Grundlagen der Technischen Zeichnung, Werkstoffe und Metallumformung

Technische Zeichnung: Grundlagen und Anforderungen

Die technische Zeichnung ist die grafische Darstellung eines Bauteils auf Papier, die klar, korrekt und präzise sein muss.

Anforderungen an jede technische Zeichnung

• Muss hinreichend klar sein, um eine eindeutige Definition zu ermöglichen.
• Darf keine mehrdeutigen Formen, Größen oder andere Merkmale aufweisen.
• Sollte keine überflüssigen Daten enthalten.

Arten von technischen Zeichnungen

• Skizzen (Konzeptionszeichnungen)
• Definitionszeichnungen (Entwurfszeichnungen)
• Fertigungszeichnungen

Bemaßung in technischen Zeichnungen

Die Bemaßung zeigt die tatsächlichen Abmessungen eines Bauteils.

Maßbemaßung

Die Maßbemaßung wird durch direktes Ablesen ausgedrückt und nicht von anderen Maßen abgeleitet.

Sonderfälle der Bemaßung

• Profilbemaßung: Durch aufeinanderfolgende Radien oder rechteckige Faltungen.
• Gebogene oder gekrümmte Linien: Werden mit Strichpunktlinien gezeichnet.

Oberflächensymbole

Die Aufgabe von Oberflächensymbolen ist es, die Art der Oberfläche und ihre Eigenschaften anzugeben.

Klassen von Oberflächen

• Rohe Oberflächen
• Bearbeitete Oberflächen
• Behandelte Oberflächen

Toleranzen in der Fertigung

Toleranzen beschreiben die zulässigen Ungenauigkeiten in Form und Abmessungen von Bauteilen. Da es nicht möglich ist, Teile mit exakt den vorgegebenen Maßen zu fertigen, werden diese geringen Abweichungen in Mikrometern (1 µm = 0,001 mm) ausgedrückt.

Schweißsymbole und -arten

• Kehlnaht
• MIG/MAG-Schweißen (kontinuierlich oder Intervall)
• MIG/MAG-Stumpfschweißen
• Dichtschweißen
• Verzinnen

Materialien im Karosseriebau

1. Stahlblech

Eigenschaften: Steifigkeit, Festigkeit, gute Bearbeitbarkeit.

Klassen von Stählen

• Konventionelle kaltgewalzte Stähle
• Stähle mit hoher Streckgrenze (HSS)
• Warmgewalzte und gebeizte Stähle

Wichtige HSS-Stähle

• Mikrolegierte Stähle
• Zweiphasenstähle
• Phosphorlegierte Stähle
• Bake-Hardening-Stähle

2. Aluminium

Aluminium gilt als umweltfreundlicher und sicherer als Stahl, da es bis zu 40 % leichter ist.

3. Kunststoffe

Eigenschaften: Große Formvielfalt, deutliche Gewichtsreduktion, nicht korrosiv, hohe Flexibilität.

4. Magnesium

Magnesium ist außergewöhnlich leicht im Vergleich zu Stahl.

5. Edelstahl

Edelstahl ist aufgrund seines hohen Preises und Volumens nur in Ausnahmefällen im Karosseriebau zu finden. Er bietet jedoch höhere Widerstandsfähigkeit als andere Stähle und kann das Fahrzeuggewicht um 40 bis 50 % reduzieren.

Metallbildung und -strukturen

Metalle bilden sich durch Gruppen von Atomen, die durch metallische Bindungen zusammengehalten werden.

Kristallstruktur

Die Kristallstruktur beschreibt, wie Atome im Material angeordnet sind. Diese Struktur bestimmt maßgeblich die Eigenschaften des Metalls.

Kornstruktur

Die Anzahl und Größe der Körner hängt hauptsächlich vom Herstellungsprozess des Metalls und den thermischen Behandlungen ab, denen das Metall unterzogen wurde.

