Lernmaterialien für Sales Lab an der Hochschule Aalen

Einführung in die Stahlnormung

Stahlnormung - Bringt System ins Bezeichnungschaos

Zweck der Normung:

• Vereinfachung und Standardisierung der Kommunikation zwischen Lieferanten, Kunden, sowie innerhalb der Unternehmen
• Rechtssicherheit beim Ein- und Verkauf von Eisenwerkstoffen und Bauteilen
• Seit 1990 gilt innerhalb Europas ein einheitliches Bezeichnungssystem sowie einheitliche Werkstoffnummern für alle Eisenwerkstoffe.

1. Der Stahlschlüssel

Sehr umfangreiches Nachschlagewerk mit allen wichtigen nationalen und vielen internationalen Stahlsorten

Wichtig: Der Stahlschlüssel enthält Auszüge aus Normen, ist aus rechtlicher Sicht jedoch selber keine Norm! 

-> Im Zweifelsfall gelten die Angaben in den aktuell gültigen DIN-, EN-, ISO-Normen

2. Einteilung der Stähle

Wie ist Stahl definiert?

Wichtige Stahlgruppen (1)

• Allgemeine Baustähle 
• Schweißgeeignete Feinkornbaustähle
• Vergütungsstähle

Wichtige Stahlgruppen (2)

• Einsatzstähle
• Automatenstähle
• Nichtrostende Stähle

Wichtige Stahlgruppen (3)

• Werkzeugstähle
• Kaltarbeitsstähle
• Warmarbeitsstähle
• Schnellarbeitsstähle

3. Bezeichnung von Stählen

Es gibt unterschiedliche Nomenklatursysteme für Stähle

1. Werkstoffnummer → DIN EN 10027-2

2. Kurzname d. Werkstoffs → DIN EN 10027-1, beruht auf einer d. folgenden Werkstoffeigenschaften:

• Chemische Zusammensetzung
• Mechanische Eigenschaften
• Technologischen Eigenschaften

Bezeichnungssystem der Eisenwerkstoffe

Bezeichnung nach Stahlkurzname

1. nach Verwendung, nach mechanischen Eigenschaften, nach physikalischen Eigenschaften, z.B.:
• Stähle für den allgemeinen Stahlbau
• Stähle für den Druckbehälterbau
• Maschinenbaustähle
• Elektroblech und Band

2. nach der chem. Zusammensetzung:
• unlegierte Stähle
• legierte Stähle, jedes Legierungselement < 5%
• (hoch) legierte Stähle, min. 1 Legierungselement > 5%
• Schnellarbeitsstähle

Korrosion

1. Wirtschaftliche Bedeutung

• Etwa 4 % des Bruttosozialproduktes eines westlichen Industriestaates wird durch Korrosion
vernichtet.

• Anwendung aktueller wissenschaftlicher Standards im Korrosionsschutz könnten 375-875 Mrd. $
bzw. 15-35 % der globalen Korrosionsschäden einsparen

Korrosionsschutz beginnt schon bei der Bauteilplanung am Rechner.

2. Thermodynamische Betrachtung der Korrosion

Warum tritt Korrosion überhaupt auf?

Energiereiches elementares Metall hat die Tendenz, sich in den energiearmen Zustand seines Ausgangsproduktes umzuwandeln. Durch Korrosion wird der thermodynamisch günstigere Zustand wiederhergestellt.

Thermodynamik vs. Kinetik

Unedle Metalle sind bestrebt, unter Abgabe von Energie in den thermodynamisch stabileren Zustand, also in die oxidierte Form, überzugehen.
Kinetik kann hier Abhilfe schaffen, indem die Rückreaktion verzögert wird.
Alternativ muss dem System Energie zugeführt werden, um den Zustand aufrecht zu erhalten.

