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Karteikarten - Frosini - Werkstofftechnik

Karteikarten - Frosini - Werkstofftechnik


Kartei Details

Karten 25
Sprache Deutsch
Kategorie Berufskunde
Stufe Berufslehre
Erstellt / Aktualisiert 31.03.2015 / 30.04.2015
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Beschreiben Sie den Ablauf beim Durchdenken einer Berechnung der Flächenpressung (2 Anwendungsfälle)

Die Flächenpressung (p) hängt von der Kraft (F) und der Berührungsfläche/projizierten Fläche (A) ab.
Es wird folgende Grundformel verwendet:

\(p= {F\over A}\)

Fall 1; Quaderartige Körper

Hierbei wird die Grundfläche (auch Berührungsfläche) verwendet. Da im Falle der senkrechtwirkenden Kraft von oben die projizierte Fläche genau der Grundfläche entspricht.
Somit rechnet man mit folgender Formel:

\(A= l · b\)

Fall 2; Zylindrischer Körper

Hierbei muss mit der projizierten Fläche gerechnet werden. Die Kraft verteilt sich im Echtfall zwar sehr unterschiedlich auf den halben Umfang. Da dies jedoch sehr kompliziert zu Rechnen wäre und man auf fast das selbe Resultat stösst, nimmt man die projizierte Fläche.
Somit rechnet man mit folgender Formel:

\(A= l ·d\)

Worauf muss bei der Belastung auf Abscherung geachtet werden bei der Berechnung?

Bei der Berechnung auf Abscherung ist wie folgt vorzugehen:

1. Anzahl Schnittflächen bestimmen

2. zulässige Scherspannung (tazul ) berechnen

tazul = \( {{t(aF)} \over v}\)

taF = Scherfliessgrenze (0.6 x Re )
v= Sicherheitsfaktor ( min. v > 1 )

3. erforderliche Querschnittsfläche berechnen

Serf = \( {{F} \over t(azul)}\)

F=Scherkraft
tazul =zulässige Scherspannung

Für allgemeine berechnung der Scherspannung:

\(Spannung = {Kraft \over Fläche}\)

Erklären Sie den Begriff Torsionsspannung. Verhält sich diese Spannung immer gleich? Wenn ja/nein warum?

Im Querschnitt gesehen wirkt die Torisionsspannung jeweils um 180° verschoben gleich. Die Torsionsspannung wirkt immer in die selbe wirkung wie das Torsionsmoment.
Zur Achse hinzu, wird die Spannung kleiner. Je weiter ein Punkt weg ist vom Zentrum, desto stärker ist die Torsionsspannung. Die Torsionsspannung ist also nicht immer gleich, denn je weiter aussen ein Punkt ist desto grösser ist das Torsionsmoment (weil Mt = F x l )

Wo ist die Zugkraft am grössten?
Wo die Druckkraft?

Dies ist der Extremfall einer Biegung. Hier wird eine Probe total gebogen. Je nach Werkstoff wird es sich jedoch vorher plastisch verformen.

Wo sind Zug- bzw. Druckkräfte bei einer Belastung auf Biegung im Allgemeinen bezeichnet am grössten?

An Punkten, welche am weitesten weg sind von der Neutralen Faser.
Es gilt: Je weiter weg von der neutralen Faser, desto grösser wird die Zug- bzw. Druckspannung.

Welche Biegearten gibt es? Erklären Sie jene.

Gerade Biegung: Biegung wirkt entlang einer der beiden Querschnittshauptachsen; z oder y

Schiefe Biegung: Biegung wirkt abweichend zu den beiden Querschnittshauptachsen in eine Richtung. Dies ist oft bei unsymetrischen Querschnittsprofilen der Fall.

Welche zulässigen Spannungen gibt es?
Wie werden jene berechnet?

 

1. zulässige Zugspannung

ozzul = Re / v

2. zulässige Druckspannung

odzul = odF / v     odF = ca. Re

3. zulässige Flächenpressung

pzul = Re / 1.2     (gilt nicht für Guss)

4. zulässige Scherspannung

tazul = taF / v        taF = 0.6 x Re

5. zulässige Biegespannung

obzul = obF / v      obF = 1.2 x Re

6. zulässige Torsionsspannung

ttzul = ttF / v         ttF = 0.65 x Re

Es gilt überall: v>1

Wie wird die Flächenpressung berechnet?
Erläutern Sie die Formel genauer.

Formel:   \(p = {{F} \over A}\)

p=Flächenpressung
F=Kraft
A=Berührungsfläche, proijzierte Fläche (bei Wellen wird die proijzierte Fläche verwendet, bei rechteckigen Werkstücken wird die Berührungsfläche verwendet)

Wie werden Sicherheitszahlen bestimmt?

Sicherheitszahlen werden nach Kategorien bestummen.

Geht es um ein Menschenleben, bei Bauteilen für einen Lift, so wird die Sicherheitszahl sehr hoch angesetzt. Dort rechent man teils mit einer 20-fachen sicherheit; v= 20

Bei Maschinen wird oft v= min. 1.5 eingesetzt
Ausser: Der Kunde stellt höhere ansprüche

Welche Belastungsfälle gibt es?
Erklären Sie diese.

statische Belastung(ruhend):
Die Grösse und Richtung der Belastung bleiben immer gleich.

 

dynamische Belastung:
schwellend
Die Belastung wechselt stetig vom Höchstwert zu null.

wechselnd
Die Belastung wechselt zwischen einem positiven und einem gleich grossen negativen Wert hin und her.

