Lichtbogenschweißanlage

Verfahren:

Elektrode berührt das Werkstück. Der Lichtbogen zwischen Elektrode und Werkstück schließt den Stromkreis. Kinetische Energie wird beim Auftreffen auf die Anode + Werkstück) in Wärme umgewandelt. Am Minuspol 3600°C, am Pluspol 4200°C. Durch die hohe Temperatur schmelzen an dem Werkstück die Kanten und die Elektrode. Die Schmelze bildet die Naht

Oberflächenangaben in der Zeichnung

Rz = Die größte Höhe des Profils Rz ist die Summe aus der Höhe der Größten Profilspitze Zp und der Tiefe des größten Profiltales Zv innerhalb der Einzelstrecke

Ra = Mittelrauwert - arithematischer Mittelwert aller Abweichungen von der Mittelline

Rmax = maximale Rautiefe -> größte Rautiefe innerhalb der Gesamtmessstrecke

Hydraulik

Anwendung:

1. Mobilhydraulik (z.B. Kran, Bagger)
2. Kraftfahrzeug
3. Schiffsbau (z.B. Ruder, Klappen)
4. Industriehydraulik (z,B, Pressen, Robotik, Werkzeugmaschinen)

Vorteil:

• durch die hohen Drücke entstehen große Kräfte auf kleinen Raum
• Die Drückübertragung erfolgt nahezu verlustfrei
• Hydraulische Bauteile sind überlast sicher d.h. eine hohe Belastung ist auch im Stillstand möglich
• Geschwindigkeiten sind Stufenlos einstellbar
• Gleichförmige Bewegungen sind wegen der geringen Kompressibilität des Öles möglich
• Sehr genaue Positionierung (+ - 0,001)

Nachteil:

• Durch den hohen Druck des Öls enstehen Unfallgefahren 
• Entstehung von Lärm durch Pumpen und Schaltgeräusche
• Durch austretendes Lecköl ensteht Brandgefahr und Umweltverschmutzung
• Geringere Kolbengeschwindigkeiten als in der Pneumatik
• Temperaturabhängigkeit der Viskosität (Fließeigenschaft) des Öls
• Begrenzte Energiespeicherungmöglichkeit (durch das Gas z.B. in Blasenspeicher)

Zerstörende Prüfverfahren

Statische Prüfverfahren:

• Kurzzeitversuche
• Zugversuche
• Druckversuche
• Biegeversuche
• Torsionsversuch
• Abscherversuch
• Langzeitversuche
• Zug-              Zeit-
• Druck-           Stand-
• Biege-           versuche

Dynamische Prüfverfahren

• Schlagversuche
• Kerbschlagversuch
• Zugdruck
• Zugbiegung
• Dauerschwingversuche
• Biegewechselversuch
• Zugschwellversuch
• Torsionsschwellenversuch
• Zugschwellversuch
• Druckschwellversuch

Sonderverfahren

• Tiefungsprüfverfahren nach Erichsen

Zerstörungsfreie Prüfverfahren

Akustische Prüfverfahren:

• Klangprobe
• Ultraschallprüfung

Optische Prüfverfahren:

• Reflexionsverfahren
• Farbmessung
• Interferenzmikroskopie

Thermische Prüfverfahren:

• Wärmeleitfähigkeit
• Kalorimetrie (Fähigkeit wärme zu Speichern)

Elektrische und magnetische Prüfverfahren

• elektrische Leitfähigkeit
• Magnetpulververfahren
• Magnetisierung

Durchstrahlung:

• Röntgen
• Gamma-Strahlen

Kappilarverfahren:

• Farbeindringverfahren

SPS als kleinsteuerung‏

- Speicherprogrammierte Steuerungen gibt es in Unterschiedlichen Bauarten 
-> kleinsteuerung 
  ->> Haus- und Installationstechnik
  ->> Maschinen- und Apparatebau
-> modulare SPS im Industriellen Bereich 

-kostengünstig
-bieten einen beachtlichen Befehlsvorrat 
-Sonderfunktion 
->Stückzahlerfassung 
->Betriebsstundenzähler
->Zeitfunktion

SPS Steuerung

Bei Speicherprogrammierbaren Steuerungen wird der Steuerungsablauf mithilfe eines in die Steuerung eingelesenen Programms festgelegt. Es werden dabei 
-Signale erfasst ( taster, Sensoren)
-> S1, S2, S3
- Signale werden logisch verknüpft
- Verknüpfungsergebnisse an einem Signalausgang
-> z.b. 1M1