3. Elektrochemische Korrosion

• Ausbildung eines Galvanischen Elements durch Potenzialdifferenz gemäß elektrochemischer Spannungsreihe:      unedleres Metall wird zur Anode, edleres Metall wird zur Kathode
• Die elektrochemische Spannungsreihe liefert eine Aussage zur thermodynamischen Triebkraft der Ionenfreisetzung
• Eine Aussage zum praktischen Korrosionsverhalten kann indes nicht direkt abgeleitet werden, da die Potenziale nur für Standardbedingungen gelten

4. Korrosionsarten

4.1 Flächenkorrosion / Ebenmäßige Korrosion

Korrosionsmechanismus:
• Es bilden sich anodische und kathodische Teilbereiche auf der gesamten Oberfläche
• Ständiger Ortswechsel dieser Teilbereiche, abhängig von Zusammensetzung, Feuchtigkeits- und Sauerstoffangebot
• Bildung einer Oxidschicht (Schutz) in neutralen Bereichen

Rosten von Eisen / Stahl

Flächenkorrosion von Eisen: Korrosion nach dem Wasserstofftyp bei pH < 4

4.2 Kontaktkorrosion / Bimetallkorrosion

• Beschleuniger:
  • Abstand der Metalle in der Spannungsreihe
  • Kathodenfläche größer als Anodenfläche

• Beispiele:
  • Heißwasserleitung (Messingteile und Kupferleitung)
  • Dachabdeckungen (verzinktes Blech und Kupfer)
  • Heizkörper (Eisen/Stahl und Kupferrohre)

• sind elektrisch leitfähig
• haben oft ein sehr hohes elektrochemisches Potenzial

• Weisen ein hohes Gefährdungspotenzial hinsichtlich Kontaktkorrosion auf
• Konventionelle Schutzkonzepte greifen oft nicht

  
  

  
  

4.3 Lochfraß- / Muldenkorrosion

Korrosionsmechanismus:
• Aus der Oxidschicht wird Sauerstoff durch Chloridionen verdrängt
• Durch weitere Anlagerungen entsteht ein ungeschützter Bereich → der Angriff beginnt.
• Loch bildet Anode, die restliche Oberfläche wird zur Kathode

• Sauerstoff-Konzentrationsunterschiede im Loch und außerhalb führen zur Ausbildung eines Lokalelements (Belüftungselement).

• Gelöste Metallionen + Chloridionen = Salzbildung
• Durch Bildung von Metallhydroxiden wird Elektrolyt sauer

4.4 Spaltkorrosion

• Gefährdete Werkstoffe ähnlich wie bei Lochfraß
• Aufgrund von Konzentrationsdifferenzen im Korrosionsmedium (Sauerstoff) entsteht ein Lokalelement (O2-Verarmung der Lösung im Spalt = Anode, viel Sauerstoff = Kathode)
• Spalt vorhanden oder durch Kontaktkorrosion gebildet
• Möglich bei:

• gleichartigem Metall
• verschiedenen Metallen
• Metall und Nichtmetall

• Beispiele:

•  Punktschweißen, zwischen Stahlplatten, Nieten, Dichtungen

Spaltkorrosion vs. Lochfraß

Lochfraß und Spaltkorrosion sind einander mechanistisch sehr ähnlich, mit dem Unterschied, dass bei der Spaltkorrosion bereits eine Schwachstelle durch die Konstruktion vorgegeben ist. Deshalb findet Spaltkorrosion im Vergleich zum Lochfraß bereits bei niedrigeren Potenzialen statt.

4.5 Spannungsrisskorrosion

Korrosionsmechanismus:
• Lokale Schwankungen in der Legierungszusammensetzung führen zur Ausbildung einer galvanischen Zelle (Vorrichtung zur spontanen Umwandlung von chemischer in elektrische Energie)
• Edleres Metall bildet dabei die Kathode, unedleres die Anode
• Anode wird aufgelöst -> Festigkeit lässt nach
• Formen:

• Interkristallin
• Transkristallin

5. Korrosionsschutz

5.1 Kathodischer Korrosionsschutz (KKS)

Anbringen von Opferanoden:

Sogenannte Opferanoden aus Zink, Aluminium oder Magnesiumlegierungen werden bei kathodischer Schaltung des zu schützenden Metalls angelegt. Dadurch wird die Metallauflösung des Werkstücks verhindert.

