Datei:Dimensionierung einer statischen Dichtung.docx

2011-01-09T10:45:52Z

TJ:

Dichtungen

2011-01-09T10:44:49Z

TJ:

[[Bild:O-ring01.gif|left]]

Das Thema Dichtungen umfasst weit mehr als nur O-Ringe oder Silikondichtmasse! 
Unter den folgenden Punkten findest Du umfangreiche Informationen rund um das Thema Dichtungen.

== Allgemeines ==

'''Definition:''' 
'''Dichtungen sind Elemente zum Trennen von zwei funktionsmäßig verschiedenen Räumen gleichen oder unterschiedlichen Druckes, damit kein Austausch fester, flüssiger oder gasförmiger Medien stattfinden kann.''' 

Dichtungen findet man in nahezu allen Bereichen des Alltags, ob in der Freizeit (z.B. Lenzstopfen beim Boot), im Sanitärbereich (z.B. Toilettenspülung), im Kfz-Bereich (z.B. Ventildeckel), Luftfahrt (z.B. Kraftstoffsystem), Maschinen (z.B. Hydrauliksystem), oder in anderen Bereichen. 
Genauso groß wie die Vielfältigkeit der Anwendungsbereiche, ist auch die Materialvielfalt der Dichtungswerkstoffe, worauf später noch eingegangen wird. 

Wem die folgenden "Grundinformationen" als Gesamtes noch nicht ausreichen, möchte ich bitten, sich an eine der unten genannten externen Links von Herstellern zu wenden, oder die folgende Seite, auf der sehr detaillierte Informationen zum Thema Dichtungen und Dichtungstechnik zu finden sind, aufzurufen: 
http://www.fachwissen-dichtungstechnik.de/Hauptseiten/inhalt.html

== Funktion und Wirkung ==
Grundsätzlich wird zwischen "'''statischen'''" und "'''dynamischen'''" Dichtungen unterschieden. 
Die erstgenannten sind Dichtungen zwischen ruhenden Bauteilen. Die Abdichtung erfolgt stets durch Berührungsdichtungen. Hierbei sind beide Räume, durch die Dichtung, vollkommen voneinander getrennt. 
Bei den dynamischen Dichtungen liegt eine Relativbewegung zwischen zwei Bauteilen vor. Die Dichtung kann mittels einer Berührungsdichtung oder durch einen schmalen Spalt zwischen den Dichtflächen realisiert werden. Im Allgemeinen ist eine hundertprozentige Dichtheit bei dynamischen Dichtungen nicht möglich, weswegen hierbei von einer "technischen Dichtheit" die Rede ist. Um es sich besser vorstellen zu können, veranschaulicht folgende Grafik die Undichtheitswege einer Dichtung: 
[[Bild:undichtheitswege.jpg|600px]] 
Wie aus der Grafik zu entnehmen ist, sind drei Undichtheitswege möglich:
#Zwischen Gehäuse und Dichtung
#Zwischen Welle (s. auch Thema: [[Achsen, Wellen und Zapfen]]) und Dichtung und
#Durch die Dichtung selbst (Diffusionsverluste)

Eine gewisse Leckage (Leckmengenrate oder Lässigkeit) ist auch gewollt, da dies den Verschleiß der Dichtung und der anderen Bauteile verringert. Durch die Leckage entsteht ein hauchdünner Film des verwendeten Mediums (s. auch Thema: [[Tribologie]]) auf den Bauteilen, der eine schmierende und kühlende Funktion besitzt. Die Leckmengenrate darf aber nicht zu groß sein, um die Wirtschaftlichkeit, Umweltverträglichkeit und die Funktionssicherheit zu gewährleisten.

Um eine funktionierende Dichtung zu erhalten, müssen die Dichtflächen aneinander, auf mindestens einer Dichtlinie, angepasst sein. Um dies zu erreichen spielen eine Menge Faktoren eine große Rolle, wie z.B. Oberflächenrauhheit, Form- und Lagetole-ranzen sowie die Oberflächenhärte. Außerdem ist zu beachten, dass sich die Ausgangsparameter während des Betriebes, durch Temperaturanstieg, Biegung, Verschleiß und Verunreinigung, ändern.

Doch woher weiß ich, welche Dichtung die richtige ist??? 
Grundsätzlich gibt es drei zu beachtende Kriterien, die für die Wahl der richtigen Dichtung maßgeblich sind: 
'''1. Konstruktive Vorgaben''' 
Wie verhalten sich meine abzudichtenden Bauteile zueinander? Bewegen sie sich zueinander oder nicht? 
Wie groß ist mein zur Verfügung stehender Einbauraum? 
'''2. Chemische und physikalische Belastungen''' 
Wie groß sind die möglicherweise vorherrschenden Druckverhältnisse? Und wie hoch die Temperaturen? 
Wie hoch sind die Verfahrgeschwindigkeiten der bewegten Bauteile zueinander und wie groß ist die auftretende Reibung? 
Welche Medien (ätzend, korrosiv, brennbar, umweltgefährdend...) werden im System geführt (s. auch Thema: [[Elemente zur Führung von Fluiden (Rohrleitungen)]])? 
'''3. Wirtschaftlichkeit und Montage''' 
Wieviele Dichtungen benötige ich und was kosten diese? 
Wie groß ist der Aufwand für die Gestaltung der Dichtverbindung? 
Wie groß ist der Wartungsaufwand, wenn die Dichtung ersetzt werden muss? 

Um diese drei Kriterien zu erfüllen, sind wichtige Eigenschaften, wie Temperaturbeständigkeit, die [[Härte]], [[Druckverformungsrest]], [[Elastizität]], chemische Widerstandsfähigkeit, Alterung, Gleitfähigkeit und Abriebverhalten von großer Bedeutung. Um sich einen Überblick über die verschiedenen Dichtungen und ihre Anwendungsbereiche zu bekommen, ist folgende Grafik eingefügt: 
[[Bild:Einteilung von Dichtungen.jpg|600px]] 
 
 
 
== Berührungsdichtungen zwischen ruhenden Bauteilen ==
Die statische Abdichtung kann mit oder ohne Dichtelement und als lösbare, bedingt lösbare oder unlösbare Verbindung ausgeführt sein.
=== Unlösbare Berührungsdichtungen ===
Als unlösbare Berührungsdichtungen, bezeichnet man Verbindungen, die nicht ohne den Werkstoff zu zerstören, lösbar sind. Zu den unlösbaren Berührungsdichtungen zählen Dichtschweißungen, Lötungen, Pressdichtungen, Schneidendichtungen und Verklebungen. (s. auch Themen: [[Schweißverbindungen]], [[Klebverbindungen]] und [[Lötverbindungen]])

=== Lösbare Dichtungen ===
Lösbare Berührungsdichtungen können konstruktiv so gestaltet werden, dass die volle Dichtpressung hauptsächlich durch äußere Kräfte erfolgt, was durch z.B. Schrauben (s. auch Thema: [[Schraubenverbindungen]]) realisiert werden kann. Eine andere Möglichkeit ist, dass der Betriebsdruck die bei der Montage leicht vorzuspannende Dichtung gegen die Dichtfläche drückt und so die volle Dichtpressung erzeugt (selbsttätige Dichtung). 
Lösbare Berührungsdichtungen ohne Dichtelement sind nur mit sehr hohen Anpresskräften und Oberflächengüten möglich. Hierfür müssen die Oberflächen geschliffen, geläppt oder tuschiert sein. Anwendungsbereiche sind Flanschverbindungen und Gehäuse, die hohen Drücken und Temperaturen ausgesetzt sind und geringe Dichtheitsanforderungen besitzen. Die Flansche müssen sehr verformungssteif mit vielen Schrauben (kleine Teilung s. [[Schraubenverbindungen]]) ausgeführt sein. Vorteilhaft aber sehr teuer sind Dichtleisten, die die Gegenfläche vor dem Anpressen nur linienförmig berühren. Vorteilhafte Bedingungen ergeben sich auch bei Hilfsdichtungen wie Öl oder Grafit, die die Mikrounebenheiten durch [[Adhäsion]] ausgleichen (Ventilsitze oder Armaturen).

Für '''Flächendichtungen''' wird ein "weiches" Dichtelement oder Dichtungsmaterial zwischen die abzudichtenden Flächen gebracht. Hierdurch können die erforderliche Anpresskraft und die erforderlichen Oberflächengüten wesentlich verringert werden. Als Dichtungstypen werden vorgeformte Dichtungen (z.B. aus Papier/Pappe, Kork, Gummi, Kunststoffe oder Faserstoffe), viskos aufgetragene Dichtungssysteme (z.B. Hylomar) oder integrierte elastomere Dichtungen verwendet. Die Auslegung der Dichtung ist in den Regelwerken [[DIN]] und [[AD 2000]]-Merkblättern meist ein Teil der Flanschauslegung und erfolgt mit Hilfe von Dichtungskennwerten. Diese Dichtungskennwerte beschreiben im Wesentlichen das Abdichtvermögen (Formänderungswiderstand und Stoffundurchlässigkeit), die Betriebsdruckbelastbarkeit und Rückfederung der Dichtung, die Kriechneigung, sowie die Temperatur- und chemische Beständigkeit.

Reicht die Beständigkeit der Dichtungen gegenüber den geführten Medien nicht aus, werden Mehrstoffdichtungen oder Metallweichstoffdichtungen verwendet, bei denen das elastische Dichtmaterial durch eine metallische Hülle geschützt wird oder metallische Einlagen ein stützende Funktion ausüben. 
Bei Flächendichtungen ist es wichtig, dass die Fügepartner, über die größere Kräfte (s. auch Thema: [[Festigkeitsberechnung]]) geleitet werden und zwischen denen die Abdichtung stattfinden soll, steife Flansche, ebene Oberflächen und einen möglichst gleichmäßigen Pressungsverlauf entlang der Dichtungslinie besitzen (s. Grafik hinter dem Link oder Skript auf externem Link). 
[[Media:Schraubenkraftwirklinie.doc]] 
http://www.ima.uni-stuttgart.de/dichtungstechnik/download.php

==== O-Ringe ====
[[Bild:O-ring01.gif|left]]
[[Bild:O-Ring.png|right|300px]]
'''O-Ringe''', oder auch Rundringe genannt, sind die am häufigsten eingesetzten Dichtelemente, die wohl schon jeder einmal gesehen hat. Dies ist durch ihre Vielseitigkeit zu erklären. O-Ringe werden sowohl als statische, als auch als dynamische Dichtung (bei mäßigen Geschwindigkeiten und begrenzten Drücken) eingesetzt. Als statische Dichtung können sie sehr hohen Drücken, von 1.000 bar und mehr, ausgesetzt sein. Im dynamischen Betrieb, wird meist ein zusätzlicher "Stützring" verwendet, der die Extrusion des O-Ringes, also das Einquetschen, verhindern soll (s. Bild).

Für die Aufnahme des O-Rings werden meistens rechteckige Nuten vorgesehen (wie auch aus der Grafik ersichtlich), deren Flächeninhalt etwa 25% größer als der Querschnitt des O-Rings sein sollte, wobei die Nuttiefe kleiner als der Durchmesser sein muss. Das Material der O-Ringe ist ein [[Elastomer]], dessen Zusammensetzung, nach herrschenden Betriebs- anforderungen (Temperatur, Medium, Druck), variiert.
* [http://o-ring.info/de/technisches%20handbuch/Technisches_Handbuch_O-Ringe_de.pdf Technisches Handbuch O-Ringe d. Fa. Eriks (PDF, 220 S.]
* [http://o-ring.info/de/qualitat-services/o-ring-nutrechner/ O-Ring-Nutberechnungsprogramm d. Fa. Eriks]

==== Hermetische Dichtungen ====

'''Hermetische Dichtungen''' sind Dichtungen mit einem hochelastischen Glied, meist ein Faltenbalg oder eine Membran, welche den Relativbewegungen der bewegten Maschinenteilen folgen kann. Sie werden zum abdichten von giftigen, explosiven oder sehr wertvollen Betriebsstoffen und als Vakuum- oder Schutzdichtung verwendet. Der Eine oder Andere kennt sie aus der Kfz-Technik als Gelenkmanschette am Achsgelenk.[[Bild:Faltenbalg.jpg|thumb|center|Bitte anklicken!]] 
Faltenbälge werden als Schutzdichtungen bei axialbeweglichen Schubstangen, Antriebs- oder Schaltgelenken, Spindeln usw. eingesetzt. Sie verhindern das Eindringen von Schmutz oder Wasser, sowie das Austreten von Schmiermitteln.

