Werkstofftechnologie 1
2. Semsester
2. Semsester
Festigkeitsnachweis -> Vergleich?
Beanspruchung / Beanspruchbarkeit <= 1
3. Arten der Beanspruchung und zulässige Beanspruchungen:
mechanisch, thermisch, chemisch
Ruhende/zügige, Schwingende/zyklische, Dynamische/hochdynamische
Erklären Sie die Begriffe Isotrop, Anisotrop und Quasiisotrop
Isotrop:
Eigenschaften verhalten sich unabhängig von der Richtung gleich (Wasser)
Anisotrop:
Eigenschaften verhalten sich in jeder Richtung anders (Holz)
Quasiisotropie:
Mittelwert der Eigenschaft ist in allen Richtungen gleich
Bruchformen
Definition Härte:
Härte ist der Widerstand, den ein Stoff dem eindringen eines Körpers aus einem härteren Stoff entgegensetzt.
Härten: Austenitisieren !
Härteprüfung nach Brinell
- polierte Hartmetallkugel
- HB = 0,102 F / A
- Bsp: 275 (Härtewert) HB 2,5 (Kugeldurchmesser) / 187,5 (Prüfkraft in g) / 20 (Belastungszeit)
- Rm= 3,38 . HBW
Härteprüfung nach Vickers
- regelmäßige, vierseitige Diamantpyramide (136°)
- A = d^2 / 1,854 HV = 0,102 F / A
Härteprüfung nach Rockwell
- gehärtete, polierte Stahlkugel (Rockwell B, HRB) -> mittlere Härte
- Diamantkegel (120°, Rockwell C, HRC) -> gehärtete Werkstoffe
- Messung der Eindringtiefe
Kerbschlagbiegeversuch
- Beurteilung der Trennbruchneigung -> Zähigkeit
- v = Wurzel (2 x g x dH)
Temperatureinfluss auf die Kerbschlagzähigkeit
Festigkeitsbereiche im Wöhlerschaubild
Stadien der Ermüdung:
1. Anrissfreie Phase
2. Rissbildungsphase
3. Rissausbreitungsphase (I/II)
Einflussgrößen auf das Dauerschwingverhalten:
- Art der Schwingbeanspruchung
- Umgebungseinfluss
- Werkstoff(zustand)
- Bauteil- oder Probengeometrie
Faustregeln Dauerfestigkeit:
Arten von Kerben:
1. Makroskopische Kerben (aus der Gestaltung) -> z.B. Bohrung, Schweißnaht
2. Mikroskopische Kerben (aus der Bearbeitung) -> z.B. Einschlüsse, Bearbeitungsriefen
3. Strukturelle Kerben (Änderung der Werkstoffeigenschaften) -> z.B. Korngrenzen, Härtesprünge
4. Gestaltfestigkeit
Einfluss von Kerben:
Kerben sind bei hochfesten Werkstoffzuständen besonders gefährlich
Maßnahmenzur Minderung der Kerbwirkung: Einbringen von Druckeingenspannung im Kerbgrund durch Überrollen, Festwalzen, Kugelstrahlen
Kriechkurve -> Zeitstandversuch
Zeitstandfestigkeit: Rm/t/°C
Zeitdehngrenze: Rp0.2/t/°C
Kriechen bei Stahl schon ab 300°C
Prüfverfahren ohne Zerstörung des Werkstoffs (ZfP)
-> nur qualifizieren nicht quantifizieren
- Ermittlung Werkstoffeigenschaften (Härte, E-Modul, elektr./magn./optische Eigenschaften)
