Werkstoffe
Werkstoffe
Werkstoffe
4 Eigenschaftsprofile
Mechanische eigenschaften
technologische Eigenschaften
Chemische Eigenschaften
Thermische Eigenschaften
Mechanische Eigenschaften
Thermische Eigenschaften
Widerstand gegen zerreissen
Verhalten bei elastischer plastischer Verformung
Verhalten bei tiefer-hoher temp
technologische Eigenschaften
Chemische Eigenschaften
Verhalten bei Giessen Ziehen, Schweissen Härten
Beständigkeit Gege Korrosion
Ziel rekristallisationsglühen
treibende Kraft rekristallisationsglühen
warum wird Werkstück erwärmt
Kaltverfestigung rückgängig machen und plastische verformbarkeit wiederherstellen
Spannungen und Versetzungen im Kristallgitter
Versetzungen werden mit zunehmender Temp abgebaut
Erklären Sie den Unterschied zwischen Aluminium Knet- und Gusslegierungen bezüglich:
a) derVerarbeitung
b) derZusammensetzung
a) Knetlegierung:Pressen Walzen Schieden
Gusslegierung: Sandgiessen,Druckguss, Strangguss
b) Knetlegierung weniger Legierungselemente vor allem si =bessere Umformbarkeit
Gusslegierung viel Si = gute giessbarkeit
Nennen Sie fünf typische Vorteile der Kunststoffe im Vergleich zu Metallen.
Geringe Dichte
Isolationsvermögen elektrisch
Geringe wärmeleitfähigkeit
Gute chemische beständigkeit
eher günstig
Welche Nachteile haben Kunststoffe gegenüber Metallen?
Geringe Wärmeformbeständigkei
eher tiefe festigkeit
plastisch nicht verformbar bei raumtemp
zum teil brennbar
unbeständig gegen Lösungsmittel
Keramische Werkstoffe werden in drei Gruppen nach ihrer chemischen Struktur eingeteilt. Nennen Sie die Gruppen mit je einem Werkstoff.
Silikatkeramik: Sanitärkeramik aus Steinzeug, Porzellan
Oxidkeramik: Al-Oxid für Wendeschneidplatten
Nichtoxidkeramik: Si-Carbid und Si-Nitrid für Düsen, Abgasturbinenläufer, Schleifscheiben.
Welche Probleme bestehen bei den Verbundwerkstoffen allgemein?
Verbundswerkstoffeigenschaften sind sehr stark vom Herstellungsprozess abhängig.Aufwendige Sicherung der Qualität Haftungsprobleme zwischen zwei Stoffen ungleicher Bindungsart. Probleme beim Recycling
Alu
kfz
Zink
hdp
CU
kfz
Magnesium
hdp
Titan
hdp
Nickel
kfz
Blei
kfz
FE
kfz krz
Polymerisation
Verknüpfung ungesätigter Monomermoleküle mit aufhebung Atomdoppel bindung
Polyaddition
Verbinden gleicher/unterschiedlicher monomermoleküle ohne Abspaltung eines Nebenprodukts
Polykondensation
Verbinden zwei verschiedener monomermoleküle mit abspaltung nebenprodukt
Übersicht der Werkstoffe aufzeichnen
Die Drei Bindungsarten aufzählen und welche Stoffe miteinander Verbindung eingehen wie heisst die Verbindung
Wie funktioniert die Atombindung?
Gleiche oder unterschiedliche Atome (Nichtmetalle) teilen sich zwei oder mehrere Elektronen mit ihren Bindungspartnern und bilden gemeinsame Elektronenpaare (kovalente Bindung)
Wie funktioniert die Ionenbildung?
zwischen zwei unterschiedlichen Atomen (Metalle nichtmetall) kommt es zu einem Elektronenübergang
Durch Elektronenübergang gibt es bei beiden Atomen elektrisch geladene Ionen
Zusammenhalt erfolgt durch elektrostatische Anziehung der gegensätzlich geladenen Ionen
zwangsläufig entstehen geordnete Ionengitter
Wie funktioniert die Meatallbildung?
