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Werkstoffe

Werkstoffe

Werkstoffe

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O. M.
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O. M.
Diese Lernkarten bieten einen umfassenden Überblick über die Eigenschaften und Anwendungen von Werkstoffen im Maschinenbau. Sie decken Themen wie Festigkeit, Härte, Bindung und Fehleranalyse ab, wobei Materialien wie Magnesium, Aluminium und Keramik im Fokus stehen. Die Karteikarten eignen sich für Studierende und Fachleute, die sich mit Werkstoffwissenschaften beschäftigen, da sie sowohl theoretische Grundlagen als auch praktische Anwendungen vermitteln.
Karten
120
Lernende
4
Sprache
Deutsch
Kategorie
Maschinenbau
Stufe
Andere
Erstellt / Aktualisiert
23.01.2023 / 24.04.2023
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Lernkarten

Ziel Härten und die zwei verfahren

Erhöhung der Härte und verschleissfestigkeit im gesamten Querschnitt bzw an der Oberfläche des Werkstück

Thermisches verfahren und Thermochemisches verfahren

Ziel Vergüten

Erhöhung der Festigkeit bei guter oder verbesserter Zähigkeit angepasst an die Einsatzbedingungen

Was entsteht bei Austenitzerfall

Martensit

Wie ensteht Martensit 

Wie ist die Gitterumwandlung

Was geschieht 

Eigenschaften

Martensit entsteht bei schneller Abkühlung. Bei der Gitterumwandlung des Austenits zu Ferrit (kfz -> krz) haben die C-Atome keine Zeit aus dem Gitter zu difundieren und bleiben in Zwangslösung. Durch die Gitterverzerrung entstehen hohe Spannungen, welche die Ursache für die hohe Härte und Sprödigkeit sind.

Ziel Anlassen

  1. T = 180 - 300 °C; Wiedererwärmen unter Austenittemperatur -> Abbau von Spannungen -> Verringerung der Sprödigkeit + Beibehaltung hoher Härte

Definition Leichtmetalle

Dichte <=4.5g(cm3

Aluminium Prozesse des Erz Grob mit Gewichtangabe

4t Bauxit zu 2t Tonerde +13500kwh 0.5t Elektrode =1t Aluminium 

Aluminium Herstellung 3 Schritte

1. Bauxit wird in Druckbehältern bei ca. 200 °C in Natronlauge erhitzt, wobei Al als Aluminat in Lösung geht und vom Fe-reichen Rückstand (Rotschlamm) abfiltriert wird (Bayer- Verfahren).

2. Aus der Aluminatlauge scheidet sich beim Abkühlen und Zufügung von feinem Aluminiumhydroxid als Kristallisationskeim reiner Gibbsit ab, der durch Glühen in Al2O3umgewandelt wird.

3. Das Aluminiumoxid wird unter Zusatz von Kryolith als Schmelzmittel bei etwa
1000 °C geschmolzen und in Elektrolyse-Zellen bei hohem Stromverbrauch zu metallischem Aluminium reduziert.

Chemischer Vorgang Aluminium Reduktion

1. Reaktion im Rohreaktor AL(CH)3 + NAOH --> NA AL(OH)4 + Rotschlamm

2. Drehrohrofen AL O3 (Tonerde)

3.Elektrolyse 2AL O3 +3C --> 4AL + 3 CO2

Gefahr Rotschlamm

Rotschlamm enthält die Abfallprodukte des Bauxits: Eisenoxid, Schwermetalle und Reste der Natronlauge. Der große Eisenanteil im Rotschlamm sorgt für seine charakteristische, leuchtende Farbe.

Der Rotschlamm ist vor allem wegen der Schwermetalle für Menschen und Umwelt gefährlich. Durch die Natronlauge hat er zudem einen hohen pH-Wert - bei Hautkontakt kann es zu Verätzungen kommen.

Zwei ALU legierungs namen

AL Knetlegierung AL Gusslegierung

Legierungen mit ALU

ALU Magnesium

Alu Magnesium Silizium

Alu Magnesium Zink

ALU Magnesium Kupfer

 

Aluminium Verarbeitungen zwei grundsätzliche und dann je drei verfahren

Urformen: Druckguss,Strangguss;Sandguss

Umformen:Pressen, Walzen, Schmieden, Ziehen

Magnesium Eigenschaften

geringe dichte

tiefer Emodul

hdp hexagonales Gitter

Gefahren Magnesium

Die Gefahren durch Magnesium hängen stark von der Temperatur und der Teilchengröße ab. Kompaktes Magnesium ist bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes ungefährlich.

Magnesiumspäne und -pulver sind leichtentzündlich! da sie – bedingt durch die große Oberfläche – leicht mit dem Sauerstoff der

Luft reagieren können. Luft-Pulver-Gemische sind sogar explosionsgefährlich. Flüssiges Magnesium entzündet sich ebenfalls selbst an der Luft. Bei Magnesiumbränden treten Temperaturen bis zu etwa 3000 °C auf.

Magnesiumbrände dürfen nicht mit gängigen Löschmitteln, wie Wasser und Stickstoff gelöscht werden, da heißes Magnesium zum Teil heftig mit diesen reagiert.
Die Löschung erfolgt durch Ersticken (Sauerstoffverdrängung) mit geeigneten Löschmitteln (spez. Löschpulver, Sand).

