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Werkstoffkunde für Elektroberufe

Grundlagen der Werkstoffkunde für Elektroinstallateure EFZ und Elektroplaner EFZ.

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Grundlagen der Werkstoffkunde für Elektroinstallateure EFZ und Elektroplaner EFZ.


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Langue Deutsch
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Auteur Paul Baumgartner
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Crée / Actualisé 21.09.2018 / 12.06.2025
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Nennen Sie zwei wichtige Eigenschaften von Quecksilber.

  • Dämpfe sind sehr giftig!
  • Hg ist bei Raumtemperatur flüssig

In der Praxis verliert Quecksilber wegen der giftigen Dämpfe sehr an Bedeutung. Trotzdem wird es in der Beleuchtungstechnik immer noch eingesetzt. Welche Lampenarten enthalten Quecksilber?

Entladungslampen z. B. FL

Nennen Sie einige Verwendungen von Zink.

Rostschutz (z. B. ERZ-Rohr), Legierungsmetall (z. B. Messing), negative Elektrode bei 1,5 V-Zink-Kohle-Batterien

Wofür wird Zinn im technischen Bereich eingesetzt?

Legierungsmetall (Lote, Bronze), Verzinnen von Kupferlitzen

Wofür wird Nickel in der Praxis verwendet?

 

Allgemein als Korrosionsschutz, Elektrode in Ni-Cd-Akku

 

Nennen Sie drei wichtige Gründe, warum Eisen in der Industrie sehr wichtig ist.

  1.  Es ist in gewaltigen Mengen über die ganze Erde verteilt vorhanden.
  2.  Es ist eines der billigsten Metalle.
  3.  Die Anpassungsfähigkeit der Eigenschaften ist nahezu unbegrenzt.

Was sind Erze?

Erze sind metallhaltige Gesteine und Mineralien

Welcher Zweck hat der Hochofenprozess?

Den Erzen werden der Sauerstoff und die Verunreinigungen entzogen.

Was enthält Roheisen nebst Eisen?

Kohlenstoff

Was ist Stahl?

Stahl ist eine schmiedbare Eisen-Kohlenstoff-Legierung mit weniger als 2.06 % Kohlenstoff.

Mit welchen beiden Verfahren erfolgt die Umwandlung von Roheisen zu Stahl?

Sauerstoff-Aufblasverfahren

Lichtbogenofen

Weshalb wird Eisen zu Stahl weiterverarbeitet? Warum wird kein reines Eisen verwendet?

Reines Eisen ist für praktische Anwendungen zu weich.

Welche Wärmebehandlungsverfahren gibt es im Zusammenhang mit Stahl?

Glühen, Härten, Vergüten, Oberflächenhärten

Welche drei Arten von Stahl werden je nach Kohlenstoffgehalt unterschieden?

Baustähle, Werkzeugstähle, Eisen-Gusswerkstoffe

Wofür wird Baustahl eingesetzt?

Stahlkonstruktionen, Armierungseisen (Erder gemäss NIN)

Bei Werkzeugstahl wird zwischen un-, niedrig- und hochlegiertem Stahl unterschieden. Geben Sie je einige Beispiele an.

unlegiert:          Hammer, Meissel, Sägen

niedriglegiert:    Bohrer, Fräser

hochlegiert:       Gewindeschneider, Schneidewerkzeuge allgemein

Womit werden Stähle legiert?

Kohlenstoff, Chrom, Nickel, Wolfram, Vanadium, Molybdän

Was wird erreicht, wenn Stahl a) mit Vanadium und b) mit Wolfram legiert wird?

a) Eine grosse Härte

b) Eine hohe Hitzebeständigkeit

Wovon sind die mechanischen Eigenschaften von Stahl abhängig?

Vom Kohlenstoffgehalt

Wie heisst die bekannteste chemische Eigenschaft von Stahl / Eisen?

Rosten

Wo werden in der Praxis Kontaktwerkstoffe verwendet?

Bei Schaltkontakten (Schütz/Relais), Stecker, Schleifkontakte bei Generatoren, Motoren, Potis usw.

Erklären Sie was das Problem ist, wenn Schaltkontakte sehr hohe Ströme unterbrechen können müssen?

Beim Öffnen der Kontakte entsteht ein Schaltlichtbogen, welcher Temperaturen bis 6000°C erreichen kann. Dadurch kann ein Teil des Kontaktes schmelzen.

Nennen Sie einige Werkstoffe, die in reiner Form oder als Legierung für elektrische Kontaktstellen in Frage kommen.

Wolfram, Silber, Gold, Kohle, Kupfer und Nickel

Nennen Sie einige thermische Eigenschaften von Kontaktwerkstoffen.

  • Hoher Schmelzpunkt
  • Hohe Wärmeleitfähigkeit
  • Hohe Abbrandfestigkeit
  • Kein Verschweissen möglich

Nennen Sie zwei wichtige Eigenschaften von Widerstandswerkstoffen.

Widerstandswerkstoffe müssen einen hohen spezifischen Widerstand haben. Zudem dürfen sie bei Erwärmung den Widerstand praktisch nicht ändern.

Wofür braucht es Widerstandswerkstoffe im praktischen Alltag?

Für Heizwicklungen in Wassererwärmern, Kochplatten, Elektroofen usw.

Als Widerstände in Messgeräten oder als elektronische Bauteile.

Welche Legierungen werden für Heizwicklungen verwendet?

Chrom-Nickel- oder Eisen-Chrom-Nickel

Woraus besteht Konstantan?

Cu + Ni (44% Nickel)

Welche zwei Arten von löten werden unterschieden?

Weichlöten (< 450°C), Hartlöten (> 450°C)

Was passiert beim Löten, wenn die Arbeitstemperatur a) zu klein oder b) zu gross gewählt wird?

a) Es entsteht ein hoher elektrischer Widerstand (Kaltlötstelle)

b) Bestandteile des Lotes verdampfen

Woraus werden Weichlote hergestellt?

Als Weichlote werden Legierungen aus Zinn, Silber und / oder Gold verwendet (Bleilote sind verboten)

Woraus bestehen Hartmetalle?

Hartmetalle sind gesinterte Werkstoffe aus sehr harten Metallkarbiden (z. B. Wolfram oder Titan).

Sind Steinbohrer und Mauerfräser nur aus Hartmetallen aufgebaut? Begründen Sie Ihre Antwort.

Nein. Es sind lediglich die Schneideplättchen aus Hartmetall. Bohrer und Fräser wären sonst zu spröde.

Womit prüfe ich, ob ein Material magnetisch ist?

Mittels Dauermagnet (Entsorgungsstellen für Büchsen)

Welche Metalle gehören zu den magnetischen Werkstoffen?

Eisen, Nickel und Kobalt

Wie sind Bimetalle aufgebaut?

Ein Bimetall ist ein Metallstreifen, welcher aus zwei Schichten aufgebaut ist. Die Bimetallstreifen bestehen aus zwei verschiedenen zusammen gewalzten Metallbändern.

Warum biegt sich ein Bimetall bei Erwärmung?

Die zwei Metalle haben unterschiedliche Längenausdehnungskoeffizienten.

Nennen Sie zwei Beispiele, wo Bimetalle in der Praxis eingesetzt werden.

In einem Leitungsschutzschalter (LS) für die Abschaltung von Überströmen. Als Thermostat in einem Heizgerät.

Nennen Sie die beiden wichtigsten Halbleiterelemente.

Silizium und Germanium

Wie viele Valenzelektronen besitzen diese beiden Halbleiterwerkstoffe?

Vier. Si und Ge sind 4-wertige Elemente.