Musterprüfungsaufgaben - Metallbau - SCIVET

Musterprüfungsaufgaben - Metallbau
Das vorliegende Dokument ist ausschließlich zur
Verwendung im Rahmen der internationalen
Berufsbildungszusammenarbeit des deutschen Handwerks
vorgesehen.
Die Musterprüfungsaufgaben, die in diesem Dokument enthalten sind, wurden im Auftrag des
Zentralverbands des Deutschen Handwerks (ZDH) erstellt. Der Urheber hat dem ZDH zeitlich,
räumlich und inhaltlich unbeschränkt das ausschließliche Nutzungsrecht eingeräumt und ihn
ebenso berechtigt, die eingeräumten Rechte an Dritte weiter zu übertragen. Der ZDH räumt
Mitgliedern der Handwerksorganisation das Recht ein, die in diesem Dokument aufgeführten
Musterprüfungsaufgaben im Rahmen internationaler Berufsbildungsprojekte einzusetzen und
zu diesem Zwecke Übersetzungen anzufertigen. Eine Übersetzung ins Englische wurde bereits
angefertigt und steht im Downloadbereich von scivet.de neben der deutschen Version zur
Verfügung.

Für eine sachgemäße Nutzung dieser Musterprüfungsaufgaben in der Beratung ausländischer
Partner ist eine Bearbeitung im Sinne einer länderspezifischen Ausgestaltung notwendig und
zulässig.

Eine Weitergabe des Dokuments in unbearbeiteter Form an Akteure außerhalb der
Handwerksorganisation ist nicht zulässig.

Die SCIVET-Koordinierungsstelle beim ZDH ist sehr daran interessiert, Informationen zu
Erkenntnissen zu erhalten, die mithilfe des vorliegenden Dokuments gewonnen worden sind.
Wenn Sie die SCIVET-Koordinierungsstelle über solche Erkenntnisse informieren möchten
oder Feedback zur Nützlichkeit des Dokuments geben möchten, können Sie dies per E-Mail
(scivet@zdh.de) oder telefonisch (030-20619-318) tun.

Das vorliegende Dokument wurde im Projekt SCIVET (Skilled Crafts – International Vocational Education and
Training), einem Verbundprojekt vom Zentralverband des Deutschen Handwerks (ZDH) und der der Zentralstelle
für die Weiterbildung im Handwerk (ZWH) erstellt. Das Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für
Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 01BEX01A16 bzw. 01BEX01B16 gefördert. Die
Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei ZDH und ZWH.

Musterprüfungsaufgaben - Metallbau
Hinweise für den Anwender:

Sie finden in diesen Musteraufgaben projektbezogene Aufgaben und allgemeine
Aufgaben. Die projektbezogenen Aufgaben beziehen sich themenübergreifend auf eine
übergeordnete Ausgangssituation. Die Aufgaben mit der Kennzeichnung "Allgemein" sind
auf keine spezifische übergeordnete Situation bezogen.
Die Lösungen sind in kursiver oranger Schrift gekennzeichnet und bilden einen
Lösungskorridor ab, der verändert werden kann. Ebenfalls in orange finden Sie Hinweise
für die Prüfer/innen.

Inhaltsübersicht

 Thema Schwierigkeitsgrad Dauer
I.a Technische Kommunikation - Projekt
 1 Aussagen über Linienarten mittel 4 Min.
 2 Winkelberechnung mittel 5 Min.
 3 Mindestbiegeradius bestimmen mittel 10 Min.
 4 Schweißsymbole anwenden mittel 3 Min.
I.b Technische Kommunikation - Allgemein
 5 Winkelmaße umrechnen mittel 4 Min.
 6 Toleranzen, Abmaße leicht 3 Min.
 7 Messfehler mittel 5 Min.
 8 Messmittel mittel 3 min.
 9 Abwicklung Blechstreifen skizzieren mittel 7 Min.
 II. Trennen - Projekt
 1 Planen und steuern von Arbeitsabläufen: leicht 3 Min.
 Handgeführte Maschinen auswählen
2a Werkstoffbezogene Maschinen auswählen mittel 3 Min.
2b Wirkungsweise Schneidwerkzeug schwer 3 Min.
 3 Werkstoffbedingte Korrosion mittelschwer 3 Min.
 4 Thermisches Trennen, Auswahl mittelschwer 4 Min.
III. Umformen - Projekt
 1 Werkstoffspezifische Eigenschaften leicht 5 Min.
 2 Grundlagen Materialbearbeitung, mittel 5 Min.
 Rückfedern werkstoffabhängig
3a Mindestbiegeradius beachten mittelschwer 4 Min.
3b Grundlagen Biegetechnik R-min. mittel 4 Min.
IV. Fügen - Projekt
1a Fügeverfahren leicht 4 Min.
1b Auswahl und Anwendung von Fügeverfahren mittel 3 Min.
1c Vor- und Nachteile abwägen mittelschwer 4 Min.
 2 Löt-Vorgang durchführen mittel 5 Min.

