Werkstoffkunde 2
Böö
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Cartes-fiches
Metalle bestehen aus Kristallen, deren Kristallgitter in meist dichter Packung mit starker Metallbindung. Woraus bestehen im Vergleich dazu die Kunststoffe?
Kunststoffe sind amorph und bestehen aus kovalent gebundenen Makromolekülen auf Basis des Nichtmetalls Kohlenstoff mit schwacher zwischenmolekularer Bindung; einige sind teilkristalin und bilden Molekülgitter
Nennen sie vier Elemente, die oft Bestandteil verschiedener Kunststoffe sind.
C, H, O, N
Kunststoffe werden nach ihrer Entstehungsreaktion in 3 Gruppen eingeteilt. nennen sie Namen der Reaktion und je ein Polymer mit Namen und Kurzzeichen.
Polykondensation; Polyamid, PA
Polymerisation, Polyethylen, PE
Polyaddition, Polyurethan, PUR
Kunststoff
Unter welchen Bedingungen entstehen Raumnetzmoleküle?
Das Monomer muss mehr als zwei reaktionsfähige Stellen besitzen.
Im Polymer treten zwei verschieden starke Bindungskräfte auf. Nennen Sie diese und die Partner zwischen denen sie wirken.
Primärbindungen zwischen den Kettengliedern
Sekundärbindungen zwischen den Ketten
Welche Molekülformen und welche Prozessführung begünstigen die Kristallisation? Begründen sie kurz Ihre Antwort.
1. Lineare Moleküle: die Makromoleküle können sich besser zusammenlegen und werden nicht durch Seitenketten oder grosse Moleküle behindert
2. Langsame Abkühlung: die Makromoleküle haben mehr Zeit sich auszurichten; die Schmelze friert langsamer ein.
Welche drei Bereiche (Temperaturgrenzen) gibt es für die mechanischen Eigenschafte eines teilkristallinen Thermoplasten?
Beschreiben sie für jeden Bereich das mechanische Verhalten.
Bis zur Glasübergangstemperatur: spröde, hart
Bis zur Kristallitschmelztemperatur: zäh, duktil
Oberhalb der Kristallitschmelztemperatur: plastisch, schmelzeförmig
Mit welchen Einflüssen beschäftigt sich ein Tribosystem?
- Werkstoffpaarung
- Schmierstoff
- Kräfte und Geschwindigkeiten
- Umgebungseinflüsse
- Wechselwirkungen oben genannter Einflüsse
Nennen sie ein Beispiel für ein Tribosystem
Bezeichnen sie die beiden Gegenkörper, den Schmierstoff und das Umgebungsmedium!
Bremse: Bremsbelag, Bremsscheibe, kein Zwischenstoff, Luft
Was sind die hervorstechenden positiven Eigenschaften des Keramiks im Vergleich zu Metallen und Kunststoffen?
hohe Wärmeformbeständigkeit
hohe chemische Beständigkeit
geringer mechanischer Verschleiss
Ein Nachteil der Keramiken ist die Streuung der Eigenschaften. Wovon hängt die Streuung ab?
-Von der Reinheit der Ausgangsstoffe
-von dem Herstellverfahren
-vom Schrumpfen beim Sintern
Skizzieren sie die Struktur eines Schichtverbundes. Was sind die charakteristischen Eigenschaften des Verbunds und welche Aufgaben haben die unterschiedlichen Schichten? Nennen sie ein Anwendungsbeispiel!
Eigenschaft des Verbunds: hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht
Deckschicht: Festigkeit/steifigkeit, Schutz
Kernschicht: Schalldämpfend, thermisch Isolierend, distanzhalter
Anwendung: Flugzeugbau
Was ist der Unterschied zwischen Werkstoffverbund und Verbundwerkstoff?
Werkstoffverbund: Fügen der Werkstoffe durch unlösbare Verbindungen.
Verbundwerkstoff: Ein Verbundwerkstoff ist ein Werkstoff aus zwei oder Mehr verbundenen Stoffen ( odft gehören die Stoffe zu verschiedenen Werkstoffgruppen).
Bei Kupfer werden verschiedene umgangssprachliche bzw. historische Begriffe verwendet.
Erläutern sie, worum es sich jeweils handelt.
Bronze-
Patina-
Messing-
Neusilber-
Bronze --> Kupfer Zinn-Legierung
Patina --> Kupfer-Carbonatschicht
Messing --> Kupfer-Zink-Legierung
Neusilber --> Kupfer-Nickel-Zink-Legierung
Biopolymere sind in aller Munde:
Welche Aussagen treffen zu?
Markieren sie im Periodensystem die als seltenen Erden bezeichneten Elemente
Sc,Y und La bis Lu
Nennen sie 6 Zusatzstoffe für Kunststoffe, wie z.B. Farbmittel
- Weichmacher
- Verstärkungsfasern
- Füllstoffe
- Flammschutzmittel
- Gleitmittel
- Stabilisatoren
- Haftvermittler
Was bedeutet der Begriff Korrosion nach Norm?
