Lehrabschlussprüfung KONSTRUKTEUR Installations- und Gebäudetechnik

Werk- und Hilfsstoffe

• Einteilung der Werkstoffe: Eisenmetalle, Nichteisenmetalle, Legierungen, Keramische Werkstoffe, Kunststoffe, Faserzement
• Temperguss: Durch Glühfrischen zäh gewordenes Gusseisen. Verwendung: Kolben, Zahnräder, Triebwerksteile, ...
• Stahlerzeugungsverfahren: LD-Verfahren, KVA-Verfahren, KMS-Verfahren
• Edelstähle: Legierte oder unlegierte Stähle mit besonderem Reinheitsgrad. Schwefel- und Phosphorgehalt dürfen 0,025% nicht überschreiten.
• Legieren: Mischungen von Metallen (z.B. Stahl und Chrom, Nickel, Molybdän etc.) im flüssigen Zustand (Schmelzlegierung).
• Dichte von Stahl: Abhängig von der Stahlzusammensetzung, beträgt 7,85 bis 7,9 g/cm³.

Stahl

• Kohlenstoffeinfluss: Erhöht Festigkeit und Härte, Härtbarkeit, Rissbildung, vermindert Schmelzpunkt, Dehnung, Schweißbarkeit, Schmiedbarkeit
• Nichtrostende Stähle: Hoch legierte Stähle mit einem Chromgehalt von min. 10,5%.
• Wärmebehandlung von Eisenwerkstoffen: Verfahren, bei denen durch kontrollierte Erwärmung und Abkühlung von Eisenwerkstoffen bestimmte Eigenschaften wie Festigkeit, Zähigkeit und Härte erreicht werden.
• Mechanische Eigenschaften von vergüteten Stählen: Hohe Festigkeit und große Zähigkeit.
• Verwendung von Stählen: Baustähle, Werkzeugstähle

Nichteisenmetalle

• Verwendung von Nichteisenmetallen: Armaturen, Pumpengehäuse, Lager, Formteile
• Thermobimetall: Ein Thermobimetall besteht aus 2 gleich dicken Metallstreifen (z.B. Nickelmanganstahl und Nickelstahl), die durch Kaltschweißung /Walzen miteinander verbunden sind.
• Einsatzgebiete von Thermobimetall: Thermostat, Leitungsschutzschulter, Relais, Temperatursteuerung, Bügeleisen, Kaffeemaschinen, Toaster, Wasserkochern, ...

Kupfer

• Verwendung von Kupfer/Zinnlegierung: Bronze, Getriebe von Pumpen, Gleitlager, Spindelmuttern, Schneckenräder, Rohre, Muttern, ...
• Schmelzpunkt von Kupfer: 1.083,4°C
• Physikalische Eigenschaften von Kupfer: Dichte: ρ= 8,93kg/dm³, Weich und dehnbar, schweiß- und lötbar, guter Wärme- und Stromleiter
• Chemische Eigenschaften von Kupfer: korrosionsbeständig durch natürliche Patinabildung, Schwermetall, Löst sich in Salpetersäure auf

Messing, Zink

• Verwendung von Werkstücken aus einer Kupfer-Zinklegierung (Messing): Fittinge, Armaturen, Rohre, Lotwerkstoff
• Eigenschaften des Werkstoffes Messing: Korrosionsbeständig, Kalt und warm gut bearbeitbar, Gut zerspanbar, Große Festigkeit
• Messing: Kupferlegierung mit Zink, Gelbrot bei hohem Kupferanteil, Hellgelb bei hohem Zinkanteil
• Rotguss: Rotguss ist eine Kupferlegierung aus Zink und Zinn. Verwendung: Armaturen, Fittinge, Schiffbau, Apparatebau, Maschinenbau

Sinterwerkstoffe

• Verbundwerkstoffe: Zwei oder mehrere verbundene Materialien.
• Unterschied zwischen Legieren und Sintern: Beim Legieren werden die Stoffe im flüssigen Zustand und beim Sintern im pulverförmigen Zustand vermischt.
• Beispiele für die Verwendung von gesinterten Bauteilen: Bremsbelege, Schleifscheiben, Kolben, Ölpumpenzahnräder, Zahnriemenräder, Metallfilter, Kettenräder, Fittinge, Lagerschalen

Hartmetalle

• Herstellung von Hartmetallen: Aus Wolframcarbid und Titancarbid mit Kobalt als Bindemittel
• Eigenschaften von Hartmetall: Verschleißfest, hitzebeständig bis 800°C, spröde, fast so hart wie Diamant
• Verwendung von Hartmetall: Bohrer, Fräswerkzeuge, Stanzwerkzeuge, Schneidplatten, Ziehringe, Endmaße, Messflächen, ...

