Fertigungstechnik an der Universität Augsburg | Karteikarten & Zusammenfassungen

Lernmaterialien für Fertigungstechnik an der Universität Augsburg

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Warum wird Kryolith bei der Aluminiumgewinnung eingesetzt?

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Zur Senkung des Schmelzpunktes auf 950grad, um Energie zu sparen (Eutektikum aus 90%
Kryolith und 10% Alu; Kryolith wird nicht verbraucht)

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Erläutere die Grundlagen der Keimbildung. Unterscheide zwischen homogener und
heterogener Keimbildung

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Die Keimbildung hat zwei treibende Kräfte. Thermodynamik liefert die treibende Kraft zur Phasenänderung, Kinematik für die Bildung und Wachstum der Keime. 

Grundlage bildet der Enthalpieunterschied zwischen der festen und flüssigen Phase. Homogene Keimbildung findet ohne Beteiligung von Fremdpartikeln, nur durch thermische Fluktuation statt. Bei der heterogenen Keimbildung bilden sich Keime an den
Wänden der Gussformen oder durch Verunreinigungen.

Je höher die Abkühlgeschwindigkeit, desto kleiner die Korngröße.

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Weshalb kann Eisenoxid mit Kohlenstoff reduziert werden, Aluminiumoxid jedoch nicht?

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Das Eisenoxid ist weniger stabil.

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Was sind grundsätzliche Prozessschritte bei der Aluminiumgewinnung? Welches
Abfallprodukt fällt vornehmlich an?

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Bayer-Verfahren:
1. Vorzerkleinerung
2. Mahlen und Aufschluss (Zusatz von Aufschlusslauge NaOH)
3. Lösung und Verdünnung (Natriumaluminat)
4. Eindicken und Abtrennen des Rotschlamms (Abfallprodukt, wird deponiert)
5. Klarfiltration Ausrühren mit Aluminiumhydroxid als Impfstoff
6. Ausfällen und Waschen, dabei fällt Hauptmenge des Aluminiums als Aluminiumhydroxid
7. Kalzinierung zu Aluminiumoxid

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Warum entsteht beim Kroll Prozess ein schwammartiges Endprodukt und wie wird dieses
weiterraffiniert?

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Titanschwamm entsteht durch Chlorverunreinigungen und Beteiligung der Gasphase.
Weiterverarbeitung mit dem Arkel-de-Boer Verfahren

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Nenne einige wichtige Urformverfahren für Metall.

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Gießen, Pulvermetallurgie, Gasphasenabscheidung

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Auf welchen Eigenschaften beruht die Bedeutung des Stahls als wichtigster
Konstruktionswerkstoff?

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Sehr gute Verfügbarkeit, kostengünstige Herstellung, gute Gießbarkeit

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Beschreibe die Fertigungsschritte vom Erz zum Stahl.

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1. Erzaufbereitung >> Materialtrennung &- Metallgewinnung durch Reduktion
2. Reduktion der Erze im Hochofen
3. Abstich des Roheisens
4. Frischen des Roheisens (Verringerung des Kohlenstoffanteils)
5. Reinigung und Veredelung des Rohstahls
6. Gießen & Weiterverarbeitung

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Was ist der Unterschied zwischen Roheisen und Stahl?

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Roheisen hat einen höheren Grad an Verunreinigungen

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Was ist Frischen? Welche Verfahrensvarianten gibt es?

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Frischen ist ein Verfahren zur Verringerung des Kohlenstoffanteils. Verfahrensvarianten sind
das Aufblasen, Bodenblasen oder Kombinationen

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Erläutere den Chlorkreislauf im Kroll Prozess.

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Reaktor: TiO2 (Rutil) + Chlor >> TiCl4
Reduktion mit Mg unter Schutzgas >> Ti + MgCl2
MgCl2 geht in Elektrolyse; Cl wandert zum Reaktor, Mg zur Reduktion des TiCl4

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Wie sieht schematisch das Gefüge eines Gussblocks aus? Erläutere die Entstehung dieser
Gefüge Morphologie.

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Außen bilden sich Feine Körner (feinkristalline globulitische Randzone), dann länglich
gezogene Körner zur Mitte hin ausgerichtet (Transkristallisationszone); Im Kern dann
wieder feine Körner aufgrund zunehmender Verunreinigungen (globulitische Innenzone)

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Q:

Warum wird Kryolith bei der Aluminiumgewinnung eingesetzt?

