EINKRISTALLEN 149
3.3.1 GLEITSYSTEME 151
3.3.2 IDEALE ZUGFESTIGKEIT EINES KRISTALLS 153
3.3.3 BAUFEHLER IN KRISTALLEN 154
3.3.4 VERSETZUNGSHAERTUNG (VERFORMUNGSVERFESTIGUNG) 156
3.4 KOERNER UND KORNGRENZEN 156
3.4.1 KORNGROESSE 158
3.4.2 KORNGRENZEN 159
3.5 PLASTISCHE VERFORMUNG POLYKRISTALLINER METALLE 160
IMAGE 4
INHALTSVERZEICHNIS
3.6 ERHOLUNG, REKRISTALLISATION UND KORNWACHSTUM 162
3.7 KALT- UND WARMUMFORMUNG 164
3.8 VERSAGEN UND BRUCH 165
3.8.1 DUKTILER BRUCH 166
3.8.2 SPROEDER BRUCH 169
3.8.3 GROESSENEINFLUSS 174
3.9 PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN 175
3.9.1 DICHTE 175
3.9.2 SCHMELZPUNKT 175
3.9.3 SPEZIFISCHE WAERME 177
3.9.4 WAERMELEITFAEHIGKEIT 177
3.9.5 THERMISCHE AUSDEHNUNG 177
3.9.6 ELEKTRISCHE UND MAGNETISCHE EIGENSCHAFTEN 178
3.9.7 KORROSIONSBESTAENDIGKEIT 180
3.10 EIGENSCHAFTEN UND ANWENDUNGEN VON EISENLEGIERUNGEN 181
3.10.1 HERSTELLUNG VON EISEN UND STAHL 182
3.10.2 UNLEGIERTE UND LEGIERTE STAEHLE 187
3.10.3 HOCHLEGIERTE ROSTFREIE STAEHLE 197
3.10.4 STAEHLE FUER WERKZEUGE, GESENKE UND FORMEN 200
3.11 EIGENSCHAFTEN UND ANWENDUNGEN VON NICHTEISENMETALLEN UND
-LEGIERUNGEN 202
3.11.1 ALUMINIUM UND ALUMINIUMLEGIERUNGEN 203
3.11.2 MAGNESIUM UND MAGNESIUMLEGIERUNGEN 207
3.11.3 KUPFER UND KUPFERLEGIERUNGEN 209
3.11.4 NICKEL UND NICKELLEGIERUNGEN 209
3.11.5 SUPERLEGIERUNGEN 211
3.11.6 TITAN UND TITANLEGIERUNGEN 212
3.11.7 REFRAKTAERMETALLE 214
IMAGE 5
INHALTSVERZEICHNIS
3.11.8 WEITERE NICHTEISENMETALLE 215
3.11.9 BESONDERE METALLISCHE WERKSTOFFE 217
3.12 WAERMEBEHANDLUNG 219
3.12.1 WAERMEBEHANDLUNG VON EISENWERKSTOFFEN 219
3.12.2 WAERMEBEHANDLUNG VON NICHTEISENMETALLEN UND HOCHLEGIERTEN STAEHLEN
222
3.12.3 OBERFLAECHENHAERTEN 224
3.12.4 GLUEHEN 226
3.12.5 ANLASSEN 227
3.12.6 TIEFTEMPERATURBEHANDLUNG 228
3.12.7 WAERMEBEHANDLUNGSGERECHTER ENTWURF 229
FALLSTUDIE 229
ZUSAMMENFASSUNG 232
WICHTIGE GLEICHUNGEN 233
VERSTAENDNISFRAGEN 233
RECHENAUFGABEN 235
KAPITEL 4 OBERFLAECHEN, TRIBOLOGIE, MASSTOLERANZEN, INSPEKTION
UND QUALITAETSSICHERUNG 237
4.1 EINFUEHRUNG 238
4.2 OBERFLAECHENSTRUKTUR UND EIGENSCHAFTEN 239
4.3 OBERFLAECHENTEXTUR (FEINGESTALT) UND RAUIGKEIT 241
4.4 TRIBOLOGIE: REIBUNG, VERSCHLEISS UND SCHMIERUNG 246
4.4.1 REIBUNG 246
4.4.2 VERSCHLEISS 253
4.4.3 SCHMIERUNG 260
4.4.4 FLUESSIGKEITEN IN DER METALLBEARBEITUNG 262
4.5 OBERFLAECHENBEHANDLUNG, BESCHICHTUNG UND REINIGUNG 266
4.5.1 OBERFLAECHENBEHANDLUNGEN 267
IMAGE 6
INHALTSVERZEICHNIS
4.5.2 REINIGUNG VON OBERFLAECHEN 277
4.6 TECHNISCHE MESSTECHNIK UND MESSINSTRUMENTE 279
4.6.1 MESSINSTRUMENTE 279
4.6.2 AUTOMATISIERTES MESSEN 285
4.7 MASSTOLERANZEN 286
4.8 PRUEFUNG UND INSPEKTION 287