Lote

• Metalle, die sich als Lote eignen: Kupfer, Blei, Zinn, Silber, Legierungen der vorher angegeben Metalle
• Fügeverbindung: Unlösbare Verbindungen (stoffschlüssig)
• Grenze zwischen Weich- und Hartlöten: < 450°C Weichlöten, > 450°C Hartlöten
• Vorteile des Fügens durch Löten: Niedrige Temperaturen, Lötstelle muss nicht zugänglich sein, Dauerhaft dichte Verbindung, geringere Verspannungen, geringere Gefügeveränderung, unterschiedliche Metalle können verbunden werden

Kunststoffe

• Rohstoff für Kunststoffe: Organische Stoffe (Kohlenstoff-Verbindungen) wie Zellulose, Erdöl, Erdgas, Kohle
• Werkstoffe, die als Kunststoffe bezeichnet werden: Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere
• Gewinnung von Kunststoffen: Entstehen dadurch, dass eine Vielzahl von gleichartigen Grundbausteinen (Monomere) über eine chemische Bindung miteinander verbunden werden.
• Einteilung von Kunststoffen: Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere
• Nachteilige Eigenschaften von Kunststoffen: Geringe Wärmebeständigkeit, zum Teil brennbar, Entsorgungsproblem
• Wiederverwertung von Kunststoffen: Thermoplaste sind durch Wärmezufuhr wieder verarbeitbar, Elastomere können in Pulver oder Granulat verarbeitet werden, Duroplaste sind nach dem Aushärten nicht mehr umformbar.
• Verwendung von Kunststoffen: Wärmedämmungen, Rohre, Schmiermittel, Massenartikel
• Besondere Eigenschaften von Kunststoffen: Geringe Dichte, gute Korrosionsbeständigkeit, Wärme- und elektrische Isolationsfähigkeit, gut bearbeitbar, formbar und einfärbbar### Werkstoffe
• Thermoplaste:
  • Sind bei Raumtemperatur hart, aber elastisch und umformbar bei Erwärmung
  • Beispiele: Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polycarbonat (PC), Polyvinylchlorid (PVC)
• Duroplaste:
  • Hart, unelastisch und nicht umformbar
  • Beispiele: Glasfaserkunststoff (GFK), Epoxidharz (EP), Polyurethanharz (PUR), Ungesättigte Polyesterharze (UP)

Eigenschaften von Thermoplasten und Duroplasten

• Thermoplaste:
  • Können geformt, geschnitten, gebohrt und geschweißt werden
  • Beispiele: Rohre, Folien, Verpackungen, Flaschen, Öl- und Kraftstoffbehälter
• Duroplaste:
  • Nicht schmelzbar, harter und unelastischer als Thermoplaste
  • Beispiele: Karosserieteile, Federblätter, Schalensitze, Schwimmbecken

Elastomere

• Definition: Gummielastische Kunststoffe, bei denen sich die Ausgangsstoffe in den meisten Fällen synthetische oder natürliche Kautschuke sind
• Beispiele: Zahnriemen, Dichten, Kabelmäntel

Schmierstoffe

• Aufgaben: Reibungsverminderung, Stoßdämpfung, Kühlung, Korrosionsschutz, Schwingungsdämpfung, Verschleißteilchenabfuhr
• Arten: Flüssige Schmierstoffe (Schmieröle, Kühlschmierstoffe), Schmierfette, Festschmierstoffe (Graphit, Keramikpulver, Weichmetalle), Gasförmige Schmierstoffe (Luft)

Werkstoffprüfung

• Ziele: Bestimmung bestimmter Eigenschaften, Überprüfung fertiger Werkstücke, Ermittlung von Schäden
• Methoden: Zugversuch, Ultraschallprüfung, Röntgenprüfung, Magnetpulververfahren, Zerstörungsfreie Prüfung

Physikalische Grundlagen

• Definition von Physik: Wissenschaft von Vorgängen in der unbelebten Natur
• Gebiete der Physik: Mechanik, Wärmelehre, Akustik, Optik, Elektrik, Elektronik, Atom- und Kernphysik, Astrophysik, Biophysik
• Aggregatzustände: Fest, flüssig, gasförmig
• Dichte: Verhältnis von Masse zu Volumen eines Stoffes
• Kräfte: Beschleunigungs-, Gewichts-, Fliehkraft
• Energie: Formen: mechanisch, thermisch, elektrisch, chemisch; Einheit: Joule (J)

Note: These notes are a summary of the text and are not meant to be a comprehensive study guide.### B Allgemeine Grundlagen

B.2 Magnetismus

• Ein Magnet entsteht durch Wickeln einer Spule (Drahtschleifen) um einen Eisenkern und den Einschluss von Gleichstrom.
• Durch die Wicklung richtet sich der Eisenkern und bildet einen N- und einen S-Pol.
• Wenn der Strom abgeschaltet und die Spule entfernt wird, bleibt ein Dauermagnet.
• Es gibt verschiedene Arten von Magneten, wie z.B. Dauermagnete und Elektromagnete.