V. Drehzahlberechnung - Allgemein
 1 Drehzahl berechnen leicht 4 Min.
 2 Bohrerdurchmesser berechnen mittel 4 Min.
VI. Qualitätsmanagement - Allgemein
 1 Relevanz Qualitätsmanagement mittel 7 Min.
 2 5 M-Methode mittel 7 Min.
 3 Recycling leicht 4 Min.
 4 Umweltschutz Kühlschmiermittel mittel 5 Min.
VII. Gewinde und Schraubenverbindung -
 Allgemein
 1 Eignung Zylinderschrauben leicht 3 Min.
 2 Sechskantschraube leicht 3 Min.
 3 Linsenkopfschraube leicht 3 Min.
 4 Unterlegscheiben leicht 3 Min.
 5 Gewindesteigung mittel 4 Min.
 6 Kraftübertragung/ Steigung mittel 4 Min.
 7 Bewegungs/Befestigungsgewinde leicht 4 Min.
 8 Zugfestigkeit/Streckgrenze mittel 5 Min.
9a Festigkeitsklassen leicht 4 Min.
9b Berechnen Zugfestigkeit/Streckgrenze mittel 4 Min.
10 Verschrauben diverser Materialien mittel 4 Min.
VIII. Werkstoffkunde - Allgemein
 1 Einsatzgebiet Baustähle mittel 3 Min.
 2 Automatenstähle- Legierung mittel 5 Min.
 3 Anwendung säurebeständige Stähle mittelschwer 5 Min.
IX. Mulitple Choice
1 Werkstoffbezeichnung mittel 3 Min.
2 Eigenschaften nicht-rostender Stahl mittelschwer 3 Min.
3 Berechnung gestreckte Länge mittel 5 Min.
4 Schneidengeometrie Bohrer mittel 3 Min.
5 Biegen und Rissgefahr mittel 2 Min.
6 Technische Kommunikation mittel 4 Min.
7 Messmittel mittel 3 Min.
8 Durchmesser metrischer Gewinde leicht 3 Min.
9 Aufgabe Kühlschmierstoffe leicht 3 Min.
10 Schweißnahtbezeichnung mittelschwer 5 Min.

→ Anlagen:
1 Zeichnungsnummer 19 02 A1 B1 001 Kehrschaufel
2 Zeichnungsnummer 19 05 A1 B1 002 Blech Lasche
3 Zeichnungsnummer 19 05 A1 B1 002 Blech Lasche
 (Lösung)
 4 Foto Kehrschaufel

Projekt: Kehrschaufel
Ausgangssituation:
In Ihrem Betrieb erhalten Sie die Aufgabe einige Abfallkehrschaufeln herzustellen. Diese
Kehrschaufeln sollen ein leichtes Gewicht haben und widerstandsfähig gegen Verformung und
Temperaturen von ca. 80 Grad Celsius sein.
Dazu erhalten Sie die folgende Skizze (Zeichnungsnr. 19 02 A1 B1 001) mit Maßangaben und
Profilstärke.

Bereich Ia: Technische Kommunikation - Projekt
Situationsbeschreibung:
Sie erhalten die Skizze des Kunden (Zeichnungsnr. 19 02 A1 B1 001).

Aufgabe:

1. Erläutern Sie die Bedeutung der schmalen Volllinie (vgl. DIN EN ISO 128-20) mit der
 Bezeichnung: 90Grad nach oben!
 Lösung: Schmale Volllinie ist z.B. eine Biegelinie. An dieser Linie soll eine 90° Biegung nach
 oben durchgeführt werden.

2. Berechnen Sie den mit X gekennzeichneten Winkel auf der Skizze mit der Zeichnungsnummer
 19 02 A1 B1 001!

 Lösung: 220-160=60; 60:2=30
 Tangens=Gegenkathete:Ankathete
 tan¯¹ (x)= tan¯¹ (200:30)=81,4 Grad

3. Bestimmen Sie den inneren Mindestbiegeradius (vgl. DIN 6935) für den Werkstoff S235JR
 (unlegierter Baustahl mit einer Streckgrenze von 235N/mm²)! Die Materialdicke finden Sie in
 der Skizze mit der Zeichnungsnummer 19 02 A1 B1 001!

 Lösung: t=2mm und damit Rmin=2,5mm (vgl. DIN 6935)

4. Erläutern Sie das folgende Sinnbild für Schweißen und Löten (vgl. DIN EN 22553)!
 Lösung: Pfeil mit der Kennzeichnung "4x10=" bedeutet Flächennaht mit 10mm Überlappung
 und insgesamt 4mm Materialstärke, hier aus 2mm+2mm Blech vollflächig ausführen.