5.2 Korrosionsschutzgerechte Konstruktion

• Die Stahlbauteile sollten von allen Seiten zugänglich sein, um die Korrosionsschutzschichten aufbringen zu
  können und eine einfache Überwachung zu ermöglichen.
• Vermeidung von Spalten (Schweißen statt Schrauben oder Nieten)
• Glatte Oberflächen durch Polieren
• Abbau von Spannungsspitzen durch Vermeidung von scharfkantigen Kerben oder schroffen
  Querschnittsübergängen
• Vermeidung von Schmutz- und Wasseransammlungen, gute Belüftung
• U-Eisen und Winkel mit Öffnung nach unten
• Hohlprofile mit Entwässerungsöffnungen

5.3 Konversionsschichten

5.4 Korrosionsschutz durch Überzüge

Edlere Metallschutzschichten auf Stahl:

Eine Veredelung der Oberfläche durch ein elektrochemisch edleres Metall auf Stahl erzeugt Korrosionsschutz aufgrund der Potenzialverschiebung. Diese Art von Korrosionsschutz ist jedoch mit Vorsicht zu genießen, da im Falle einer Oberflächenschädigung ein ungünstiger Fall von Kontaktkorrosion auftritt (kleine Anode, große Kathode).

5.5Korrosionsschutz durch organische Beschichtungssysteme

6. Zusammenfassung

• Der Korrosionsschutz umfasst viele Aspekte der Oberflächentechnik, die vielfach in Kombination eingesetzt werden.
• Korrosion von Metallen hängt von verschiedenen materialspezifischen Faktoren und Umgebungsbedingungen ab. 
• Daher ist Korrosion als eine Systemeigenschaft und Korrosionsschutz ganzheitlich, angefangen bei der konstruktionsgerechten Konstruktion, zu begreifen.
• Das Verstehen der Korrosion bzw. deren Einflussgrößen ist die Basis für die Entwicklung und Anwendung von Korrosionsschutzkonzepten.

Skript Technikum - Technologie des Schweißens

1. Definition Schweißen

• Unter Schweißen versteht man das unlösbare Verbinden von Bauteilen unter Anwendung von Wärme,
  mit oder ohne Schweißzusatzwerkstoffen. Dabei werden beim Schmelzschweißen die Grundwerkstoffe bis zur Verflüssigung erhitzt und so verbunden.

• Art der Fertigung
• Zweck
• Art des Energieträgers
• Grundwerkstoff
  
  

Art der Fertigung

5 Mechanisierungsgrade:

● Handschweißen
● Teilmechanisches Schweißen
● Vollmechanisches Schweißen
● Automatisches Schweißen

• Roboterschweißen

Handschweißen

Alle Bewegungs- und Arbeitsabläufe werden manuell ausgeführt.

Teilmechanisches Schweißen
Manuelles Schweißen (manuelle Führung des Schweißbrenners bzw.
Stabelektrodenhalters und manuelle Werkstückhandhabung) mit einem
mechanischen Drahtvorschub.

Automatisches Schweißen
Alle Arbeits- und Bewegungsabläufe werden mechanisiert ausgeführt. Eine
manuelle Nachregelung der Schweißparameter während des
Schweißvorgangs ist nicht möglich.

Zweck

• Hochlegierte Stähle
  • Ferritische Chromstähle und austenitische Chrom-Nickel- und Mangan-Stähle besitzen übergreifend eine gute Schweißeignung
• Kunststoff
  • In der Gruppe der Kunststoffe sind nur die thermoplastischen Kunststoffe schweißbar, die übergreifend eine gute Schweißeignung besitzen
• Glas
  • Beim Schweißen von Glas ist zu beachten, dass Spannungen zu vermeiden sind da diese zu Rissen im Material führen können. Damit ist ein punktförmiger Wärmeeintrag zu unterbinden

Vorstellung der einzelnen Schweißverfahren

• Beim Gasschmelzschweißen (Autogenschweißen) werden zwei Werkstücke durch eine Brenngas/Sauerstoff-Flamme in  der Schweißzone (2 bis 5 mm vor dem Flammenkegel) zum Schmelzen gebracht
• Je nach Anwendung wird dem Schweißbad Zusatzwerkstoff in Form eines speziell legierten Schweißstabes zugeführt.

• Die Elektrode brennt am gezündetem Lichtbogen ab und verschmilzt mit dem aufgeschmolzenem Werkstück
• zusätzliches Schutzgas nicht erforderlich, da Umhüllung der Elektrode eine Art Schutzgas um das Schweißgut erzeugt.

