EUROPA-FACHBUCHREIHE
für metalltechnische BerufeRMITTEL
Fachkunde Metall
52. neubearbeitete Auflage
Herwig Braun
Hans-Dieter Dobier
Werner Doll
Ulrich Fischer
Werner Günter
Max Heinzier
Helmut Höll
Dr. Eckhard Ignatowitz
Thomas Röhrer
Werner Röhrer
Karl Schilling
Dieter Strecker
VERLAG EUROPA-LEHRMITTEL ■ Nourney, Vollmer GmbH & Co.
Düsseiberger Straße 23 ■ 42781 Haan-Gruiten
Europa-Nr.: 10129
4 Inhaltsverzeichnis
1 Längenprüftechnik.............. 7
1.1 Größen und Einheiten............... 7
1.2 Grundlagen der Längenprüftechnik .... 91.2.1 Grundbegriffe...................... 91.2.2 Meßabweichungen ................. 111.2.3 Meßergebnis und Meßmittelfähigkeit .. 14
1.3 Längenprüfmittel ................... 161.3.1 Maßstäbe, Lehren und Endmaße...... 161.3.2 Mechanische Meßgeräte............. 191.3.3 Pneumatische Meßgeräte............ 251.3.4 Elektrische Meßgeräte............... 261.3.5 Elektronische Meßgeräte............. 271.3.6 Koordinatenmeßgeräte.............. 28
1.4 Oberflächenprüfung................. 291.4.1 Begriffe............................ 291.4.2 Oberflächenprofile .................. 291.4.3 Kenngrößen von Oberflächen ........ 301.4.4 Oberflächen-Prüfverfahren ........... 311.4.5 Oberflächengüte.................... 32
1.5 Toleranzen und Passungen........... 331.5.1 Toleranzen......................... 331.5.2 Passungen......................... 37
1.6 Form-und Lageprüfung.............. 411.6.1 Form-und Lagetoleranzen ........... 411.6.2 Prüfung von
ebenen Flächen und Winkeln ......... 431.6.3 Rundformprüfung................... 461.6.4 Kegelprüfung....................... 481.6.5 Gewindeprüfung.................... 481.6.6 Meßbeispiele....................... 50
1.7 Qualitätssicherung.................. 511.7.1 Qualitätsbewußtsein ................ 511.7.2 Qualitätsmerkmale.................. 511.7.3 Qualitätsplanung ................... 521.7.4 Qualitätsprüfung.................... 521.7.5 Qualitätslenkung.................... 541.7.6 Qualitätsprüfung
nach Stichprobenverfahren........... 551.7.7 Rechnerunterstützte
Qualitätssicherung CAQ ............. 571.7.8 Statistische Prozeßlenkung
mit Qualitätsregelkarten SPC ......... 571.7.9 Maschinenfähigkeit und Prozeßfähigkeit 59
2 Fertigungstechnik............... 60
2.1 Arbeitssicherheit ................... 60
2.2 Gliederung der Fertigungsverfahren ... 622.3 Urformen durch Gießen ............. 642.3.1 Formen und Modelle................ 642.3.2 Gießen in verlorene Formen.......... 652.3.3 Gießen in Dauerformen.............. 682.3.4 Gußwerkstoffe ..................... 692.3.5 Gußfehler.......................... 69
2.4 Umformen......................... 702.4.1 Verhalten der Werkstoffe............. 702.4.2 Übersicht über die Umformverfahren .. 712.4.3 Biegeumformen .................... 722.4.4 Zugdruckumformen................. 752.4.5 Druckumformen .................... 792.4.6 Umformmaschinen ................. 83
2.5 Zerteilen (Schneiden)................ 852.5.1 Scherschneiden .................... 852.5.2 Schneidwerkzeuge.................. 892.6 Grundlagen der spanenden Formgebung 922.6.1 Die Werkzeugschneide............... 922.6.2 Spanbildung ....................... 962.6.3 Schneidstoffe ...................... 972.6.4 Wendeschneidplatten ............... 1002.6.5 Verschleiß und Standzeit............. 1012.6.6 Kühlschmierstoffe................... 1022.6.7 Einflüsse auf die Spanbarkeit......... 1042.7 Spanende Formgebung von Hand..... 1062.7.1 Anreißen .......................... 1062.7.2 Meißeln ................. 1072.7.3 Sägen............................. 1082.7.4 Feilen ............................. 110