4.8.1 ZERSTOERUNGSFREIE PRUEFVERFAHREN 287
4.8.2 ZERSTOERENDE PRUEFVERFAHREN 290
4.8.3 AUTOMATISIERTE PRUEFUNG 290
4.9 QUALITAETSSICHERUNG 291
4.9.1 STATISTISCHE METHODEN DER QUALITAETSKONTROLLE 292
4.9.2 STATISTISCHE PROZESSKONTROLLE 295
ZUSAMMENFASSUNG 300
WICHTIGE GLEICHUNGEN 302
VERSTAENDNISFRAGEN 302
RECHENAUFGABEN 305
KAPITEL 5 GIESSEN: VERFAHREN UND WERKSTOFFE 307
5.1 EINLEITUNG 308
5.2 ERSTARRUNG VON METALLEN UND LEGIERUNGEN 309
5.2.1 MISCHKRISTALLE 310
5.2.2 INTERMETALLISCHE VERBINDUNGEN 310
5.2.3 ZWEIPHASENLEGIERUNGEN 310
5.2.4 ZUSTANDSDIAGRAMME 311
5.2.5 DAS ZUSTANDSDIAGRAMM EISEN-KOHLENSTOFF 313
5.2.6 DAS ZUSTANDSDIAGRAMM EISEN-EISENKARBID 315
10
IMAGE 7
INHALTSVERZEICHNIS
5.3 GUSSGEFUEGE 316
5.3.1 REINE METALLE 317
5.3.2 LEGIERUNGEN 318
5.3.3 MIKROSTRUKTUR-EIGENSCHAFTEN-BEZIEHUNGEN 320
5.4 FLIESSEN VON SCHMELZEN UND WAERMEUEBERTRAGUNG 322
5.4.1 STROEMUNG VON FLUESSIGKEITEN 322
5.4.2 FLIESSEIGENSCHAFTEN VON FLUESSIGEN METALLEN 326
5.4.3 WAERMEUEBERTRAGUNG 327
5.4.4 ERSTARRUNGSZEIT 328
5.4.5 SCHWINDUNG 330
5.5 SCHMELZEN UND SCHMELZEINRICHTUNGEN 330
5.6 GUSSLEGIERUNGEN 332
5.6.1 EISENGUSSWERKSTOFFE 335
5.6.2 NICHTEISENGUSSWERKSTOFFE 339
5.7 BLOCKGUSS UND STRANGGUSS 339
5.7.1 BLOCKGUSS VON EISENLEGIERUNGEN 340
5.7.2 STRANGGUSS 340
5.7.3 BANDGIESSEN 342
5.8 GIESSEN MIT VERLORENEN FORMEN UND DAUERMODELLEN 342
5.8.1 SANDGUSS 343
5.8.2 SCHALENGUSS 346
5.8.3 GIESSEN MIT GIPSFORMEN 348
5.8.4 GIESSEN MIT KERAMISCHEN FORMEN 349
5.8.5 VAKUUMGUSS 349
5.9 GIESSEN MIT VERLORENEN FORMEN UND VERLORENEN MODELLEN 350
5.9.1 VOLLFORMGUSS 350
5.9.2 FEINGUSS (WACHSAUSSCHMELZVERFAHREN) 352
11
IMAGE 8
INHALTSVERZEICHNIS
5.10 GIESSEN MIT DAUERFORMEN 354
5.10.1 KIPPGUSS 355
5.10.2 NIEDERDRUCKGUSS 356
5.10.3 (HOCH-)DRUCKGUSS 356
5.10.4 SCHLEUDERGUSS 359
5.10.5 PRESSGIESSEN 361
5.10.6 THIXO- UND RHEOGIESSEN 362
5.10.7 GIESSEN VON EINKRISTALLEN 362
5.10.8 SCHNELLERSTARRUNG 365
5.10.9 PUTZEN, ENDBEARBEITEN UND BEGUTACHTEN VON GUSSSTUECKEN 366
5.11 ENTWURFSUEBERLEGUNGEN 366
5.11.1 FEHLER IN GUSSSTUECKEN 366
5.11.2 ALLGEMEINE ENTWURFSUEBERLEGUNGEN 370
5.11.3 ENTWURFSPRINZIPIEN BEIM GIESSEN MIT VERLORENEN FORMEN 374
5.11.4 ENTWURFSPRINZIPIEN BEIM GIESSEN MIT DAUERFORMEN 375
5.11.5 COMPUTERSIMULATION VON GIESSPROZESSEN 376
5.12 WIRTSCHAFTLICHE UEBERLEGUNGEN BEIM GIESSEN 376
FALLSTUDIE 378
ZUSAMMENFASSUNG 381
WICHTIGE GLEICHUNGEN 383
VERSTAENDNISFRAGEN 383
RECHENAUFGABEN 386
FRAGEN ZUM ENTWURF 389
KAPITEL 6 MASSIVUMFORMVERFAHREN 393
6.1 EINFUEHRUNG 394
6.2 SCHMIEDEN 394
12
IMAGE 9
INHALTSVERZEICHNIS
6.2.1 FREIFORMSCHMIEDEN 395
6.2.2 ANALYSE DES FREIFORMSCHMIEDENS 399