A:

Zur Senkung des Schmelzpunktes auf 950grad, um Energie zu sparen (Eutektikum aus 90%
Kryolith und 10% Alu; Kryolith wird nicht verbraucht)

Q:

Erläutere die Grundlagen der Keimbildung. Unterscheide zwischen homogener und
heterogener Keimbildung

A:

Die Keimbildung hat zwei treibende Kräfte. Thermodynamik liefert die treibende Kraft zur Phasenänderung, Kinematik für die Bildung und Wachstum der Keime. 

Grundlage bildet der Enthalpieunterschied zwischen der festen und flüssigen Phase. Homogene Keimbildung findet ohne Beteiligung von Fremdpartikeln, nur durch thermische Fluktuation statt. Bei der heterogenen Keimbildung bilden sich Keime an den
Wänden der Gussformen oder durch Verunreinigungen.

Je höher die Abkühlgeschwindigkeit, desto kleiner die Korngröße.

Q:

Weshalb kann Eisenoxid mit Kohlenstoff reduziert werden, Aluminiumoxid jedoch nicht?

A:

Das Eisenoxid ist weniger stabil.

Q:

Was sind grundsätzliche Prozessschritte bei der Aluminiumgewinnung? Welches
Abfallprodukt fällt vornehmlich an?

A:

Bayer-Verfahren:
1. Vorzerkleinerung
2. Mahlen und Aufschluss (Zusatz von Aufschlusslauge NaOH)
3. Lösung und Verdünnung (Natriumaluminat)
4. Eindicken und Abtrennen des Rotschlamms (Abfallprodukt, wird deponiert)
5. Klarfiltration Ausrühren mit Aluminiumhydroxid als Impfstoff
6. Ausfällen und Waschen, dabei fällt Hauptmenge des Aluminiums als Aluminiumhydroxid
7. Kalzinierung zu Aluminiumoxid

Q:

Warum entsteht beim Kroll Prozess ein schwammartiges Endprodukt und wie wird dieses
weiterraffiniert?

A:

Titanschwamm entsteht durch Chlorverunreinigungen und Beteiligung der Gasphase.
Weiterverarbeitung mit dem Arkel-de-Boer Verfahren

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Q:

Nenne einige wichtige Urformverfahren für Metall.

A:

Gießen, Pulvermetallurgie, Gasphasenabscheidung

Q:

Auf welchen Eigenschaften beruht die Bedeutung des Stahls als wichtigster
Konstruktionswerkstoff?

A:

Sehr gute Verfügbarkeit, kostengünstige Herstellung, gute Gießbarkeit

Q:

Beschreibe die Fertigungsschritte vom Erz zum Stahl.

A:

1. Erzaufbereitung >> Materialtrennung &- Metallgewinnung durch Reduktion
2. Reduktion der Erze im Hochofen
3. Abstich des Roheisens
4. Frischen des Roheisens (Verringerung des Kohlenstoffanteils)
5. Reinigung und Veredelung des Rohstahls
6. Gießen & Weiterverarbeitung

Q:

Was ist der Unterschied zwischen Roheisen und Stahl?

A:

Roheisen hat einen höheren Grad an Verunreinigungen

Q:

Was ist Frischen? Welche Verfahrensvarianten gibt es?

A:

Frischen ist ein Verfahren zur Verringerung des Kohlenstoffanteils. Verfahrensvarianten sind
das Aufblasen, Bodenblasen oder Kombinationen

Q:

Erläutere den Chlorkreislauf im Kroll Prozess.

A:

Reaktor: TiO2 (Rutil) + Chlor >> TiCl4
Reduktion mit Mg unter Schutzgas >> Ti + MgCl2
MgCl2 geht in Elektrolyse; Cl wandert zum Reaktor, Mg zur Reduktion des TiCl4

Q:

Wie sieht schematisch das Gefüge eines Gussblocks aus? Erläutere die Entstehung dieser
Gefüge Morphologie.

A:

Außen bilden sich Feine Körner (feinkristalline globulitische Randzone), dann länglich
gezogene Körner zur Mitte hin ausgerichtet (Transkristallisationszone); Im Kern dann
wieder feine Körner aufgrund zunehmender Verunreinigungen (globulitische Innenzone)

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