-bei der SPS wird der Steuerungsablauf durch eine Software festgelegt

Wird der Steuerungsablauf allein durch die Leitungsverbindung zwischen den Bauelementen bestimmt, dann wird die Steuerung "verbindungsprogrammierte Steuerung bezeichnet
-> pneumatische Steuerung
-> elektrische Steuerung

Getriebearten

Stirnradgetriebe:

Funktionsweise/Energiefluss:

• einstufig/mehrstufig
• je nach Verzahnung sind verschiedene Lager notwendig (Schrägverzahnung führt zu Axialkräften)
• Platzsparnis wenn Innen- und Außenverzahnung kombiniert
• Wellen parallel

Übersetzung:

• Große Übersetzung nur mit mehreren Stufen möglich (üblich 3 Stufig)
• kleine Übersetzung üblich
• eine Stufe bis 1:5 üblich (großes i möglich)

Lagerungen/Lagerarten (Kräfte/Positionierung):

• Los-Festlager und schwimmende Lagerung
• radiale Führung sicher stellen
• Axiale Verschiebung sichern

Dichtungen/Schmierung:

• statisch/dynamisch
• an ruhenden Bauteilen z.B. Gehäuse
• an sich bewegenden Bauteilen z.B. Wellen
• z.B. Wellendichtringe

Welle-Narbe_Verbindungen:

• Passfeder -> niedrige Drehmomente
• Keilwelle -> hohe Drehmomente
• Kegelsitz -> hohe Drehmomente
• Ringfederverbindung -> zylindrische Wellen möglich

Wartung, Inspektion, Verschleiß:

• auf Laufgeräusche bzw. Erwärmung achten
• kontrolle auch außerhalb von Wartungsintervallen durch hören, Riechen (und Fühlen)

Besonderheiten/Montage/Demontage

• Bei Montage auf Einstellung des Achsabstandes achten, damit das Kopfspiel der Kämmenden Zahnräder eingehalten wird.

Kegelradgetriebe:

Funktionsweise/Energiefluss:

• Eck-/Winkelgetriebe
• geringer Platzbedarf
• Übertragung des Drehmoments im Winkel
• Wellen schneiden

Übersetzung:

• kleine und mittlere Übersetzung 1:5

Lagerungen/Lagerarten (Kräfte/Positionierung):

• Fest- und Loslager
• Einstellmöglichkeiten axial (Kopfspiel einstellen)
• Angestellte Lagerung (Kegelrad)

Dichtungen/Schmierung:

• statisch/dynamisch
• an ruhenden Bauteilen z.B. Gehäuse
• an sich bewegenden Bauteilen z.B. Wellen
• z.B. Wellendichtring aus Gummi

Welle-Narbe_Verbindungen:

• Passfeder -> niedrige Drehmomente
• Keilwelle -> hohe Drehmomente
• Kegelsitz -> hohe Drehmomente
• Ringfederverbindung -> zylindrische Wellen möglich

Wartung, Inspektion, Verschleiß:

• je nach Material und Belastung der Kegelradpaare bieten die Hersteller wartungsfrei
  (Kunststoffräder z.B. in Sonnenschutzanlagen)

Besonderheiten/Montage/Demontage

• Exakte Positionierung der Kegelräder notwendig z.B. unter Anwendung von Tuschierfarbe und Ermittlung des Tragbildes

Schneckenradgetriebe:

Funktionsweise/Energiefluss:

• Sonderverzahnung
• Schnecke ein-/mehrgängig
• Selbsthemmung (nur eine Drehrichtung möglich)
• Schraubenwälzgetriebe (geringer Wirkungsgrad)
• Wellen kreuzend

Übersetzung:

• einstufig
• sehr große Übersetzungsverhältnisse 
• 1:50
• im sonderfall auch größere i

Lagerungen/Lagerarten (Kräfte/Positionierung):

• Fest- Loslager angestellte Lagerung
• große axiale Kräfte würden Bewegungen zwischen Schnecke und Schneckenrad erzeugen
• Axiallager

Dichtungen/Schmierung:

• Fettschmierung (niedrige Drehmomente)
• Ölschmierung
• gute Trockenlaufeigenschaften durch Werkstoffpaarung vorsehen (z.B. Stahl/Messing)

Welle-Narbe_Verbindungen:

• Passfeder -> niedrige Drehmomente
• Keilwelle -> hohe Drehmomente
• Kegelsitz -> hohe Drehmomente
• Ringfederverbindung -> zylindrische Wellen möglich