6.2.3 SCHMIEDEVERFAHREN 408
6.2.4 BESONDERE SCHMIEDEVERFAHREN 412
6.2.5 SCHMIEDEFEHLER 416
6.2.6 SCHMIEDBARKEIT 417
6.2.7 SCHMIEDEGESENKE 418
6.2.8 SCHMIEDEMASCHINEN 421
6.3 WALZEN 422
6.3.1 MECHANIK DES FLACHWALZENS 424
6.3.2 FEHLER IN GEWALZTEN PRODUKTEN 436
6.3.3 VIBRATIONEN UND RATTERN BEIM WALZEN 436
6.3.4 FLACHWALZBETRIEB 438
6.3.5 SPEZIELLE WALZVERFAHREN 441
6.4 STRANGPRESSEN UND FLIESSPRESSEN 445
6.4.1 WERKSTOFFFLUSS BEIM FLIESSPRESSEN (STRANGPRESSEN) 447
6.4.2 MECHANIK DES FLIESSPRESSENS (STRANGPRESSEN) 448
6.4.3 SPEZIELLE FLIESSPRESSVERFAHREN 454
6.4.4 FEHLER BEIM FLIESSPRESSEN 457
6.4.5 PRAXIS DES FLIESSPRESSENS 459
6.5 STANGEN-, DRAHT- UND ROHRZIEHEN 461
6.5.1 MECHANIK DES ZIEHENS 462
6.5.2 FEHLER BEIM ZIEHEN 469
6.5.3 PRAXIS DES ZIEHENS 470
6.6 HAEMMERN 472
6.7 VERFAHREN FUER DIE GESENKFERTIGUNG 474
6.8 SCHAEDEN AN GESENKEN 475
13
IMAGE 10
INHALTSVERZEICHNIS
6.9 WIRTSCHAFTLICHKEIT DER MASSIVUMFORMUNG 476
FALLSTUDIE 478
ZUSAMMENFASSUNG 480
WICHTIGE GLEICHUNGEN 481
VERSTAENDNISFRAGEN 483
RECHENAUFGABEN 486
FRAGEN ZUM ENTWURF 492
KAPITEL 7 VERARBEITUNG VON BLECHEN 495
7.1 EINFUEHRUNG 496
7.2 EIGENSCHAFTEN VON BLECHEN 497
7.2.1 DEHNVERHALTEN VON BLECHEN 498
7.3 SCHERSCHNEIDEN 502
7.3.1 SCHERVERFAHREN 506
7.3.2 WERKZEUGE FUER DAS SCHERSCHNEIDEN 509
7.3.3 WEITERE VERFAHREN ZUM SCHNEIDEN VON BLECHEN 510
7.3.4 MASSGESCHNEIDERTE PLATINEN 510
7.4 BIEGEN VON BLECHEN UND PLATTEN 513
7.4.1 MINIMALER BIEGERADIUS 513
7.4.2 RUECKFEDERUNG 516
7.4.3 KRAEFTE BEIM BIEGEN 520
7.4.4 GEBRAEUCHLICHE BIEGEVERFAHREN 521
7.4.5 ROHRBIEGEN 525
7.5 WEITERE UMFORMVERFAHREN 526
7.5.1 STRECKZIEHEN 526
7.5.2 AUSBAUCHEN 529
7.5.3 UMFORMUNG MIT WIRKMEDIEN 530
14
IMAGE 11
INHALTSVERZEICHNIS
7.5.4 DRUECKEN 532
7.5.5 HOCHENERGIEUMFORMUNG 537
7.5.6 SONDERVERFAHREN 540
7.6 TIEFZIEHEN 545
7.6.1 TIEFZIEHBARKEIT (GRENZZIEHVERHAELTNIS) 549
7.6.2 PRAXIS DES TIEFZIEHENS 555
7.7 UMFORMBARKEIT VON BLECHEN UND MODELLIERUNG 558
7.7.1 TESTS ZUR BEURTEILUNG DER UMFORMBARKEIT 558
7.7.2 BEULSTEIFIGKEIT VON BLECHEN 564
7.7.3 MODELLIERUNG VON BLECHUMFORMVERFAHREN 564
7.8 ANLAGEN FUER DIE BLECHVERARBEITUNG 565
7.9 ENTWURFSUEBERLEGUNGEN 565
7.10 WIRTSCHAFTLICHKEIT DER BLECHUMFORMUNG 568
FALLSTUDIE 569
ZUSAMMENFASSUNG 572
WICHTIGE GLEICHUNGEN 573
VERSTAENDNISFRAGEN 573
RECHENAUFGABEN 577
FRAGEN ZUM ENTWURF 579
KAPITEL 8 MATERIALABTRAGVERFAHREN: SPANEN 581
8.1 EINFUEHRUNG 582
8.2 MECHANIK DER SPANBILDUNG 584
8.2.1 SPANMORPHOLOGIE 588
8.2.2 MECHANIK DES SCHRAEGEN SCHNEIDENS 594
8.2.3 KRAEFTE BEIM ORTHOGONALEN SCHNEIDEN 596
8.2.4 SCHNITTWINKELBEZIEHUNGEN 601
15
IMAGE 12
INHALTSVERZEICHNIS