Gleiche oder unterschiedliche Metallatome geben ihre Valenzelektronen an alle Atome ab und bilden ein Elektronengas
Valenzelektronen sind zwischen Atomrümpfen leicht beweglich
Zusammenhalt durch gegenseite anziehung zwischen Elektronen und Atomrümpfen
Zwangsläufig entstehen geordente Metallgitter
Physikalische Werkstoffeigenschaften
Dicht, el. Leitfahigkeit, schmelzpunkt, wärmeleitfähigkeit, verdampfungspunkt, thermische Ausdehnung
Mechanisch-technische Werkstoffeigenschaften
Festigkeit, Zähigkeit, Härte, Zugfestigkeit, Streckgrenze, Bruchdehnung, E-Modul
Fertigungstechnische Werkstoffeigenschaften
Giessbarkeit, Spannbarkeit, Verformbarkeit, Schweissbarkeit
Chemisch technische Werkstoffeigenschaften
Beständigkeit gegen Säure, Korrosionsbeständigkeit, Hitzebeständigkeit, Brennbarkeit
Drei Struktur arten von Werkstoffen
Gefüge, Atomare Struktur-feinstruktur, Atom
Was versteht man unter Nahordnung bzw. Fernordnung
Amorphe Werkstoffe/kristalline Werkstoffe
Erkläre Amorphe Werkstoffe und zwei beispiele
Räumliche Anordnung von Atomen beschränkt sich nur auf die unmittelbare Nachbaratome
Glas Polymere
Erkläre Kristalline Werkstoffe und zwei beispiele
Räumliche Anordnung von Atomen erstreckt sich durch das gesamte Material und es entsteht ein Raumgitter
Metalle technische Keramik
Ordnen Sie die Zahlen im Gefügebild den Begriffen zu.
1=Grosswinkelkorngrenze
2=Kleinwinkelkorngrenze
3=Elementarzelle
4=Subkörner
1-4=Kristallgitter
Begriff Raumgitter und ElementarzelleOrdnen Sie die Zahlen im Gefügebild den Begriffen zu.
Elementarzelle = kleinste Einheit des Raumgitters welche charaktisierende Form annimmt
Drei Elementarzellen aufzählen und zeichnen
kubisch raumzentriertes Kristallgitter
kubisch flächenzentriertes Kristallgitter
hexagonales Kristallgitter
warum sind kubisch raumzentriertes Kristallgitter kubisch flächenzentriertes Kristallgitter eher umformbar und hexagonales Kristallgitter nicht?
Wegen Gleitsysteme (ebene um sich zu verschieben) hexagonales hat nur 3 andere beiden 12
Mischkristalle 2 aufzählen und zeichnung
Substitutionsmischkristall
Einlagerungsmischkristall
Zeichnung siehe zm
Intermedialische Phasen
Zusammensetzung, Gitterstruktur, entstehung, Eigenschaften
(Metall/Metall oder Metall/Nichtmetall) zeichnen sich durch eine eigene meist komplizierte Gitterstruktur aus.
Sie entstehen, wenn über die Löslichkeitsgrenze des Mischkristalls hinauslegiert wird.