Bereich Ib: Technische Kommunikation - Allgemein
Für einen Kundenauftrag beschäftigen Sie sich mit dem Thema technische Kommunikation. Zu
den Maßeintragungen in Zeichnungen gehören unter anderem auch Winkelmaße mit denen Sie
sich näher auseinander setzen.

5. Errechnen Sie, wie viel Grad 12600‘‘ (Sekunden) sind.

 Lösung: 12600‘‘ = 210‘ = 3,5° ; Hinweis: Der Wert wird jeweils durch 60 dividiert.

6. In einer Zeichnung steht die Toleranzangabe 45° ± 30‘ (Minute). Ermitteln Sie das obere- und
 untere Abmaß.

 Lösung: Obere Abmaß beträgt = 45° + 30‘ = 45° 30‘= 45,5°
 Das untere Abmaß beträgt = 45° - 30‘ = 44° 30‘= 44,5°

7. Nach der Herstellung eines Bauteils überprüfen Sie die Maße. Dabei können Sie ermitteln, dass
 Ihr Bauteil außerhalb der Toleranz liegt. Beschreiben Sie ausführlich, wodurch Messfehler
 entstehen können und wie man diese vermeidet.

 Lösung: Messfehler: Systematische Fehler,
 zufällige Fehler,
 Verschmutzung,
 zu viel oder zu wenig Messdruck

 Vermeiden: Kalibrieren der Messmittel,
 regelmäßiges Überprüfen von Messmitteln,
 geeignete Messmittel verwenden,
 richtiges Anwenden üben/erlernen

8. Weisen Sie den folgenden Toleranzangaben jeweils ein geeignetes Messmittel zu:

 a) 500 ± 5 Holzgliedermaßstab/ Bandmaß
 b) 20 H7 Messschraube
 c) 34 ± 0,2 Messschieber

9. Sie erhalten die Skizze mit der Zeichnungsnummer "19 05 A1 B1 002" und der Darstellung der
 Abwicklung eines Blechstreifens, der verschiedene Biegestellen aufweist.

 Aufgabe: Skizzieren Sie das fertig gebogene Blech in der seitlichen Ansicht (vgl.
 DIN ISO 128-30). Nutzen Sie dafür den unteren Bereich des
 Aufgabenblatts!

 Lösung: siehe Zeichnung "Lasche Lösung"

Bereich II: Trennen – Projekt

Situationsbeschreibung:
Sie erhalten von Ihrem Vorgesetzten vier verschiedene Bleche für den Zuschnitt der Kehrbleche.
 1. - ein Blech ist 2mm dick aus Aluminium
 2. - ein weiteres Blech ist 1mm dick aus verzinktem Stahl
 3. - ein weiteres Blech 3mm dick Stahl DC04 (vgl. DIN EN 10130)
 4. - ein weiteres Blech ist 2mm dick aus 1.4301

! Hinweis:zu 3.) Hier könnte alternativ die Bezeichnung "DC 04" durch "235 JR" ersetzt werden.
 zu 4.) Hier könnte alternativ die Bezeichnung "1.4301" durch "CrNi-Blech" oder durch
 "X5CrNi18-10" (vgl. DIN EN 10088-2) ersetzt werden.

Die Konturen des Blechs müssen bearbeitet werden. Dazu nutzen Sie verschiedene handgeführte,
sowie stationäre Maschinen.

Aufgabe:

1) Nennen Sie vier verschiedene handgeführte Maschinen, mit denen eine Bearbeitung möglich
 wäre!
 Lösungsmöglichkeiten: - Elektrohandnibbler,
 - Hebelschere,
 - Handschere,
 - Elektrohandschere,
 - Plasmaschneider,
 - Winkelschleifer mit Trennscheibe

2) Sie wollen nun zusätzlich noch eine Blechkontur mit diversen Radien herstellen.
 a) Nennen Sie handgeführte Maschinen, mit denen Sie die Konturen bei allen genannten
 Blechen herstellen können und
 b) Beschreiben Sie die Wirkungsweise des Schneidwerkzeuges!

 Lösungsmöglichkeiten:
 2a z.B. mit dem Elektrohandnibbler kann bei den verschiedenen Werkstoffen und bei
 verschiedenen Radien und Profilen eine Kontur händisch geführt, hergestellt werden.
 Bspw. auch mit Elektrohandschere oder Stichsäge möglich.
 2b Zunächst dringen die Schneiden auf der Ober- und Unterseite in das Werkstück ein und
 verformen die Oberfläche dort leicht. Dann beginnt bei größerer Krafteinwirkung das
 Schneiden und der Werkstoff wird getrennt. Ist nun die Kraft auf der Schneide größer als
 der verbliebene Werkstückquerschnitt kommt es in der nächsten Phase zum Bruch des
 Werkstücks. Die drei Abschnitte Verformung, Schneiden, Bruch sind gut an der
 Schnittfläche sichtbar.

! Hinweis: Alternativ könnte man auch nach der Funktionsweise des Elektrohandnibblers fragen.