2.8 Spanende Formgebung mit Maschinen 1122.8.1 Bewegungen und Spanungsgrößen ... 1122.8.2 Vorrichtungen und Spannelemente .... 1132.8.3 Bohren ............................ 1202.8.4 Drehen ............................ 1342.8.5 Fräsen............................. 1662.8.6 Schleifen .......................... 1812.8.7 Feinbearbeitung .................... 1932.8.8 Abtragen .......................... 1992.9 Thermisches Trennen ............... 203
2.10 Fügen ............................. 2052.10.1 Übersicht über die Fügeverfahren ..... 2052.10.2 Preß-und Schnappverbindungen ..... 2082.10.3 Kleben ............................ 2102.10.4 Löten.............................. 2122.10.5 Schweißen......................... 218
2.11 Beschichten........................ 232
2.12 Fertigungsbeispiel „Spannpratze" .... 234
2.13 Fertigungsbetrieb und Umweltschutz . 238
3 Werkstofftechnik................241
3.1 Eigenschaften und Auswahlder Werkstoffe ..................... 243
3.1.1 Physikalische Eigenschaften ......... 2443.1.2 Mechanisch-technologische
Eigenschaften ...................... 2453.1.3 Fertigungstechnische Eigenschaften ... 2473.1.4 Chemisch-technologische Eigenschaften 2473.1.5 Umweltverträglichkeit, Gesundheits¬
gefahren ........................... 248
Inhaltsverzeichnis 5
3.2 Innerer Aufbau der Metalle........... 2493.2.1 Innerer Aufbau und Eigenschaften..... 2493.2.2 Kristallgittertypen der Metalle......... 2503.2.3 Baufehler im Mischkristall............ 2513.2.4 Entstehung des Metallgefüges ........ 2513.2.5 Gefügearten und Werkstoffeigenschaften 2523.2.6 Gefüge reiner Metalle und Legierungen 253
3.3 Stahl und Eisen-Gußwerkstoffe....... 2543.3.1 Herstellung von Roheisen............ 2543.3.2 Herstellung von Stahl................ 2563.3.3 Verarbeitung des Stahls ............. 2593.3.4 Legierungselemente und Begleit¬
elemente .......................... 2603.3.5 Eisen-Gußwerkstoffe ................ 2613.3.6 Normung von Stählen, Stahlguß und
Eisen-Gußwerkstoffen............... 2653.3.7 Einteilung und Verwendung der Stähle . 2743.3.8 Handelsformen der Stähle............ 278
3.4 IME-Metalle......................... 2793.4.1 Eigenschaften, Einteilung und
Bezeichnung der NE-Metalle.......... 2793.4.2 NE-Schwermetalle .................. 2803.4.3 Leichtmetalle....................... 285
Funkenprobe (Farbeinlage).......... 288AGlüh- und Anlaßfarben (Farbeinlage) . 288B
3.5 Sinterwerkstoffe.................... 289
3.6 Wärmebehandlung der Eisenwerkstoffe 2913.6.1 Gefügearten der Eisenwerkstoffe...... 2913.6.2 Eisen-Kohlenstoff-Zustandsdiagramm . 2923.6.3 Gefüge und Kristallgitter bei Erwärmung 2933.6.4 Glühen ............................ 2943.6.5 Härten............................. 2953.6.6 Vergüten .......................... 2993.6.7 Härten der Randzone................ 3003.6.8 Wärmebehandlung
der Eisen-Gußwerkstoffe............. 3033.6.9 Fertigungsbeispiel: Wärmebehandlung
einer Spannpratze................... 304
3.7 Werkstoffprüfung ...» ............... 3053.7.1 Werkstattprüfungen................. 3053.7.2 Prüfung mechanischer Eigenschaften .. 3063.7.3 Prüfung der Verarbeitungseigenschaften 3083.7.4 Kerbschlagbiegeversuch............. 3093.7.5 Härteprüfungen..................... 3103.7.6 Dauerfestigkeitsprüfung ............. 3133.7.7 Bauteil-Betriebslastenprüfung ........ 3143.7.8 Zerstörungsfreie Werkstoffprüfungen .. 3143.7.9 Metallografische Untersuchungen..... 315
