Werkstoffe
1. Lehrjahr/ 1. Semester
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Lernkarten
organische Stoffe
Gewachsene Stoffe: entstanden durch Pflanzen- und Tierablagerungen (Seinkohle, Erdöl, Erdgas, Holz, Leder, Baumwolle, Gummi, Hanf)
synthetische Stoffe: hergestellt aus organischen Rohstoffe (PVC Polyvinychlorid, PE Polyethylen, PS Polystyrol)
anorganische Stoffe
sind Gesteine, die durch Eruption (Vulkan) aus dem Erdinnen oder aus Sedimentablagerungen entstanden: z.b Granit, Schiefer, Kalk, Sandstein, Kristalle, Schwefel
Gesteine mit hohem Anteil an metallischen Elementen: z.b Roteisenstein, Bauxit, Kupfersulfid
Metallische Werkstoffe...
sind Eisenmetalle und Nichteisenmetalle
Eisenmetalle
- Stahl (Baustahl, Werkzeugstahl, Spezialstahl)
- Gusseisen (Grauguss, Kugelgraphitguss, Temperguss)
Stahl
Baustahl
Werkzeugstahl
Spezialstahl
Gusseisen
Grauguss
Kugelgraphitguss
Temperguss
Physikalisch
- Dichte
- Schmelzpunkt
- Leitfähigkeit
- Wärmedehnung
Mechanisch
- Festigkeit
- spannung
- Dehnung
- Härte
Chemisch-Technologisch
- Korrosions-Beständigkeit
- Brennbarkeit
Fertigungstechnisch
- Giessbarkeit
- Umformbarkeit
- Schweissbarkeit
Umweltverträglichkeit
- Giftigkeit
- Zersetzbarkeit
- Abbaubarkeit
Festigkeit
- Widerstandsfähigkeit
Schmelzpunkt
- Heisses Temperatur
- der fester Stoff geht in flüssigen Zustand
Dichte
- zeigt an, welche Masse ein Werkstoff pro Volumenheit aufweist
- Dichte -> Volumen
Leitfähigkeit
- ein Stoff der den elektrischen Strom leitet.
Währmedehnung
- Durch die Wärme beschreibt die Wärmedehnung die Zunahme der Länge oder Volumens eines Stoffes
Vom Erz zum Metall
- In der Erdkruste kommen in metallisch reiner Form nur Erdmetalle vor
- die meisten abbauwürdigen Erze sind mit Fremdmetallen vermischt und chemisch verbunden mit weiteren Elementen
Fremdmetallen vermischt und chemisch verbunden mit weiteren Elementen wie:
- Sauerstoff (Steine) zu Oxide
- Schweifel (Kies) zu Sulfide
- Kholenstoff (Spate) zu Karbonate
Aufbereitung der Erze, die das Gestein vom Metall trennen:
- Brechen im Walzbrecher
- Mahlen in der Kugelmühle
- Flotation (Aufschäumen)
- Eindicken zu Konzentraten
- Elektrolyse zu Masseln, Barren
Merke zu Aufbereitung der Erze
Erze sind GESTEINE mit hohem Metallgehalt
Gewinnung des Roheisens
- Im hochofen und Elektroniederschachtofen werden Eisenerze geschmolzen
- von der Gestein getrennt
- und vom Sauerstoff befreit
Prinzip von Gewinnung des Roheisens
Eisenerz (Fe O) + Kohlenmonoxid (CO) -> Roheisen (Fe) + Kohlendioxid (CO2)
Hochofenanlage
- beschickt mit Erzen, Kolex (Brennstoff und Kalk)
Merke zu Gewinnung des Roheisens
Eisenerze wird zu Eisen reduziert (Sauerstoffabgabe) und Eisen durch Kholenstoffaufnahme oxidiert
Stahlerzeugung aus Roheisen
- Roheisen mit einem hohen Anteil an Phosphor, Schwefel, Mangan etc. ist weder schmied- noch walzbar
- Man muss: C-Gehalt absenken, verbrennen der unerwünschten Fremdelemente durch Umschmelzen
Sauerstoffblasen Prinzip
durch eine gekühlte Lanze -> reiner Sauerstoff auf flüssige Roheisen, bei Verbesserung -> Schrott beigeben
1. durch eine gekühlte Lanze -> reiner Sauerstoff auf flüssige Roheisen
2. bei Verbesserung -> Schrott beigeben
Sauerstoffblasen Vor und Nachteile
- schnelle + billige Eisenreduktion
- keine Wärmezufuhr nötig
- Stahl mit niedrigem Stickstoffgehalt
Lichtbogenofen Prinzip
1. durch elektrische Strom -> erzeugt grosse Schmelztemperatur
2. Verunreinigungen werden verbrannt
Lichtbogenofen Vor und Nachteile
- Elektrostahlöfen -> Verfeinerung von Stahl zu Edelstählen oder Stahllegierungen
- Für Werkzeugstähle und Stahlarbeiten
Neurer Ofen
Induktionsofen: der Stahl wird nach dem Frischen -> in Giessformen oder Stranggiessanlagen vergossen
Stahl, unlegiert
- grau, matt
- hart
- magnetisch
- härtbar
- sehr schnell oxidierend (Rost)
- Konstruktionsbau
- Bleche
Verarbeitung von Stahl -> Anzeichen
Anzeichen: mit allen Zeichenwerkzeugen
Verarbeitung von Stahl -> Verformen
- abkante
- runden
- strecken
- stauchen
- durch wärmebehandlung härten (800-1000 grad)
Verarbeitung von Stahl -> Verbinden
- falzen
- nieten
- hartlöten
- schweisen
Verarbeitung von Stahl ->Beständigkeit
- nur mit zusätzlicher Schutzschicht (Zink, Zinn, Blei, Chrom etc.)
- oder Veredelung durch Legieren
Verarbeitung von Stahl -> Anwendung
- Profile
- Bleche
- Apparatebau
- Werkzeuge
- Fahrzeuge
- Drahtstifte
- Schrauben
- Edelstahl-Legierungen
Eigenschaften von stahl -> Schmelzpunkt, Ausdehung und Dichte
Schmelzpunkt: 1450°C
Ausdehnung: 1.2 mm/ 1m·100K
Dichte: 7,8 kg/ dm3
Herstellung von Blechen und Profilen (Wie wird es hergestellt)
- durch Walzen
- Drähten, Stäben, Profilen und Blechen werden durch Walzen hergestellt
Walzen von Blechen
- glühenden Brammen werden entundert
- und auf Walzstrasse zu Bändern gewalzt
Für was ist Warmwalzen?
- für Konstruktionsbleche (Schlosserarbeiten)