- Ermittlung Werkstoffbeschaffenheit (Phasenanalyse, Ultraschall, Opt. Verfahren, Rauhigkeit)
- Prüfung auf Fehler (Röntgen, Utraschall, FE-Prüfung, Lecktest)
Legieren und Legierungen
1. Intermetallische oder 2. Intermediäre Verbindungen
1. Bildung eines Gitters dass unterschiedlich von den Ausgangsstoffen ist, Mengenverhätnis temperaturanhänig
2. Verbindung aus Metall und Nichtmetall
Möglichkeiten Ermittlung Zustandschaubilder:
1. Thermische Analyse (Abkühlkurven -> Erstarrungsbereich)
2. Dilatimetermessung (Längenänderung)
3. Gefügebeobachtungen an Metallchliffen (Phasen/Gefüge)
4. Röntgeninterferenzuntersuchungen (Identifizierung unbekannter Phasen)
Unterscheidung Stahl & Gusseisen
Stahl -> C-Gehalt <= 2,06 %
Gusseisen -> C-Gehalt 2,06 - 4,5%
Umwandlung reines Eisen:
Metastabiles Eisen-Kohlenstoff-Schaubild
Übliche Stähle
- Unlegierte Stähle Fe-Anteil >= 99 %
- Niedriglegierte Stähle Fe-Anteil >= 95 %
- Hochlegierte Stähle Fe-Anteil < 95 %
Tailored Blanks
- beanspruchungs-, geometrie- und fertigungsoptimierte Halbzeuge
Wichtige Nichteisenmetalle
Leichtmetalle: Aluminum, Magnesium, Titan bzw. deren Legierung
Schwermetalle: Kupfer, Nickel bzw. Legierung, Zink, Hartmetalle
Polymere
Verarbeitung Polymere
Thermoplast: Urformen: Aufschmelzen, Form, Abkühlen
Umformen: Auwärmen, Form, Abkühlen sehr gut zu bearbeiten und recyceln
Elastomer: Urformen: Aufwärmen, Form, Aufheizen -> Vulkanisierung
Umformen: nicht möglich
Duromer: Urformen: Aufwärmen, Form, Aufheizen -> Vernetzungsprozess
Umformen: nicht möglich
Vorteile / Nachteile von faserverstärkter Kunstoffe
Zugversuch:
Wöhlerschaubild
Konstruktion Haigh-Diagramm
Glühen:
Thermomechnisches Verhalten
Pasen & Gefüge
Randgebiet C-Diagramm
Beanspruchungsbereiche
FZ
-
- 1 / 38
-
Flashcards
Festigkeitsnachweis -> Vergleich?
Beanspruchung / Beanspruchbarkeit <= 1
3. Arten der Beanspruchung und zulässige Beanspruchungen:
mechanisch, thermisch, chemisch
Ruhende/zügige, Schwingende/zyklische, Dynamische/hochdynamische
Erklären Sie die Begriffe Isotrop, Anisotrop und Quasiisotrop
Isotrop:
Eigenschaften verhalten sich unabhängig von der Richtung gleich (Wasser)
Anisotrop:
Eigenschaften verhalten sich in jeder Richtung anders (Holz)
Quasiisotropie:
Mittelwert der Eigenschaft ist in allen Richtungen gleich
Bruchformen
Definition Härte:
Härte ist der Widerstand, den ein Stoff dem eindringen eines Körpers aus einem härteren Stoff entgegensetzt.
Härten: Austenitisieren !
