MMC_WT1_Werkstofftechnik 1

1320°C

1147°C

911°C

769°C

723°C

erreicht durch extrem schnelle Abkühlung, dadurch keine Zeit für geordneter Übergang kfz zu krz

Umklappvorgang von Austenit zu Martensit erfolgt ohne Diffusion!

Abscheren mit vielen Versetzungen
----> hohe Härte und Festigkeit
----> plattenförmige Kristalle, nadeligesGefüge

Tetragonales, raumzentr: krz Gitter in eine Richtung verzerrt durch eingelagerten Kohlenstoff; dieser hat im krz Gitter weniger Platz

höhere C Gehalte: unvollständige Umwandlung ergibt Restaustenit (weich)

amorphe Thermoplaste (bspw. PE-LD, PS, PMMA, PVC)

teilkristallline Thermoplaste (bspw. PE-HD, PTFE, (Teflon), PA (Nylon)

Duroplast (bspw. Epoxy, Polyester)

Elastomere (bspw. Gummi, Kautschuk)

Temperatur

Geschwindigkeit

Taktizität (In welche Richtung schaut die Seitengruppe)
-> ataktisch (zufällig)

-> isotaktisch (gleich)

amorph, ohne Ordnung

teilkristallin (ohne Kristallgitter) -> stellenweise geordnet, Faltenketten oder kugelfürmige Ordnung (Sphärolite)

Zunahme: Festigkeit, Schmelztemperatur, Härte, E-Modul

Abnahme: Zähigkeit, Dämpfung, Gasdurchlässigkeit, Schmelzbereich für Spritzguss

verhalten bei dauerbelastung (auch bei tieferen Temperaturen) analog den metallischen Werkstoffen, nur bei viel kleineren Lasten und schon bei Raumtemperatur

Kunststoffe werden unter Dauerlast sukzessiv (allmälich)länger

verhalten bei dauerspannung

-> vorspannungen werden in kunststoffbauteilen schnell auf Null abgebaut

wird ein kunststoffteil gedehnt, so richten sich die molekülketten teilweise aus und das produkt steht unter einer eigenspannung

zwei möglichkeiten die eigenspannung aufzubauen:

- das Produkt kehrt in seine Ausgangsform zurück. Dies bezeichnet man als Retardation . Grundsätzlich wird jede Formänderung die zeitabhängig stattfindet als Retardation bezeichnet, also auch der Kriechvorgang.

- das Produkt behält die Form, baut aber die Spannungen durch neues Verknäueln der Makromoleküle ab. Dieser Vorgang wird als Relaxation bezeichnet.

Lässt man einen gedehnten Probestab los, so hat er beide Möglichkeiten gleichzeitig. Da aber die Halbwertszeit der Retardation deutlich geringer ist als die der Relaxation, wird er vorzugsweise retardieren, also sich zurückformen.

Beide Änderungen sind extrem von der Temperatur abhängig. So kann die Halbwertszeit bei Raumtemperatur durchaus im Bereich von vielen Jahren liegen. Erwärmt man das Produkt sinkt dieHalbwertszeit und das Produkt verformt sich schnell.
Dieses nutzt man bei Schrumpfschläuchen und Schrumpffolien aus: die gedehnten Schläuche oder
Folien ziehen sich bei entsprechender Erwärmung zusammen.

Die Festigkeit einer Klebeverbindung wird bestimmt durch die Haftung des Klebstoffes an der Werkstück Oberfläche  (Adhäsion) und die Festigkeit des Klebstoffes selbst (Kohäsion ). In der Realität kommen viele andere Effekte dazu, abhängig vom Werkstoff, Oberflächen, Bearbeitungen etc.

kohösiver Bruch: Rückstände vom Klebstoff beidseitig

adhäsiver bruch: nur klebstoffrückstände auf einer seite

Zug- und Schälbeanspruchung vermeiden

Scherbeanspruchung anstreben

Warum: Die Festigkeit einer Klebeverbindung wird bestimmt durch die Haftung des Klebstoffes an der Werkstück Oberfläche (Adhäsion) und die Festigkeit des Klebstoffes selbst (Kohäsion):

Die Haftung des Klebstoffs ist abhängig von der Reinigung und verschiedenen Oberflächeneffekten und kann nicht vorhergesagt oder berechnet werden!