8.2.5 SPEZIFISCHE ARBEIT 603
8.2.6 TEMPERATUR 605
8.3 VERSCHLEISS UND VERSAGEN VON WERKZEUGEN 608
8.3.1 FREIFLAECHENVERSCHLEISS 610
8.3.2 KOLKVERSCHLEISS 614
8.3.3 AUSBRUCH 615
8.3.4 ALLGEMEINE BEMERKUNGEN ZUM WERKZEUGVERSCHLEISS 616
8.3.5 UEBERWACHUNG DES WERKZEUGZUSTANDS 616
8.4 OBERFLAECHENGUETE UND -BESCHAFFENHEIT 618
8.5 BEARBEITBARKEIT 621
8.5.1 BEARBEITBARKEIT VON STAEHLEN 621
8.5.2 BEARBEITBARKEIT VON ANDEREN METALLISCHEN WERKSTOFFEN 623
8.5.3 BEARBEITBARKEIT VON NICHTMETALLISCHEN UND VERBUNDWERKSTOFFEN 623
8.5.4 THERMISCH UNTERSTUETZTE BEARBEITUNG 624
8.6 SCHNEIDSTOFFE 624
8.6.1 KOHLENSTOFF- UND NIEDRIGLEGIERTE STAEHLE 627
8.6.2 SCHNELLARBEITSSTAEHLE 627
8.6.3 GEGOSSENE KOBALTLEGIERUNGEN 628
8.6.4 KARBIDE 628
8.6.5 BESCHICHTETE WERKZEUGE 631
8.6.6 ALUMINIUMOXIDKERAMIK 635
8.6.7 KUBISCHES BORNITRID 636
8.6.8 SILIZIUMNITRIDKERAMIK 636
8.6.9 DIAMANT 636
8.6.10 WHISKERVERSTAERKTE UND NANOMETERSKALIGE SCHNEIDSTOFFE 637
8.6.11 TIEFTEMPERATURBEHANDLUNG VON SCHNEIDEWERKZEUGEN 638
8.7 SCHNEIDFLUESSIGKEITEN 638
16
IMAGE 13
INHALTSVERZEICHNIS
8.7.1 ARTEN UND ANWENDUNGSMETHODEN VON SCHNEIDFLUESSIGKEITEN 639
8.7.2 MINIMALMENGENSCHMIERUNG UND TROCKENBEARBEITUNG 640
8.7.3 TIEFTEMPERATURBEARBEITUNG 641
8.8 HOCHGESCHWINDIGKEITSBEARBEITUNG 641
8.9 BEARBEITUNGSVORGAENGE UND WERKZEUGMASCHINEN
FUER DIE FERTIGUNG VON RUNDEN FORMEN 642
8.9.1 PARAMETER BEIM DREHEN 645
8.9.2 DREHMASCHINEN 650
8.9.3 AUSDREHEN 655
8.9.4 BOHREN, RAEUMEN UND GEWINDEBOHREN 656
8.10 BEARBEITUNGSVORGAENGE UND WERKZEUGMASCHINEN
ZUR HERSTELLUNG VERSCHIEDENER FORMEN 660
8.10.1 FRAESEN 660
8.10.2 HOBELN UND HOBELMASCHINEN 669
8.10.3 STOSSEN UND STOSSMASCHINEN 670
8.10.4 RAEUMEN UND RAEUMMASCHINEN 670
8.10.5 SAEGEN 672
8.10.6 FEILEN 674
8.10.7 ZAHNRADHERSTELLUNG DURCH SPANENDE BEARBEITUNG 674
8.11 BEARBEITUNGS- UND DREHZENTREN 676
8.11.1 ARTEN VON BEARBEITUNGS- UND DREHZENTREN 678
8.11.2 CHARAKTERISTIKA VON BEARBEITUNGSZENTREN 679
8.11.3 REKONFLGURIERBARE MASCHINEN UND SYSTEME 680
8.11.4 HEXAPOD-MASCHINEN 682
8.12 SCHWINGUNGEN UND RATTERN 684
8.13 MASCHINEN-WERKZEUG-STRUKTUREN 687
8.14 UEBERLEGUNGEN ZUM ENTWURF 688
17
IMAGE 14
INHALTSVERZEICHNIS
8.15 WIRTSCHAFTLICHKEIT DER SPANENDEN BEARBEITUNG 691
FALLSTUDIE 695
ZUSAMMENFASSUNG 697
WICHTIGE GLEICHUNGEN 699
VERSTAENDNISFRAGEN 700
RECHENAUFGABEN 706
FRAGEN ZUM ENTWURF 711
KAPITEL 9 MATERIALABTRAGVERFAHREN: ABRASIV, CHEMISCH, ELEKTRISCH
UND MIT STRAHLEN 715
9.1 EINFUEHRUNG 716
9.2 SCHLEIFSTOFFE 717
9.3 GEBUNDENE SCHLEIFSTOFFE 719
9.3.1 BINDEMITTEL 722
9.3.2 SCHLEIFSCHEIBENGUETE UND -STRUKTUR 723
9.4 MECHANIK DES SCHLEIFENS 724
9.4.1 KRAEFTE BEIM SCHLEIFEN 728