Allgemeine Eigenschaften von Metallen

• Physikalische Eigenschaften
• Chemische Eigenschaften
• Mechanische Eigenschaften: Zähigkeit, Elastizität, Plastizität, Bruchfestigkeit.

Klassifizierung von Legierungen

• Eisenlegierungen
• Nichteisenlegierungen
• Schwermetalllegierungen
• Leichtmetalllegierungen (auf Aluminiumbasis)
• Ultraleichtlegierungen (auf Magnesiumbasis)

Die wichtigsten Eisenlegierungen sind Stahl (0,1 bis 1,7 % Kohlenstoff) und Gusseisen (1,7 bis 5 % Kohlenstoff).

Stahlherstellungsprozess

1. Das Erz wird zerkleinert.
2. Der Hochofen wird mit Eisenerz, Koks, Kalk und heißer Luft beschickt.
3. Das Roheisen durchläuft einen Raffinationsprozess zur Beseitigung von Verunreinigungen im flüssigen Stahl.
4. Der flüssige Stahl wird durch konventionelles Gießen oder Stranggießen zu Stahlguss oder Halbzeugen verarbeitet.
5. Die Halbzeuge werden anschließend gewalzt oder warmumgeformt.

Konverterverfahren zur Stahlraffination

• Luftraffination: Verfahren nach Thomas und Bessemer. Das Bessemer-Verfahren unterscheidet sich vom Thomas-Verfahren durch seine saure Auskleidung und ist für Roheisen mit niedrigem Phosphorgehalt geeignet.
• Sauerstoff-Injektionsverfahren: Reiner Sauerstoff wird anstelle von Luft injiziert und durch eine gekühlte Lanze auf die Oberfläche des Bades geblasen.
• Raffination im Elektroofen.

Allotrope Zustände des Eisens

• Alpha-Eisen: Bis 0,025 % Kohlenstoff bei 723 °C.
• Gamma-Eisen: Bis 2 % Kohlenstoff bei 1130 °C, nicht magnetisch.
• Delta-Eisen: Bis 0,1 % Kohlenstoff bei 1492 °C, schwach magnetisch.

Bestandteile von Eisen-Kohlenstoff-Legierungen

• Ferrit: Weich, geringe Festigkeit, zäh und magnetisch.
• Zementit: Sehr hart und spröde, typisch für Kohlenstoffstähle.
• Perlit: Härter und widerstandsfähiger als Ferrit, aber weicher und formbarer als Zementit.
• Austenit
• Ledeburit
• Martensit

Umwandlungspunkte von Metallen

Als Umwandlungspunkte werden die Temperaturen bezeichnet, bei denen strukturelle Veränderungen in den verschiedenen allotropen Zuständen stattfinden.

Eisenarten

• Gusseisen
• Weicheisen

Stähle: Definition und Eigenschaften

Stähle sind Eisen-Kohlenstoff-Legierungen mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 1,7 %. Sie sind blaugrau, hart und elastisch.

• Großkörnig und hell bei geringem Kohlenstoffgehalt.
• Feinkörnig und dicht bei hohem Kohlenstoffgehalt.

Klassifizierung von Stählen nach Kohlenstoffgehalt

• Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt
• Stähle mit mittlerem Kohlenstoffgehalt
• Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt

Legierte Stähle

• Chrom
• Nickel
• Wolfram
• Silizium
• Mangan
• Titan
• Vanadium

Metallumformungstechniken

Metallumformung umfasst Techniken, die verwendet werden, um Objekte in eine bestimmte Form zu bringen.

Die häufigsten Umformverfahren

• Biegen (Flexion)
• Gießen
• Schmieden
• Pressen
• Extrusion
• Tiefziehen: Eine Technik, bei der ein Blech mit einer Matrize in die gewünschte Form gebracht wird, oft durch Walzen.
• Prägen und Tiefziehen: Verformen ohne Schneiden des Blechs, um Hohlkörper zu erzeugen.