== Berührungsdichtungen zwischen relativ bewegten Bauteilen (dynamische Dichtungen)==

=== Dichtungen für Drehbewegungen ===
Die vorhandene Druckdifferenz während des Betriebes, ist die entscheidende Größe, wenn es um die Art der Dichtung geht. Bei sehr geringen Druckdifferenzen oder sogar Drucklosigkeit, werden Filzringe und Radialwellendichtringe verwendet. Bei radialen Dichtflächen kommen federnde Abdeckscheiben, V-Ringe oder axiale Laufringdichtungen zum Einsatz. Welche Dich- tung für welchen Anwendungszweck verwendet werden kann/sollte, ist aus den Konstruktionsrichtlinien für Lagerdichtungen im RM TB19-9a zu entnehmen. 
Bei Differenzdrücken, werden abgestützte Radialwellendichtringe mit verstärkter Dichtlippe, teure axiale Gleitringdichtungen oder Stopfbuchsen verwendet.
Bei '''Abdichtungen gegen radiale Flächen''', sind Radialwellendichtringe die am häufigsten verwendeten Dichtungen für öl- und fettgeschmierte Wälzlager. Die Querschnitte einiger Beispiele für Radial-Wellen- dichtringe sind in der folgenden Grafik aufgeführt: 
[[Bild:RWDR.jpg|600px|center]] 
 
 
Bei '''Abdichtungen gegen axiale Flächen''', sind federnde Abdeckscheiben bei Fettschmierung eine platzsparende Variante. Sie werden mit einem Innen- oder Außenring (je nach Lagergestaltung) festgespannt und legen sich leicht federnd gegen den anderen Ring. In der folgenden Grafik ist dies ersichtlich:
[[Bild:federnde Abdeckscheibe.jpg|600px]]
 
 

=== Dichtungen für Längsbewegung ohne oder mit Drehbewegung ===
Zu den Dichtungen für Längsbewegung mit oder ohne Drehbewegung zählen die Stopfbuchsen, Formdichtungen und Ringdichtungen. 
'''Stopfbuchsen''' sind die ältesten Dichtungen für bewegte Maschinenteile. Sie bestehen aus Weichstoffpackungen oder einzelnen elastischen Packungsringen, die einfach in einen Ringraum gestopft werden. Hierzu ein Bild: 
[[Bild:Stopfbuchse.jpg|500px]] 
 
 
'''Formdichtungen''' werden vorwiegend in der Pneumatik und Hydraulik angewendet und in Lippendichtungen und Kompaktdichtungen unterteilt. Ein paar Beispiele hierfür sind in folgender Grafik zu sehen: 
[[Bild:Formdichtungen.jpg|500px]] 
 
 
Zu den '''Ringdichtungen''' gehören Kolbenringe und PTFE-Ringe. 
Die Kolbenringe sind einfach geschlitzte Ringe aus normalerweise Sondergrauguss. Sie werden überwiegend in Verbrennungsmotoren und bei dynamisch hoch belasteten Kolben- und Stangendichtungen eingesetzt. Es gibt sie aber auch noch als Führungs- und Ölabstreifring. 
PTFE-Ringe bestehen aus einem Laufring, der von einem innen liegenden O-Ring angepresst wird. Diese Art der Dichtung ersetzt immer mehr die Manschettendichtungen, da hier kein "Stick-Slip Effekt" auftreten kann. Um nochmal ein Eindruck über die Anwendung zu bekommen, vier Beispiele: 
[[Bild:Beispiel1.jpg|500px]]
 
 
 

== Übungsaufgabe 1==
'''Übung 1: Wahl der richtigen Dichtung''' 
Für einen [[Winkelschleifer]], mit einer maximalen Drehzahl von '''n = 7500 U*min-1''', wird zur Abdichtung des Getriebes gegen Verunreinigung und zur Beibehaltung des Getriebefettes, eine passende, preiswerte Lagerdichtung für die Welle '''(d=10mm)''' benötigt. Suche mittels RM Tabellenbuch eine passende heraus. 
[[Bild:Winkelschleifer.jpg|500px]]

===[[Dichtungen: Lösungen]]===

== Berührungsfreie Dichtungen ==
Bei berührungsfreien Dichtungen macht man sich die Undurchlässigkeit enger Spalten zu nutze. Sie haben eine unbegrenzte Lebensdauer, aufgrund der Berührungslosigkeit. Allerdings ist bei dieser Dichtungsart mit höheren Leckverlusten, als bei Berührungsdichtungen, zu rechnen. Es gibt die berührungsfreien Schutzdichtungen und die Strömungsdichtungen. 
Die '''berührungsfreien Schutzdichtungen''' werden vorwiegend bei fettgeschmierten Lagern verwendet. Beispiele hierfür sind die einfache Spaltdichtung, die Rillendichtung und die Labyrinthdichtung (Grafik). 
[[Bild:Berührungsfreie Dichtungen.jpg|500px]] 
 
 
'''Strömungsdichtungen''' werden überwiegend bei Turboladern, Dampf- und Wasserturbinen, Gebläsen und Kreiselpumpen eingesetzt. Bei dieser Dichtungsart ist die Leckmengenrate am größten. Hierfür auch ein paar Beispiele: 
[[Bild:Strömungsdichtungen.jpg|500px]]

== Sonstiges ==
[[Media:katalog6.pdf]] Katalog der Firma J. Mettler & Co. über verschiedene Dichtungsarten 
[[Media:Metall_Ringe_D.pdf]] Katalog der Firma GFD über MetallO-Ringe und C-Ringe 
http://www.gfd-dichtungen.de/de/produkte/produkte.html

Wer in seinem Leben wirklich einmal in die Lage kommen sollte eine Dichtung auslegen zu müssen, sollte sich nicht scheuen die entsprechenden Hersteller zu kontaktieren. Hersteller haben meistens eine Service-Abteilung, die spezifische Kundenforderungen bearbeiten. Sprich: Von der Dichtungswahl, über die Berechnungen, bis zur Auslieferung.

== Literatur und Bildquellennachweis ==
Roloff/Matek Maschinenelemente 18. Auflage 
Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung 8. Auflage 
Roloff/Matek Maschinenelemente Tabellen 18. Auflage 

== Präsentationen ==
Präsentation im Fach "Entwicklung und Konstruktion" vom 11.12.2010 [[Media:Dichtungen.pptx]]
[[Media:Dimensionierung einer statischen Dichtung.doc]]
[[Media:Dimensionierung einer dynamischen Dichtung.doc]]

{{www}}
* [http://www.ima.uni-stuttgart.de/dichtungstechnik/download.php?d=1 Grundlehrgang Dichtungstechnik] von Prof. Haas, Uni Stuttgart (PDF, 38 S.)
http://www.fachwissen-dichtungstechnik.de/Hauptseiten/inhalt.html 
http://www.burgmann.com 
http://www.busakshamban.de 
http://www.elringklinger-kunststoff.de 
http://www.federal-mogul.com 
http://www.simrit.de 
http://www.loctite.com 
http://www.freudenberg.de 
http://www.parker.com 
http://www.ringfeder.de 
http://www.skf.de 
http://www.witzenmann.de 

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

Dichtungen

2011-01-09T10:27:29Z

TJ: /* Präsentationen */

[[Bild:O-ring01.gif|left]]

Das Thema Dichtungen umfasst weit mehr als nur O-Ringe oder Silikondichtmasse! 
Unter den folgenden Punkten findest Du umfangreiche Informationen rund um das Thema Dichtungen.

== Allgemeines ==

'''Definition:''' 
'''Dichtungen sind Elemente zum Trennen von zwei funktionsmäßig verschiedenen Räumen gleichen oder unterschiedlichen Druckes, damit kein Austausch fester, flüssiger oder gasförmiger Medien stattfinden kann.''' 

Dichtungen findet man in nahezu allen Bereichen des Alltags, ob in der Freizeit (z.B. Lenzstopfen beim Boot), im Sanitärbereich (z.B. Toilettenspülung), im Kfz-Bereich (z.B. Ventildeckel), Luftfahrt (z.B. Kraftstoffsystem), Maschinen (z.B. Hydrauliksystem), oder in anderen Bereichen. 
Genauso groß wie die Vielfältigkeit der Anwendungsbereiche, ist auch die Materialvielfalt der Dichtungswerkstoffe, worauf später noch eingegangen wird. 

Wem die folgenden "Grundinformationen" als Gesamtes noch nicht ausreichen, möchte ich bitten, sich an eine der unten genannten externen Links von Herstellern zu wenden, oder die folgende Seite, auf der sehr detaillierte Informationen zum Thema Dichtungen und Dichtungstechnik zu finden sind, aufzurufen: 
http://www.fachwissen-dichtungstechnik.de/Hauptseiten/inhalt.html

== Funktion und Wirkung ==
Grundsätzlich wird zwischen "'''statischen'''" und "'''dynamischen'''" Dichtungen unterschieden. 
Die erstgenannten sind Dichtungen zwischen ruhenden Bauteilen. Die Abdichtung erfolgt stets durch Berührungsdichtungen. Hierbei sind beide Räume, durch die Dichtung, vollkommen voneinander getrennt. 
Bei den dynamischen Dichtungen liegt eine Relativbewegung zwischen zwei Bauteilen vor. Die Dichtung kann mittels einer Berührungsdichtung oder durch einen schmalen Spalt zwischen den Dichtflächen realisiert werden. Im Allgemeinen ist eine hundertprozentige Dichtheit bei dynamischen Dichtungen nicht möglich, weswegen hierbei von einer "technischen Dichtheit" die Rede ist. Um es sich besser vorstellen zu können, veranschaulicht folgende Grafik die Undichtheitswege einer Dichtung: 
[[Bild:undichtheitswege.jpg|600px]] 
Wie aus der Grafik zu entnehmen ist, sind drei Undichtheitswege möglich:
#Zwischen Gehäuse und Dichtung
#Zwischen Welle (s. auch Thema: [[Achsen, Wellen und Zapfen]]) und Dichtung und
#Durch die Dichtung selbst (Diffusionsverluste)

Eine gewisse Leckage (Leckmengenrate oder Lässigkeit) ist auch gewollt, da dies den Verschleiß der Dichtung und der anderen Bauteile verringert. Durch die Leckage entsteht ein hauchdünner Film des verwendeten Mediums (s. auch Thema: [[Tribologie]]) auf den Bauteilen, der eine schmierende und kühlende Funktion besitzt. Die Leckmengenrate darf aber nicht zu groß sein, um die Wirtschaftlichkeit, Umweltverträglichkeit und die Funktionssicherheit zu gewährleisten.

Um eine funktionierende Dichtung zu erhalten, müssen die Dichtflächen aneinander, auf mindestens einer Dichtlinie, angepasst sein. Um dies zu erreichen spielen eine Menge Faktoren eine große Rolle, wie z.B. Oberflächenrauhheit, Form- und Lagetole-ranzen sowie die Oberflächenhärte. Außerdem ist zu beachten, dass sich die Ausgangsparameter während des Betriebes, durch Temperaturanstieg, Biegung, Verschleiß und Verunreinigung, ändern.

Doch woher weiß ich, welche Dichtung die richtige ist??? 
Grundsätzlich gibt es drei zu beachtende Kriterien, die für die Wahl der richtigen Dichtung maßgeblich sind: 
'''1. Konstruktive Vorgaben''' 
Wie verhalten sich meine abzudichtenden Bauteile zueinander? Bewegen sie sich zueinander oder nicht? 
Wie groß ist mein zur Verfügung stehender Einbauraum? 
'''2. Chemische und physikalische Belastungen''' 
Wie groß sind die möglicherweise vorherrschenden Druckverhältnisse? Und wie hoch die Temperaturen? 
Wie hoch sind die Verfahrgeschwindigkeiten der bewegten Bauteile zueinander und wie groß ist die auftretende Reibung? 
Welche Medien (ätzend, korrosiv, brennbar, umweltgefährdend...) werden im System geführt (s. auch Thema: [[Elemente zur Führung von Fluiden (Rohrleitungen)]])? 
'''3. Wirtschaftlichkeit und Montage''' 
Wieviele Dichtungen benötige ich und was kosten diese? 
Wie groß ist der Aufwand für die Gestaltung der Dichtverbindung? 
Wie groß ist der Wartungsaufwand, wenn die Dichtung ersetzt werden muss? 

Um diese drei Kriterien zu erfüllen, sind wichtige Eigenschaften, wie Temperaturbeständigkeit, die [[Härte]], [[Druckverformungsrest]], [[Elastizität]], chemische Widerstandsfähigkeit, Alterung, Gleitfähigkeit und Abriebverhalten von großer Bedeutung. Um sich einen Überblick über die verschiedenen Dichtungen und ihre Anwendungsbereiche zu bekommen, ist folgende Grafik eingefügt: 
[[Bild:Einteilung von Dichtungen.jpg|600px]] 
 
 
 
== Berührungsdichtungen zwischen ruhenden Bauteilen ==
Die statische Abdichtung kann mit oder ohne Dichtelement und als lösbare, bedingt lösbare oder unlösbare Verbindung ausgeführt sein.
=== Unlösbare Berührungsdichtungen ===
Als unlösbare Berührungsdichtungen, bezeichnet man Verbindungen, die nicht ohne den Werkstoff zu zerstören, lösbar sind. Zu den unlösbaren Berührungsdichtungen zählen Dichtschweißungen, Lötungen, Pressdichtungen, Schneidendichtungen und Verklebungen. (s. auch Themen: [[Schweißverbindungen]], [[Klebverbindungen]] und [[Lötverbindungen]])

=== Lösbare Dichtungen ===
Lösbare Berührungsdichtungen können konstruktiv so gestaltet werden, dass die volle Dichtpressung hauptsächlich durch äußere Kräfte erfolgt, was durch z.B. Schrauben (s. auch Thema: [[Schraubenverbindungen]]) realisiert werden kann. Eine andere Möglichkeit ist, dass der Betriebsdruck die bei der Montage leicht vorzuspannende Dichtung gegen die Dichtfläche drückt und so die volle Dichtpressung erzeugt (selbsttätige Dichtung). 
Lösbare Berührungsdichtungen ohne Dichtelement sind nur mit sehr hohen Anpresskräften und Oberflächengüten möglich. Hierfür müssen die Oberflächen geschliffen, geläppt oder tuschiert sein. Anwendungsbereiche sind Flanschverbindungen und Gehäuse, die hohen Drücken und Temperaturen ausgesetzt sind und geringe Dichtheitsanforderungen besitzen. Die Flansche müssen sehr verformungssteif mit vielen Schrauben (kleine Teilung s. [[Schraubenverbindungen]]) ausgeführt sein. Vorteilhaft aber sehr teuer sind Dichtleisten, die die Gegenfläche vor dem Anpressen nur linienförmig berühren. Vorteilhafte Bedingungen ergeben sich auch bei Hilfsdichtungen wie Öl oder Grafit, die die Mikrounebenheiten durch [[Adhäsion]] ausgleichen (Ventilsitze oder Armaturen).

Für '''Flächendichtungen''' wird ein "weiches" Dichtelement oder Dichtungsmaterial zwischen die abzudichtenden Flächen gebracht. Hierdurch können die erforderliche Anpresskraft und die erforderlichen Oberflächengüten wesentlich verringert werden. Als Dichtungstypen werden vorgeformte Dichtungen (z.B. aus Papier/Pappe, Kork, Gummi, Kunststoffe oder Faserstoffe), viskos aufgetragene Dichtungssysteme (z.B. Hylomar) oder integrierte elastomere Dichtungen verwendet. Die Auslegung der Dichtung ist in den Regelwerken [[DIN]] und [[AD 2000]]-Merkblättern meist ein Teil der Flanschauslegung und erfolgt mit Hilfe von Dichtungskennwerten. Diese Dichtungskennwerte beschreiben im Wesentlichen das Abdichtvermögen (Formänderungswiderstand und Stoffundurchlässigkeit), die Betriebsdruckbelastbarkeit und Rückfederung der Dichtung, die Kriechneigung, sowie die Temperatur- und chemische Beständigkeit.