9.4.2 TEMPERATUR BEIM SCHLEIFEN 730
9.4.3 AUSWIRKUNGEN DER TEMPERATUR BEIM SCHLEIFEN 731
9.5 VERSCHLEISS VON SCHLEIFKOERPERN 732
9.5.1 ABRICHTEN UND PROFILIEREN VON SCHLEIFSCHEIBEN 734
9.5.2 (VOLUMEN-)SCHLEIFVERHAELTNIS 736
9.5.3 SCHLEIFSCHEIBENWAHL UND SCHLEIFBARKEIT 737
9.6 SCHLEIFVERFAHREN UND SCHLEIFMASCHINEN 738
9.6.1 PLANSCHLEIFEN 738
9.6.2 UMFANGSRUNDSCHLEIFEN 739
9.6.3 INNENRUNDSCHLEIFEN 740
18
IMAGE 15
INHALTSVERZEICHNIS
9.6.4 SPITZENLOSSCHLEIFEN 741
9.6.5 SPEZIELLE ARTEN VON SCHLEIFMASCHINEN 742
9.6.6 SCHLEICHGANGSCHLEIFEN 743
9.6.7 HOCHLEISTUNGSSCHLEIFEN 743
9.6.8 RATTERN BEIM SCHLEIFEN 744
9.6.9 SCHLEIFFLUESSIGKEITEN 744
9.7 VERFAHREN DER ENDBEARBEITUNG 746
9.8 ENTGRATEN 751
9.9 ULTRASCHALLBEARBEITUNG 752
9.10 CHEMISCHE BEARBEITUNG 755
9.10.1 CHEMISCHES ABTRAGEN 755
9.10.2 CHEMISCHES AUSSCHNEIDEN 756
9.10.3 FOTOCHEMISCHES AUSSCHNEIDEN 756
9.11 ELEKTROCHEMISCHE BEARBEITUNG 758
9.12 ELEKTROCHEMISCHES SCHLEIFEN 761
9.13 FUNKENEROSIVE BEARBEITUNG 763
9.13.1 FUNKENEROSIVES SCHLEIFEN 766
9.13.2 FUNKENEROSIVES SCHNEIDEN 767
9.14 BEARBEITUNG MIT HOCHENERGETISCHER STRAHLUNG 768
9.14.1 LASERSTRAHLBEARBEITUNG 768
9.14.2 ELEKTRONENSTRAHLBEARBEITUNG UND PLASMA(LICHTBOGEN)SCHNEIDEN 770
9.15 BEARBEITUNG MIT WASSERSTRAHLEN UND ANDEREN FLUIDEN 771
9.16 ENTWURFSUEBERLEGUNGEN 774
9.17 WIRTSCHAFTLICHE BETRACHTUNGEN 776
FALLSTUDIE 778
ZUSAMMENFASSUNG 781
19
IMAGE 16
INHALTSVERZEICHNIS
WICHTIGE GLEICHUNGEN 782
VERSTAENDNISFRAGEN 783
RECHENAUFGABEN 786
FRAGEN ZUM ENTWURF 789
KAPITEL 10 POLYMERE UND VERSTAERKTE KUNSTSTOFFE;
RAPID PROTOTYPING UND RAPID TOOLING 791
10.1 EINFUEHRUNG 792
10.2 AUFBAU DER POLYMERE 795
10.2.1 POLYMERISATION 795
10.2.2 KRISTALLINITAET 799
10.2.3 GLASUEBERGANGSTEMPERATUR 801
10.2.4 POLYMERMISCHUNGEN 802
10.2.5 ADDITIVE IN POLYMEREN 802
10.3 THERMOPLASTE: EIGENSCHAFTEN 803
10.4 DUROMERE: EIGENSCHAFTEN 812
10.5 THERMOPLASTE: ALLGEMEINE EIGENSCHAFTEN UND ANWENDUNGEN 812
10.6 DUROMERE: ALLGEMEINE EIGENSCHAFTEN UND ANWENDUNGEN 815
10.7 HOCHTEMPERATURPOLYMERE, ELEKTRISCH LEITENDE POLYMERE,
BIOLOGISCH ABBAUBARE KUNSTSTOFFE 816
10.7.1 HOCHTEMPERATURPOLYMERE 816
10.7.2 ELEKTRISCH LEITENDE POLYMERE 817
10.7.3 BIOLOGISCH ABBAUBARE POLYMERE 817
10.8 ELASTOMERE: EIGENSCHAFTEN UND ANWENDUNGEN 819
10.9 VERSTAERKTE KUNSTSTOFFE 820
10.9.1 AUFBAU VERSTAERKTER KUNSTSTOFFE 821
10.9.2 VERSTAERKUNGSFASERN: EIGENSCHAFTEN UND HERSTELLUNG 822
10.9.3 FASERGROESSE UND -LAENGE 827
20
IMAGE 17
INHALTSVERZEICHNIS
10.9.4 MATRIXWERKSTOFFE 828
10.9.5 EIGENSCHAFTEN VERSTAERKTER KUNSTSTOFFE 828
10.9.6 ANWENDUNGEN VON VERSTAERKTEN KUNSTSTOFFEN 832
10.10 VERARBEITUNG VON KUNSTSTOFFEN 833