2x) Beschreiben Sie die Wirkungsweise des Elektrohandnibblers und nennen Sie seine Vorteile.

 Lösungsvorschlag: Stempel und Schneidplatte schneiden bei jedem Arbeitshub des Stempels
 ein kleines Stück aus dem Blech. Das Blech wird dabei nicht verbogen, wie
 bei vielen anderen Geräten, erzeugt aber eine leicht wellige Schnittkante.
 Außerdem bietet er den Vorteil, dass enge Radien und Konturen
 geschnitten werden können.

3) Beschreiben Sie die Problematik, wenn Sie mit einem Trennschleifer zunächst das in der
 Situationsbeschreibung unter Punkt 3 genannte Blech aus Stahl DC 04 und anschließend das
 unter Punkt 4 genannte Blech aus 1.4301 mit derselben Trennscheibe nacheinander
 bearbeiten wollen!

 Lösung: Korrosionsprobleme durch Verunreinigungen der Trennscheibe mit Stahlpartikeln.
 Diese führen anschließend bei dem rostfreien CrNi-Blech zu Korrosion an den
 Kontaktstellen mit der Trennscheibe.

4) In Ihrem Betrieb stehen auch mehrere thermische Trennverfahren zur Verfügung.
 Beschreiben Sie ein Verfahren, dass sowohl für CrNi-Stähle als auch Stahlblech verwendet
 werden kann!

 Lösungsmöglichkeit: Mit Plasmaschneiden können die genannten Werkstoffe getrennt werden
 und auch die Materialdicken sind gerade ausreichend für diese Verfahren.
 Mit Autogenem Brennschneiden ist das Trennen der CrNi-Bleche nicht
 möglich.

Bereich III: Umformen - Projekt
Situationsbeschreibung:
Die Bleche für die Kehrschaufel sollen gebogen werden.
Sie wollen die Bleche mit Hilfe einer Hand-Schwenkbiegemaschine in die beschriebene Form
bringen.

Aufgabe:

1) Beschreiben Sie, welche Unterschiede Sie in Bezug auf den Widerstand gegen Verformung
 bei den vier genannten Werkstoffen (Aluminium, verzinkter Stahl, DC 04, 1.4301) feststellen!

 Lösung: Aluminium lässt sich mit dem geringsten Kraftaufwand verformen. Das Stahlblech und
 das verzinkte Stahlblech setzen der Verformung einen größeren Widerstand entgegen
 und das Edelstahlblech hat den größten Widerstand gegen Verformung.

2) Sie stellen einen mechanischen Anschlag an der Schwenkbiegemaschine auf exakt 90 Grad
 ein. Damit lässt sich die schwenkbare Biegewanne nur noch bis zu dieser Gradzahl
 hochschwenken.
 Anschließend biegen Sie die vier genannten Werkstoffe.
 Was werden Sie in Bezug auf die Exaktheit der Biegewinkel nach dem Biegen der
 verschiedenen Werkstoffe der Bleche feststellen?

 Lösung: Alle Bleche erreichen nicht die gewünschte Gradzahl. Das Aluminium wird am wenigsten
 Rückfedern und der Winkel ist am nächsten an den geforderten 90 Grad. Das Stahlblech
 und das verzinkte Stahlblech weichen etwas mehr vom geforderten Wert ab. Das zähe
 CrNi-Blech hat die stärkste Rückfederung und weicht am weitesten von der Gradzahl ab.

3a) Bestimmen Sie mit Hilfe der folgenden Tabelle des Tabellenbuches den kleinsten zulässigen
 Biegeradius (vgl. DIN 6935) für das Stahlblech DC 04 mit 3,5mm Blechdicke!

Werkstoff Min. Lage Kleinster zulässiger innerer Biegeradius Rmin für
 Zugfestigkeit Q (quer) Blechdicken s in mm
 In N/mm² L (längs)
 s=1 über 1 über 1,5 über 2,5 über 3 über 4
 bis 1,5 bis 2,5 bis 3 bis 4 bis 5
 DC 01 270...410 Q 1 1,6 2,5 3 5 6
 L 1 1,6 2,5 3 6 8
 DC 04 270...350 Q 1,2 2,0 3,0 4 5 8
 L 1,2 2,0 3,0 4 6 10
 DC 06 270...330 Q 1,6 2,5 4,0 5 6 8
 L 1,6 2,5 4,0 5 8 10

 Lösung: Der kleinste zulässige Biegeradius beträgt bei 3,5mm 5 mm quer zur Walzrichtung
 gebogen und 6mm längs zur Walzrichtung gebogen.

3b) Beschreiben Sie die Notwendigkeit den Mindestbiegeradius einzuhalten!

 Lösung: Wird er nicht eingehalten, wird das Material im Biegebereich zu stark verformt und es
 kommt zu Rissen, so dass entlang der Biegestelle das Blech einreißt. Die Außenseite kann
 Risse aufweisen und die Innenseite ggf. Falten.