Komponenten:

• Elektrode
• Elektrodenhalter
• Kabel
• Stromquelle (Schweißgerät) 20-50V, hohe Amperezahl, regelbar
• Masseklemme am Werkstück (Rückfluss des Stromes)
• Schutzvorrichtungen:
  • Sichtschutz
  • Strahlenschutz (Lederschürze)
  • Spritzschutz flüssiges Metall
  • Gasabsaugung
  • Gehörschutz

• Die Drahtelektrode bildet mit dem Werkstück einen Lichtbogen und dient zugleich als Schweißzusatz. Abhängig von den zu schweißenden Werkstoffen kommen als Schutzgase inerte oder aktive Gase zum Einsatz.

• Drahtrolle
• Trafo
• Schlauchpaket
• Brenner

Dieses Verfahren wird weiter unterteilt in MIG- & MAG-Schweißen 

Metall-Inertgas-Schweißen (MIG) / Metall-Aktivgas-Schweißen (MAG)

• Diese Gase reagieren nicht mit anderen Stoffen, sie werden eingesetzt beim Schweißen von Aluminium, Kupfer, Titan und anderen Nichteisenmetallen. Gase: Argon oder Helium.

• Für spezielle Anwendungen können auch Gemische mit z.B. Kohlendioxyd oder Argon plus C02 eingesetzt werden. Da die Gase Kohlendioxyd und Sauerstoff chemische Reaktionen beim Schweißen bewirken, werden sie als „aktiv“ bezeichnet. Mit aktiven Gasen werden unlegierte, niedrig legierte und hoch legierte Stähle geschweißt.
  
  

• Beim WIG-Schweißen wird der Lichtbogen zwischen einer Wolframelektrode und dem Werkstück erzeugt. Die Wolframelektrode wird nicht aufgebraucht.
• Eine Schweißverbindung zwischen den Werkstücken kann auch hergestellt werden, indem die Schweißnaht zusammengeschweißt wird. Verwendet man einen Zusatzwerkstoff, so wird er manuell in die flüssige Schweißnaht eingeführt und nicht, wie beim MIG/MAG-Schweißen, durch den Schweißbrenner.

  
  

Beschreibung des Verfahrens:

• Beim Plasmaschweißen brennt der Lichtbogen ebenso wie beim WIG-Schweißen zwischen der Wolframelektrode und dem Werkstück. Der Lichtbogen wird beim Plasmaschweißen durch eine zusätzliche wassergekühlte Plasmadüse eingeschnürt
• Beim Plasmaschweißen brennt zwischen der Wolframelektrode und der Plasmadüse zusätzlich der Pilotlichtbogen. Der Pilotlichtbogen ionisiert die Lichtbogenstrecke und führt dadurch zu hoher Zündzuverlässigkeit

• Durch Einbringung von konduktiver Wärme und Kraft werden die Materialien verschweißt. Nachdem die Elektroden das Material mit hohem Druck formschlüssig vorgepresst haben, wird von einem Transformator ausgehend ein hoher Stromimpuls (über die Elektroden) in das Material geleitet und erhitzt dieses
• Durch die Änderung des Aggregatzustandes und dem hohen Druck der Elektroden verbinden sich die Materialien

Buckelschweißen

Beschreibung des Verfahrens:

• Beim Buckelschweißen wird in ein Materialteil ein Buckel eingepresst, welcher dann verschweißt wird. Wenn unterschiedliche Blechstärken verschweißt werden sollen, wird der Buckel in das dickere Blech eingebracht. Während des Schweißvorgangs bildet sich der Buckel fast vollständig zurück.

Reibschweißen

Beschreibung des Verfahrens:

• Das Reibschweißen ist ein Pressschweißverfahren.
• Die Einbringung der notwendigen Energie zum Verbinden der Werkstücke erfolgt mittels mechanischer Reibung und Druck
• Sie wird in der Regel durch eine Bewegung zwischen einem rotierenden und einem feststehenden Fügeteil erzeugt

Laserstrahlschweißen

Beschreibung des Verfahrens:

• Der Laserstrahl wird durch eine Optik auf den Fügebereich fokussiert, um dort die Werkstücke auf Schmelztemperatur zu erwärmen. Wenn die Werkstücke aufschmelzen verbinden sie sich und bilden eine formschlüssige Verbindung. Während des Schweißprozesses wird zum Schutz der Schmelzoberfläche vor Oxidation ein Schutzgas verwendet.

