Metalle unter Belastung
Werkstoffkunde FHNW Semester 1 - Metalle unter Belastung
Werkstoffkunde FHNW Semester 1 - Metalle unter Belastung
Fichier Détails
| Cartes-fiches | 35 |
|---|---|
| Langue | Deutsch |
| Catégorie | Technique |
| Niveau | Université |
| Crée / Actualisé | 20.01.2016 / 28.06.2017 |
| Lien de web |
https://card2brain.ch/box/werkstoffkunde_fhnw_semester_1_metalle_unter_belastung
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| Intégrer |
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Für was sind technologische Prüfungen und was für welche gibt es?
Zur Prüfung der Eignung eines bestimmten Werkstoffes für eine bestimmte Anwendung oder Fertigungsverfahren.
3 Arten der Verformung, plastisch, elastisch und plastisch-elastisch, welches sind die Unterschiede?
Elastische Formänderungen kehren wieder zurück in den Ursprungszustand, plastische Formänderungen hingegen nicht. Elastisch-plastische Werkstoffe Federn einen Teil zurück und ein Teil verformt sich, also kehren nicht in Ursprungszustand zurück.
Die einzelnen Körner werden zusammengedrückt. Bei mehrfacher Wiederholung (bsp. Draht, biegen bis es bricht) bilden sich Risse mit der Zeit, bis es bricht. Die Zugfestigkeit nimmt zu, die Zähigkeit und Verformbarkeit (Dehnung) nehmen ab.
Was ist der Unterschied zwischen der dynamischen Prüfung und der statischen Prüfung?
Statische Prüfung: Die Belastung wird langsam aufgebracht oder konstant gehalten.
Dynamische Prüfung: Prüfverfahren mit schlagartiger, schnell ausgegebener oder wechselnder Belastungen.
Welche Werte können durch den Zugversuch ermittelt werden?
Bestimmung der Verformbarkeit auf Zug, bei statischer Belastung.
Zeichnen und erklären Sie das Spannungs-Dehnungsdiagramm eines Stahls mit ausgeprägter Streckgrenze (S235JR).
Re=Streckgrenze
Rm=Zugfestigkeit
A=Bruchdehnung
Bestimmung A durch Hooke’sche Gerade
Zeichnen und erklären Sie das Spannungs-Dehnungsdiagramm einer Aluminium Legierung ohne ausgeprägte Streckgrenze.
Rp0.2=0.2% Dehngrenze
Rm=Zugfestigkeit
A=Bruchdehnung
Wie lautet die Berechnung der Hooke’schen Gerade, der Streckgrenze und der Zugfestigkeit?
siehe Bild
Elastizitätsmodul von Stahl und Alu?
EStahl: 210'000 N/mm2
EAlu: 60'000 – 80'000 N/mm2
Erklären Sie den Unterschied zwischen scheinbare und wahre Spannungs-Dehnungs-Kurven.
Scheinbar: Kräfte stehst auf Anfangsquerschnitt bezogen. Bestimmung von Konstruktionswerkstoffen, bei elastischen oder nur kleinen plastischen Verformungen eingesetzt -> Für «Ottonormalverbraucher»
Wahres: Querschnittsabnahme wird mitberücksichtigt. Wird in der Umformtechnik eingesetzt, wo grosse plastische Verformungen stattfinden
Durch Kaltverformung erhält man ein kaltverformtes Gefüge, durch welches verfahren erhält man wieder ein rekristallisiertes Gefüge?
Rekristallisationsglühen
Benennung von 3-Arten von Brüchen, beim Zugversuch, die Sie kennen müssen.
Trennbruch: Spröde Werkstoffe
Verformungsbruch: Weiche Werkstoffe, bsp. Kupfer
Mischbruch: Kommt am häufigsten vor
Definition Härte bei Werkstoffen.
Die Härte ist ein Mass für den Widerstand, den ein Körper (Werkstoff) dem Eindringen eines anderen (härteren) Körpers entgegensetzt.
Wieso wird die Härte geprüft?
- Umwertung in die Zugfestigkeit mit Einschränkungen möglich (Mittels zahlreicher Versuchsreihen sind Umrechnungstabellen aufgestellt worden.)
- Rückschlüsse auf das Verformungsvermögen sind möglich
- Vermeidung von härtebedingten Schäden
- Hilfreiche Ergänzung zusammen mit anderen Materialprüfungen
- Einfach und nahezu zerstörungsfrei
Welche 3 Verfahren kennen Sie bei der Härteprüfung?