Titan Eigenschaften

Hoher Schmelzpunkt

hdp

geringe dichte

gute Festigkeit 

Korrosionsbeständigkeit

Einsatz, Medizintechnik, Raumfahrt, Sportgeräte

Schwermetalle Definition

Dichte >4.5 g/cm3

Kupfer Eigenschaften

el Leitfähig keit gut

kfz

hoher E Modul

Herstellung Kupfer Grob

1. Roherz in Flotationsbecken danach in schachtofen mit zuschlage und Kocks

2. In Konverter Rohkupfer dann in Raffinierflammofen

3. Elektrolytische Raffination

2 Legierungen mit Kupfer + Eigenschaften

Kupfer Zink (Messing) nicht aushärtbar, korrosionsbeständig, sehr gut bearbeitbare, 

Kupfer Zinn (Bronze) nicht aushärtbar, korrosionsbeständig, kaltumforbar bis 8%SN gutes gleitverhalten mit pb

Eigenschaften Nickel

Hoher Schmelzpunkt

hoher E modul

kfz

 

Nickel Legierungenselemente und Anwendungen Nickel

Kupfer, Eisen,Chrom Kobalt

Elektrotechnik Widerstände

Korrosionsbeständige Legierung

Kraftwerksbau Gasturbine

 

Eigenschaften Zink

hdp deswegen schlecht umformbar 

sonst nichts spezielles

Legierungselemente und Anwendungen Zink

Alu, Kupfer

Feuerverzinken von Stahl, Automobilindustrie, Haushaltsgeräte

Blei eigenschaften

Hohe dichte

kleiner e modul

tiefer schmelzpunkt

Kfz

 

Legierungselemente und Anwendung

Antimon Zinn

Strahlenschutz, Bleiakku, Lagerwerkstoff

(Blei giftig)

Kunsstoffe Definition

Kunststoffe / Polymere

Nichtmetallische, organische und künstlich hergestellte Werkstoffe aus Kohlenstoffverbindungen bzw. langen Kohlenwasserstoff-Molekülen.

poly = viel
meros = Teil (bezieht sich auf die vielteiligen Moleküle)

Herstellung Polymere

Reaktionen zur Herstellung von Makromolekülen

Rohstoff -->Synthese-->Vorprodukt aus Monomer Moleküle--> Polymerisation--> besteht aus Makromolekülen

Polymerisation: Verknüpfung ungesättigter Monomermoleküle unter Aufhebung der Atom Doppelbindung (4H und C=C werden zu langer kette Ethylen zu Polyethylen)

Polykondensation: Verbinden zweier verschiedener Monomolekülen unter Abspaltung eines niedermolekularen Stoffes

Polyaddition: Verbinden gleicher oder verschiedener Monomoleküle ohne Abspaltung eines Nebenprodukts

Strukturen von Polymeren kärtli

kärtli

Drei Arten von Thermoplasten und Eigenschaften

Polyethylen: teilkristallin, leicht entflammbar, sehr zäh, wachsartige gleitfähige Oberfläche, gut chemisch beständig

Polypropylen: teilkristallin, leicht entflammbar, sehr zäh, formstabil glatte Oberfläche, gut chemisch beständig

Polystyrol: amorph, leicht entflammbar, hart spröde splittert bei Bruch, gut klebbar, durchsichtig glasklar und einfärbbar

drei Arten von Duroplasten

Epoxidharze: Hart zäh, gut vergiessbar, Klebstoff, binde harze für verbünde, chemisch beständig

Ungesättigte Polyesterharze: Hart spröde, gut vergiessbar, Klebstoff, binde harze für verbünde, glasklar

Phenolharz: Hart spröde, chemisch beständig, binde harze für verbünde, Spanplatten

Drei Arten von Elastomeren

Styrol Butadien Kautschuk: Gute Zugfestigkeit,abriebfest, Fahrzeugreifen

Chlorieren Kautschuk: Witterung und Chemikalien Beständigkeit, reissfest, Basisrohstoff für Klebstoffe

Siliconkautschuk: Hitze und kältebeständig, Fugendichtungsmasse

Thermoplaste Eigenschaft allgemein

plastisch verformbar bei höheren temp, schmelzbar, Bindung mit van der Saals Kräfte bricht leicht auf

Duroplaste Eigenschaften allgemein

hart, nicht schmelzbar, kovalente Bindung, keine Erweichung

Eleastomere Eigenschaften allgemein 

elastisch verformbar, wenig kovalente Bindung deshalb elastisch

Kovalente Bindung

Die kovalente Bindung oder Atombindung ist eine chemische Bindungsart zwischen Nichtmetallen, bei der sich die beteiligten Atome Elektronenpaare teilen. Es handelt sich um eine gerichtete Bindung, die die Geometrie einer chemischen Verbindung bestimmt.

Definition Keramiken

Anorganische feinkörnige Rohstoffe die mit Wassser gemischt werden, bei Raumtemperatur zu Gegenständen geformt und  getrocknet werden. Anschliessend werde diese bei hohen Temperaturen zu harten Gegenständen gebrannt (900 grad)

 

Der Werkstoff Keramik schliesst auch Werkstoffe auf der Basis von Metalloxiden ein. Graphit und Diamant zählen auch dazu

Bindung von Keramiken

Atombindung oder Ionenbindung

Keramik eigenschaften allgemein

Hohe Härte, Temperaturfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, el Isolation, verschleissfestigkeit

niedrige thermische Ausdehnung, verformbarkeit, dichte, 

Innere Strukturen Keramik kärtli

kärtli

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