Arbeitsschutz

• Gefahren
  • Brandgefahr
  • Explosionsgefahr
  • Elektrische Gefährdung
  • Mechanische Gefährdung
  • Optische Strahlung
  • Lärm
  • Schadstoffe
  • Starke Belastung von Muskeln und Skelett

Success is possible if you know your counterpart!

Who is the right contact person @ Purchasing?
What is the Level of Education of the counterpart?
Organisation and Structure?
Targets and Strategy?
Who makes the decision?

Sales vs. Purchasing – Counterpart Analysis

Purchasing yesterday and today

Purchasing organization: Four Pillars

Purchasing organization: 1st Pillar

• One Face to the Supplier
  • central element of the Automotive Purchasing organization
  • reduction of the complexity of interfaces
  • one point of contact for commercial, one for technical issues for the supplier
  • structured into material fields
  • located in regional centres

Purchasing organization: 2nd Pillar

• Clear Responsibilities
  • one decision maker in commercial and technical meetings
  • reduced numbers of contact persons for suppliers
  • Clear separation of responsibilities between Project Management Purchasing and Material Field Purchasing
  • Material Field Purchasing has sole responsibility for awarding business

Purchasing organization: 3rd Pillar

• Linking Business 
  • cross-divisional link of awarding new business with series production 
  • make full use of existing potentials
  • provide new business opportunities to suppliers

Purchasing organization: 4th Pillar

• Increased Competition 
  • at least two qualified suppliers available at the time of the awarding decisions

Organigram

Indirect Purchasing Area‘s

Direct Purchasing area‘s

Purchasing volume

Functions @ purchasing

Commodity Buyer CP/ABxy

• Material Field Purchasing
  • aligned to Bosch purchasing strategy
  • single point of contact for any commercial communication with the supplier
  • only gate of business for the supplier
  • responsibility of a material field
  • link business awarding to series business 
  • works in tandem with technical Service Center
  • empowerment of regions

Project Buyer CP/PPx

• Project Management Purchasing
  • first point of contact for business units and divisions
  • manages platform and application projects
  • interface between BU (business unit) and Material Field Purchasing (ABxy)
  • responsible for preventive quality planning and final release of purchased parts
  • in charge of change management for purchased parts and technical cost saving projects

Supplier Quality CP/TSC

• Technical Service Center
  • single point of contact  for technical communication at the supplier plant 
  • aligned to suppliers and material fields
  • ensures quick cycle time in all technical communication
  • ability to solve any technical issues using principle of "on-site, on-the-spot"
  • responsible for quality and production process related issues at the supplier
  • works in tandem with Material Field Purchasing (ABxy)

Task Force Team CP/ASD

• Automotive Supplier Development
  • responsible for supplier development
  • target is the improvement of the overall supplier performance 
  • collaboration projects using BPS tool
  • located in the region close to important supplier clusters
  • projects contracted by Material Field Purchasing

Quality Manager - Product specific CP/PQA

• Plan Quality Automotive
  • aligned to the plants
  • handles supplier quality issues
  • ensures a continuous production flow
  • owner of this claims management process
  • in charge of the physical measurement of supplier parts
  • responsible for the incoming inspection

Controller CP/PUC2

• Purchasing Controlling Automotive 
  • provides the controlling basis for the Automotive Purchasing Organization
  • responsible for monitoring and reporting the results of BBM Purchasing
  • two main orientations - the division and the material fields 
  • presence in the main regions
  • worldwide responsibility of reporting in material field, product class, plant, business unit and division

Summary and challenges

• The part on purchased parts at OEM‘s and Tier 1 suppliers is increasing
• Increasing Globalisation - global sales competition
• The employees in the purchasing departments are well educated
• Purchasing has a filter and categorization system which should be knowm to sales
• The commodity buyer is the main counterpart of the key account manager