- Rockwell
- Brinell
- Vickers
Wie unterscheiden sich die drei Härteprüfverfahren, Rockwell, Brinell und Vickers?
siehe Bild
Bei der Umrechnung der Härte auf die Zugfestigkeit gibt es gewisse Beziehungen, nennen sie den praktisch ausreichender Berechnungswert von den meisten Stählen.
Rm=3.5 HB
Welche mechanisch-technische Eigenschaft wird durch den Kerbschlagversuch geprüft?
Die Zähigkeit bei dynamischer Belastung. (Spröde ist ein Mass für die Zähigkeit, Werkstoffe mit geringer Zähigkeit sind Spröde.)
Welche Arbeit wird beim Kerbschlagbiegeversuch gemessen?
Die verbrauchte Kerbschlagarbeit.
Wie wird die Kerbschlagarbeit berechnet?
Beim Kerbschlagbiegeversuch wird die Anfangshöhe minus die Endhöhe nach dem Durchschlag genommen, dies ergibt die Kerbschlagarbeit. Sprich umso höhere Kerbschlagarbeit umso höher die Zähigkeit
Wie sieht die Kerbschlagarbeit-Temperatur-Kurven von a) kfz-, b) krz-Metallen und c) Glas/Keramik/hochfester Stahl aus?
Krz-Metalle haben eine hohe Temperaturabhängigkeit!
Wie kann die Kerbschlagarbeit in tieferen Temperaturen verbessert werden, Bsp. Untergang Titanic?
Durch Vergüten
Erklären Sie den Begriff Werkstoffermüdung.
Wechselnde Beanspruchung von Bauteilen, Bsp.:
- Umlaufbiegung rotierender Wellen
- Strassenunebenheiten bei Fahrzeugen (Pflastersteine)
- Turbulenzen, Start- und Landevorgänge bei Flugzeugen
Nennen sie die drei Arten von Werkstoffermüdung.
- Ermüdung durch mechanischer Wechselbeanspruchung
- Ermüdung durch Temperaturzyklen
- Reibermüdung (Fretting-Corrosion)
Wie Verhält sich die Dauerfestigkeit im Vergleich zur Zugfestigkeit?
Die Dauerfestigkeit ist wesentlich tiefer als die Zugfestigkeit.
Erklären Sie die zwei Begriffe der Ermüdungsfestigkeit.
Schwingfestigkeit: periodisch veränderlicher Beanspruchungs-Zeit-Verlauf (z.B. Sinusfunktion) Kann periodisch auch abnehmend sein.
Betreibfestigkeit: Random-Beanspruchung (z.B. bei einem Fahrzeug, unterschiedliche Anzahl Personen und Fahruntergrund)
Welche 4 Bereiche der Schwingbeanspruchung kennen wir?
- Druck-Schwell-Bereich
- Wechselbereich
- Zug-Schwell-Bereich
- ruhende Beanspruchung
Wodurch ist die Schwingspielzahl definiert?
N= Frequenz mal Delta Zeit.
In welche 4 Bereich ist die Wöhlerkurve eingeteilt?
- Kurzzeitfestigkeit
- Zeitfestigkeit
- Dauerfestigkeit
- Betriebsfestigkeit
Was ist die Dauerschwingfestigkeit?
- Um eine Mittelspannung schwingende grösste Spannungsausschlag, dein eine Probe «unendlich» oft ohne Bruch und unzulässige Verformung aushält.
- Nur bei ferritisch-perlitischen Stählen und Titanlegierungen (a), haben eine ausgeprägte Dauerfestigkeit
- Nicht aber bei den übrigen metallischen Werkstoffen (b), haben keine ausgeprägte Dauerfestigkeit
(kfz Wartungsintervall, Bsp. Aluminium beim Flugzeugbau)
Was ist die Betriebsfestigkeit?
- Mittelspannung σm nicht konstant
- Betriebslebensdauer rechts der Wöhlerkurve
- Bsp. Autofahrwerk
Paar Einflussgrössen auf σD und σW.
Grösseneinfluss -> Mit zunehmender Proben-bzw. Bauteilgrösse verschlechtert sich die Schwingfestigkeit.
Ermüdungsrisse gehen meist von der Oberfläche aus, Verbesserungen können erreicht werden, wenn die Oberfläche verfestigt wird, bzw. Druckeigenspannung erzeugt wird, welche Verfahren kennen Sie?
- Nitrieren
- Einsatzhärten und Carbonitrieren
- Flamm- und Induktionshärten
- Festwalzen und Kugelstrahlen
Was sind die Voraussetzungen für den Wöhlerversuch?
Mehrere Proben: identische Abmessungen, gleiche Vorbehandlung, gleich Oberflächenbearbeitung, identische Mittelspannung, Sinusförmige Schwingbeanspruchung