Reicht die Beständigkeit der Dichtungen gegenüber den geführten Medien nicht aus, werden Mehrstoffdichtungen oder Metallweichstoffdichtungen verwendet, bei denen das elastische Dichtmaterial durch eine metallische Hülle geschützt wird oder metallische Einlagen ein stützende Funktion ausüben. 
Bei Flächendichtungen ist es wichtig, dass die Fügepartner, über die größere Kräfte (s. auch Thema: [[Festigkeitsberechnung]]) geleitet werden und zwischen denen die Abdichtung stattfinden soll, steife Flansche, ebene Oberflächen und einen möglichst gleichmäßigen Pressungsverlauf entlang der Dichtungslinie besitzen (s. Grafik hinter dem Link oder Skript auf externem Link). 
[[Media:Schraubenkraftwirklinie.doc]] 
http://www.ima.uni-stuttgart.de/dichtungstechnik/download.php

==== O-Ringe ====
[[Bild:O-ring01.gif|left]]
[[Bild:O-Ring.png|right|300px]]
'''O-Ringe''', oder auch Rundringe genannt, sind die am häufigsten eingesetzten Dichtelemente, die wohl schon jeder einmal gesehen hat. Dies ist durch ihre Vielseitigkeit zu erklären. O-Ringe werden sowohl als statische, als auch als dynamische Dichtung (bei mäßigen Geschwindigkeiten und begrenzten Drücken) eingesetzt. Als statische Dichtung können sie sehr hohen Drücken, von 1.000 bar und mehr, ausgesetzt sein. Im dynamischen Betrieb, wird meist ein zusätzlicher "Stützring" verwendet, der die Extrusion des O-Ringes, also das Einquetschen, verhindern soll (s. Bild).

Für die Aufnahme des O-Rings werden meistens rechteckige Nuten vorgesehen (wie auch aus der Grafik ersichtlich), deren Flächeninhalt etwa 25% größer als der Querschnitt des O-Rings sein sollte, wobei die Nuttiefe kleiner als der Durchmesser sein muss. Das Material der O-Ringe ist ein [[Elastomer]], dessen Zusammensetzung, nach herrschenden Betriebs- anforderungen (Temperatur, Medium, Druck), variiert.
* [http://o-ring.info/de/technisches%20handbuch/Technisches_Handbuch_O-Ringe_de.pdf Technisches Handbuch O-Ringe d. Fa. Eriks (PDF, 220 S.]
* [http://o-ring.info/de/qualitat-services/o-ring-nutrechner/ O-Ring-Nutberechnungsprogramm d. Fa. Eriks]

==== Hermetische Dichtungen ====

'''Hermetische Dichtungen''' sind Dichtungen mit einem hochelastischen Glied, meist ein Faltenbalg oder eine Membran, welche den Relativbewegungen der bewegten Maschinenteilen folgen kann. Sie werden zum abdichten von giftigen, explosiven oder sehr wertvollen Betriebsstoffen und als Vakuum- oder Schutzdichtung verwendet. Der Eine oder Andere kennt sie aus der Kfz-Technik als Gelenkmanschette am Achsgelenk.[[Bild:Faltenbalg.jpg|thumb|center|Bitte anklicken!]] 
Faltenbälge werden als Schutzdichtungen bei axialbeweglichen Schubstangen, Antriebs- oder Schaltgelenken, Spindeln usw. eingesetzt. Sie verhindern das Eindringen von Schmutz oder Wasser, sowie das Austreten von Schmiermitteln.

== Berührungsdichtungen zwischen relativ bewegten Bauteilen (dynamische Dichtungen)==

=== Dichtungen für Drehbewegungen ===
Die vorhandene Druckdifferenz während des Betriebes, ist die entscheidende Größe, wenn es um die Art der Dichtung geht. Bei sehr geringen Druckdifferenzen oder sogar Drucklosigkeit, werden Filzringe und Radialwellendichtringe verwendet. Bei radialen Dichtflächen kommen federnde Abdeckscheiben, V-Ringe oder axiale Laufringdichtungen zum Einsatz. Welche Dich- tung für welchen Anwendungszweck verwendet werden kann/sollte, ist aus den Konstruktionsrichtlinien für Lagerdichtungen im RM TB19-9a zu entnehmen. 
Bei Differenzdrücken, werden abgestützte Radialwellendichtringe mit verstärkter Dichtlippe, teure axiale Gleitringdichtungen oder Stopfbuchsen verwendet.
Bei '''Abdichtungen gegen radiale Flächen''', sind Radialwellendichtringe die am häufigsten verwendeten Dichtungen für öl- und fettgeschmierte Wälzlager. Die Querschnitte einiger Beispiele für Radial-Wellen- dichtringe sind in der folgenden Grafik aufgeführt: 
[[Bild:RWDR.jpg|600px|center]] 
 
 
Bei '''Abdichtungen gegen axiale Flächen''', sind federnde Abdeckscheiben bei Fettschmierung eine platzsparende Variante. Sie werden mit einem Innen- oder Außenring (je nach Lagergestaltung) festgespannt und legen sich leicht federnd gegen den anderen Ring. In der folgenden Grafik ist dies ersichtlich:
[[Bild:federnde Abdeckscheibe.jpg|600px]]
 
 

=== Dichtungen für Längsbewegung ohne oder mit Drehbewegung ===
Zu den Dichtungen für Längsbewegung mit oder ohne Drehbewegung zählen die Stopfbuchsen, Formdichtungen und Ringdichtungen. 
'''Stopfbuchsen''' sind die ältesten Dichtungen für bewegte Maschinenteile. Sie bestehen aus Weichstoffpackungen oder einzelnen elastischen Packungsringen, die einfach in einen Ringraum gestopft werden. Hierzu ein Bild: 
[[Bild:Stopfbuchse.jpg|500px]] 
 
 
'''Formdichtungen''' werden vorwiegend in der Pneumatik und Hydraulik angewendet und in Lippendichtungen und Kompaktdichtungen unterteilt. Ein paar Beispiele hierfür sind in folgender Grafik zu sehen: 
[[Bild:Formdichtungen.jpg|500px]] 
 
 
Zu den '''Ringdichtungen''' gehören Kolbenringe und PTFE-Ringe. 
Die Kolbenringe sind einfach geschlitzte Ringe aus normalerweise Sondergrauguss. Sie werden überwiegend in Verbrennungsmotoren und bei dynamisch hoch belasteten Kolben- und Stangendichtungen eingesetzt. Es gibt sie aber auch noch als Führungs- und Ölabstreifring. 
PTFE-Ringe bestehen aus einem Laufring, der von einem innen liegenden O-Ring angepresst wird. Diese Art der Dichtung ersetzt immer mehr die Manschettendichtungen, da hier kein "Stick-Slip Effekt" auftreten kann. Um nochmal ein Eindruck über die Anwendung zu bekommen, vier Beispiele: 
[[Bild:Beispiel1.jpg|500px]]
 
 
 

== Übungsaufgabe 1==
'''Übung 1: Wahl der richtigen Dichtung''' 
Für einen [[Winkelschleifer]], mit einer maximalen Drehzahl von '''n = 7500 U*min-1''', wird zur Abdichtung des Getriebes gegen Verunreinigung und zur Beibehaltung des Getriebefettes, eine passende, preiswerte Lagerdichtung für die Welle '''(d=10mm)''' benötigt. Suche mittels RM Tabellenbuch eine passende heraus. 
[[Bild:Winkelschleifer.jpg|500px]]

===[[Dichtungen: Lösungen]]===

== Berührungsfreie Dichtungen ==
Bei berührungsfreien Dichtungen macht man sich die Undurchlässigkeit enger Spalten zu nutze. Sie haben eine unbegrenzte Lebensdauer, aufgrund der Berührungslosigkeit. Allerdings ist bei dieser Dichtungsart mit höheren Leckverlusten, als bei Berührungsdichtungen, zu rechnen. Es gibt die berührungsfreien Schutzdichtungen und die Strömungsdichtungen. 
Die '''berührungsfreien Schutzdichtungen''' werden vorwiegend bei fettgeschmierten Lagern verwendet. Beispiele hierfür sind die einfache Spaltdichtung, die Rillendichtung und die Labyrinthdichtung (Grafik). 
[[Bild:Berührungsfreie Dichtungen.jpg|500px]] 
 
 
'''Strömungsdichtungen''' werden überwiegend bei Turboladern, Dampf- und Wasserturbinen, Gebläsen und Kreiselpumpen eingesetzt. Bei dieser Dichtungsart ist die Leckmengenrate am größten. Hierfür auch ein paar Beispiele: 
[[Bild:Strömungsdichtungen.jpg|500px]]

== Sonstiges ==
[[Media:katalog6.pdf]] Katalog der Firma J. Mettler & Co. über verschiedene Dichtungsarten 
[[Media:Metall_Ringe_D.pdf]] Katalog der Firma GFD über MetallO-Ringe und C-Ringe 
http://www.gfd-dichtungen.de/de/produkte/produkte.html

Wer in seinem Leben wirklich einmal in die Lage kommen sollte eine Dichtung auslegen zu müssen, sollte sich nicht scheuen die entsprechenden Hersteller zu kontaktieren. Hersteller haben meistens eine Service-Abteilung, die spezifische Kundenforderungen bearbeiten. Sprich: Von der Dichtungswahl, über die Berechnungen, bis zur Auslieferung.

== Literatur und Bildquellennachweis ==
Roloff/Matek Maschinenelemente 18. Auflage 
Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung 8. Auflage 
Roloff/Matek Maschinenelemente Tabellen 18. Auflage 

== Präsentationen ==
Präsentation im Fach "Entwicklung und Konstruktion" vom 11.12.2010
Dimensionierung einer statischen Dichtung
Dimensionierung einer dynamischen Dichtung

{{www}}
* [http://www.ima.uni-stuttgart.de/dichtungstechnik/download.php?d=1 Grundlehrgang Dichtungstechnik] von Prof. Haas, Uni Stuttgart (PDF, 38 S.)
http://www.fachwissen-dichtungstechnik.de/Hauptseiten/inhalt.html 
http://www.burgmann.com 
http://www.busakshamban.de 
http://www.elringklinger-kunststoff.de 
http://www.federal-mogul.com 
http://www.simrit.de 
http://www.loctite.com 
http://www.freudenberg.de 
http://www.parker.com 
http://www.ringfeder.de 
http://www.skf.de 
http://www.witzenmann.de 

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

Dichtungen

2011-01-09T10:25:57Z

TJ:

[[Bild:O-ring01.gif|left]]

Das Thema Dichtungen umfasst weit mehr als nur O-Ringe oder Silikondichtmasse! 
Unter den folgenden Punkten findest Du umfangreiche Informationen rund um das Thema Dichtungen.

== Allgemeines ==

'''Definition:''' 
'''Dichtungen sind Elemente zum Trennen von zwei funktionsmäßig verschiedenen Räumen gleichen oder unterschiedlichen Druckes, damit kein Austausch fester, flüssiger oder gasförmiger Medien stattfinden kann.''' 

Dichtungen findet man in nahezu allen Bereichen des Alltags, ob in der Freizeit (z.B. Lenzstopfen beim Boot), im Sanitärbereich (z.B. Toilettenspülung), im Kfz-Bereich (z.B. Ventildeckel), Luftfahrt (z.B. Kraftstoffsystem), Maschinen (z.B. Hydrauliksystem), oder in anderen Bereichen. 
Genauso groß wie die Vielfältigkeit der Anwendungsbereiche, ist auch die Materialvielfalt der Dichtungswerkstoffe, worauf später noch eingegangen wird. 

Wem die folgenden "Grundinformationen" als Gesamtes noch nicht ausreichen, möchte ich bitten, sich an eine der unten genannten externen Links von Herstellern zu wenden, oder die folgende Seite, auf der sehr detaillierte Informationen zum Thema Dichtungen und Dichtungstechnik zu finden sind, aufzurufen: 
http://www.fachwissen-dichtungstechnik.de/Hauptseiten/inhalt.html

== Funktion und Wirkung ==
Grundsätzlich wird zwischen "'''statischen'''" und "'''dynamischen'''" Dichtungen unterschieden. 
Die erstgenannten sind Dichtungen zwischen ruhenden Bauteilen. Die Abdichtung erfolgt stets durch Berührungsdichtungen. Hierbei sind beide Räume, durch die Dichtung, vollkommen voneinander getrennt. 
Bei den dynamischen Dichtungen liegt eine Relativbewegung zwischen zwei Bauteilen vor. Die Dichtung kann mittels einer Berührungsdichtung oder durch einen schmalen Spalt zwischen den Dichtflächen realisiert werden. Im Allgemeinen ist eine hundertprozentige Dichtheit bei dynamischen Dichtungen nicht möglich, weswegen hierbei von einer "technischen Dichtheit" die Rede ist. Um es sich besser vorstellen zu können, veranschaulicht folgende Grafik die Undichtheitswege einer Dichtung: 
[[Bild:undichtheitswege.jpg|600px]] 
Wie aus der Grafik zu entnehmen ist, sind drei Undichtheitswege möglich:
#Zwischen Gehäuse und Dichtung
#Zwischen Welle (s. auch Thema: [[Achsen, Wellen und Zapfen]]) und Dichtung und
#Durch die Dichtung selbst (Diffusionsverluste)

Eine gewisse Leckage (Leckmengenrate oder Lässigkeit) ist auch gewollt, da dies den Verschleiß der Dichtung und der anderen Bauteile verringert. Durch die Leckage entsteht ein hauchdünner Film des verwendeten Mediums (s. auch Thema: [[Tribologie]]) auf den Bauteilen, der eine schmierende und kühlende Funktion besitzt. Die Leckmengenrate darf aber nicht zu groß sein, um die Wirtschaftlichkeit, Umweltverträglichkeit und die Funktionssicherheit zu gewährleisten.

Um eine funktionierende Dichtung zu erhalten, müssen die Dichtflächen aneinander, auf mindestens einer Dichtlinie, angepasst sein. Um dies zu erreichen spielen eine Menge Faktoren eine große Rolle, wie z.B. Oberflächenrauhheit, Form- und Lagetole-ranzen sowie die Oberflächenhärte. Außerdem ist zu beachten, dass sich die Ausgangsparameter während des Betriebes, durch Temperaturanstieg, Biegung, Verschleiß und Verunreinigung, ändern.

Doch woher weiß ich, welche Dichtung die richtige ist??? 
Grundsätzlich gibt es drei zu beachtende Kriterien, die für die Wahl der richtigen Dichtung maßgeblich sind: 
'''1. Konstruktive Vorgaben''' 
Wie verhalten sich meine abzudichtenden Bauteile zueinander? Bewegen sie sich zueinander oder nicht? 
Wie groß ist mein zur Verfügung stehender Einbauraum? 
'''2. Chemische und physikalische Belastungen''' 
Wie groß sind die möglicherweise vorherrschenden Druckverhältnisse? Und wie hoch die Temperaturen? 
Wie hoch sind die Verfahrgeschwindigkeiten der bewegten Bauteile zueinander und wie groß ist die auftretende Reibung? 
Welche Medien (ätzend, korrosiv, brennbar, umweltgefährdend...) werden im System geführt (s. auch Thema: [[Elemente zur Führung von Fluiden (Rohrleitungen)]])? 
'''3. Wirtschaftlichkeit und Montage''' 
Wieviele Dichtungen benötige ich und was kosten diese? 
Wie groß ist der Aufwand für die Gestaltung der Dichtverbindung? 
Wie groß ist der Wartungsaufwand, wenn die Dichtung ersetzt werden muss? 