10.10.1 EXTRUDIEREN 834
10.10.2 SPRITZGIESSEN 841
10.10.3 BLASFORMEN 847
10.10.4 ROTATIONSGIESSEN 847
10.10.5 THERMOFORMUNG 849
10.10.6 FORMPRESSEN 850
10.10.7 FLIESSFORMEN 852
10.10.8 GIESSEN 853
10.10.9 KALTFORMEN UND FORMEN IN DER FESTEN PHASE 854
LO.LO.LOEVERARBEITUNG VON ELASTOMEREN 854
10.11 VERARBEITUNG VON VERSTAERKTEN KUNSTSTOFFEN 855
10.11.1 FORMEN 858
10.11.2 WICKELN, PULTRASION 860
10.11.3 PRODUKTQUALITAET 862
10.12 RAPID PROTOTYPING UND RAPID TOOLING 862
10.12.1 STEREOLITHOGRAPHIE 866
10.12.2 POLYJET-VERFAHREN 868
10.12.3 SCHMELZSCHICHTUNG 868
10.12.4 SELEKTIVES LASERSINTERN 870
10.12.5 3D-DRUCKEN 871
10.12.6 DIREKTE (SCHNELLE) FERTIGUNG UND RAPID TOOLING 873
10.13 UEBERLEGUNGEN ZUM ENTWURF 878
10.14 WIRTSCHAFTLICHKEIT DER KUNSTSTOFFVERARBEITUNG 880
21
IMAGE 18
INHALTSVERZEICHNIS
FALLSTUDIE 882
ZUSAMMENFASSUNG 884
WICHTIGE GLEICHUNGEN 885
VERSTAENDNISFRAGEN 886
RECHENAUFGABEN 890
FRAGEN ZUM ENTWURF 893
KAPITEL 11 EIGENSCHAFTEN UND VERARBEITUNG VON METALLPULVERN, KERAMIK,
GLAS UND SUPRALEITERN 895
11.1 EINFUEHRUNG 896
11.2 PULVERMETALLURGIE 897
11.2.1 HERSTELLUNG VON METALLPULVERN 898
11.2.2 PARTIKELGROESSE, -VERTEILUNG UND -FORM 901
11.2.3 MISCHEN VON METALLPULVERN 903
11.3 VERDICHTEN VON METALLPULVERN 904
11.3.1 DRUCKVERTEILUNG BEIM VERDICHTEN VON METALLPULVERN 908
11.3.2 ANLAGEN 910
11.3.3 ISOSTATISCHES PRESSEN 910
11.3.4 BESONDERE VERFAHREN 912
11.3.5 WERKZEUGWERKSTOFFE 915
11.4 SINTERN 915
11.5 SEKUNDAERE UND ENDBEARBEITUNG 922
11.6 UEBERLEGUNGEN ZUM ENTWURF IN DER PULVERMETALLURGIE 924
11.7 WIRTSCHAFTLICHKEIT DER PULVERMETALLURGIE 928
11.8 KERAMIK: STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN UND ANWENDUNGEN 929
11.8.1 STRUKTUR VON KERAMIKEN UND KERAMIKARTEN 931
11.8.2 EIGENSCHAFTEN UND ANWENDUNGEN VON KERAMIKEN 934
22
IMAGE 19
INHALTSVERZEICHNIS
11.9 FORMEN VON KERAMIK 941
11.9.1 GIESSEN 942
11.9.2 PLASTISCHES FORMEN 943
11.9.3 PRESSEN 943
11.9.4 TROCKNEN UND BRENNEN 946
11.9.5 ENDBEARBEITUNG 948
11.10 GLAS: STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN UND ANWENDUNGEN 949
11.10.1 GLASARTEN 950
11.10.2 MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN 950
11.10.3 PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN 951
11.10.4 GLASKERAMIK 951
11.11 FORMEN VON GLAS 951
11.11.1 HERSTELLUNG VON DISKRETEN GLASPRODUKTEN 953
11.11.2 BEHANDLUNG VON GLAS 955
11.12 UEBERLEGUNGEN ZUM ENTWURF VON KERAMIK UND GLAS 956
11.13 GRAPHIT UND DIAMANT 957
11.13.1 GRAPHIT 957
11.13.2 DIAMANT 958
11.14 VERARBEITUNG VON METALLMATRIX-UND KERAMIKMATRIX-VERBUNDWERKSTOFFEN
959
11.14.1 METALLMATRIX-VERBUNDWERKSTOFFE 959