Wartung, Inspektion, Verschleiß:

• fett häufiger nachschmieren
• je nach Material stärkerer Verschleiß an Schnecke oder Schneckenrad

Fügen (1)

1. Welche Aufgaben erfüllen Kern und Ummantelung der Stabelelektroden?
2. Nach welchen Kriterien erfolgt die Auswahl der Elektroden?
3. Wie wird der Schweißprozess eingeleitet?
4. Warum brennt ein Lichtbogen über ein nicht leitendes Medium (Luft)?
5. Welche Arbeitstechnick des Schweißers ermöglicht ein kontinuierliches Schweißen?
6. Welche Fehler können an der Schweißnaht auftreten?
7. Was versteht man unter Blaswirkung?
8. Welche Gegenmaßnahmen können das Auftreten der Blaswirkung verhindern?


1.) Ummantelung:

• dient zur Stabilisierung und Schützt gegen Oxidation (schutzmantel)

       Kern

• Zusatzwerkstoff, Verbindung zweier Werkstoffe

2.)

• Werkstoff
• Werkstückdicke
• Schweißposition

3.) Wird durch kurzes Berühren des Werkstückes mit der Stabelektrode gezündet

4.) durch die Ionisierung

5.) kontinuierliches laufendes nachführen der Elektrode

6.)

• Schlackeinschlüsse
• Bindefehler

7.) Beim Lichtbogenschweißen wird der Lichtbogen durch den Einfluss des elektromagnetischen Feldes abgelenkt, das sich um jeden Stromdurchflossenden Leiter bildet. Steht die Elektrode z.B. Senkrecht auf dem Werkstück, werden die Feldlinien in der zum Polanschlüssen gerichteten Krümmung zusammengedränkt, andere Seite wird gelockert. Da wo es aufgelockert wird, da wird der Lichtbogen gelenkt.

8.)

• durch die Verlagerung der Polklemme
• Änderung der Schweißrichtung
• Verwendung dick umhüllter Elektroden
• Neigung der Elektrode
• Schweißen mit Wechselstrom

Fügen

Begriff:

Schweißen ist ein Stoffschlüssiges unlösbares Verbinden zweier oder mehrerer Werkstücke unter Anwendung von Wärme oder und Druck mit oder ohne Zusatzwerkstoff

Vorteile:

• hohe Festigkeit der Verbindung
• hohe Temperaturbeständigkeit
• hohe Dichtheit
• Ausgleich von Verschleiß durch Auftragschweißen

Nachteile:

• Gefügeveränderung in der Wärmeeintragszone möglich
• Wärmespannung  -> Verzug

Thermisches Trennen (3)

Handschneidbrenner

Schneiddüsen, die in der Mitte den Schneidsauerstoff zuführen, können in alle Richtungen Brennschnitte durchführen.

Die Qualität des  Brennschnittes ist abhängig:

• von der Heizflammeneinstellung (C²H² + O²)
• vom Sauerstoffdruck (Bar)
• von der Schneidgeschwindigkeit (mm/min)
• vom Abstand der Schneiddüse zum Werkstück (mm)
• vom einwandfreien Zustand der Schneiddüse

Thermisches Trennen (2)

Laserstrahlschneiden

Durch Laserschneiden können beliebige metallische Werkstoffe bis ca, 10 mm Dicke und nicht metallische Werkstoffe bis ca. 30 mm Dicke getrennt werden.
Unter einem Laserstrahl versteht man einen energiereichen gebündelten Lichtstrahl. Es entstehen sehr hohe Temperaturen, der Werkstoff wird zum Schmelzen gebracht und das flüssige Material mit einem Schneidgas aus der Schneidfuge geblasen.

Vorteil:

• Saubere Schnittkanten (kein Grat)
• hohe Präzision
• hohe Materialausnutzung
• alle Materialien sind Schneidbar

Nachteil:

• hohe Anlagenkosten
• hoher Elektroenergieeinsatz (Strom verbrauch)
• Arbeitsschutz nicht richtig gegeben
• hoher Gasverbrauch

Thermisches Trennen

Plasmaschneiden

Brennschneidbare Stähle und Metalle, die autogen nicht brennscheidbar sind (z.B. Al, Cu, legierte Stähle) können durch ein Plasmastrahl getrennt werden.
Unter Plasma versteht man ein elektrisches leitendes Gas aus ungebundenen Ionen und Elektronen

Plasmaschneigase: Argon, Neon, Helium, Stickstoff, Wasserstoff, Mischgase. Für Kleingeräte wird Luft als Schneidgas verwendet.