B.3 Dichtungen

• Dichtungen verhindern oder verringern das Austreten oder Eindringen von Gasen, Flüssigkeiten oder Feststoffen an Trennstellen von Bauteilen.
• Es gibt verschiedene Dichtungsarten, wie z.B. Konische Dichtung, Flachdichtung, Ruhende Dichtungen und Bewegungsdichtungen.
• Stopfbuchsendichtungen werden eingesetzt, um Wellen bei Längs- und Drehbewegungen abzudichten.

B.4 Gewinde

• Gewinde bestehen aus dem Außengewinde und dem Innengewinde.
• Ein Gewinde hat eine Grundform, die durch das Umwickeln eines rechtwinkligen Dreiecks um eine Welle entsteht.
• Es gibt verschiedene Gewindearten, wie z.B. Metrische Gewinde, Whitworth-Gewinde und Feingewinde.
• Gewindeschlüssel und -lehren werden verwendet, um die Gewindebestimmung durchzuführen.

B.5 Schrauben

• Schrauben sind Stoffübergreifende Verbindungselemente.
• Schrauben können auf Zug belastet werden.
• Die Bezeichnung auf einem Schraubenkopf gibt die Festigkeitsklasse an.
• Es gibt verschiedene Schraubenarten, wie z.B. Kopfschrauben, Schrauben mit Innensechskant oder Innenstern.

B.6 Muttern und Sicherungen

• Muttern dienen als Gegenstück zu Schrauben.
• Es gibt verschiedene Mutternarten, wie z.B. Sechskant-, Vierkant-, Flügel- und Flanschmuttern.
• Selbstsichernde Muttern können sich nicht von selbst lösen.

B.7 Verbindungsarten

• Es gibt verschiedene Verbindungsarten, wie z.B. Pressverbindung, Klebeverbindung und Schraubverbindung.
• Pressverbindungen entstehen durch das Zusammenfügen von Teilen mit Übermaß.

B.8 Elektrotechnik

• Der elektrische Strom wird in Ampere (A) und die elektrische Spannung in Volt (V) gemessen.
• Der elektrische Widerstand wird in Ohm (Ω) gemessen.
• Gleichspannung kann durch Primärelemente (Batterien) und Sekundärelemente (Akkus) erzeugt werden.
• Das Ohmsche Gesetz beschreibt das Verhältnis von Strom, Spannung und Widerstand.

C Zeichengeräte, Darstellung, Normen

C.1 Zeichengeräte

• CAD-Bibliothek dient zur Speicherung von oft verwendeten Teilen.
• Maßstablineale und Schablonen werden verwendet, um Zeichnungen anzufertigen.
• Schablonen dienen zum Zeichnen von Standardkonturen.
• Kurvenlineale dienen zum Zeichnen von Krümmungen.

C.2 Darstellende Geometrie

• Skizzen sind freihändig erstellte, nicht maßstäbliche Zeichnungen für Modellaufnahmen.
• Teil- und Gruppenzeichnungen dienen zur Darstellung von Einzelteilen und Gruppen von Teilen.
• Zusammenstellungszeichnungen dienen zur Darstellung von Geräten oder Anlagen im zusammengebauten Zustand.
• Explosionszeichnungen dienen zur Darstellung von Teilen in Hinblick auf Montage in nicht überdeckter Reihenfolge.

C.3 Normschrift

• Die Normschrift wird verwendet, um technische Zeichnungen zu beschriften und zu bemessen.
• Die Schrifthöhe und Linienbreite müssen bestimmten Anforderungen gerecht werden.
• Es gibt verschiedene Formen der Normschrift, wie z.B. Vertikal- und Kursivschrift.

C.4 Darstellungsarten

• Es gibt verschiedene Darstellungsarten, wie z.B. Räumliche Darstellung und Darstellung in Ansichten.
• Die Anordnung der Ansichten erfolgt nach der europäischen Methode.
• Es gibt verschiedene Möglichkeiten, übergroße Ansichten auf einem kleineren Blattformat darzustellen.
• Vereinfachte Darstellungen können für regelmäßig sich wiederholende geometrische Elemente verwendet werden.
• Details können durch Vergrößerung oder Teilansichten dargestellt werden.

Dieser Fragenkatalog dient der Prüfungskommission für die Lehrabschlussprüfung im Bereich Installations- und Gebäudetechnik. Er enthält Aufgaben und Themenkarten für das Fachgespräch.