11.14.2 KERAMIKMATRIX-VERBUNDWERKSTOFFE 961
11.14.3 BESONDERE VERBUNDWERKSTOFFE 962
11.15 VERARBEITUNG VON SUPRALEITERN 963
FALLSTUDIE 964
ZUSAMMENFASSUNG 965
WICHTIGE GLEICHUNGEN 966
VERSTAENDNISFRAGEN 966
23
IMAGE 20
INHALTSVERZEICHNIS
RECHENAUFGABEN 969
FRAGEN ZUM ENTWURF 971
KAPITEL 12 FUEGEVERFAHREN 973
12.1 EINFUEHRUNG 974
12.2 GASSCHMELZSCHWEISSEN 977
12.3 LICHTBOGENSCHWEISSEN MIT ABSCHMELZENDER ELEKTRODE 979
12.3.1 WAERMEEINTRAG BEIM LICHTBOGENSCHWEISSEN 979
12.3.2 LICHTBOGENHANDSCHWEISSEN 980
12.3.3 UNTERPULVER-LICHTBOGENSCHWEISSEN 982
12.3.4 METALL-SCHUTZGASSCHWEISSEN 983
12.3.5 SCHWEISSEN MIT GEFUELLTER DRAHTELEKTRODE 985
12.3.6 ELEKTROGASSCHWEISSEN 986
12.3.7 ELEKTROSCHLACKESCHWEISSEN 987
12.3.8 ELEKTRODEN FUER DAS LICHTBOGENSCHWEISSEN 988
12.4 LICHTBOGENSCHWEISSEN MIT NICHT ABSCHMELZENDER ELEKTRODE 989
12.4.1 WOLFRAM-SCHUTZGASSCHWEISSEN 989
12.4.2 SCHWEISSEN MIT ATOMAREM WASSERSTOFF 990
12.4.3 WOLFRAM-PLASMASCHWEISSEN 990
12.5 HOCHENERGIESTRAHLSCHWEISSEN 991
12.5.1 ELEKTRONENSTRAHLSCHWEISSEN 992
12.5.2 LASERSTRAHLSCHWEISSEN 993
12.6 SCHMELZSCHWEISS-FUEGEZONE 994
12.6.1 GUETE DER SCHWEISSUNG 997
12.6.2 SCHWEISSEIGNUNG 1004
12.6.3 PRUEFEN VON SCHWEISSVERBINDUNGEN 1005
12.6.4 AUSWAHL DES SCHWEISS VERFAHRENS 1008
24
IMAGE 21
INHALTSVERZEICHNIS
12.7 KALTPRESSSCHWEISSEN 1008
12.8 ULTRASCHALLSCHWEISSEN 1010
12.9 REIBSCHWEISSEN 1011
12.10 WIDERSTANDSSCHWEISSEN 1013
12.10.1 WIDERSTANDSPUNKTSCHWEISSEN 1015
12.10.2 WIDERSTANDSSCHWEISSEN VON SAEUMEN 1017
12.10.3 WIDERSTANDS-BUCKELSCHWEISSEN 1018
12.10.4 STUMPFSCHWEISSEN 1019
12.10.5 BOLZEN(LICHTBOGEN)SCHWEISSEN 1019
12.10.6 PERKUSSIONSSCHWEISSEN 1020
12.11 EXPLOSIONSSCHWEISSEN 1021
12.12 DIFFUSIONSSCHWEISSEN 1022
12.13 LOETVERFAHREN 1023
12.13.1 HARTLOETEN 1024
12.13.2 HARTLOETVERFAHREN 1026
12.13.3 WEICHLOETEN 1028
12.14 KLEBEN 1033
12.14.1 KLEBSTOFFARTEN 1034
12.14.2 VORBEREITEN DER OBERFLAECHEN 1037
12.14.3 PROZESSFAEHIGKEIT 1037
12.14.4 ELEKTRISCH LEITFAEHIGE KLEBSTOFFE 1038
12.15 MECHANISCHES VERBINDEN 1039
12.15.1 VORBEREITEN DER BOHRUNG 1039
12.15.2 VERBINDER MIT GEWINDEN 1040
12.15.3 NIETE 1040
12.15.4 WEITERE VERBINDUNGSTECHNIKEN 1041
25
IMAGE 22
INHALTSVERZEICHNIS
12.16 FUEGEN VON NICHTMETALLISCHEN WERKSTOFFEN 1043
12.16.1 FUEGEN VON THERMOPLASTEN 1043
12.16.2 FUEGEN VON DUROMEREN 1045
12.16.3 FUEGEN VON KERAMIKEN UND GLAESERN 1045
12.17 ENTWURFSUEBERLEGUNGEN BEIM FUEGEN 1046
12.17.1 SCHWEISSEN 1046
12.17.2 HART- UND WEICHLOETEN 1048
12.17.3 KLEBEN 1049
12.17 A MECHANISCHES VERBINDEN 1049
12.18 WIRTSCHAFTLICHKEIT DES FUEGENS 1051
FALLSTUDIE 1052
ZUSAMMENFASSUNG 1057
WICHTIGE GLEICHUNGEN 1058