Um diese drei Kriterien zu erfüllen, sind wichtige Eigenschaften, wie Temperaturbeständigkeit, die [[Härte]], [[Druckverformungsrest]], [[Elastizität]], chemische Widerstandsfähigkeit, Alterung, Gleitfähigkeit und Abriebverhalten von großer Bedeutung. Um sich einen Überblick über die verschiedenen Dichtungen und ihre Anwendungsbereiche zu bekommen, ist folgende Grafik eingefügt: 
[[Bild:Einteilung von Dichtungen.jpg|600px]] 
 
 
 
== Berührungsdichtungen zwischen ruhenden Bauteilen ==
Die statische Abdichtung kann mit oder ohne Dichtelement und als lösbare, bedingt lösbare oder unlösbare Verbindung ausgeführt sein.
=== Unlösbare Berührungsdichtungen ===
Als unlösbare Berührungsdichtungen, bezeichnet man Verbindungen, die nicht ohne den Werkstoff zu zerstören, lösbar sind. Zu den unlösbaren Berührungsdichtungen zählen Dichtschweißungen, Lötungen, Pressdichtungen, Schneidendichtungen und Verklebungen. (s. auch Themen: [[Schweißverbindungen]], [[Klebverbindungen]] und [[Lötverbindungen]])

=== Lösbare Dichtungen ===
Lösbare Berührungsdichtungen können konstruktiv so gestaltet werden, dass die volle Dichtpressung hauptsächlich durch äußere Kräfte erfolgt, was durch z.B. Schrauben (s. auch Thema: [[Schraubenverbindungen]]) realisiert werden kann. Eine andere Möglichkeit ist, dass der Betriebsdruck die bei der Montage leicht vorzuspannende Dichtung gegen die Dichtfläche drückt und so die volle Dichtpressung erzeugt (selbsttätige Dichtung). 
Lösbare Berührungsdichtungen ohne Dichtelement sind nur mit sehr hohen Anpresskräften und Oberflächengüten möglich. Hierfür müssen die Oberflächen geschliffen, geläppt oder tuschiert sein. Anwendungsbereiche sind Flanschverbindungen und Gehäuse, die hohen Drücken und Temperaturen ausgesetzt sind und geringe Dichtheitsanforderungen besitzen. Die Flansche müssen sehr verformungssteif mit vielen Schrauben (kleine Teilung s. [[Schraubenverbindungen]]) ausgeführt sein. Vorteilhaft aber sehr teuer sind Dichtleisten, die die Gegenfläche vor dem Anpressen nur linienförmig berühren. Vorteilhafte Bedingungen ergeben sich auch bei Hilfsdichtungen wie Öl oder Grafit, die die Mikrounebenheiten durch [[Adhäsion]] ausgleichen (Ventilsitze oder Armaturen).

Für '''Flächendichtungen''' wird ein "weiches" Dichtelement oder Dichtungsmaterial zwischen die abzudichtenden Flächen gebracht. Hierdurch können die erforderliche Anpresskraft und die erforderlichen Oberflächengüten wesentlich verringert werden. Als Dichtungstypen werden vorgeformte Dichtungen (z.B. aus Papier/Pappe, Kork, Gummi, Kunststoffe oder Faserstoffe), viskos aufgetragene Dichtungssysteme (z.B. Hylomar) oder integrierte elastomere Dichtungen verwendet. Die Auslegung der Dichtung ist in den Regelwerken [[DIN]] und [[AD 2000]]-Merkblättern meist ein Teil der Flanschauslegung und erfolgt mit Hilfe von Dichtungskennwerten. Diese Dichtungskennwerte beschreiben im Wesentlichen das Abdichtvermögen (Formänderungswiderstand und Stoffundurchlässigkeit), die Betriebsdruckbelastbarkeit und Rückfederung der Dichtung, die Kriechneigung, sowie die Temperatur- und chemische Beständigkeit.

Reicht die Beständigkeit der Dichtungen gegenüber den geführten Medien nicht aus, werden Mehrstoffdichtungen oder Metallweichstoffdichtungen verwendet, bei denen das elastische Dichtmaterial durch eine metallische Hülle geschützt wird oder metallische Einlagen ein stützende Funktion ausüben. 
Bei Flächendichtungen ist es wichtig, dass die Fügepartner, über die größere Kräfte (s. auch Thema: [[Festigkeitsberechnung]]) geleitet werden und zwischen denen die Abdichtung stattfinden soll, steife Flansche, ebene Oberflächen und einen möglichst gleichmäßigen Pressungsverlauf entlang der Dichtungslinie besitzen (s. Grafik hinter dem Link oder Skript auf externem Link). 
[[Media:Schraubenkraftwirklinie.doc]] 
http://www.ima.uni-stuttgart.de/dichtungstechnik/download.php

==== O-Ringe ====
[[Bild:O-ring01.gif|left]]
[[Bild:O-Ring.png|right|300px]]
'''O-Ringe''', oder auch Rundringe genannt, sind die am häufigsten eingesetzten Dichtelemente, die wohl schon jeder einmal gesehen hat. Dies ist durch ihre Vielseitigkeit zu erklären. O-Ringe werden sowohl als statische, als auch als dynamische Dichtung (bei mäßigen Geschwindigkeiten und begrenzten Drücken) eingesetzt. Als statische Dichtung können sie sehr hohen Drücken, von 1.000 bar und mehr, ausgesetzt sein. Im dynamischen Betrieb, wird meist ein zusätzlicher "Stützring" verwendet, der die Extrusion des O-Ringes, also das Einquetschen, verhindern soll (s. Bild).

Für die Aufnahme des O-Rings werden meistens rechteckige Nuten vorgesehen (wie auch aus der Grafik ersichtlich), deren Flächeninhalt etwa 25% größer als der Querschnitt des O-Rings sein sollte, wobei die Nuttiefe kleiner als der Durchmesser sein muss. Das Material der O-Ringe ist ein [[Elastomer]], dessen Zusammensetzung, nach herrschenden Betriebs- anforderungen (Temperatur, Medium, Druck), variiert.
* [http://o-ring.info/de/technisches%20handbuch/Technisches_Handbuch_O-Ringe_de.pdf Technisches Handbuch O-Ringe d. Fa. Eriks (PDF, 220 S.]
* [http://o-ring.info/de/qualitat-services/o-ring-nutrechner/ O-Ring-Nutberechnungsprogramm d. Fa. Eriks]

==== Hermetische Dichtungen ====

'''Hermetische Dichtungen''' sind Dichtungen mit einem hochelastischen Glied, meist ein Faltenbalg oder eine Membran, welche den Relativbewegungen der bewegten Maschinenteilen folgen kann. Sie werden zum abdichten von giftigen, explosiven oder sehr wertvollen Betriebsstoffen und als Vakuum- oder Schutzdichtung verwendet. Der Eine oder Andere kennt sie aus der Kfz-Technik als Gelenkmanschette am Achsgelenk.[[Bild:Faltenbalg.jpg|thumb|center|Bitte anklicken!]] 
Faltenbälge werden als Schutzdichtungen bei axialbeweglichen Schubstangen, Antriebs- oder Schaltgelenken, Spindeln usw. eingesetzt. Sie verhindern das Eindringen von Schmutz oder Wasser, sowie das Austreten von Schmiermitteln.

== Berührungsdichtungen zwischen relativ bewegten Bauteilen (dynamische Dichtungen)==

=== Dichtungen für Drehbewegungen ===
Die vorhandene Druckdifferenz während des Betriebes, ist die entscheidende Größe, wenn es um die Art der Dichtung geht. Bei sehr geringen Druckdifferenzen oder sogar Drucklosigkeit, werden Filzringe und Radialwellendichtringe verwendet. Bei radialen Dichtflächen kommen federnde Abdeckscheiben, V-Ringe oder axiale Laufringdichtungen zum Einsatz. Welche Dich- tung für welchen Anwendungszweck verwendet werden kann/sollte, ist aus den Konstruktionsrichtlinien für Lagerdichtungen im RM TB19-9a zu entnehmen. 
Bei Differenzdrücken, werden abgestützte Radialwellendichtringe mit verstärkter Dichtlippe, teure axiale Gleitringdichtungen oder Stopfbuchsen verwendet.
Bei '''Abdichtungen gegen radiale Flächen''', sind Radialwellendichtringe die am häufigsten verwendeten Dichtungen für öl- und fettgeschmierte Wälzlager. Die Querschnitte einiger Beispiele für Radial-Wellen- dichtringe sind in der folgenden Grafik aufgeführt: 
[[Bild:RWDR.jpg|600px|center]] 
 
 
Bei '''Abdichtungen gegen axiale Flächen''', sind federnde Abdeckscheiben bei Fettschmierung eine platzsparende Variante. Sie werden mit einem Innen- oder Außenring (je nach Lagergestaltung) festgespannt und legen sich leicht federnd gegen den anderen Ring. In der folgenden Grafik ist dies ersichtlich:
[[Bild:federnde Abdeckscheibe.jpg|600px]]
 
 

=== Dichtungen für Längsbewegung ohne oder mit Drehbewegung ===
Zu den Dichtungen für Längsbewegung mit oder ohne Drehbewegung zählen die Stopfbuchsen, Formdichtungen und Ringdichtungen. 
'''Stopfbuchsen''' sind die ältesten Dichtungen für bewegte Maschinenteile. Sie bestehen aus Weichstoffpackungen oder einzelnen elastischen Packungsringen, die einfach in einen Ringraum gestopft werden. Hierzu ein Bild: 
[[Bild:Stopfbuchse.jpg|500px]] 
 
 
'''Formdichtungen''' werden vorwiegend in der Pneumatik und Hydraulik angewendet und in Lippendichtungen und Kompaktdichtungen unterteilt. Ein paar Beispiele hierfür sind in folgender Grafik zu sehen: 
[[Bild:Formdichtungen.jpg|500px]] 
 
 
Zu den '''Ringdichtungen''' gehören Kolbenringe und PTFE-Ringe. 
Die Kolbenringe sind einfach geschlitzte Ringe aus normalerweise Sondergrauguss. Sie werden überwiegend in Verbrennungsmotoren und bei dynamisch hoch belasteten Kolben- und Stangendichtungen eingesetzt. Es gibt sie aber auch noch als Führungs- und Ölabstreifring. 
PTFE-Ringe bestehen aus einem Laufring, der von einem innen liegenden O-Ring angepresst wird. Diese Art der Dichtung ersetzt immer mehr die Manschettendichtungen, da hier kein "Stick-Slip Effekt" auftreten kann. Um nochmal ein Eindruck über die Anwendung zu bekommen, vier Beispiele: 
[[Bild:Beispiel1.jpg|500px]]
 
 
 

== Übungsaufgabe 1==
'''Übung 1: Wahl der richtigen Dichtung''' 
Für einen [[Winkelschleifer]], mit einer maximalen Drehzahl von '''n = 7500 U*min-1''', wird zur Abdichtung des Getriebes gegen Verunreinigung und zur Beibehaltung des Getriebefettes, eine passende, preiswerte Lagerdichtung für die Welle '''(d=10mm)''' benötigt. Suche mittels RM Tabellenbuch eine passende heraus. 
[[Bild:Winkelschleifer.jpg|500px]]

===[[Dichtungen: Lösungen]]===

== Berührungsfreie Dichtungen ==
Bei berührungsfreien Dichtungen macht man sich die Undurchlässigkeit enger Spalten zu nutze. Sie haben eine unbegrenzte Lebensdauer, aufgrund der Berührungslosigkeit. Allerdings ist bei dieser Dichtungsart mit höheren Leckverlusten, als bei Berührungsdichtungen, zu rechnen. Es gibt die berührungsfreien Schutzdichtungen und die Strömungsdichtungen. 
Die '''berührungsfreien Schutzdichtungen''' werden vorwiegend bei fettgeschmierten Lagern verwendet. Beispiele hierfür sind die einfache Spaltdichtung, die Rillendichtung und die Labyrinthdichtung (Grafik). 
[[Bild:Berührungsfreie Dichtungen.jpg|500px]] 
 
 
'''Strömungsdichtungen''' werden überwiegend bei Turboladern, Dampf- und Wasserturbinen, Gebläsen und Kreiselpumpen eingesetzt. Bei dieser Dichtungsart ist die Leckmengenrate am größten. Hierfür auch ein paar Beispiele: 
[[Bild:Strömungsdichtungen.jpg|500px]]

== Sonstiges ==
[[Media:katalog6.pdf]] Katalog der Firma J. Mettler & Co. über verschiedene Dichtungsarten 
[[Media:Metall_Ringe_D.pdf]] Katalog der Firma GFD über MetallO-Ringe und C-Ringe 
http://www.gfd-dichtungen.de/de/produkte/produkte.html

Wer in seinem Leben wirklich einmal in die Lage kommen sollte eine Dichtung auslegen zu müssen, sollte sich nicht scheuen die entsprechenden Hersteller zu kontaktieren. Hersteller haben meistens eine Service-Abteilung, die spezifische Kundenforderungen bearbeiten. Sprich: Von der Dichtungswahl, über die Berechnungen, bis zur Auslieferung.

== Literatur und Bildquellennachweis ==
Roloff/Matek Maschinenelemente 18. Auflage 
Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung 8. Auflage 
Roloff/Matek Maschinenelemente Tabellen 18. Auflage 

== Präsentationen ==
Präsentation im Fach "Entwicklung und Konstruktion" vom 11.12.2010
Dimensionierung einer statischen Dichtung
Dimensionierung einer dynamischen Dichtung

{{www}}
* [http://www.ima.uni-stuttgart.de/dichtungstechnik/download.php?d=1 Grundlehrgang Dichtungstechnik] von Prof. Haas, Uni Stuttgart (PDF, 38 S.)
http://www.fachwissen-dichtungstechnik.de/Hauptseiten/inhalt.html 
http://www.burgmann.com 
http://www.busakshamban.de 
http://www.elringklinger-kunststoff.de 
http://www.federal-mogul.com 
http://www.simrit.de 
http://www.loctite.com 
http://www.freudenberg.de 
http://www.parker.com 
http://www.ringfeder.de 
http://www.skf.de 
http://www.witzenmann.de 

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

Datei:Dichtungen.pptx

2011-01-09T10:21:25Z

TJ:

Benutzer:TJ

2011-01-09T09:54:17Z

TJ:

== Thomas Jennert ==

<div style="text-align: right;">
'''Innovation ist alles'''
</div>
[[Bild:Rad71667.JPG|right|500x500px]]'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen meiner Seite...'''