3.8 Korrosion und Korrosionsschutz...... 3163.8.1 Ursachen der Korrosion.............. 3163.8.2 Korrosionsarten und ihr Erscheinungsbild 3183.8.3 Korrosionsschutz-Maßnahmen ....... 319
3.9 Kunststoffe ........................ 3223.9.1 Eigenschaften und Verwendung ...... 322
3.9.2 Chemische Zusammensetzung undHerstellung ........................ 323
3.9.3 Technologische Einteilung undinnere Struktur ..................... 324
3.9.4 Thermoplaste ...................... 3253.9.5 Duroplaste......................... 3273.9.6 Elastomere......................... 3283.9.7 Formgebung der Kunststoffe ......... 3293.9.8 Weiterverarbeitung der Kunststoffe .... 3313.9.9 Prüfung der Kunststoffe.............. 332
3.10 Verbundwerkstoffe ................. 3353.10.1 Innerer Aufbau ..................... 3353.10.2 Glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) .. 3363.10.3 Teilchenverstärkte-und
Durchdringungs-Verbundwerkstoffe ... 3373.10.4 Schicht-und Strukturverbunde........ 338
3.11 Umweltproblematik der Werk- undHilfsstoffe .......................... 339
4 Maschinen- und Gerätetechnik____341
4.1 Einteilung der Maschinen............ 3414.1.1 Kraftmaschinen..................... 3414.1.2 Arbeitsmaschinen................... 3454.1.3 Datenverarbeitungsanlagen .......... 3484.1.4 Fertigungsanlagen .................. 349
4.2 Funktionseinheiten von Maschinenund Geräten ....................... 350
4.2.1 Innerer Aufbau von Maschinen ....... 3504.2.2 Funktionseinheiten einer
CNC-Werkzeugmaschine............. 3524.2.3 Funktionseinheiten eines Kraftfahrzeugs 3544.2.4 Funktionseinheiten einer Klimaanlage . 3554.2.5 Sicherheitseinrichtungen an Maschinen 3564.2.6 Aufstellung von Werkzeugmaschinen .. 3584.2.7 Bedienung und Instandhaltung von
Maschinen......................... 360
4.3 Maschinenelemente................. 3644.3.1 Beanspruchung und Festigkeit........ 3644.3.2 Funktionseinheiten zum Verbinden .... 3664.3.2.1 Gewinde........................... 3664.3.2.2 Schraubenverbindungen............. 3684.3.2.3 Stiftverbindungen................... 3764.3.2.4 Nietverbindungen................... 3784.3.2.5 Welle-Nabe-Verbindungen ........... 3804.3.3 Funktionseinheiten
zum Stützen und Tragen ............. 3844.3.3.1 Reibung und Schmierstoffe .......... 3844.3.3.2 Lager.............................. 3874.3.3.3 Führungen......................... 3954.3.3.4 Federn ............................ 3984.3.4 Funktionseinheiten
zur Energieübertragung.............. 4004.3.4.1 Achsen und Wellen ................. 400
Öl
6 Inhaltsverzeichnis
4.3.4.2 Dichtungen ........................ 4024.3.4.3 Kupplungen........................ 4044.3.4.4 Riementriebe....................... 4094.3.4.5 Kettentriebe........................ 4114.3.4.6 Zahnradtriebe...................... 4134.3.5 Antriebseinheiten................... 4164.3.5.1 Elektromotoren..................... 4164.3.5.2 Getriebe........................... 4224.3.5.3 Linearantriebe...................... 4274.3.6 Optische Bauelemente............... 429
4.4 Montagetechnik.................... 4334.4.1 Montageplanung ................... 4334.4.2 Organisationsformen bei der Montage . 4344.4.3 Automatisierung der Montage........ 4344.4.4 Montagebeispiele................... 435
4.5 Fertigungseinrichtungen............. 4414.5.1 Handhabungseinrichtungen.......... 4414.5.2 Flexible Fertigungseinrichtungen...... 445