VERSTAENDNISFRAGEN 1058
RECHENAUFGABEN 1063
FRAGEN ZUM ENTWURF 1065
KAPITEL 13 FERTIGUNG VON MIKROELEKTRONISCHEN, MIKROMECHANISCHEN
UND MIKROELEKTROMECHANISCHEN BAUTEILEN 1067
13.1 EINFUEHRUNG 1068
13.2 REINRAUMTECHNIK 1072
13.3 HALBLEITER UND SILIZIUM 1073
13.4 KRISTALLZUECHTUNG UND WAFERHERSTELLUNG 1075
13.5 SCHICHTEN UND SCHICHTABSCHEIDUNG 1078
13.6 OXIDATION 1080
13.7 LITHOGRAPHIE 1081
13.8 AETZEN 1090
26
IMAGE 23
INHALTSVERZEICHNIS
13.8.1 NASSAETZEN 1090
13.8.2 TROCKENAETZEN 1097
13.9 DIFFUSION UND IONENIMPLANTATION 1101
13.10 METALLISIERUNG UND FUNKTIONSTESTS 1102
13.11 VERDRAHTEN UND GEHAEUSEMONTAGE 1105
13.12 AUSBEUTE UND ZUVERLAESSIGKEIT VON CHIPS 1110
13.13 LEITERPLATTEN 1111
13.14 MIKROBEARBEITUNG VON MEMS-BAUTEILEN 1113
13.14.1 MASSIV-MIKROBEARBEITUNG (VOLUMENMIKROMECHANIK) 1115
13.14.2 MIKROBEARBEITUNG VON OBERFLAECHEN (OBERFLAECHENMIKROMECHANIK) 1116
13.15 LIGA UND VERWANDTE MIKROFERTIGUNGSVERFAHREN 1125
13.16 FORMENLOSE FERTIGUNG VON BAUTEILEN 1132
13.17 MESOSKALIGE FERTIGUNG 1133
13.18 NANOSKALIGE FERTIGUNG 1134
FALLSTUDIE 1136
ZUSAMMENFASSUNG 1139
VERSTAENDNISFRAGEN 1140
RECHENAUFGABEN 1143
FRAGEN ZUM ENTWURF 1144
KAPITEL 14 PRODUKTGESTALTUNG UND FERTIGUNG IM GLOBALEN WETTBEWERB 1147
14.1 EINFUEHRUNG 1148
14.2 PRODUKTENTWURF UND ROBUSTER ENTWURF 1149
14.2.1 UEBERLEGUNGEN ZUM PRODUKTENTWURF 1151
14.2.2 PRODUKTENTWURF UND WERKSTOFFMENGEN 1152
14.2.3 ROBUSTHEIT UND ROBUSTER ENTWURF 1153
14.3 PRODUKTQUALITAET UND QUALITAETSMANAGEMENT 1155
27
IMAGE 24
INHALTSVERZEICHNIS
14.3.1 QUALITAET ALS FERTIGUNGSZIEL 1155
14.3.2 UMFASSENDES QUALITAETSMANAGEMENT 1157
14.3.3 DEMING-METHODEN 1157
14.3.4 TAGUCHI-METHODEN 1158
14.3.5 TAGUCHI-VERLUSTFUNKTION 1159
14.3.6 DIE ISO- UND QS-NORMEN 1161
14.4 LEBENSZYKLUSENTWICKLUNG UND NACHHALTIGE FERTIGUNG 1163
14.5 WERKSTOFFWAHL FUER PRODUKTE 1165
14.5.1 ALLGEMEINE WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN 1165
14.5.2 LIEFERFORMATE HANDELSUEBLICHER WERKSTOFFE 1166
14.5.3 VERARBEITUNGSEIGENSCHAFTEN VON WERKSTOFFEN 1167
14.5.4 VERSORGUNGSSICHERHEIT BEI WERKSTOFFEN 1168
14.5.5 WERKSTOFF- UND VERARBEITUNGSKOSTEN 1168
14.6 SUBSTITUTION VON WERKSTOFFEN IN PRODUKTEN 1170
14.7 FAEHIGKEITEN VON FERTIGUNGSPROZESSEN 1172
14.7.1 ROBUSTHEIT VON FERTIGUNGSPROZESSEN UND -MASCHINEN 1176
14.8 AUSWAHL DER FERTIGUNGSVERFAHREN 1176
14.9 FERTIGUNGSKOSTEN UND KOSTENEINSPARUNG 1179
14.9.1 KOSTENEINSPARUNG 1181
ZUSAMMENFASSUNG 1183
WICHTIGE GLEICHUNGEN 1184
VERSTAENDNISFRAGEN 1184
RECHENAUFGABEN 1186
FRAGEN ZUM ENTWURF 1186
BILDNACHWEIS H9I
LITERATURVERZEICHNIS 1195
INDEX 1217
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