Ich habe am 11.12.2010 das Thema [[Dichtungen]] vorgestellt. Verspührt ihr jetzt ein unbändiges Interesse euch in Sachen Dichtungen zu informieren, dann könnt ihr meine Päsentation vom 11.12.2010 am Ende der Dichtungsseite anklicken. Zusätzlich hab ich noch zwei kleine Berechnungen hinterlegt. Viel Spass damit. 

== Mein Beitrag im bs-Wiki ==
*[[Auftragstechniken]]
*[[Dichtungen]]

Benutzer Diskussion:TJ

2011-01-09T09:41:18Z

TJ:

[[Bild:Jennert.JPG]] Das ist er unser Thomas --[[Benutzer:DerBlonde|DerBlonde]] 20:06, 7. Dez. 2010 (CET)

Datei:Rad71667.JPG

2010-08-27T04:30:44Z

TJ: Man muss sich nur was einfallen lassen!

Man muss sich nur was einfallen lassen!

2009-04-17T16:42:41Z

TJ:

Auftragstechniken

2009-04-17T16:42:05Z

TJ:

{{Baustelle}}
<div style="text-align: right;">
Auftrag von Lotion auf Flies
</div>
[[Bild:Signature-03.jpg|thump|right|500x500px]]
== Einleitung ==
Grundsätzlich sind Auftragstechniken nötig um einen eher formlosen Stoff auf einen Trägermaterial auzutragen. Ziele sind die Eigenschaften des Grundmaterials entscheidend zu verbessern (z.B. Beschichtung von Wendescheidplatten) oder den Korrosionswiderstand zu erhöhen ( Farbauftrag, Verzinken). Dabei kann es sich um eine dünne Schicht oder eine dicke Schicht handeln, die Unterscheidung ist nicht genau definiert und orientiert sich am Beschichtungsverfahren und Anwendungszweck. Zum Beispiel werden Kunstsoffe auf ein Trägermaterial aufgebracht die dann als Haftkleber, Dichtung oder Dämmung fungieren.
Auftragstechniken werden in chemische, mechanische, thermische und thermomechanische Verfahren eingeteilt.
Man kann Auftragsverfahren auch nach dem Ausgangszustand des aufzubringenden Materials unterscheiden. (gasförmig, flüssig, gelöst, fest)

== gasförmige Form ==
[[Bild:PVD-Verfahren.jpg|thump|right|PVD-Verfahren]]
=== Chemische Gasphasenabscheidung (CVD) ===
Das CVD-Verfahren gehört zur Gruppe der vakuumbasierten Beschichtungsverfahren. An der
erhitzten Oberfläche eines Substrates wird aufgrund einer chemischen Reaktion aus der Gasphase
eine Feststoffkomponente abgeschieden. Angewendet wird es bei der Herstellung
von mikroelektronischen Bauelementen.

=== Physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) ===
PVD gehört ebenso zur Gruppe der vakuumbasierten Beschichtungsverfahren, bei dem im Gegensatz
zu CVD-Verfahren die Schicht direkt durch Kondensation eines Materialdampfes des
Ausgangsmaterials gebildet wird. Vor allem im Bereich der spanenden Bearbeitung werden
inzwischen größtenteils Werkzeuge aus beschichteten Schneidstoffen eingesetzt.

== flüssige Form ==
=== Lackieren ===
Das Spritzlackieren ist ein Verfahren zur Beschichtung von Oberflächen mit Lack. Dabei
wird der Lack meist durch Druckluft(2-6 bar) beim Austritt aus einer Düse mit einer
Spritzpistole zerstäubt. Man verwendet Lacke an, um Gegenstände zu schützen oder um einen
bestimmten Farbeffekt zu erzielen.
[[Bild:Elektrotauchlakieren.jpg|thump|right|PVD-Verfahren]]
=== Elektrotauchlackieren ===
Das Grundprinzip des Elektrotauchlackierens besteht darin, wasserlösliche Bindemittel an der
Oberfläche des als Elektrode geschalteten Lackiergutes auszusiedeln um so einen
geschlossenen, haftenden Lackfilm zu erzeugen. Meistens wird dies Verfahren in der
Autoindustrie verwendet, um z.B. ganze Karosserien gleichmäßig mit Lack zu überziehen.
=== Plastifizieren ===
Unter Plastifizieren versteht man das Beschichten eines Gegenstands mit einer Schutzschicht
aus Plastik. Erreicht wird es mit Extrudermaschinen,in denen thermisch weichgemachte
Kunststoffe den Werkstoff umhüllen. Zum Beispiel Metallgegenstände und Drähte werden
plastifiziert um sie vor Rost zu schützen.
=== Schmelztauchen ===
Hierbei wird ein Werkstück aus einem höher schmelzenden Metall vollständig in ein
schmelzflüssiges Bad eines niedriger schmelzenden Metalls eingetaucht. Beim Herausheben des
Werkstücks aus dem schmelzflüssigen Bad haftet das flüssige Metall an dem Werkstück und bildet
bei der Abkühlung einen festen metallischen Überzug. Zum Beispiel das verzinnen der Kontakte
von elektronischen Bauelementen.
=== Emaillieren ===
Die Emaille bezeichnet eine Masse die meist aus Silikaten und Oxiden bestehend. Die durch
Schmelzen, auf Metall aufgebracht, in meist glasig erstarrter Form hergestellt wird. Bei
Sanitärartikeln oder bei Strassenschildern kommt die Emaille zur Anwendung.

== gelöste Form ==
[[Bild:Galvanisieren.gif|thump|right|PVD-Verfahren]]
=== Galvanisieren ===
Unter galvanisieren versteht man die elektrochemische Abscheidung von metallischen
Niederschlägen auf Gegenstände. Bei der Galvanik wird durch ein elektrolytisches Bad Strom
geschickt. Am Pluspol (Anode) befindet sich das Metall, das aufgebracht werden soll (z. B.
Kupfer oder Nickel), am Minuspol (Kathode) der zu beschichtende Gegenstand. Der elektrische
Strom löst dabei Metallionen von der Verbrauchselektrode ab und lagert sie durch Reduktion
auf der Ware ab. Im Stahlbau wir es häufig als Korrosionsschutz angewendet.
=== Phosphatieren ===
Durch die chemische Reaktionen von metallischen Oberflächen mit wässrigen Phosphat-Lösungen
bildet sich eine sogenannte Konversionsschicht aus fest haftenden Metallphosphaten aus. Die
Phosphatierung wird meist bei Stahl angewandt, kann aber auch für verzinkte oder cadmierte
Stähle und Aluminium verwendet werden. Hauptanwendungsbereiche sind Korrosionsschutz,
Haftvermittlung, Reib- und Verschleissminderung sowie elektrische Isolation.

== feste Form ==
=== Pulverbeschichten ===
Das Pulverbeschichten ist ein Beschichtungsverfahren, bei dem ein elektrisch leitfähiger
Werkstoff mit Pulverlack(Epoxid-, Polyesterharzen) beschichtet und danach eingebrand wird. Bei industriell verwendeten Pulverlacken liegen die Einbrenntemperaturen meist zwischen 140
und 200 °C. Das Verfahren wird vorwiegend zur Beschichtung von Metalloberflächen verwendet.
=== Plasma-Pulver-Auftragschweißen ===
Das Plasma-Pulver-Auftragschweißen ist ein thermisches Beschichtungsverfahren zur
Oberflächenbehandlung. Bei diesem Schweißverfahren wird eine Schutzschicht metallurgisch
mit dem Grundmaterial (z. B. niedriglegierter Stahl) verbunden. Das Auftragschweißen wird
für verschleißbeständige Schichten auf ein Grundmaterial genutzt.
=== Thermisches Spritzen ===
Beim Verfahren des Thermischen Spritzens werden Spritzzusätze, innerhalb eines Spritzbrenners,
in einem Lichtbogen aufgeschmolzen, in einem Gasstrom in Form von Spritzpartikeln beschleunigt
und auf die Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils geschleudert. Die Bauteiloberfläche
wird dabei nur in geringem Maße thermisch belastet. Anwendung findet dieses Prinzip bei der
Beschichtung metallischer und nichtmetallischer Werkstoffe mit Metallen, oxidkeramischen
Werkstoffen und carbidischen Werkstoffen zum Zwecke der Veränderung von
Oberflächeneigenschaften.(Schneidkeramiken)
=== Statischer Auftrag ===
[[Bild:|thump|right|PVD-Verfahren]]

== Quellennachweis ==
Literatur:Nordsonarchiv,Wikipedia

BILD:(1) Nordson
BILD:(2) pvd/www.trumpf.com

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

Datei:Sprahkammer.JPG

2009-04-17T16:36:44Z

TJ:

2009-04-05T10:20:22Z

TJ:

<includeonly>All rights reversed - reprint what you like.
Sprich: bei Quellenangabe freie Verwendung.</includeonly>
{{Baustelle}}

=== Prolog ===

== Einteilung der [[Umformverfahren]] nach dem [[Spannung]]szustand ==
DIN 8582:

[[Bild:Umformen_1.png]]''Abbildung 1''

Zu den wichtigsten [[Verfahren]] der [[Blech]]umformung gehören [[Tiefziehen]] und Streckziehen. Mit diesen Verfahren werden
diverse
Produkte für die unterschiedlichsten Anwendungsgebiete hergestellt:

* [[Automobil]]industrie –> Türen, Hauben, Kotflügel
* Hausgeräteindustrie –> Spühlbecken, Abzugshauben, Gefriergeräte
* Nahrungsmittelindustrie -> Kochtöpfe, Joghurtbecher, Konserven
* Sonstige Industriebereiche -> Badewannen, Kapseln für Gasflaschen

=== Verfahren der Blechumformung ===

== Anwendung des Verfahrens Tiefziehen ==

Tiefziehen ist laut Definition nach [[DIN 8584]] das Zugdruckumformen eines ebenen Blechzuschnittes in einen einseitig offenen
Hohlkörper aller [[Formen]] ohne gewollte Änderung der Blechdicke, die Wanddicke entspricht der Bodendicke.
Beim Tiefziehen im Erstzug entsteht aus dem zugeschnittenen ebenen Blech (ugs. [[Ronde]]) das Ziehteil in einem einzigen
[[Prozess]]schritt. Bei größeren Formänderungen erfolgt der Umformprozess im Weiterzug des im Erstzug Hergestellten Bauteils.

=== Umformvorgang und Spannungsverteilung ===

== Die einzelnen [[Phase]]n beim Ziehvorgang ==

[[Bild:Umformen_2.jpg]]''Abbildung 2''

* die Ronde wird auf der Ziehmatrize zentrisch aufgelegt
* der Niederhalter drückt die Ronde fest auf die Ziehmatrize
* der Niederhalter drückt die Ronde fest auf die Ziehmatrize
* der Ziehstempel zieht die Ronde durch die Öffnung der Ziehmatrize, dadurch wird der äußere Durchmesser der Ronde immer
mehr verkleinert. Bis die Ronde vollständig zum Hohlkörper umgeformt ist
* Soll am Hohlkörper ein Kragen verbleiben, so müsste der Tiefzug begrenzt werden.

=== Entstehung der charakteristischen Dreiecke ===

[[Bild:Umformen_3.jpg]]''Abbildung 3''

Formt man einen Hohlkörper in eine Ronde zurück, dann ergibt sich das der Boden des Napfes mit seinem [[Radius]] '''rn''' unverändert erhalten bleibt. Sich der Mantel (auch Zarge) des Hohlteils aus einer Vielzahl von Rechtecken der Breite '''b'''
und der Länge '''(ra – rn)''' gebildet werden und zwischen den Rechtecken Dreiecksflächen, den sog.
''„charaktarischen Dreiecksflächen“'' entstehen.

{{Sprungmarke Umformen}}

==== Folge der charakteristischen Dreiecke ====

Überschüssiger [[Werkstoff]] geht nicht verloren, würde aber ohne einen Niederhalter zur Faltenbildung führen. Da ein
ausweichen
des Werkstoffes nicht möglich ist, wird das Blech zwischen Niederhalter und Ziehring gestaucht, zwischen Ziehring und Stempel
wieder gestreckt. Zu beachten ist das die Niederhalterkraft außer der eigentlichen Ziehkraft zusätzlich aufgebracht werden muss.
Dies führt zur Erhöhung der gesamt Ziehkraft.

Die Ziehkraft wird vom [[Material]]querschnitt des [[Werkstück]] übertragen und zwar zunächst in Boden nähe. Im fortlaufenden
Ziehvorgang erfolgt diese [[Kraft]] auch auf den zylindrischen Teil in Bodennähe. Dadurch erfolgt eine Schwächung, kein Verlust,
des
Materialquerschnittes in Bodennähe

[[Bild:Umformen_4.jpg]]''Abbildung 4''

=== Spannungsverteilung ===

[[Tangential]]e Stauchung σt Entsteht durch das wandern des Werkstoffes zu immer kleineren Durchmessern. Radiale
[[Zugspannung]]
σr entsteht durch die [[Zugkraft]] beim Einziehen der Ronde in den Ziehspalt. Die [[Druck]]spannung ''' σd '''
Entsteht durch die Niederhalterkraft, hier wird der Werkstoff auf Druck beansprucht. Die Biegespannung ''' σb ''' entsteht durch
das Biegen über die Ziehkante.

[[Bild:Umformen_5.jpg]]''Abbildung 5''

Wirkende Kräfte am Napf mit Flansch:

[[Bild:Umformen_6.jpg]]''Abbildung 6''

{{Sprungmarke Umformen}}

=== Grundlagen der Blechumformung ===

=== [[Zugversuch]], Fließkurve ===

[[Mechanisch]]e Werkstoffeigenschaften zur [[Auslegung]] von Blechumformprozessen werden meistens im Zugversuch ermittelt
(''Abbildung 7'' ). Zu diesen Werkstoffeigenschaften gehören u.a. die [[Zugfestigkeit]] ''' Rm ''', die [[Streckgrenze]] ''' Rp0,2''' (bzw.
'''ReH''' und '''ReL'''), die [[Bruchdehnung]] ''' A ''', der [[Verfestigung]]sexponent n, der aus der Gleichmaßdehnung Agt ermittelt wird,
sowie die [[Anisotrop]]iekennwerte senkrechte [[Anisotropie]] ''' r ''' und ebene Anisotropie ''' Δr '''.