5.1 Grundbegriffe...................... 4515.1.1 Steuerungstechnik.................. 4515.1.2 Regelungstechnik................... 453
Steuerungs- und Regelungstechnik . 451
5.1 Grundbegriffe...................... 4515.1.1 Steuerungstechnik.................. 4515.1.2 Regelungstechnik................... 453
5.7.2 Koordinaten, Null- und Bezugspunkte .. 5075.7.3 Steuerungsarten, Korrekturen ........ 5095.7.4 Erstellen von CNC-Programmen ...... 5125.7.5 Zyklen und Unterprogramme......... 5175.7.6 Programmieren von NC-Drehmaschinen 5185.7.7 Programmieren von NC-Fräsmaschinen 5255.7.8 Programmierverfahren .............. 529
6 Informationstechnik.............531
6.1 Technische Kommunikation.......... 5316.1.1 Normen und Richtlinien.............. 5316.1.2 Technische Zeichnungen............. 5326.1.3 Darstellung technischer Zusammenhänge 5336.1.4 Pläne und Protokolle ................ 533
6.2 Grundlagen der Computertechnik ..... 5356.2.1 Arbeitsweise eines Computers........ 5356.2.2 Zahlensysteme und Codierung........ 5356.2.3 Aufbau eines Computers............. 5366.2.4 Das Arbeiten am Computer........... 5406.2.5 Programmerstellung ................ 5426.2.6 Anwendersoftware.................. 5486.2.7 Wirtschaftliche und soziale
Auswirkungen der Computertechnik ... 5506.2.8 Datenschutz........................ 551
5.2 Grundlagen für die Lösung vonSteuerungsaufgaben................ 457
5.2.1 Aufbau einer Steuerung ............. 4575.2.2 Bauelemente der Steuerungen........ 4585.2.3 Funktionspläne..................... 4645.2.4 Funktionsdiagramme................ 4655.2.5 Schaltpläne ........................ 466
5.3 Pneumatische Steuerungen .......... 4675.3.1 Bauelemente....................... 4675.3.2 Beispiele pneumatischer Steuerungen . 4765.3.3 Elektropneumatische Steuerungen .... 478
5.4 Hydraulische Steuerungen ........... 4805.4.1 Bauelemente....................... 4805.4.2 Elektrohydraulische Steuerungen ..... 489
5.5 Elektrische Steuerungen ............. 4915.5.1 Aufbau ............................ 4915.5.2 Elektrische Betriebsmittel ............ 4915.5.3 Selbsthalteschaltung ................ 4925.5.4 Darstellung elektrischer
Kontaktsteuerungen................. 4935.5.5 Beispiele elektrischer Steuerungen .... 493
5.6 Speicherprogrammierte Steuerungen . 4955.6.1 Aufbau einer SPS................... 4955.6.2 Arbeitsweise einer SPS .............. 4965.6.3 Programmieren einer SPS............ 497
5.7 CNC-Steuerungen .................. 5035.7.1 Merkmale numerisch gesteuerter
Maschinen......................... 503
6.3 Computerunterstütztes Zeichnenund Konstruieren ................... 552
6.3.1 Die Stellung von CAD imrechnerintegrierten Betrieb ........... 552
6.3.2 Der CAD-Arbeitsplatz ................ 553. 6.3.3 Rechnerinterne Darstellung ........... 555
6.3.4 Handhabung ....................... 5556.3.5 3D-CAD-Systeme ................... 5576.3.6 Bewegung von Bauteilen............. 557
7 Elektrotechnik......... .......558
7.1 Begriffe und Größen der Elektrotechnik 558
7.2 Wirkungen des elektrischen Stromes .. 559
7.3 Stromarten ........................ 560
7.4 Verbraucher im Stromkreis .......... 562
7.5 Leitungen und Sicherungen.......... 565
7.6 Messen elektrischer Größen.......... 566
7.7 Magnetismus, Elektromagnetismus ... 568
7.8 Leiter, Isolatoren, Halbleiter.......... 568
7.9 Erzeugung elektrischer Energie....... 571
7.10 Fehler an elektrischen Anlagen undSchutzmaßnahmen................. 574
Firmenverzeichnis......................... 578
Sachwortverzeichnis....................... 581