Bereich IV: Fügen - Projekt
Situationsbeschreibung:
Ihr Vorgesetzter gibt Ihnen die Aufgabe das Kehrblech mit dem Handgriff zu verbinden (Er stellt
Ihnen dazu ein 1mm dickes verzinktes Blech zur Verfügung.

Aufgabe:
1a) Nennen Sie fünf Fügeverfahren
1b) Erläutern Sie zwei mögliche Fügeverfahren zum Verbinden der dünnen verzinkten Bleche
1c) Entscheiden Sie sich begründet für eines der von Ihnen genannten Verfahren.
Lösungskorridor:
 1a) Als Fügeverfahren von dünnen Blechen kommen u.a. das 1. Löten, 2. WiG (Wolfram-Inert-
 Gas-Schweißen), 3. MAG-(Metall-Aktiv-Gas-) Schweißen, 4. Nieten, 5. Verschrauben in
 Betracht.
 1b) Löten mit Weichlot wie Blei oder Zinn ist möglich. Dabei sind die Temperaturen niedrig und
 Korrosionsschutz wird beachtet. ... Das Arbeiten mit Aluminium-Nieten ist eine Alternative.
 1c) z.B. Nieten, da die Köpfe wenig überstehen und es keine negativen Einflüsse auf die Korrosion
 gibt oder Löten. Die Teile müssen gebohrt werden und eine Nietzange als spezielles
 Werkzeug ist notwendig Beim Löten ist die Reinigung der Bauteiloberfläche, das
 anschließende Ausrichten und ggf. Verspannen, das Auswählen des Flussmittels und des
 richtigen Lötspalts sowie die richtige Temperatur zu beachten. Die Vorbereitung ist zwar
 umfangreich, aber es entsteht eine glatte Fläche an den Fügestellen.

! Hinweise für die Prüfer:
Das Verschrauben kommt wegen der Überstände der Köpfe und Muttern nicht in Betracht. Für
Senkschrauben reicht die Bauteildicke nicht aus.
Metall-Aktiv-Gas-Schweißen ist wegen der Zerstörung der Verzinkungsschicht nicht geeignet.
Das Wolfram-Inert-Gas-Schweißen kommt aus gleichen Gründen nicht in Betracht und es kommt
zusätzlich noch stärkerer Verzug in Betracht.

2) Beschreiben Sie, was es für den Lötvorgang zum Verbinden der Blechschaufel mit dem
 Griffstück zu beachten gilt!
 Lösung: Es gilt zu beachten, dass der Lötspalt nicht größer als 0,2mm beträgt. Die Lötstelle
 muss gereinigt sein. Das Griffstück und die Schaufel müssen genau ausgerichtet
 werden und das Lot sollen rasch und gleichmäßig erwärmt werden. Der
 Wirktemperaturbereich des Flussmittels muss größer sein als der
 Löttemperaturbereich. Erschütterungen während des Erstarrens unbedingt
 vermeiden.

Bereich V: Drehzahlberechnung - Allgemein
Unabdingbar für eine nachhaltige Arbeitsweise mit Werkzeugen ist es, vorgegebene
Schnittbedingungen anzuwenden und Drehzahlen zu berechnen.

1) Ermitteln Sie die erforderliche Drehzahl, wenn Sie mit einem Ø 9 mm Bohrer arbeiten sollen.
 Die Schnittgeschwindigkeit beträgt 25 m/min.
 25 / 1
 = = = 884
 ( ∗ ) ( ∗ 0,009 ) 

2) Berechnen Sie den Bohrerdurchmesser, wenn bei einer Schnittgeschwindigkeit von 20 m/min
 eine Drehzahl von 212 min-1 ermittelt wurde.
 20 ∗ 
 = ( ∗ ) = ( ∗212∗ ) = 0,03 m = 30 mm

Bereich VI:
Kundenbetreuung / Qualitätsmanagement / Umweltschutz - Allgemein
1) In letzter Zeit kommt es immer häufiger zu Reklamationen und Beschwerden über
 Qualitätsmängel und unsaubere Arbeiten. Erklären Sie in dem Zusammenhang ausführlich,
 warum ein gutes Qualitätsmanagement für Ihren Betrieb wichtig ist.

Lösung: Das Qualitätsmanagement hat die Aufgabe, alle Maßnahmen zu überprüfen und
 einzuleiten, um die durch den Kunden geforderten Qualitätsansprüche zu erfüllen. Durch
 Reklamationen kommt es zu einer zusätzlichen, zeitlichen Belastung, da der Auftrag
 eigentlich schon abgeschlossen war und neue Aufträge bearbeitet werden müssen. Mehr
 unzufriedene Kunden könnten sich daraus ergeben. Unsauberes Arbeiten macht einen
 unprofessionellen Eindruck und kann ebenfalls die Kunden verärgern. Unzufriedene
 Kunden sind rufschädigend und können zu Umsatzeinbrüchen sowie zu
 existenzbedrohenden Unternehmenssituationen führen.