[[Bild:Umformen_7.jpg]]''Abbildung 7''

Das [[Spannungs-Dehnungs-Diagramm]] dient zur Bestimmung der [[Festigkeit]]s- und Verformungskenngrößen der Werkstoffe.
Es
kann in verschiedene Bereiche eingeteilt werden. Zu Beginn der Lastaufbringung erfolgt die Dehnung der Probe elastisch, d.h.
nach Entlastung nimmt der Stab seine Ausgangslänge ''' L0 ''' wieder ein. Im Diagramm stellt sich dieser Bereich als [[Gerade]] dar.
Spannung und Dehnung ändern sich verhältnisgleich. Diesen Zusammenhang erkannte erstmals der [[Physik]]er Hooke, nach dem
dieser Bereich auch Hookescher Bereich des Werkstoffs genannt wird.

Zur Auslegung von Blechumformprozessen reichen die im Zugversuch ermittelten Kennwerte nicht mehr aus, weil hier die
Fließspannung ''' kf ''' des sich verfestigenden Werkstoffs zu jedem Umformgrad ''' ϕ ''' bekannt sein muss. Die Fließkurve ''' kf (ϕ)
''' stellt den Zusammenhang zwischen

Fließspannung und Umformgrad dar. Sie kann z.B. mit Hilfe des Stauchversuchs oder des Zugversuchs ermittelt werden. Die
Fließspannung ist neben dem Umformgrad auch von dem Werkstoff, der [[Temperatur]] und der Umformgeschwindigkeit
abhängig.
Die Fließspannung ist ein Maß für die benötigte Kraft pro Flächeneinheit, um einen [[Körper]] plastisch zu verformen.
Sie kann aus dem technischen Spannungsdiagramm
''' σ (ε) ''' unter Anwendung der [[Volumen]]konstanz ermittelt werden.

Umformgrad : ''' ϕ = ln(1+ε) '''
Fließspannung: ''' kf = σ(1+ε) '''

=== Anisotropie ===
Bleche sind oft anisotrop in ihren mechanischen Eigenschaften, weil sie den richtungsabhängigen Herstellungsprozess des
[[Walzen]]s durchlaufen. Die Anisotropie von Blechen hat ihre Ursache in der [[Gefüge]]struktur und wird bestimmt durch:
* die Ausprägung der kristallographischen Richtung
* Form, Richtung und Lage von Einschlüssen und Ausscheidungen
* Form, Richtung und Lage der [[Körner]]
Diese Ursachen für die Anisotropie bedingen sich oft untereinander schon während der Herstellung des Bleches. Man
unterscheidet senkrechte Anisotropie ''' r ''' (bzw. mittlere senkrechte Anisotropie ''' r ''') und die ebene Anisotropie ''' Δr '''.

=== Senkrechte Anisotropie r ===
Die senkrechte Anisotropie '''r''' ist das [[Verhältnis]] der Umformgrade in Breiten- und in Blechdickenrichtung:

[[Bild:Umformen_8.jpg]]''Abbildung 8''

Aus diesem Verhältnis lassen sich je nach Größe von ''' r ''' folgende Schlussfolgerungen ziehen:

* ''' r=1 ''': Es liegt isotropes, plastisches Verhalten vor, weil das Material unter Zugbelastung in Längsrichtung gleichmäßig aus
der Breiten- und Dickenrichtung fließt
* ''' r>1 ''': Es liegt anisotropes, plastisches Verhalten vor, bei dem mehr Material unter Zugbelastung in Längsrichtung aus der
Breite in die Länge fließt, als aus der Dicke. In diesem Fall weist das Blech einen größeren [[Widerstand]] gegen eine Verringerung
aus der Blechdicke auf.
* ''' r<1 ''': Es liegt anisotropes, plastisches Verhalten vor, bei dem mehr Material aus der Dicke in die Länge fließt, als aus der
Breite. Es besteht ein größerer Widerstand des Bleches gegen eine Verminderung aus der Breite

Für Tiefziehbleche, bei denen eine Ausdünnung unerwünscht ist, empfiehlt sich daher eine hohe senkrechte Anisotropie '''(r >
1,25 ) '''. Die Betrachtung der senkrechten Anisotropie bezieht sich nur auf eine Ebene des Bleches. Bleche weisen jedoch
unterschiedliche
senkrechte Anisotropien in Abhängigkeit von der Walzrichtung auf. Um einen repräsentativen Wert für einen Blechwerkstoff zu
erhalten, ist die mittlere senkrechte Anisotropie entscheidend. Diese ergibt sich aus der Aufteilung eines Bleches in zweimal 450
zur Walzrichtung.

=== Ebene Anisotropie ''' Δr ''' ===
Die walzrichtungsabhängige senkrechte Anisotropie hat einen Einfluss auf das Formänderungsverhalten des Bleches beim
Tiefziehen. Bei einem rotationssymmetrischen Napf, der aus einem anisotropen Blech tiefgezogen wird, ist die Formänderung
beispielsweise in ''' 0° ''' zur Walzrichtung aufgrund der Anisotropie anders als in ''' 45° ''' zur Walzrichtung. Es entsteht dabei ein
Napf, der Zipfel aufweist.

{{Sprungmarke Umformen}}

== Werkstoffe der Blechumformung ==

=== Arten von Blechen ===

Aus dem Band geschnittene Tafeln werden als Grobblech bezeichnet, wenn ihre Dicke größer 3,0 mm ist, oder als Feinblech,
wenn die Dicke unter 0,3 mm liegt. Während warmgewalztes Band (Warmband) im Dickenbereich des Grob- und Feinbleches
erzeugt
wird, liegt kaltgewalztes Band (Kaltband) fast ausschließlich als

Feinblech vor. Bei Dicken unter 0,5 mm wird Kaltband als Feinstblech bezeichnet. Kaltband entsteht durch Kaltwalzen
von Warmband und wird meistens nach dem Walzprozess einer

[[Oberfläche]]nveredelung in Form von Verzinken, Veraluminieren, Verzinnen oder [[Kunststoff]]beschichten unterzogen.

=== [[Stahl]] ===

Anforderungen an [[Stahlwerk]]stoffe in der [[Umformtechnik]]:
* hohe Festigkeit
* hohes Formänderungsvermögen
* geringe Umformkräfte notwendig
* schweißbar
* hohe [[Oberflächen]]güte
* gut lackierbar

Eine besonders günstige Eigenschaftskombination zum Kaltumformen ergibt sich aus einem großen Unterschied zwischen
[[Streckgrenze]] und [[Zugfestigkeit]] (= geringes Streckgrenzenverhältnis ''' Rp0,2/Rm '''), einer hohen Gleichmaßdehnung ''' Ag ''',
einem hohen Anisotropiewert ''' r ''', und einem hohen Verfestigungskoeffizienten ''' n '''.

[[Bild:Umformen_9.jpg]]''Abbildung 9''

Stähle zum Tief-, Streck- und [[Karosserie]]teilziehen lassen sich je nach Anwendung in folgende Unterteilung gliedern:

 ''' Weiche Tiefziehstähle ''' 

Typische Stähle zum Tief- und Karosserieteilziehen sind die in der DIN EN 10130 beschriebenen kaltgewalzten Flacherzeugnisse.
Dabei wird zwischen den fünf Stählen ''' DC 01, DC 03 ''' bis ''' DC 06 ''' unterschieden. Der niedrige Gehalt von ''' [[C]] ''', ''' [[N]] ''' und '''
[[Mn]] ''' in diesen Stählen führt zu niedrigen [[Streckgrenze]]n (< 250 N/mm2) bei relativ hohen Bruchdehnungen
(> 30 %). Des Weiteren zeichnen sich diese Stähle durch hohe ''' r '''-Werte (ca. 2) aus.

 ''' IF-Stähle ''' 

IF-Stähle (interstitial free) zeichnen sich durch sehr geringe [[Legierungen]] an[[C]] und [[N]] (0,002 bis 0,004 %) aus. Durch eine
Zugabe
an [[Titan]] und/oder [[Niob]] bilden sich mit diesen [[Legierungselement]]en [[Karbid]]e, [[Nitride]] und [[Karbon]]itride. So entsteht ein
[[Ferrit]]-Gefüge, welches frei von interstitiell gelösten ''' [[C]] '''- und ''' [[N]] '''-[[Atom]]en ist. Dadurch ist die [[Steckgrenze]] sehr niedrig bei gleichzeitig
hohen ''' r '''- und ''' n '''-Werten. ''' IF-Stähle ''' sind daher auch alterungsbeständig.
Der oben genannte ''' DC 06 ''' (früher ''' IF 18 ''') ist ein so genannter ''' [[IF-Stahl]] '''.

 ''' Höherfeste mikrolegierte Stähle (MHZ) ''' 

Die höherfesten mikrolegierten Stähle zeichnen sich durch eine Ausscheidungshärtung durch feinst verteilte Karbonitride der
Legierungselemente ''' Ti ''' und ''' Nb ''' aus, die in Bereichen von einigen Hundertstel [[Prozent]] Legierungsgehalt im Stahl
vorliegen.

Dies führt zu einer deutlichen Erhöhung der [[Streckgrenze]] und der [[Zugfestigkeit]]. Die Mindeststreckgrenze dieser Stähle liegt
zwischen 260 und 420 N/mm2, die [[Zugfestigkeit]] liegt zwischen 350 und 620 N/mm2 und die Mindestbruchdehnung zwischen
16 und 24 %. Im [[Stahl]]-[[Eisen]]-Werkstoffblatt SEW 093 sind die folgenden Sorten der höherfesten mikrolegierten Stähle
aufgeführt:

ZStE 230, ZSt[[E 260]], ZSt[[E 340]], ZStE 380 und ZSt[[E 420]].

 ''' Höherfeste phosphorlegierte Stähle (PHZ) ''' 

Der im Ferrit interstitiell gelöste [[Phosphor]] bewirkt eine [[Mischkristall]]verfestigung, die je 0,01 % Phosphorgehalt eine Erhöhung
der
[[Streckgrenze]] um ca. 8 N/mm2 bewirkt. Die Mindeststreckgrenzen liegen im Bereich von 220 bis 300 N/mm2. Typische
phosphorlegierte
Stähle sind nach Stahl-Eisen-Werkstoffblatt SEW 094: ZSt[[E 220]] P,
ZStE 260 P und ZSt[[E 300]] P.

 ''' Bake-hardening-Stähle (BHZ) ''' 

Die Besonderheit bei Bake-Hardening-Stählen ist die Erhöhung der [[Streckgrenze]] dieser höherfesten Stähle um ca. 40 N/mm2
durch eine [[Wärme]]behandlung nach der [[Umformung]], die gleichzeitig mit dem [[Einbrenn]]lackieren vonstatten geht. Bei den
Bedingungen des
Einbrennlackierens, einer Temperatur von 170° bei etwa 20 min Dauer, diffundiert der interstitiell gelöste [[Kohlenstoff]] an die
Versetzungen und blockiert sie. Die Folge ist eine erhöhte [[Streckgrenze]], die die Beulsteifigkeit z.B. einer Motorhaube erhöht.
Die Bake-Hardening-Sorten findet man im Stahl-Eisen-Werkstoffblatt SEW 094 wieder. Beispiele sind ZStE 180 BH, ZStE 220 BH, ZStE 260
BH und ZStE 300 BH.

Des Weiteren wurden in den letzten Jahren noch andere Stahlsorten für Feinblech entwickelt, die spezielle Eigenschaften
aufweisen. Hier sind nur einige dieser neueren Entwicklungen in Kurzform dargestellt:

 ''' Dualphasen-Stähle (DP) ''' 

Dualphasen-Stähle haben ein Gefüge aus Ferrit und einem [[Martensit]]anteil von ca. 20 %. Das Vorhandensein einer weichen Ferrit-
Phase und einer harten [[Martensit]]-Phase erhöht die [[Zugfestigkeit]] erheblich bei einer vergleichsweise niedrigen Streckgrenze.
Starke Verfestigung schon nach dem ersten Zug. Danach [[Gefahr]] von [[Rissbildung]].

 ''' TRIP-Stähle (RA) ''' 

TRIP-Stähle ([[Transformation]] Induced Plasticity) weisen in einer ferritisch-bainitischen Grundmatrix als Besonderheit
Restaustenitbestandteile auf, die bei Umformung in harten Martensit umwandeln. Diese Umwandlung führt zu einer beträchtlichen Verfestigung.

 ''' Höherfeste isotrope Streckziehstähle ''' 

Durch einen geeigneten speziellen Walzprozess wird erreicht, dass diese Stähle ''' r '''-Werte um 1 aufweisen. Dies ist besonders
beim Streckziehen von Vorteil.

[[Bild:Umformen_10.jpg]]''Abbildung 10''
'' Eigenschaftsmerkmale von kaltgewalzten Stählen [8]
BHZ: Bake-hardening-Ziehgüte, HX: höherfeste IF-Stähle, HSZ: höherfeste
Streckziehstähle, PHZ: phosphorlegierte höherfeste Ziehgüte, DP: Dualphasenstahl;
RA: Restaustenitstahl, MHZ: mikrolegierte höherfeste Ziehgüte ''

{{Sprungmarke Umformen}}

=== [[Aluminium]] ===

In den letzten Jahren wurden Feinbleche aus [[Aluminiumlegierung]]en für Karosseriebauteile mit spezifischen
Umformeigenschaften
entwickelt. Zum Beispiel ist die [[Umformbarkeit]] von 5000er [[Legierung]]en mit ihren höheren [[Mg]]-Gehalten mit mikrolegierten
Feinkornstählen vergleichbar. Trotzdem sind einige Umformeigenschaften wie Anisotropie und
Bruchdehnung schlechter als bei konventionellen Tiefziehstählen.
Drei Gruppen von Aluminiumlegierungen werden als Feinblechwerkstoffe erzeugt. Sie sind durch ihre chemische
Zusammensetzung klassifiziert: die [[Al]][[Mg]]-Legierungen bzw. 5000er
Legierungen, die [[Al]][[Cu]][[Mg]]-Legierungen bzw. 2000er Legierungen und [[Al]][[Mg]][[Si]]-Legierungen bzw. 6000er Legierungen.
In den wichtigen Kenngrößen dieser [[Al]]-Legierungen, wie z.B. Umformbarkeit, Festigkeit und [[Korrosion]]seigenschaften, werden
diese Aluminium-Feinbleche durch die Legierungselemente besser. Trotzdem sind die Umformeigenschaften mit denen von
Tiefziehstahl nicht vergleichbar. Aber durch die niedrige [[Dichte]] dieser Aluminiumwerkstoffe im Vergleich zu Stahl (ca.
Halbierung
des [[Gewicht]]s) gibt es einen Vorteil für die Anwendung als [[Leichtbau]]teil.
Bleche aus Legierungen der 5000er-Gruppe ([[Al]][[Mg]]) können Fließfiguren auf der Blechoberfläche nach dem Tief- oder
Karosserieteilziehen aufweisen, die das dekorative Aussehen eines Blechbauteils beeinträchtigen. Ein Grund für diese Fließfiguren
ist eine Blockierung der Versetzungen durch Fremdatome, die wie bei un- und niedriglegierten Stählen zu einer mehr oder
weniger ausgeprägten

Streckgrenze führt. Charakteristisch für Fließfiguren aufgrund des oben genannten Effektes sind flammenartige Muster. Bei
Legierungen der 6000er-Gruppe ([[Al]][[Mg]][[Si]]) treten diese Fließfiguren nicht auf. Daher sind Bleche aus dieser Legierungsgruppe für
Karosserieaußenteile geeignet.