Die Schmelztemperatur und Härte Intermetallischer Phasen sind hoch. • Beispiele: Carbide (WC, TiC); Nitride (TiN, Fe4N)
Abkühlkurve und Zustandsdiagramm zm
s=
mk=
s=schmelzflüssige Phase
mk=Mischkristalle
Soliduslinie
Liquiduslinie
-
- 1 / 120
-
Cartes-fiches
3 ober Keramiken
Silicatkeramik, Oxidkeramik, Nichtoxidkeramik
werkstoffe Nichtoxidkeramik
• Siliciumcarbid
• Siliciumnitrid
• Aluminiumnitrid • Borcarbid
• Bornitrid
Werkstoffe Oxidkeramik
• Aluminiumoxid
• Magnesiumoxid • Zirkonoxid
• Aluminiumtitanat
Wekstoffe silicatkeramik
• Porzellan • Steatit
• Cordierit • Mullit
Verfahrensschritte Keramik
Pulverherstellung
Granulatherstellung
Formgebung
Ggf. Trocknung
Grünbearbeitung
Brand (Sintern)
Endbearbeitung
Sitnern Vorgang Kärtli
Kärtli
Keramiken Ur Formgebungsverfahren
Pressen
• Uniaxiales Pressen
• isostatisches Pressen
• heiss(isostatisches) Pressen
Giessen
• Schlickergiessen • Foliengiessen
Plastisches Formen
• Spritzgiessen • Extrudieren
Sonstige
• Plasmaspritzen
Verbundswerkstoffe Definition ziele mögliche Kombis
Verknüpfung verschiedener Werkstoffe zu einem Verbund, so dass die Vorteile der einzelnen Werkstoffe in Summe nutzbar werden.
Mögliche Ziele:
• höhere Leistungen, bessere Funktion, • Material- und Energieeinsparung,
• Kosteneinsparung. Festigkeit, Steifigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Härte, Verschleissbeständigkeit, Gewicht, Geräuschdämmung, chem. Beständigkeit,
Alle können verbunden werden Polymere Keramik Metalle
3 ober Begriffe Verbundswerkstoffe
Faser-Teilchen-Schichtverbundswerkstoffe
Verbundswerkstoffe Vergrösserung Beispiel =Kärtli
Kärtli
Materialprüfung vs Bauteilprüfung
Bei der Materialprüfung werden das Verhalten und Werkstoffkenngrößen von Werkstoffproben ermittelt. Bei der Bauteilprüfung wird das Verhalten fertiger Komponenten unter thermischer, chemischer oder mechanischer Beanspruchung untersucht.
Prüfverfahren und deren Wirkung
Mechanische Prüfverfahren:
• Zugversuch (Zugfestigkeit, Verformung) • Kerbschlagbiegeversuch (Zähigkeit)
• Härteprüfverfahren
Zerstörungsfreie Prüfverfahren:
• Farb-Eindringverfahren (Risse)
• Ultraschallverfahren (Risse, Poren, Lunker, Einschlüsse)
• Durchstrahlungsverfahren (Risse, Poren, Lunker, Einschlüsse)
Metallographische Untersuchungen:
• Lichtmikroskopie (Gefügeanalyse)
• Elektronenmikroskopie (Gefügeanalyse)
Physikalische Untersuchungen:
• Wärmeleitfähigkeit, Wärmedehnung
• elektrische, magnetische Eigenschaften
Chemische Untersuchungen:
• Spektralanalyse (chemische Zusammensetzung)
• Salzsprühtest (Korrosionsverhalten)
Technologische Prüfungen:
• Prüfung der Umformbarkeit, Giessbarkeit, Schweissbarkeit, Härtbarkeit
Zugversuch kärtli
kärtli
4 Härte Prüfverfahren
Brinell, Vickers,Rockwell, Rückprallverfahren
Unterschiede Härteprüfverfahren kärtli
kärtli
Farbeindringverfahren +-
Erkennbare Fehler:
Oberflächenrisse und Poren
Vorteile:
• einfach, preiswert
• unabhängig von Grösse und Geometrie des Werkstücks • Fehler direkt sichtbar
• zerstörungsfrei
Nachteile:
• nur offene Oberflächenfehler auffindbar • Fehlertiefe nicht erkennbar
Ultraschallprüfung +-
erkennbare Fehler:
voluminöse und flächige Innenfehler
Vorteile:
• innenliegende Fehler detektierbar • gute Automatisierbarkeit
• zerstörungsfrei
• grosse Reichweite (Wanddicke)
Nachteile:
• Geometrieabhängig (Zugänglichkeit)
• glatte Oberfläche zur Ankopplung nötig • Kopplungsmittel nötig
Röntgenprüfung +-
erkennbare Fehler:
voluminöse Innenfehler
Vorteile:
• innenliegende Fehler detektierbar
• gute Automatisierbarkeit
• zerstörungsfrei
• Fehler auf Bildschirm sichtbar, Fehlergrösse sichtbar
• gute dokumentierbare Röntgenbilder
Nachteile:
• relativ teuer und aufwendig
• Fehler mit geringer Ausdehnung in Strahlrichtung schwierig erkennbar
Grundsatz Werkstoffauswahl
Grundsatz: Aus den Anforderungen an das Bauteil ergeben sich die notwendigen Eigenschaften des Werkstoffes.
