Fertigung eines Ventildeckels

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

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

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.

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.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

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.

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-[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]_G auf Raumtemperatur[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]_R..

Der Volumenabfall im Erstarrungsintervall [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]_S ist massiv.

Mit der Abnahme der Temperatur auf [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]_R nimmt auch das Volumen des Gussteils ab.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

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 VE im Gussstück mit Hilfe kommunzierender Röhren dem Gussstück nachzuspeisen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

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