2) Eine Baugruppe, welche Sie für einen Kunden gefertigt haben weist einen Mangel auf und
 wurde reklamiert. Erklären Sie, wie Sie mit Hilfe der 5 M-Methode die Ursache für diesen
 Mangel aufklären können.

Lösung: Die 5 M-Methode bietet eine Möglichkeit, um die Ursache für einen Fehler zu finden. Dabei
 wird die Möglichkeit überprüft, wo der Fehler entstanden ist. Mensch, Maschine,
 Methode, Material, Mitwelt.

3) Auf Grund knapper werdender Ressourcen und steigender Rohstoffpreise ist nachhaltiges
 Handeln immer wichtiger. Erklären Sie Maßnahmen, wodurch Sie Rohstoffe einsparen und
 nachhaltig handeln können.

Lösung: Recycling von Rohstoffen, minimaler Einsatz von Verbrauchsmaterialien wie Kühlschmier-
 stoffen. Weniger Verschnitt und bessere Ausnutzung von vorhandenen Materialen.

4) Bei der Bearbeitung von Werkstücken verwenden Sie zur besseren Spanbildung und zur
 Erhöhung der Standzeit Ihrer Werkstoffe Kühlschmierstoff (KSS).
4a) Beschreiben Sie, welche Aufgaben KSS haben.
4b) Erklären Sie, wie diese entsorgt werden müssen.

Lösung: a) Kühlschmierstoffe dienen dazu die Wärme im Werkstück zu reduzieren und damit die
 Genauigkeit des Werkstoffabtrags. Die andere Aufgabe ist die Schmierwirkung,
 wodurch die Späne bei der Bearbeitung besser über die Werkzeugschneide gleiten.
 b) KSS ist gesundheitsgefährdend für Mensch und Umwelt und darf nur von einer
 Fachfirma entsorgt werden.

Bereich VI: Gewinde und Schraubenverbindungen - Allgemein
Bei einer riesigen Auswahl von Schrauben für unterschiedliche Materialien und
Verwendungszwecke ist es wichtig, dass Sie die richtigen Schrauben einsetzen, um eine sichere
Konstruktion zu gewährleisten.
1) Beschreiben Sie, wofür Zylinderschrauben verwendet werden.

Lösung: Zylinderschrauben sind versenkbar und werden meist dort eingesetzt, wo die
 Schraubenköpfe für bewegliche Teile nicht im Weg sein dürfen.

2) Sie wollen eine Sechskantschraube (vgl. ISO 4017) festziehen. Welches Werkzeug verwenden
 Sie?

Lösung: Maulschlüssel oder Ringschlüssel

3) Bei dem Bau einer Konstruktion für einen Kundenauftrag lesen Sie in der Stückliste, dass
 Linsenkopfschrauben verschraubt werden sollen. Beschreiben Sie, wofür
 Linsenkopfschrauben (vgl. ISO 7047) verwendet werden.

Lösung: Durch die Runde Kopfform wird die Verletzungsgefahr reduziert. Auch werden
 Linsenkopfschrauben meist als Zierelemente eingesetzt.

4) Beschreiben Sie, wofür Unterlegscheiben verwendet werden und welche Eigenschaften das
 Material aufweisen muss.

Lösung: Unterlegscheiben verteilen den Anpressdruck auf eine größere Oberfläche. Dadurch wird
 punktuell weniger Kraft übertragen. Gerade bei weichen Materialien wird dadurch eine
 Beschädigung verhindert. Das Material der Unterlegscheiben muss hart und
 widerstandsfähig sein, um eine dauerhafte Verformung zu verhindern und die Kräfte
 optimal weiterleiten zu können.

5) Sie sollen für einen Kundenauftrag mehrere Gewinde von Hand herstellen. Für die
 Herstellung benötigen Sie unter Anderem Angaben über das Nennmaß, den
 Kernlochdruchmesser und die Gewindesteigung. Erklären Sie in diesem Zusammenhang was
 unter dem Begriff Gewindesteigung zu verstehen ist.

Lösung: Unter der Gewindesteigung wird die Abwicklung der Schraubenlinie bei einer vollen
 Drehung verstanden. Bei einer Steigung von z.B. 1 mm wird bei einer Umdrehung von 360°
 eine Entfernung von 1mm zurückgelegt.

6) Sie haben im Unterricht die Bügelmessschraube als Messmittel kennengelernt. Dabei haben
 Sie gelernt, dass durch eine kleinere Steigung eine größere Kraftübertragung möglich ist.
 Erklären Sie diese Aussage kurz.

Lösung: Diese Aussage lässt sich durch die Formel für die Vorspannkraft belegen.

