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Die Einteilung der Fertigungsverfahren kann auf verschiedene Art und Weise geschehen, beispielsweise nach Wirkungsprinzipien, wie etwa das Formen oder Trennen von Material, oder nach dem Bearbeitungsziel (Änderung der Grobgestalt oder Feingestalt eines Werkstücks).

Innerbetrieblich werden Fertigungsverfahren i. d. R. nach Produktionsstufe gegliedert, wie Fertigung (z. B. Formen und Trennen) -> Montage (z. B. Zusammenfügen durch Kleben) -> Funktionssicherung (z. B. Beschichten mit Korrosionsschutz.

Für die einheitliche Fertigung und der verständlichen Kommunikation zwischen den verschiedenen Abteilungen und gar Unternehmen und Behörden zu gewährleisten, wurden in ingenieurtechnischen Disziplinen Standardisierungen durch Normen eingeführt, die Begriffe, Bezeichnungen und Definitionen der einzelnen Fertigungsverfahren beinhalten.

Die Einteilung der Fertigungsverfahren ist in der DIN Norm 8580 festgelegt. Diese Einteilung gliedert sich in sechs Hauptgruppen mit jeweils eigenen Verfahrensgruppen und Verfahrensuntergruppen.

Die sechs Hauptgruppen nach DIN 8580:

Schaffen der Form
1. Urformen (Zusammenhalt der Form schaffen)

Ändern der Form

2. Umformen (Zusammenhalt beibehalten)
3. Trennen (Zusammenhalt vermindern)
4. Fügen (Zusammenhalt vermehren)
5. Beschichten (Zusammenhalt vermehren)

Ändern der Stoffeigenschaften

6. Stoffeigenschaftsänderung
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CNC (Computerized Numerical Control, etwa: „computerisierte numerische Steuerung“) ist ein Verfahren zur elektronischen Steuerung und Regelung von Werkzeugmaschinen (CNC-Maschinen) über spezielle CNC-Steuereinheiten wie Controller und Computer. CNC ist ein komplexes Regelungssystem, die Steuerung erfolgt mit programmierbaren Mikroprozessoren.

Die Bearbeitungsabfolge und zugehörige Parameter werden in einem NC-Programm definiert, eine Dreh-/Fräsmaschine führt diese Bearbeitungsabfolge aus.

CNC ist die erweiterte, modernere Form des NC (Numerical Control). NC basierte noch weitgehend auf der Lochkarteneinlesung und konnte nur extern verändert werden, der Bediener kann das Programm also nur starten/beenden, aber (anders als bei CNC) nicht anpassen.

CNC spielt in der Produktion (speziell in der Prozessgestaltung und Fertigungsplanung) eine wichtige Rolle. (mehr…)

Vergüten und Einsatzhärten sind zwei von mehreren Wärmebehandlungsverfahren zur Steigerung der Festigkeit in Kombination mit der Zähigkeit.

Beide Verfahren sind selbst Kombinationen aus mehreren einzelnen Wärmebehandlungsverfahren.

Vergüten

Das Vergüten eines Stahl-Werkstoffs ist eine Kombination aus Härten und Anlassen. Vergüten zählt zu den durchgreifenden Verfahren der Wärmebehandlung, die Beeinflussung des Werkstoffes geschieht (anders als beim Einsatzhärten) also nicht nur an den Rändern/dem oberflächennahen Material, sondern passiert im gesamten Werkstoff.

1. Erwärmung des Stahls auf Härtetemperatur und Haltung dieser Temperatur (Gefügeumwandlung in Austenit)
2. Abschrecken bzw. rasche Abkühlung aus dem Austenitbereich heraus, in Öl, Wasser oder auch Luft (Martensitbildung -> sprödes, hartes, aber feines Gefüge, bis hier hin Verlust der Zähigkeit)
3. Anlassen bei hohen Temperaturen (heißer als beim Härten) (Martensitabbau -> Entstehung eines feinen Gefüges mit weitgehendem Erhalt der Festigkeit und Wiedergewinnung hoher Zähigkeit)

Es handelt sich um ein Wärmebehandlungsverfahren zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaft (Verbesserung der Härte und vor allem der Zähigkeit) bzw. das Gefüge neu bilden lässt. Vergütet werden Stähle, welche für eine dynamische Beanspruchungshaltung ausgelegt werden, beispielsweise für Wellen und Zahnräder.