Plasmaschneiden kann von Hand oder maschinell ausgeführt werden.

Vorteil:

• Schneidet alle elektrischen Leitfähigen Metalle
• weniger thermischen Einfluss als beim autogen Brennschneiden
• Plasmaschneiden zählt zu den schnellsten thermischen schneidverfahren
• Relativ wenig Nacharbeitung

Nachteil: 

• Begrenzte Werkstoffdicke (25-40 mm)
  Leistungsstarke Geräte können bis 120 mm schneiden
• Großer Energieverbrauch
• Giftige Abgase müssen abgesaugt werden

Aufbau des Plasmaschneidbrenners

Getriebe

Was versteht man unter einem Getriebe?

• Ist die Übertragungseinheit zwischen Antrieb - und Arbeitseinheit

Welche besonderen Aufgaben haben Getriebe?

• Umwandlung von Bewegungsformen
• Übertragen von Drehmomenten
• Ändern der Drehzahl/Drehrichtung
• Teilen des Kraftflusses

Welche Arten von getrieben gibt es?

 Riemgetriebe

 Kettengetriebe

Zahnrad










Arten der Drehmomenten-Übertragung

Wie erfolgt in Übergang des Drehmoments (Kraftübertragung) bei den abgebildeten Riementrieben?

• Reiben Kraftfluss
• Formschluss

Welchen Nachteil hat der Flachriementrieb gegenüber dem Zahnriementrieb?

• Leichtes Rutschen des Flachriemens auf der Riemenscheibe
• möglich (Schlupf) dadurch Drehmomentenverlust

Welche wichtige Eigenschaften müssen Riemen aufweißen?

Riemenelastizität Eigenschaft 

Kettentrieb

Beispiele wo Kettentriebe verwendet werden:

• Fahrrad
• Motorrad
• Kettensäge
• Steuerketten

Arten von Kupplungen

Wann werden sogenannte bewegliche Kupplungen verwendet?

• wenn Sie nicht fluchten (radialer Versatz)
• wenn sich die Welle Axial verschieben (axialer Versatz)
• wenn die Welle winklig zueinander liegen (Winkelversatz)

Arten von Kupplungen:

Bogenzahnkupplung

Besonderheit:

• große übertragbare Drehmomente
• hohe zulässige Drehzahl
• geeignet bei kleiner Baugruppe
• eignet sich bei Winkelversatz

Gelenkkuppel/Kreuzgelenk

Besonderheit:

• größere Winkelversetzung
• Versetzung auch während des Betriebes

Kugelgelenk (Topfgelenk)

Besonderheit:

• Gleichlaufgelenk
• axiale Verschiebemöglichkeiten
• noch größere Winkelversetzung

Elastische Kupplung /Wulstkupplung

Besonderheit

• geringe axiale & radiale Winkelversetzung
• ausgleichbar
• stoßdämpfend
• ermöglichen weiches anfahren

Arten der Instandsetzung

Störungsbedingte Instandhaltung:

Vorteile:

• Abnutzungsvorrat wird voll ausgenutzt
• geringer Planungsaufwand
• längere Nutzungszeit
• geringer Lageraufwand

Nachteil:

• hohe Kosten (folge Kosten)
• unerwarteter Ausfallszeitpunkt
• Instandhaltung muss oft unter Zeitdruck ausgeführt werden
• eventuell fehlerhafte Produktion

Vorbeugende Instandhaltung: ->In regelmäßigen Abständen (Nutzungsdauer,Zeitallgemein)

Vorteil:

• geringe Kosten
• planbare Ausfallzeit
• hohe Zuverlässigkeit

Nachteil:

• Teile nicht voll ausgenutzt
• hohe Lagerhaltung für Ersatzteile
• hohe Instandhaltungskosten, wegen öfteren Instandhaltung

Zustandabhängige Instandsetzung:

Vorteil:

• Maximale Nutzung der Lebensdauer der Bauteile und Anlagen
• Erkenntnisse des Abnutzungsvorrates lassen terminabhängige Planung zu
• Betriebssicherheit ist gewährleistet
• Geringe Lagerkosten der Betrachtungseinheit

Nachteil:

• Erhöhter messtechnischer Aufwand
• Zusätzliche Inspektionsmittel
• Erhöhter Planungsaufwand
• Erhöhter Kostenaufwand
• Zusätzliches Personal

Kupplungen

Aufgaben von Kupplungen:

• Verbindung von Wellen
• Unterbrechung von Wellen (im Stillstand/im Betrieb)
• Unterbrechung und Übertragung von Drehmomenten (im Stillstand/im Betrieb)
• Schalten von Getriebestufen
• Schutz vor Überlastungen
• Dämpfen von Stößen und Schwingungen
• Ausgleich von Wellenversetzungen

Einteilung von Kupplungen:

• Schaltbar:

• Formschlüssige
• Klauenkupplung
• Zahnkupplung
• Kraftschlüssige
• Einscheibenkupplungen
• Mehrscheibenkupplungen
• (Lamellenkupplung)

• nicht Schaltbar

• starr
• Scheibenkupplung
• Schalenkupplung
• nachgiebig
• unelastische (drehstarr)
• Bogenzahnkupplung
• Gelenkwellenkupplung
• Topfgelenkkupplung
• elastisch
• Metallbalgkupplung
• Wulstkupplung
• Gummihülenkupplung

• Sonderkupplung

• Sicherheitskupplung
• Rutschkupplung
• Durchrastkupplung
• Freilaufkupplung

Verschleiß durch Feststoffteilchen in strömenden Medien

Feststoffteilchen, z.B. Sandkörner, Späne, die am einem festen Körper entlang gleiten, verursachen Verschleiß.
Wenn das Transportmittel der Teilchen ein Gas ist, spricht man von Strahlverschleiß. Bei Teilchentransport durch eine Flüssigkeit spricht man von hydroabrasivem Verschleiß.
Durch diese Verschleißarten sind besonders pneumatische und hydraulische Fördereinrichtungen, Sand- und Stahlstrahlanlagen, aber auch Leitungen, in denen mit Spänen oder Werkstoffabrieb verunreinigte Kühl oder Schmiermittel gefördert werden, gefährdet.

Eine Werkstoffauswahl bei Beanspruchung durch Festkörperteilchen in Gasen und Flüssigkeiten ist schwierig, da alle Werte, die in Versuchen ermittelt wurden, nur für diesen speziellen Fall zutreffen.

Feststoffteilchen, die von strömenden Medien mitgeführt werden, verursachen Verschleiß. Die Höhe des Verschleißes hängt ab von:

• der Art und Form der Feststoffteilchen,
• der Art des Transportmittels,
• den Strömungsverhältnissen,
• dem Werkstoff des angestrahlten Bauteils.

Kavitation

Kavitation

In schnell strömenden Flüssigkeiten und Gasen kann Unterdruck entstehen. Da die Siedetemperatur von Flüssigkeiten mit sinkendem Druck geringer wird, können in einer schnell strömenden Flüssigkeit infolge des Unterdrucks Dampfblasen entstehen. Diese Dampfblasen werden wenige Augenblicke später schlagartig wieder zur Flüssigkeit.Durch die stete Bildung von Dampfblasen und ihre schlagartige Umwandlung wieder zur Flüssigkeit, entstehen heftige Schläge auf die Oberfläche der Werkstücke, durch die Werkstoffteilchen aus der Oberfläche herausgerissen werden können. Diese Art der Beanspruchung nennt man Kavitation. Der entstandene Schaden wird als Kavitationserosion bezeichnet.

Kavitationserosion kann an Düsen, in Gleitlagern, an Rühwerken, Propellerschaufeln u.a. auftreten.

Absolute und Inkrementale Wegmesssysteme

Inkrementale Wegmessung:

Bei diesem Messystem werden Abtasten eines Strichgitters gleich große Messchritte (inkremental) addiert oder subtrahiert. Die Summe der Zählimpulse entspricht dem Weg des Schlittens. Parallel zum Strichgitter sind über die gesamte länge codierte Referenzmarken mit bekannter Position angebracht, damit nach dem Einschalten der Maschine oder bei Stromausfall der Schlitten festgestellt werden kann

• Messstrecke wird in gleich große Messschritte unterteilt

Absolute Wegmessung:

Bei absoluten Wegmesssystem ist jedem Teilungsschnitt ein exakter Zahlenwert zugeordnet. Die Abtasteinrichtung erfasst durch die lichtdurchlässigen und undurchlässigen Markierungen auf dem Maßstab die Stellung des Schlittens. Nach dem Einschalten der Versorgungsspannung sieht die Position der Maschinenachse ohne Anfahren einer Referenzmarke fest.

• Es werden Maßstäbe mit bestimmten schwarz-weiß Mustern verwendet, welche verschlüsselte Zahlen darstellt (codelineal).