 ℎ ℎ ∗ 2 ∗ 
 =
 
 Bei einer größeren Steigung und gleichem Anziehdrehmoment wird die Vorspannkraft
 verringert. Bei kleineren Steigungen erhöht sich die Vorspannkraft.

7.) Verschiedene Gewindearten lassen sich in die zwei Hauptbereiche Befestigungsgewinde und
Bewegungsgewinde einordnen. Erklären Sie in dem Zusammenhang die beiden Hauptbereiche.

Lösung: Bewegungsgewinde werden gewählt, um eine radiale Bewegung in eine lineare Bewegung
 umzuwandeln. Die Steigung ist größer. Das Befestigungsgewinde wird für eine
 kraftschlüssige Verbindung verwendet, um Bauteile miteinander zu verschrauben.

8) Das Spannungs-Dehnungsdiagramm wird als grafische Darstellung verwendet, um die
 unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften z.B. als Zugversuch darzustellen. Diese Erkenntnisse
 sind besonders wichtig, um die richtigen Werkstoffe für den richtigen Verwendungszweck
 auszuwählen. Erklären Sie in dem Zusammenhang die Zugfestigkeit und die Streckgrenze.

Lösung: Die Streckgrenze ist der maximale Wert, bis dessen der Werkstoff ein elastisches Verhalten
 aufweist. Ab diesem Wert weist der Werkstoff ein plastisches Verhalten auf.
 Die Zugfestigkeit ist die maximale Kraft die der Werkstoff aufnehmen kann.

9a)Schrauben werden in verschiedenen Festigkeitsklassen angeboten. Wieso ist die Auswahl der
 richtigen Festigkeitsklasse (vgl. DIN 976-2) einer Schraube besonders wichtig?

Lösung: Um die Sicherheit einer Konstruktion zu gewährleisten, muss die geeignete Festigkeits-
 klasse berechnet und ausgewählt werden, da es sonst zu Unfallgefahren kommen kann.

b) Errechnen Sie die Zugfestigkeit und die Streckgrenze einer Schraube der Festigkeitsklasse 10.9.

Lösung: Zugfestigkeit = 10 x 100 N/mm2 = 1000 N/mm2
 Streckgrenze = 10 x 9 x 10 N/mm2=900 N/mm2

10) Welche Möglichkeiten haben Sie, wenn Sie weiche oder poröse Materialen miteinander
 verschrauben möchten?

Lösung: Schraubeneinsätze und/ oder ausreichende Unterlegschreiben sind bei der Verbindung von
 porösen und weichen Materialien sinnvoll.

Bereich VIII: Werkstoffkunde - Allgemein
 Baugruppen und Konstruktionen müssen auf Grund von unterschiedlichen Belastungsarten
 und Bauweisen bestimmte Eigenschaften aufweisen.
1) Für welche Einsatzbereiche können Baustähle verwendet werden und begründen Sie Ihre Wahl.

Lösung: Baustähle werden häufig für den Stahlbau und den allgemeinen Metallbau verwendet. Sie
 sind preisgünstig und vielseitig einsetzbar. Gute Widerstandsfähigkeit und Verwendbarkeit
 zeichnen diesen Werkstoff aus. Bis auf wenige Ausnahmen sind Baustähle gut schweißbar.

2) Neben Baustählen und Einsatzstählen haben Sie noch die Automatenstähle kennengelernt.
 Beschreiben Sie, wofür Automatenstähle verwendet werden und welche Legierungselemente
 ausschlaggebend für deren Funktion sind.

Lösung: Automatenstähle werden für die zerspanende Bearbeitung in Automatenmaschinen
 (Drehmaschinen, Fräsmaschinen) verwendet. Durch die Legierungselemente Blei,
 Schwefel, Phosphor sind Automatenstähle sehr gut zerspanbar. Die entstehenden Späne
 sind kurzbrüchig und dadurch gut in Späneförderern abtransportierbar. Das Volumen in
 Spänecontainern lässt sich besser und wirtschaftlicher nutzen. Die Oberflächen der
 Bauteile sind glatter.

3) Neben der Festigkeitsklasse wird bei der Schraubenauswahl auch in nichtrostende Stähle und
 säurebeständige Stähle unterschieden. Nennen Sie Beispiele für diese Anwendungsgebiete.

Lösung: Nichtrostende Stähle werden im Außenbereich für witterungsbeständige und ästhetische
 Projekte verwendet. Auch im Behälterbau finden sie Anwendung.Säurebeständige Stähle
 sind ebenfalls nicht rostend und werden für die gleichen Anwendungsgebiete verwendet.
 Insbesondere wird in aggressiver Atmosphäre, wie Meerwasser, chemischer Industrie oder
 bei Vorhandensein von Industrieabgasen ein säurebeständiger Stahl verwendet. Auch in
 Schwimmbädern, Chemiebehältern oder öffentlichen Toiletten wird dieser Stahl verwendet.