Um einen Werkstoff zu härten wird dieser erst erwärmt, anschließend entweder in Öl, Wasser oder Luft abgekühlt und danach wieder erwärmt. Dieser Vorgang wird mehrmals wiederholt, bis die gewünschte Festigkeit und Zähigkeit erreicht ist. (Je nach Stahl-Werkstoff können Temperaturen zwischen 150 – 700 Grad, meist aber über 500°C Celsius zum Anlassen verwendet werden).

Typische Vergütungsstähle sind 42CrMo4 (legiert) und C45 (unlegiert).

Einsatzhärtung

Beim Einsatzhärten wird der Werkstoff aufgekohlt (Kohlenstoff wird von Außen zugeführt, damit die gewünschte Härte erreicht werden kann), gehärtet und angelassen. Das Einsatzhärten wird, vornehmlich für kohlenstoffarme Stähle, dann verwendet, wenn ein zäher Kern und eine verschleißbeständige Oberfläche benötigt werden.

1. Aufkohlung der Randschicht
2. Abkühlung (i.d.R. auf Raumtemperatur -> Ein Normalgefüge einschließlich Perlit, Ferrit und Carbid entsteht)
3. Härten mit Anlasstemperatur, geringer als beim Vergüten

Randschicht eines Stahl-Werkstoffs wird in speziellen Einsatzverfahren mit Kohlenstoff angereichert. Die Anreicherung wird auch als „Aufkohlen“ bezeichnet. Der Stahl wird nachfolgend gehärtet und angelassen.
Die Anreicherung geschieht mit Einbringung der Stahl-Werkstücke in Kohlenstoff abgebende Einsatzmittel und Glühen bei Temperaturen von 850 – 950 °C über Stunden oder auch Tage (bei Aufkohlen mit mehr als 950°C wird auch von Hochtemperaturkohlen gesprochen). Dadurch diffundiert der Kohlenstoff in die Randschicht des Werkstoffes. Die Kohlenstoffreichhaltigkeit am Rand ermöglicht so einen sehr harten Rand.
Es gibt mehrere Verfahren des Einsatzhärtens, welche sich hinsichtlich des Einsatzmittels unterscheiden.:
Aufkohlen im festen (Pulveraufkohlen), flüssigen (Salzbadaufkohlen) oder gasförmigen Einsatzmittel (Gasaufkohlen, kohlenstoffhaltiges Gas) ist möglich.
Einsatzhärten wird verwendet, wenn ein zäher Kern und eine verschleißbeständige Randschicht benötigt werden.
Beispiel Samuraischwert-Klinge: Der zähe (kohlenstoffarme) Kern macht das Schwert widerstandsfähig gegenüber Erschütterungen, der harte Rand mit hohem Kohlenstoffanteil ist sehr hart und schärfbar
Bei erfolgreichem Einsatzhärten wird eine hohe Oberflächenhärte und Festigkeit des Bauteils erreicht, was zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften führt. Einsatzgehärtet werden Stähle, welche für eine dynamische Beanspruchungshaltung ausgelegt werden, beispielsweise für Wellen und Zahnräder.

Ein typischer Einsatzstahl ist 16MnCr5 (legiert).

Die Fertigung befasst sich mit der Herstellung und Anpassung von Werkstücken nach Vorgaben der Konstruktion in Eigenschaften, Funktion und Haltbarkeit.

Werkstücke sind feste Körper und können Teil einer abgrenzbaren Baugruppe sein, welche richtig zusammengesetzt ein Endprodukt oder mehrere Endprodukte ergeben. Werkstücke sind selbst aus mindestens einem Teil bestehend, können aber auch, insbesondere bei geometrisch komplexeren Körpern, aus mehren Teilen bestehen.

Die Fertigungsteams interagieren insbesondere mit der Konstruktion und der Qualitätssicherung. Ingenieure der Fertigungstechnik müssen mit den Konstruktionsingenieuren die Fertigungsprozesse planen, Konstruktionspläne verstehen und Konstruktionsfehler frühzeitig erkennen, Fertigungsverfahren nach technischen als auch wirtschaftlichen Aspekten bewerten und über fundierte Kenntnisse in der Qualitätssicherung verfügen.

Der Fertigung stehen verschiedene Fertigungsverfahren zur Verfügung. Diese Fertigungsverfahren verändern sich mit technischem Fortschritt und naturwissenschaftlicher Forschung im Sinne der Qualität, Wirtschaftlichkeit, Ergonomie und Umwelt. (mehr…)