Die Scherfestigkeit kann einigermassen gut berechnet werden.

Schichtverbund: Holzstühle (Sperrholz, Alcubond-Platten, Glare (GFK-Aluminium)

Durchdringungsverbund: Stahlbeton, Sinterwerkstoffe

Teilchenverbund: verstärkter Spritzguss, ausscheidungsgehärtete Metalle, gesinterte Werkstoffe (Hartmetalle)

Faserverbund

unidriekttional ud: Fasern verlaufen unidirketional (nur einer richtung) ist daher dünner als verwoben (Carbon)

verwoben: in eineinander verflechtet (Carbon)

Glas-Faser

Kevlar- Fasern

Faser -> Imprägnieren -> Matrix (typw. epoxy, phenolharz) -> laminieren, pressen, aushärten

Kräfte in die Fasern einleiten

Kräfte von Faser zu Faser übertragen

geometrische Lage der Faser sichern

äussere Gestalt des Bauteils sichern

Fasern vor Umgebung schützen

Widerstand eines Stoffs gegen plastische (bleibende) Formänderung durch Eindringen eines anderen Körpers.

Rockwell HR: Bei der Härteprüfung nach Rockwell, einem Tiefendifferenzverfahren, wird die bleibende Eindringtiefe gemessen, die durch den Eindringkörper entsteht.
Tiefe wird gemessen

Brinell HB: Bei der Härteprüfung nach Brinell, einem optischen Verfahren, wird die Eindrucksgröße gemessen, die der Eindringkörper (kugelförmig) hinterlässt.
Eindruck-Durchmesser wird gemessen.

Vickers HV: Bei der Härteprüfung nach Vickers, einem optischen Verfahren, wird die Eindrucksgröße gemessen, die der Eindringkörper (pyramidenförmig) hinterlässt.
Eindruck-Durchmesser wird gemessen.

Bei kleinen Verformungen verhalten sich Werkstoffe wie Federn, Federgesetzt der Werkstoffe gilt in der Regel bei Metallen für ca. 1% Dehnung

Spannung: sigma = F/S0 [N/mm^2 = MPa]

Dehnung: epsilon = delta l / l0 [- oder %]

Der E-Modul entspricht der Steifigkeit eines Werkstoffes.

nü = - equer/elängs [zwischen 0 und 0.5 für Metalle ca. 0,3)]

E = 2(1+nü)*G folgich G = E / (2(1+nü))

Steifigkeit = Stiffness Steigung; in Spannungsdehnungsdiagramm (E-Modul)
Festigkeit = Strength; Bei welcher Spannung geschieht der Bruch

kleinste Einheit, die ein Material aufbauen. Kleinste Struktureinheit

periodisch regelmäßige Anordnung von Atomen mit charakteristischen Symmetrieeigenschaften

nächst obere Kugelreihe in den Zwischenräumen/Tälern der unterliegenden

nächst obere Kugelreihe auf den unterliegenden Kugelreihen

Stapelfolge: A B A B A B 

hexagonal sechseckig

Stapelfolge A B C A B C

Stapelfolge A B A B 

nichtdichtestgepackt

1536 °C = δ  Eisen krz

1392 °C = γ Eisen kfz

911 °C = α Eisen krz (unmagnetisch)

769 °C = α Eisen krz (magnetisch)

• nulldimensional (Punktfehler): Leerstellen, Zwischengitteratome, Substitutionsatome
• eindimensional (Linienfehler): Versetzunge
• zweidimensional (Flächenfehler): Stapelfehler, Zwillingsgrenzen, Klein- und Grosswinkelkorngrenzen, Grenzflächen (Oberflächen, Phasengrenzen)
• dreidimensional (räumliche Fehler): Hohlräume, Poren, Lunker, Ausscheidungen, Einschlüsse

- Erhöhung der Festigkeit
- Steigerung des Korrosionswiderstandes
- Steigerung des Verschleisswiderstandes

- Material aus mindestens zwei Elementen, eines davon metallisch
- Basismetall (metallisch)
- Legierungselement LE (metallisch oder nicht-metallisch)

- die verschiedenen Bausteine, aus denen eine Legierung aufgebaut ist (bsp. Cu-Sn, Fe-C)