== Wichtige Einflussgrößen ==

=== [[Reibung]] ===

Die Reibung hat in der Umformtechnik eine große Bedeutung, weil sie in den Kontaktflächen zwischen [[Werkzeug]] und
Werkstück
[[Verschleiß]] erzeugt. Der Verschleiß kann durch geeignete Wahl der [[Kombination]] aus Werkzeugwerkstoff – [[Schmiermittel]] –
Werkstückwerkstoff minimiert werden. Die [[Schmierstoffe]] sollen zwischen Werkzeug und
Werkstück eine trennende Gleitschicht bilden, die unmittelbare Berührung zwischen Werkzeug und Werkstück verhindert und so
den [[Reibungswiderstand]] der aufeinander gleitenden Flächen vermindert.

[[Coulomb]]sches Reibungsgesetz: 
{| {{[[Tabelle]]}}
|-
| FR = Reibkraft || µ = [[Reibzahl]] || FN = Druckkraft || ''' FR = μ * FN '''
|-
|}

Die Reibzahl µ ist beim Umformprozess abhängig von:

* der Werkstoffpaarung der miteinander in Kontakt tretenden metallischen Oberflächen
* der Werkzeuggeometrie
* den temperaturabhängigen Eigenschaften des Schmierstoffs sowie dessen Volumen und des Schmierortes
* der realen Kontaktnormalspannung, die eine [[Funktion]] des Flächentraganteils beider Oberflächen ist
* der Gleitgeschwindigkeit und der Reibweg der aufeinander abgleitenden Oberflächen
* der Oberflächeneigenschaften der Werkstückwerkstoffe sowie deren Änderung im Prozess.

Beim Tief-, Streck- und Karosserieteilziehen liegt meistens [[Mischreibung]] vor mit Reibzahlen von µ = 0,05 bis 0,10. Bei der
Mischreibung unterscheidet man innerhalb der Makrokontaktfläche A1 eine Mikrokontaktfläche A2 mit:

1. Flächenanteilen A3, in denen die Reibpartner in direktem metallischem Kontakt miteinander stehen (Festkörperreibung),

2. Flächenanteilen, in denen die Reibpartner durch einen dünnen Schmierfilm voneinander getrennt sind (Grenzschmierung),

3. Flächen, in denen hydrostatische Schmierbedingungen vorliegen.

[[Bild:Umformen_11.jpg]]''Abbildung 11''

=== Gebräuchliche Schmierstoffe der Umformtechnik ===

Schmierstoffe müssen selbst bei hohen Niederhaltedrücken eine gute Filmfestigkeit und beständige Viskosität besitzen.
Für die [[Kaltumformung]]: [[Chlor]]paraffin; [[Fette]], Fettöle, [[Mineralöl]]e; [[Fettsäure]]n, [[Alkohol]]e, [[Amine]]; [[Seife]]n.
Für die Warm- und Kaltumformung: wässrige [[Emulsion]]en, hochdruckbeständige [[Additive]] (bis 200 °C), Molykote (bis 400 °C),
[[Polymer]]- und Kunststoffbeschichtung (bis 400 °C),
[[Graph]]it (bis 800 °C), [[Glas]] (700 bis 1300 °C).
Dem Schmierstoff kommt bei den herkömmlichen Blechumformverfahren besondere Bedeutung zu. Ein guter Schmierstoff sollte
folgende [[Kriterien]] erfüllen:
* Schutz der Werkzeuge und des Umformgutes vor Verschleiß und [[Abrieb]]
* Bestmögliche Ausnutzung der Umformbarkeit des Umformteils
* Aufrechterhaltung des Temperaturgleichgewichtes während des Umformens
* Sicherung hoher Oberflächenqualität
* Vermeidung von Korrosion, auch bei Teilen die nach dem Umformen nicht gleich gereinigt werden
* Gute und einfache Entfernung des Schmiermittels, der [[Beschichtung]]
* Verträglichkeit mit nachfolgenden [[Fertigungsverfahren]]
* Haftfestigkeit bei hoher Flächenpressung

=== [[Organisch]]e Beschichtungen ===

Trägerwerkstoff
* kaltgewalzte Flacherzeugnisse aus Stahl
* elektrolytisch verzinkte Flacherzeugnisse aus Stahl
* feuerverzinkte Bänder und Bleche aus Stahl

Beschichtungsstoff
* Flüssigbeschichtung: [[Polyester]], [[Epoxid]], [[Polyurethan]] ([[PU]] nach [[DIN]] [[PUR]] – Kunststoff), [[Zink]]staubgrundierung
* Folienbeschichtung: [[Polyvinyl]], [[Polyolefin]] (eine Art [[Thermoplast]]), Faservlies

Einsatzbereich organisch beschichteter Bleche
* [[Automobilbau]] – Dach Sitzrahmen, Motorhaube, Türen Kofferraum etc.
* Fassadenelemente
* [[Computer]]gehäuse
* Gehäuse aus der Unterhaltungselektronik

{{Sprungmarke Umformen}}

== Berechnungsgrundlagen ==

=== Rondendurchmesser, Platinenermittlung ===

Napf ohne Flansch

Vom Napf zum Rondendurchmesser D

<gallery>
Bild:Umformen_12.JPG|''Abbildung 12''
</gallery>
[[Bild:NapfFormel1.jpg]]

=== Rondenermittlung ===

Kleine Berechnungsvorlage:

''Verkleinerte Darstellung, zur besseren Ansicht auf das Bild klicken.''

<gallery>
Bild:Umformen_13.JPG|''Abbildung 13''
Bild:Umformen_14.JPG|''Abbildung 14''
</gallery>

=== Zugabstufungen ===

Die Anzahl der Züge wird über das Ziehverhältnis ermittelt:

[[Bild:FormelUmformen2.JPG]]

Es gibt Auskunft über die Ziehfähigkeit (Umformgrad) eines Bleches. Es ist das Verhältnis vom Rondendurchmesser zum Durchmesser des Erstzuges bzw. des vom Durchmesser des Erstzuges zu dem des Zweitzuges usw.
In der [[DIN]] 9870 wird das Verhältnis wie folgt dargestellt:

[[Bild:FormelUmformen3.JPG]]

Ziehverhältnisse kann man unterschiedlichen Tabellen entnehmen Bsp. im Dubbel, die sich wie folgt dargestellt:
<gallery>
Bild:Umformen_16.JPG|''Abbildung 15''
</gallery>

Das Ziehverhältnis hängt von folgenden Faktoren ab:

1. Werkstofffestigkeit

2. Blechdicke

3. Werkzeugabmessungen (Radien)

4. Niederhalterdruck

5. Schmiermittel

6. Oberflächengüte des Werkzeuges

7. Oberflächengüte des Bleches

8. Umformtemperatur

Das Gesamtziehverhältnis ergibt sich wie folgt:

Das Diagramm bezieht sich auf den Werkstoff RRSt 14 und zeigt die Abhängigkeit des größten Ziehverhältnisses vom bezogenen Stempeldurchmesser Ø d/s

[[Bild:FormelUmformen4.jpg]]<gallery>
Bild:Umformen_17.JPG
</gallery>
Außerdem ist die Bedeutung des Schmiermittels für die Umformbarkeit des Werkstoffes zu erkennen.

=== Tiefziehkraft ===
Aus einer Reihe von Formeln für die Ermittlung der Tiefziehkraft ist hier die vereinfachte Darstellung nach Romanowski:

Fz = K * π * d1 * s * Rm

Der Korrekturwert K ist das Verhältnis von Ziehspannung und Zugfestigkeit; der Wert soll die Größe 1 nicht überschreiten, da sonst der Ziehteilwerkstoff reißt.
Bei mehreren Ziehoperationen genügt die Ermittlung der Ziehkraft beim Erstzug, da die Ziehkräfte der Folgezüge geringer sind.
Tiefziehkraft des Erstzuges

Fz1 = K * π * d1 * s * Rm

Der Faktor K wird über Tabellen der relativen Werkstoffdicke s/d1 bestimmt.

<gallery>
Bild:Umformen_18.JPG
</gallery>

{{Sprungmarke Umformen}}

=== Gesamtziehkraft ===

Ergibt sich wie folgt über die Ermittlung des Erstzuges.

Fzges = n * Fz1

=== Niederhalterkraft ===

Zur Vermeidung von Faltenbildung wird ein Niederhalter (Blechhalter) mit einer bestimmten Kraft auf einen Flansch gedrückt. Die Neigung zur Faltenbildung ist bei dünnen Blechen stärker als bei dicken.
In der Praxis wird die Niederhalterkraft meist empirisch (im Versuch) ermittelt, indem die Kraft am Ziehteil, das oft modellmäßig verkleinert wird, bis das Ergebnis für den Tiefziehvorgang optimal ist.
Die Niederhalterkraft FN ist das Produkt aus Niederhalterdruckfläche AN und dem Niederhalterdruck pN:

FN = AN * pN

Nach Siebel wird der Niederhalterdruck über folgende Formel berechnet:

[[Bild:FormelUmformen6.jpg]]

Niederhalterdruck pNin N/mm2

[[Bild:FormelUmformen7.jpg]]

=== Bodenreißkraft ===

Die Bodenreißkraft ist größer als die Tiefziehkraft, daher besteht bei fehlerfreiem Werkstoff keine Gefahr von Bodenreißern.

FB = π * d1 * s * Rm

[[Bild:Umformen_19.jpg]]

{{Sprungmarke Umformen}}

=== Kraftaufwand der Presse ===

Berechnet sich wie folgt:

F = Fzges + FN

=== Tiefzieharbeit ===

Die Tiefzieharbeit kann in Hinblick auf das Arbeitsvermögen einer Presse von Bedeutung sein und ergeben sich wie folgt:

{| {{Tabelle}}
|-
| Doppelwirkende Presse||W = x * FZ * h (in Nm)
|-
| Einfachwirkende ||W = (x * FZ + FN) * h (in Nm)
|}

Der Korrekturfaktor ist in folgender Tabelle zu finden:

{| {{Tabelle}}
|-
| Harte Werkstoffe Geringe Ziehtiefe||0,5
|-
| Übliche Werkstoffe||0,6 - 0,7
|-
| Weiche Werkstoffe, Werkstücke mit bleibendem Flansch|| 0,8
|}

== Fehler an Ziehteilen==

[[Bild:Umformen_20.jpg]]
[[Bild:Umformen_21.jpg]]
[[Bild:Umformen_21.1.jpg]]
[[Bild:Umformen_22.jpg]]
[[Bild:Umformen_22.1.jpg]]

== Epilog ==

Der Aufmerksame und versierte Leser stellt an Hand des Skriptes fest, dass viele Entscheidungen vor dem reinen Tiefziehprozess zu fällen sind.
Die Entscheidungen müssen über den Prozess des Verfahrens, Auswahl der Blechsorte, deren Beschichtung, die wirkende Kräfte und ggf. empirischen Abläufen einhergehen.

== Quellen ==

1. Dubbel Taschenbuch für den Maschinenbau, 19. Auflage im Springer Verlag

2. Praxiswissen Umformtechnik, Vieweg Verlag 4. Auflage

3. Lange Kurt; Umformtechnik, Band 3 im Springer Verlag

4. Fertigungstechnik, Handwerk und Technik Verlag Hamburg, 6. Auflage

5. Das Bearbeiten der Metalle, Teubners Verlag Technische Leitfäden Reihe 1, Band 6

6. Tabellenbuch Metall, Europa Lehrmittel Verlag, 43. Auflage

7. Der Werkzeugbau, Europa Lehrmittel Verlag, 13. Auflage

{{Sprungmarke Umformen}}

--[[Benutzer:D.Vagt|D.Vagt]] 20:59, 27. Jan 2007 (CET)

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

2009-03-26T17:52:27Z

TJ:

Diskussion:Auftragstechniken

2009-03-26T12:18:46Z

TJ:

{{Baustelle}}
'''Auftragstechniken'''
== Einleitung ==

Grundsätzlich sind Auftragstechniken nötig um einen eher formlosen Stoff auf einen Trägermaterial auzutragen. Ziele sind die Eigenschaften des Grundmaterials entscheidend zu verbessern (z.B. Beschichtung von Wendescheidplatten) oder den Korrosionswiderstand zu erhöhen ( Farbauftrag, Verzinken). Dabei kann es sich um eine dünne Schicht oder eine dicke Schicht handeln, die Unterscheidung ist nicht genau definiert und orientiert sich am Beschichtungsverfahren und Anwendungszweck. Zum Beispiel werden Kunstsoffe auf ein Trägermaterial aufgebracht die dann als Haftkleber, Dichtung oder Dämmung fungieren.
Auftragstechniken werden in chemische, mechanische, thermische und thermomechanische Verfahren eingeteilt.
Man kann Auftragsverfahren auch nach dem Ausgangszustand des aufzubringenden Materials unterscheiden. (gasförmig, flüssig, gelöst, fest)

== gasförmige Form ==
=== Chemische Gasphasenabscheidung (CVD) ===
Das CVD-Verfahren gehört zur Gruppe der vakuumbasierten Beschichtungsverfahren. An der
erhitzten Oberfläche eines Substrates wird aufgrund einer chemischen Reaktion aus der Gasphase
eine Feststoffkomponente abgeschieden. Angewendet wird es bei der Herstellung
von mikroelektronischen Bauelementen.
=== Physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) ===
PVD gehört ebenso zur Gruppe der vakuumbasierten Beschichtungsverfahren, bei dem im Gegensatz
zu CVD-Verfahren die Schicht direkt durch Kondensation eines Materialdampfes des
Ausgangsmaterials gebildet wird. Vor allem im Bereich der spanenden Bearbeitung werden
inzwischen größtenteils Werkzeuge aus beschichteten Schneidstoffen eingesetzt.