Multiple Choice
Bitte kreuzen Sie die richtige Antwort an!
Sie finden im Stahllager die Bezeichnung: X5CrNi18-10

1. Welche Bedeutung hat das "X" bei der Werkstoffangabe X5CrNi18-10?

[ ] Edelstahlbezeichnung
[ ] Verwendbarkeit von korrosionsbeständigen Werkstoffen
[ ] Verwendbarkeit von Edelstahlblechen
[ ] Blecherzeugnis mit hochwertiger Oberfläche
[X] Legierte Stähle mit einem mittleren Gehalt eines Legierungselementes von mindestens 5%

2. Welche der genannten Eigenschaften trifft für den nichtrostenden Stahl X5CrNi18-10 zu?

[ ] schlechte Schweißbarkeit
[ ] hohe Wärmeleitfähigkeit
[X] gute Kaltumformbarkeit
[ ] gute Härtbarkeit
[ ] sehr gute Zerspanbarkeit

3. Berechnung gestreckte Länge

Berechnen Sie die gestreckte Länge der folgenden Skizze - Biegeteil (alle Angaben in mm):

 [ ] 75,4 mm
 [X] 125,4mm
 [ ] 119,8mm
 [ ] 84,9mm
 [ ] 152,4mm

Lösung: [Berechnung]
(2∗25mm+4mm) ∗ π ∗160°÷360°+50mm=125,4mm

 Skizze - Biegeteil

4. Nach dem Anfertigen einer Bohrung stellen Sie bei der Kontrolle fest, dass der
 Bohrungsdurchmesser im Werkstück zu groß geworden ist. Welche Ursache kann das haben?

 [ ] Eine der Hauptschneiden ist nicht mehr scharf.
 [ ] Die Spannuten sind verstopft und können die Späne nicht abführen.
 [ ] Die Querschneide ist zu spitz.
 [ ] Die Querschneide ist zu groß.
 [X] Der Anschliff des Bohrers ist außermittig.

5. Welche Aussage in Bezug auf das Biegen ist richtig?

 [X] Je größer der Biegeradius, desto geringer ist die Rissgefahr.
 [ ] Je höher die Streckgrenze eines Werkstoffes, desto geringer ist die nötige Biegekraft.
 [ ] Je geringer die Werkstofftemperatur, desto geringer ist die nötige Biegekraft.
 [ ] Je weicher der Werkstoff, desto größer ist die Rückfederung.
 [ ] Je kleiner der Biegeradius, desto geringer ist die Rissgefahr.

6. Sie erhalten eine Zeichnung für ein Biegeteil. Welche Bedeutung hat die schmale Volllinie in
 der Zeichnung?

 [ ] Teilsymmetrie
 [ ] Schnittdarstellung
 [ ] sichtbare Kanten und Umrisse
 [ ] verdeckte Kanten
 [X] Biegekanten

7. Sie sollen die Bohrungstiefe einer Grundlochbohrung kontrollieren. Welches geeignete
 Messmittel verwenden Sie?

 [X] Messschieber
 [ ] Messuhr
 [ ] Bügelmessschraube
 [ ] Gewindelehre
 [ ] Haarwinkel

8. Welchen Durchmesser (d) muss die Kernlochbohrung für ein Gewinde M8 in Baustahl haben?

 [X] d= 6,80mm
 [ ] d= 8,00mm
 [ ] d= 6,65mm
 [ ] d= 8,20mm
 [ ] d= 8,50mm

9. Welche Hauptaufgabe haben Kühlschmierstoffe beim Spanen?

 [X] Verringerung der Reibung
 [ ] Erhöhung der Schnittkraft
 [ ] Verbesserung des Korrosionsschutzes
 [ ] Erhöhung der Schneidgeschwindigkeit
 [ ] Befördern von Spänen

10. Welche Angaben lassen sich aus folgender Schweißnahtbezeichnung (vgl. DIN EN 22553)
 herauslesen?

 [ ] Kehlnaht, Nahtdicke a = 4mm, Baustellennaht, MAG-Schweißverfahren, auf Pfeilseite
 geschweißt
 [ ] Dreiecknaht, Nahtdicke a = 4mm, ringsumlaufend, MAG-Schweißverfahren, auf Pfeilseite
 geschweißt
 [X] Kehlnaht, Nahtdicke a = 4mm, 3 Einzelnähte mit einer Länge von 40mm und Nahtabstand
 10mm, MAG- Schweißverfahren, auf Pfeilseite geschweißt
 [ ] Kehlnaht, Nahtdicke a = 4mm, 3 Einzelnähte mit einer Länge von 40 mm und am
 Nahtende 10mm nicht geschweißt, MAG-Schweißverfahren, auf Pfeilseite geschweißt
 [ ] Kehlnaht, Nahtdicke a = 4mm, 3 lagig geschweißt

Anlage 1

Anlage 2

Anlage 3

Anlage 4