Härteprüfung nach Brinell
- polierte Hartmetallkugel
- HB = 0,102 F / A
- Bsp: 275 (Härtewert) HB 2,5 (Kugeldurchmesser) / 187,5 (Prüfkraft in g) / 20 (Belastungszeit)
- Rm= 3,38 . HBW
Härteprüfung nach Vickers
- regelmäßige, vierseitige Diamantpyramide (136°)
- A = d^2 / 1,854 HV = 0,102 F / A
Härteprüfung nach Rockwell
- gehärtete, polierte Stahlkugel (Rockwell B, HRB) -> mittlere Härte
- Diamantkegel (120°, Rockwell C, HRC) -> gehärtete Werkstoffe
- Messung der Eindringtiefe
Kerbschlagbiegeversuch
- Beurteilung der Trennbruchneigung -> Zähigkeit
- v = Wurzel (2 x g x dH)
Temperatureinfluss auf die Kerbschlagzähigkeit
Festigkeitsbereiche im Wöhlerschaubild
Stadien der Ermüdung:
1. Anrissfreie Phase
2. Rissbildungsphase
3. Rissausbreitungsphase (I/II)
Einflussgrößen auf das Dauerschwingverhalten:
- Art der Schwingbeanspruchung
- Umgebungseinfluss
- Werkstoff(zustand)
- Bauteil- oder Probengeometrie
Faustregeln Dauerfestigkeit:
Arten von Kerben:
1. Makroskopische Kerben (aus der Gestaltung) -> z.B. Bohrung, Schweißnaht
2. Mikroskopische Kerben (aus der Bearbeitung) -> z.B. Einschlüsse, Bearbeitungsriefen
3. Strukturelle Kerben (Änderung der Werkstoffeigenschaften) -> z.B. Korngrenzen, Härtesprünge
4. Gestaltfestigkeit
Einfluss von Kerben:
Kerben sind bei hochfesten Werkstoffzuständen besonders gefährlich
Maßnahmenzur Minderung der Kerbwirkung: Einbringen von Druckeingenspannung im Kerbgrund durch Überrollen, Festwalzen, Kugelstrahlen
Kriechkurve -> Zeitstandversuch
Zeitstandfestigkeit: Rm/t/°C
Zeitdehngrenze: Rp0.2/t/°C
Kriechen bei Stahl schon ab 300°C
Prüfverfahren ohne Zerstörung des Werkstoffs (ZfP)
-> nur qualifizieren nicht quantifizieren
- Ermittlung Werkstoffeigenschaften (Härte, E-Modul, elektr./magn./optische Eigenschaften)
- Ermittlung Werkstoffbeschaffenheit (Phasenanalyse, Ultraschall, Opt. Verfahren, Rauhigkeit)
- Prüfung auf Fehler (Röntgen, Utraschall, FE-Prüfung, Lecktest)
Legieren und Legierungen
1. Intermetallische oder 2. Intermediäre Verbindungen
1. Bildung eines Gitters dass unterschiedlich von den Ausgangsstoffen ist, Mengenverhätnis temperaturanhänig
2. Verbindung aus Metall und Nichtmetall
Möglichkeiten Ermittlung Zustandschaubilder:
1. Thermische Analyse (Abkühlkurven -> Erstarrungsbereich)
2. Dilatimetermessung (Längenänderung)
3. Gefügebeobachtungen an Metallchliffen (Phasen/Gefüge)
4. Röntgeninterferenzuntersuchungen (Identifizierung unbekannter Phasen)
Unterscheidung Stahl & Gusseisen
Stahl -> C-Gehalt <= 2,06 %
Gusseisen -> C-Gehalt 2,06 - 4,5%
Umwandlung reines Eisen:
Metastabiles Eisen-Kohlenstoff-Schaubild
Übliche Stähle
- Unlegierte Stähle Fe-Anteil >= 99 %
- Niedriglegierte Stähle Fe-Anteil >= 95 %
- Hochlegierte Stähle Fe-Anteil < 95 %
Tailored Blanks
- beanspruchungs-, geometrie- und fertigungsoptimierte Halbzeuge
Wichtige Nichteisenmetalle
Leichtmetalle: Aluminum, Magnesium, Titan bzw. deren Legierung
Schwermetalle: Kupfer, Nickel bzw. Legierung, Zink, Hartmetalle
Polymere
Verarbeitung Polymere
Thermoplast: Urformen: Aufschmelzen, Form, Abkühlen
Umformen: Auwärmen, Form, Abkühlen sehr gut zu bearbeiten und recyceln
Elastomer: Urformen: Aufwärmen, Form, Aufheizen -> Vulkanisierung
Umformen: nicht möglich
Duromer: Urformen: Aufwärmen, Form, Aufheizen -> Vernetzungsprozess
Umformen: nicht möglich
Vorteile / Nachteile von faserverstärkter Kunstoffe
Zugversuch:
Wöhlerschaubild
Konstruktion Haigh-Diagramm
Glühen:
Thermomechnisches Verhalten
Pasen & Gefüge
Randgebiet C-Diagramm
Beanspruchungsbereiche
FZ