Häufig kommen mehrere Werkstoffe in Frage und es müssen Prioritäten bei den Werkstoffeigenschaften gesetzt werden.
Anforderungsprofil = summe aller Beanspruchungen 4 Bereiche
Festigkeitsbeanspruchung
Korrosionsbeanspruchung
Tribologischebeanspruchung (Reibung und verschleiss
Thermischebeanspruchung
4 Eigenschaftsprofile
Mechanische eigenschaften
technologische Eigenschaften
Chemische Eigenschaften
Thermische Eigenschaften
Mechanische Eigenschaften
Thermische Eigenschaften
Widerstand gegen zerreissen
Verhalten bei elastischer plastischer Verformung
Verhalten bei tiefer-hoher temp
technologische Eigenschaften
Chemische Eigenschaften
Verhalten bei Giessen Ziehen, Schweissen Härten
Beständigkeit Gege Korrosion
Ziel rekristallisationsglühen
treibende Kraft rekristallisationsglühen
warum wird Werkstück erwärmt
Kaltverfestigung rückgängig machen und plastische verformbarkeit wiederherstellen
Spannungen und Versetzungen im Kristallgitter
Versetzungen werden mit zunehmender Temp abgebaut
Erklären Sie den Unterschied zwischen Aluminium Knet- und Gusslegierungen bezüglich:
a) derVerarbeitung
b) derZusammensetzung
a) Knetlegierung:Pressen Walzen Schieden
Gusslegierung: Sandgiessen,Druckguss, Strangguss
b) Knetlegierung weniger Legierungselemente vor allem si =bessere Umformbarkeit
Gusslegierung viel Si = gute giessbarkeit
Nennen Sie fünf typische Vorteile der Kunststoffe im Vergleich zu Metallen.
Geringe Dichte
Isolationsvermögen elektrisch
Geringe wärmeleitfähigkeit
Gute chemische beständigkeit
eher günstig
Welche Nachteile haben Kunststoffe gegenüber Metallen?
Geringe Wärmeformbeständigkei
eher tiefe festigkeit
plastisch nicht verformbar bei raumtemp
zum teil brennbar
unbeständig gegen Lösungsmittel
Keramische Werkstoffe werden in drei Gruppen nach ihrer chemischen Struktur eingeteilt. Nennen Sie die Gruppen mit je einem Werkstoff.
Silikatkeramik: Sanitärkeramik aus Steinzeug, Porzellan
Oxidkeramik: Al-Oxid für Wendeschneidplatten
Nichtoxidkeramik: Si-Carbid und Si-Nitrid für Düsen, Abgasturbinenläufer, Schleifscheiben.
Welche Probleme bestehen bei den Verbundwerkstoffen allgemein?
Verbundswerkstoffeigenschaften sind sehr stark vom Herstellungsprozess abhängig.Aufwendige Sicherung der Qualität Haftungsprobleme zwischen zwei Stoffen ungleicher Bindungsart. Probleme beim Recycling
Alu
kfz
Zink
hdp
CU
kfz
Magnesium
hdp
Titan
hdp
Nickel
kfz
Blei
kfz
FE
kfz krz
Polymerisation
Verknüpfung ungesätigter Monomermoleküle mit aufhebung Atomdoppel bindung
Polyaddition
Verbinden gleicher/unterschiedlicher monomermoleküle ohne Abspaltung eines Nebenprodukts
Polykondensation
Verbinden zwei verschiedener monomermoleküle mit abspaltung nebenprodukt