Reaktion eines metallischen Werkstoffes mit seiner Umgebung
Wie kann sich Korrosion zeigen, mind. 2 Arten?
-Flächenkorrosion
-Spannungsinduzierte Korrosion
-Lochkorrosion
etc.
Im folgenden sind einige Aussagen zu Polyurethan aufgeführt.
Sandwichelemente bestehen aus Deckschichten und einer Kernschicht. Welche Aufgaben übernehmen diese Bestandteile und wo liegen die Hauptvorteile von Sandwichbauteilen?
Hauptvorteile: hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht
Deckschicht: Steifigkeit/Festigkeit
Kernschicht: Distanzhalter, Isolation (akustisch, Wärme)
FVK-Halbzeuge
Faserverbundkunststoffe weisen Eigenschaften auf, die von der Ausrichtung der Fasern abhängen. Die textilen Halbzeuge liegen deshalb in unterschiedlichen Formen vor. Vergleichen sie Gewebe und Gelege.
-Wodurch unterscheidet sich der Aufbau?
-Welche Aussagen können sie bezüglich mech. Eigenschaften der beiden Halbzeuge machen?
- Gelege (unidirektional) weisen sehr gute Eigenschaften auf, bei Beanspruchung in Faserrichtung.
- Gewebe (multidirektional) verlieren mit jeder neuen Faserrichtung Eigenschaften in die andere Richtung.
Mischbauweise
Vor allem in der Automobilindustrie setzen sich die sog. Mischbauweise durch. Erklären sie, wie diese Bauweise funktioniert und warum sie gerade bei Automobilen Vorteile bietet.
- Das Material befindet sich nur dort, wo es auch gebraucht wird
- Verschiedene Materialien werden eingesetzt
- Gewichtseinsparung
Matrixsysteme
Als Matrixsysteme bei faserverstärkten Kunststoffen kommen grundsätzlich Thermoplaste oder Duroplaste in Frage. Was ist der grundlegende Unterschied zwischen diesen Systemen? Welche Auswirkungen hat dieser Unterschied auf die Verarbeitung von thermoplastischen oder duroplastischen Halbzeugen?
- Thermoplaste können umgeformt werden durch zuführen von Wärme
- Duroplaste müssen ausgehärtet werden und behalten danach ihre Form
Im Folgenden sind einige Aussagen zu Magnesium aufgeführt.
Einteilung der Titanwerkstoffe (Titanlegierungen) erfolgt nach Gittertyp. Nennen sie die drei Hauptgruppen und deren Gittertypen.
a-Typ: hdP
ß-Typ: krz
(a+ß)-Typ: hdP + krz
Welche Titanlegierung wird am häufigsten in der Medizinaltechnik (z.B. Implantate) verwendet? Warum (nennen sie 2 Gründe)?
(a-Typ) --> Ti Al 5 Sn 2,5
-verträglichkeit des Körpers
-Korrosionsbeständig
-elastisch
Gute Warmfestigkeit von Nickellegierungen wird durch verschiedene Mechanismen erreicht. Nennen sie die drei Hauptmechanismen.
- Mischkristallverfestigung
- Dispersionsverfestigung
- Karbide
Nennen sie die wichtigsten Eigenschaften von Nickel-Superlegierungen
hohe Kriech- und Ermüdungsfestigkeit bei hohen Temperaturen
Nennen sie die wichtigste Applikation (ein Industrieteil) für Nickel-Superlegierungen
Triebwerksbau
Welches sind die richtigen Aussagen über Aluminiumlegierungen?
Austenitische Stähle haben eine grosse Bedeutung in der Industrie
In tribologischen Systemen spielt der Schmierstoff eine bedeutende Rolle.
Erläutern sie den Zweck von Mehrbereichsölen
Wird in Bereichen eingesetzt mit hohen Temperaturschwankungen. Geringe Temperaturabhängigkeit der Viskosität
Nennen sie die Gruppen von wärmebeständigen Stählen
- warmfeste Stähle
- Hochwarmfeste Stähle
- Hitzebeständige Stähle
Was ist der wichtigste Vorteil von Automatenstählen?
gute Eignung zum Spanen ( geringer Werkzeugverschleiss)
Warum verlieren die Mechanismen der Festigkeitssteigerung z.T. ihre Wirkung bei hohen Temperaturen (Kriechen)? (2 Gründe)
- Versetzungen wandern langsam
- Diffusion --> Korngrenzen wirken nicht mehr als Hinderniss
Was ist Zeitstandfestigkeit Rm/t/T ?
Spannung σ , die nach einer Zeit t, bei einer Temperatur T, zum Bruch führt.
Definieren sie Kerbschlagzähigkeit.
Geben sie die Einheit dieser Grösse an!!
Kerbschlagzähigkeit: ak = Kerbschlagarbeit / Prüfquerschnitt
J / m2
Werten sie Kerbschlagarbeit oder Kerbschlagzähigkeit aus?
Kerbschlagzähigkeit