== flüssige Form ==
=== Lackieren ===
Das Spritzlackieren ist ein Verfahren zur Beschichtung von Oberflächen mit Lack. Dabei
wird der Lack meist durch Druckluft(2-6 bar) beim Austritt aus einer Düse mit einer
Spritzpistole zerstäubt. Man verwendet Lacke an, um Gegenstände zu schützen oder um einen
bestimmten Farbeffekt zu erzielen.
=== Elektrotauchlackieren ===
Das Grundprinzip des Elektrotauchlackierens besteht darin, wasserlösliche Bindemittel an der
Oberfläche des als Elektrode geschalteten Lackiergutes auszusiedeln um so einen
geschlossenen, haftenden Lackfilm zu erzeugen. Meistens wird dies Verfahren in der
Autoindustrie verwendet, um z.B. ganze Karosserien gleichmäßig mit Lack zu überziehen.
=== Plastifizieren ===
Unter Plastifizieren versteht man das Beschichten eines Gegenstands mit einer Schutzschicht
aus Plastik. Erreicht wird es mit Extrudermaschinen,in denen thermisch weichgemachte
Kunststoffe den Werkstoff umhüllen. Zum Beispiel Metallgegenstände und Drähte werden
plastifiziert um sie vor Rost zu schützen.
=== Schmelztauchen ===
Hierbei wird ein Werkstück aus einem höher schmelzenden Metall vollständig in ein
schmelzflüssiges Bad eines niedriger schmelzenden Metalls eingetaucht. Beim Herausheben des
Werkstücks aus dem schmelzflüssigen Bad haftet das flüssige Metall an dem Werkstück und bildet
bei der Abkühlung einen festen metallischen Überzug. Zum Beispiel das verzinnen der Kontakte
von elektronischen Bauelementen.
=== Emaillieren ===
Die Emaille bezeichnet eine Masse die meist aus Silikaten und Oxiden bestehend. Die durch
Schmelzen, auf Metall aufgebracht, in meist glasig erstarrter Form hergestellt wird. Bei
Sanitärartikeln oder bei Strassenschildern kommt die Emaille zur Anwendung.

== gelöste Form ==
=== Galvanisieren ===
Unter galvanisieren versteht man die elektrochemische Abscheidung von metallischen
Niederschlägen auf Gegenstände. Bei der Galvanik wird durch ein elektrolytisches Bad Strom
geschickt. Am Pluspol (Anode) befindet sich das Metall, das aufgebracht werden soll (z. B.
Kupfer oder Nickel), am Minuspol (Kathode) der zu beschichtende Gegenstand. Der elektrische
Strom löst dabei Metallionen von der Verbrauchselektrode ab und lagert sie durch Reduktion
auf der Ware ab. Im Stahlbau wir es häufig als Korrosionsschutz angewendet.
=== Phosphatieren ===
Durch die chemische Reaktionen von metallischen Oberflächen mit wässrigen Phosphat-Lösungen
bildet sich eine sogenannte Konversionsschicht aus fest haftenden Metallphosphaten aus. Die
Phosphatierung wird meist bei Stahl angewandt, kann aber auch für verzinkte oder cadmierte
Stähle und Aluminium verwendet werden. Hauptanwendungsbereiche sind Korrosionsschutz,
Haftvermittlung, Reib- und Verschleissminderung sowie elektrische Isolation.

== feste Form ==
=== Pulverbeschichten ===
Das Pulverbeschichten ist ein Beschichtungsverfahren, bei dem ein elektrisch leitfähiger
Werkstoff mit Pulverlack(Epoxid-, Polyesterharzen) beschichtet und danach eingebrand wird.
Bei industriell verwendeten Pulverlacken liegen die Einbrenntemperaturen meist zwischen 140
und 200 °C. Das Verfahren wird vorwiegend zur Beschichtung von Metalloberflächen verwendet.
=== Plasma-Pulver-Auftragschweißen ===
Das Plasma-Pulver-Auftragschweißen ist ein thermisches Beschichtungsverfahren zur
Oberflächenbehandlung. Bei diesem Schweißverfahren wird eine Schutzschicht metallurgisch
mit dem Grundmaterial (z. B. niedriglegierter Stahl) verbunden. Das Auftragschweißen wird
für verschleißbeständige Schichten auf ein Grundmaterial genutzt.
=== Thermisches Spritzen ===
Beim Verfahren des Thermischen Spritzens werden Spritzzusätze, innerhalb eines Spritzbrenners,
in einem Lichtbogen aufgeschmolzen, in einem Gasstrom in Form von Spritzpartikeln beschleunigt
und auf die Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils geschleudert. Die Bauteiloberfläche
wird dabei nur in geringem Maße thermisch belastet. Anwendung findet dieses Prinzip bei der
Beschichtung metallischer und nichtmetallischer Werkstoffe mit Metallen, oxidkeramischen
Werkstoffen und carbidischen Werkstoffen zum Zwecke der Veränderung von
Oberflächeneigenschaften.(Schneidkeramiken)

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

Diskussion:Auftragstechniken

2009-03-26T10:50:58Z

TJ:

{{Baustelle}}
'''Auftragstechniken'''
== Einleitung ==

Grundsätzlich sind Auftragstechniken nötig um einen eher formlosen Stoff auf einen Trägermaterial auzutragen. Ziele sind die Eigenschaften des Grundmaterials entscheidend zu verbessern (z.B. Beschichtung von Wendescheidplatten) oder den Korrosionswiderstand zu erhöhen ( Farbauftrag, Verzinken). Dabei kann es sich um eine dünne Schicht oder eine dicke Schicht handeln, die Unterscheidung ist nicht genau definiert und orientiert sich am Beschichtungsverfahren und Anwendungszweck. Zum Beispiel werden Kunstsoffe auf ein Trägermaterial aufgebracht die dann als Haftkleber, Dichtung oder Dämmung fungieren.
Auftragstechniken werden in chemische, mechanische, thermische und thermomechanische Verfahren eingeteilt.
Man kann Auftragsverfahren auch nach dem Ausgangszustand des aufzubringenden Materials unterscheiden. (gasförmig, flüssig, gelöst, fest)

== gasförmige Form ==
=== Chemische Gasphasenabscheidung (CVD) ===
Das CVD-Verfahren gehört zur Gruppe der vakuumbasierten Beschichtungsverfahren. An der
erhitzten Oberfläche eines Substrates wird aufgrund einer chemischen Reaktion aus der Gasphase
eine Feststoffkomponente abgeschieden. Angewendet wird es bei der Herstellung
von mikroelektronischen Bauelementen.
=== Physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) ===
PVD gehört ebenso zur Gruppe der vakuumbasierten Beschichtungsverfahren, bei dem im Gegensatz
zu CVD-Verfahren die Schicht direkt durch Kondensation eines Materialdampfes des
Ausgangsmaterials gebildet wird. Vor allem im Bereich der spanenden Bearbeitung werden
inzwischen größtenteils Werkzeuge aus beschichteten Schneidstoffen eingesetzt.

== flüssige Form ==
=== Lackieren ===
Das Spritzlackieren ist ein Verfahren zur Beschichtung von Oberflächen mit Lack. Dabei
wird der Lack meist durch Druckluft(2-6 bar) beim Austritt aus einer Düse mit einer
Spritzpistole zerstäubt. Man verwendet Lacke an, um Gegenstände zu schützen oder um einen
bestimmten Farbeffekt zu erzielen.
=== Elektrotauchlackieren ===
Das Grundprinzip des Elektrotauchlackierens besteht darin, wasserlösliche Bindemittel an der
Oberfläche des als Elektrode geschalteten Lackiergutes auszusiedeln um so einen
geschlossenen, haftenden Lackfilm zu erzeugen. Meistens wird dies Verfahren in der
Autoindustrie verwendet, um z.B. ganze Karosserien gleichmäßig mit Lack zu überziehen.
=== Plastifizieren ===
Unter Plastifizieren versteht man das Beschichten eines Gegenstands mit einer Schutzschicht
aus Plastik. Erreicht wird es mit Extrudermaschinen,in denen thermisch weichgemachte
Kunststoffe den Werkstoff umhüllen. Zum Beispiel Metallgegenstände und Drähte werden
plastifiziert um sie vor Rost zu schützen.
=== Schmelztauchen ===
Hierbei wird ein Werkstück aus einem höher schmelzenden Metall vollständig in ein
schmelzflüssiges Bad eines niedriger schmelzenden Metalls eingetaucht. Beim Herausheben des
Werkstücks aus dem schmelzflüssigen Bad haftet das flüssige Metall an dem Werkstück und bildet
bei der Abkühlung einen festen metallischen Überzug. Zum Beispiel das verzinnen der Kontakte
von elektronischen Bauelementen.
=== Emaillieren ===
Die Emaille bezeichnet eine Masse die meist aus Silikaten und Oxiden bestehend. Die durch
Schmelzen, auf Metall aufgebracht, in meist glasig erstarrter Form hergestellt wird. Bei
Sanitärartikeln oder bei Strassenschildern kommt die Emaille zur Anwendung.

== gelöste Form ==
=== Galvanisieren ===
Unter galvanisieren versteht man die elektrochemische Abscheidung von metallischen
Niederschlägen auf Gegenstände. Bei der Galvanik wird durch ein elektrolytisches Bad Strom
geschickt. Am Pluspol (Anode) befindet sich das Metall, das aufgebracht werden soll (z. B.
Kupfer oder Nickel), am Minuspol (Kathode) der zu beschichtende Gegenstand. Der elektrische
Strom löst dabei Metallionen von der Verbrauchselektrode ab und lagert sie durch Reduktion
auf der Ware ab. Im Stahlbau wir es häufig als Korrosionsschutz angewendet.
=== Phosphatieren ===
Durch die chemische Reaktionen von metallischen Oberflächen mit wässrigen Phosphat-Lösungen
bildet sich eine sogenannte Konversionsschicht aus fest haftenden Metallphosphaten aus. Die
Phosphatierung wird meist bei Stahl angewandt, kann aber auch für verzinkte oder cadmierte
Stähle und Aluminium verwendet werden. Hauptanwendungsbereiche sind Korrosionsschutz,
Haftvermittlung, Reib- und Verschleissminderung sowie elektrische Isolation.

== feste Form ==
=== Pulverbeschichten ===
Das Pulverbeschichten ist ein Beschichtungsverfahren, bei dem ein elektrisch leitfähiger
Werkstoff mit Pulverlack(Epoxid-, Polyesterharzen) beschichtet und danach eingebrand wird.
Bei industriell verwendeten Pulverlacken liegen die Einbrenntemperaturen meist zwischen 140
und 200 °C. Das Verfahren wird vorwiegend zur Beschichtung von Metalloberflächen verwendet.
=== Plasma-Pulver-Auftragschweißen ===
Das Plasma-Pulver-Auftragschweißen ist ein thermisches Beschichtungsverfahren zur
Oberflächenbehandlung. Bei diesem Schweißverfahren wird eine Schutzschicht metallurgisch
mit dem Grundmaterial (z. B. niedriglegierter Stahl) verbunden. Das Auftragschweißen wird
für verschleißbeständige Schichten auf ein Grundmaterial genutzt.
=== Thermisches Spritzen ===

Die Verfahren des Thermischen Spritzens sind Oberflächenbeschichtungsverfahren. Laut der normativen Definition (DIN EN 657) werden dabei Zusatzwerkstoffe, die so genannten Spritzzusätze, innerhalb oder außerhalb eines Spritzbrenners ab-, an- oder aufgeschmolzen, in einem Gasstrom in Form von Spritzpartikeln beschleunigt und auf die Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils geschleudert. Die Bauteiloberfläche wird dabei (im Gegensatz zum Auftragsschweißen) nicht angeschmolzen und nur in geringem Maße thermisch belastet. Eine Schichtbildung findet statt, da die Spritzpartikel beim Auftreffen auf die Bauteiloberfläche prozess- und materialabhängig mehr oder minder abflachen, vorrangig durch mechanische Verklammerung haften bleiben und lagenweise die Spritzschicht aufbauen. Qualitätsmerkmale von Spritzschichten sind geringe Porosität, gute Anbindung ans Bauteil, Rissfreiheit und homogene Mikrostruktur. Die erzielten Schichteigenschaften werden maßgeblich beeinflusst von der Temperatur und der Geschwindigkeit der Spritzpartikel zum Zeitpunkt ihres Auftreffens auf die zu beschichtende Oberfläche. Der Oberflächenzustand (Reinheit, Aktivierung, Temperatur) übt ebenfalls maßgeblichen Einfluss auf Qualitätsmerkmale wie die Haftfestigkeit aus.

Als Energieträger für die An- oder Aufschmelzung des Spritzzusatzwerkstoffes dienen elektrischer Lichtbogen (Lichtbogenspritzen), Plasmastrahl (Plasmaspritzen), Brennstoff-Sauerstoff-Flamme bzw. Brennstoff-Sauerstoff-Hochgeschwindigkeitsflamme (konventionelles und Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen), schnelle, vorgewärmte Gase (Kaltgasspritzen) und Laserstrahl (Laserstrahlspritzen).

Zweck dieser Verfahren ist die Beschichtung metallischer und nichtmetallischer Werkstoffe mit Metallen, oxidkeramischen Werkstoffen und carbidischen Werkstoffen (bzw. allgemein Verbundwerkstoffen) zum Zwecke der Veränderung und gezielten Anpassung von Oberflächeneigenschaften. Wichtige Industriezweige, in denen thermisch gespritzte Schichten eingesetzt werden, sind die Automobilindustrie, die Papier- bzw. Druckindustrie, die Luft- und Raumfahrtindustrie, die Abfallindustrie, die energieerzeugende Industrie und der allgemeine Maschinen- und Anlagenbau. Die Hauptanwendungsfelder sind dabei der (kombinierte) Verschleiß- und Korrosionsschutz, der Schutz vor Heißgaskorrosion, die thermische Isolation oder die Anpassung von Reib- und Gleiteigenschaften.

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]