Was gibt es alles für Schadensursachen? Zählen Sie min. 6 Ursachen auf.

Folgende Schadensursachen sind möglich:

Schadensanalysen nach was für einem Schema durchgeführt? Erklären sie die einzelnen möglichen Entscheide.
Wozu werden diese überhaupt gemacht?

Solche Schadensanalysen werden durchgeführt, damit gleichartige Schäden in Zukunft vermieden werden können. Dies funktioniert allerdings nur, wenn die Analyse anschliessend besprochen wird.

Zählen Sie 3 mögliche schadensvermeidende Massnahmen auf.

  • Verwendung eines anderen Werkstoffes
  • Änderund der Bauteilform
  • Überlastungsschutz
  • Überhitzungsschäden vermindern durch bessere Kühlung
  • Festfress-Schafen vermindern durch Schmierungen
  • Wartungen duchführen

Hier ist ein Bauteilbruch vorgefallen.
Was ist dies für eine Schadensart, mögliche Ursache und dementsprechen mögliche Verminderung?

Schadensart: Lochfrasskorrosion
mögliche Schadensursache: korrosives Einwirkmedium
mögliche Schadensverminderung: Kontakt mit korrosiem Medium vermeiden, verwenden von korrosionsbeständigem Werkstoff, Bauteil beschichten

Hier ist ein Schweissnahtfehler aufgetreten.
Was ist dies für eine Schadensart, mögliche Ursache und dementsprechen mögliche Verminderung?

Schadensart: Bindefehler
mögliche Schadensursache:zu niedrige Schweisstemperatur
mögliche Schadensverminderung: Beachten der Schweissbedingungen

Schadensart: Wurzelfehler
mögliche Schadensursache: zu wenig Zusatzwerkstoff beim Schweissen
mögliche Schadensverminderung: Prüfen von Schweissgerät und Zusatzwerkstoffen 

Berechnung zum Thema Torsion bei welcher folgendes gegeben ist:

Wellendurchmesser d= 32mm
Torsionsmoment Mt = 420N

gesucht wird: Wp = ?, tt = ?

Wp= \({{(pi) * d^3} \over 16}\)= \({{(pi) * (32mm)^3} \over 16}\)= 6434mm3

tt =\( {{Mt} \over Wp}\)=\( {{420'000Nmm} \over 6'434mm^3}\)=65.3 \( {{N} \over mm^2}\)

In welchem Bereich findet das Normalglühen, das Rekristalisationsglühen, das Diffusionsglühen, das Weichglühen, das Spannungsarmglühen und wo das Härten statt?

In folgen Bereichen finden die Wärmebehandlingen stadt:

Erläutern Sie was alles aus folgender bezeichnung gelesen werden kann:  EN-GJMB-500-5

EN= entspricht der europäischen Norm
GJ= Gusseisen
M=Temperkohle
B= nicht entkohlend geglüht
500= Mindestzugfestigkeit Rm in N/mm2 
5= Bruchdehnung A in %

Nennen Sie 4 Kriterien, welche die Festigkeit eines Werkstoffes bestimmen.

  • Art des Werkstoffs
  • Zustand des Werkstoffs
  • Temperatur
  • Stärke der Belastung
  • Belastungsgeschwindigkeit

Was ist mit der Festigkeit eines Werkstoffes gemeint?

Sie beschreibt den mechanischen Wiederstand, mit welcher sich ein Werkstoff gegen die plastische Verformung wehrt.

Welche drei Kistallgiter gibt es? Beschreiben sie deren Anordnung.

kubisch raumzentriertes Kristallgitter (links)
kubisch flächenzentriertes Kristallgiter (mitte)
hexagonales Kristallgitter (rechts)

Was sind dies für markante Punkte im Spannungs-Dehnungs-Diagramm? Was geschiet an jenen Punkten?

Punkt 1: Re =Streckgrenze [N/mm2]
Bis zu diesem Punkt wird das Teil nicht plastisch Verformt. Wenn mann die Kraft entlastet geht das Werkstück in die Ursprungsform zurück. Wird diese Grenze überschritten, ist das Teil plastisch Verformt.

Punkt 2: Rm =Dehngrenze [N/mm2]
Bis hier hin kann sich ein Werkstoff ausdehnen ohne im Querschnitt einen kleineren Durchmesser zu erreichen. Wird dieser Punkt überschritten begint das Werkstück an einer Stelle sich zusammen zu schnüren(Durchmesser im Querschnitt wird kleiiner) bis zum schlussendlichen Bruch.

Punkt 3: A=Bruchdehnung [%]
An diesem Punkt ist das Werkstück gebrochen, da es zu sehr belastet wurde. Hier kann man die maximale Dehnung ablesen.

Wie lautet der Kurzname von folgenden Angaben?

Stähle für Stahlbau, Re für kleinste Erzeugnisdicke 250N/mm2, gezogen

S250+C

Berechnen Sie den erforderlichen Durchmesser wenn ein Werkstück auf Zug belastet wird.

gegeben ist: Rundstahl S275, F=15kN

ozzul = 160 N/mm(siehe TBM S.41 Tabelle für zulässige Spannungen)

Serf\( {{F} \over o(zzul)}\)\({{15'000N} \over 160 N/mm^2}\)=93.75mm2  ►d=10.93= min. Ø11mm

Was für einen Einfluss hat die Zugabe von Zink(Zn), auf die Eigenschaften des Werkstückes?

  • gut umformbar
  • besser giessbar