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Werkstofftechnik 1 (Fach) / Kapitel 6 (Lektion)

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• Welcher Unterschied besteht zwischen statischen und dynamischen Werkstoffprüfverfahren? Statisch: gleich bleibende oder langsam gesteigerte Belastung Dynamisch: schlagartige oder schwingende Belastung
• Weshalb werden Werkstoffprüfungen nach genormten Verfahren durchgeführt? - Vergleich zw. den einzelnen Werkstoffprüfungen möglich
• Eindringkörper, der Prüfkraft, Messwerte, Vor- und Nachteile: Brinell Eindringkörper: Kugel aus Hartmetall (Ø1; 2,5; 5; 10mm) Prüfkraft: je nach Kugeldurchmesser, Werkstoff, Probendicke -> Beanspruchungsgrad               ⇒ c = (0,102*F):(D²) Messwert: Durchmesser an der WerkstoffoberflächeVorteile: - unempfindicher Eindringkörper, -geeignet für Werkstoffe mit Gefügebestandteilen unterschiedlicher Härte Nachteile: - nur an dicken Oberflächen durchführbar, - nicht für harte Proben geeignet
• Eindringkörper, der Prüfkraft, Messwerte; Vor- und Nachteile: Vickers Eindringkörper: Diamantpyramide (136° Spitzenwinkel)Prüfkraft: je nach WerkstoffhärteMesswert: Länge der Diagonalen an der WerkstoffoberflächeVorteile: - genaustes Prüfverfahren, - geringe Oberflächenschäden, - auch für dünne Schichten verwendbar, - für Stoffe aller ArtNachteile: - empfindlicher Prüfkörper, - ebene Oberfläche erforderlich
• Eindringkörper, der Prüfkraft und der Messwerte: Rockwell Eindringkörper: Rockwell-C: stumpfer Diamantkegel (120°); Rockwell-B: gehärtete StahlkugelPrüfkraft: in 2 Schritten als Prüfvor- und Prüfzusatzkraft aufgebrachtMesswert: bleibende Eindringtiefe, wenn F1 wieder weg istVorteile: - gut automatisierbar, schnellstes MessverfahrenNachteile: - sehr ungenau, - werkstoffabhängig
• Was bedeuten folgende Härteangaben? 315 HBW2,5/187,5 200 HV 40/30 315: Brinellhärte von 315HBW: Prüfverfahren Brinell (Kugel aus Wolframkarbid)2,5: Ø der Kugel187,5: Prüfkraft 187,5 kp 200: Vickershärte 200 kpHV: Prüfverfahren Vickers40: Prüfkraft 40 kp30: Prüf-/ Belastungszeit
• Warum wird bei der Härteprüfung nach Brinell mit dem Beanspruchungsgrad ein konstantes Verhältnis zwischen der Prüfkraft F und dem Kugeldurchmesser D festgelegt? Ergebnis: vergleichbare Messwerte bei verschiedenen Werkstoffen
• Erklären Sie den Begriff Härte. - Widerstand, den ein Werkstoff dem Eindringen eines härteren Prüfkörpers unter einer Prüflast entgegensetzt
• Erklären Sie den Begriff Festigkeit. - Fähigkeit eines Körpers äußeren Kräften Widerstand gegen Verformung entgegenzusetzen (Widerstand gegen Verformung)
• Was ist der Unterschied zwischen elastischer und plastischer Verformung? Elastisch: reversible Verformung (umkehrbar, nicht dauerhaft) Plastisch: irreversible Verformung (dauerhaft)
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• Erklären Sie folgende Begriffe: Spannung Normalspannung Schubspannung Spannung: Kraft bezogen auf die Fläche Normalspannung: Spannung senkrecht zur Fläche Schubspannung: Spannung parallel/ tangetial zur Fläche
• Geben Sie das Hooke’sche Gesetz für die Dehnung eines elastisch verformten Zugstabes an. σ = E * ε Steifigkeit abhängig von E sowie Bauteilquerschnitt und Gestalt
• Was kennzeichnen die Dehngrenze bzw. die Streckgrenze? Dehngrenze: mech. Spannung, bei der eine bleibende Dehnung exakt um 0,2% verursacht wird (kontinuierlicher Übergang) Streckgrenze: mech. Spannung, bis zu der keinerlei bleibende plastische Verformung verursacht wird (diskontinuierlicher Übergang)
• Zeichnen Sie schematisch die Zugkurve eines Stahls mit Streckgrenze, tragen Sie die wichtigen Kenngrößen ein und benennen Sie diese. ⇒
• Beschreiben Sie die Verformung der Probe während dieses Zugversuchs und benennen Sie die Festigkeitskennwerte, die jeweils den Übergang zur nächsten Verformungsphase kennzeichnen. ⇒
• Zeichnen Sie die Zugkurven für einen Werkstoff, der mit Spaltbruch versagt und einen Werkstoff, der mit Gleitbruch versagt. ⇒
• Beschreiben Sie die Unterschiede zwischen Spalt- und Gleitbruch. Gleitbruch: - erst plastische Verformung -> dann Bruch unter 45° zur Zugrichtung -> Bruchfläche matt Spaltbruch: - bei spröden Werkstoffen, - bei geringster Packungsdichte, - Bruch unter 90°, - Bruchfläche glänzend
• Nennen Sie Bedingungen, die einen Spaltbruch begünstigen. - spröde Werkstoffe- niedrige Temperatur- grobkörniges Gefüge- Kerben, Absatz
• Was bedeutet bei Werkstoffen der Begriff „Kriechen“? - zeitabhängige fortschreitende plastische Verformung bei konstanter Belastung
• Wie wird die Zeitstandfestigkeit eines Werkstoffs ermittelt? - bei erhöhter Temperatur und unter konstanter Spannung wird die Zunahme der Verformung gemessen
• Zeichnen Sie schematisch den Verlauf der Dehnung über der Zeit in einem Kriechversuch bei T > 0,4 Ts. Benennen Sie die Bereiche. ⇒ 1. Übergangskriechen2. stationäres Kriechen3. beschl. Kriechen
• Was bedeutet bei Kriecheigenschaften eines Werkstoffs die Kenngröße R p0,5/10 000/600 = 100 MPa? Zeitdehngrenze ist die Spannung von 100MPa die bei 600°C in 10000h zu einer plastischen Verformung von 0,5% führt.
• Was ist unter der Dauerschwingfestigkeit eines Werkstoffs zu verstehen? - max. Spannungsausschlag, den ein Werkstoff bei wechselnder Beanspruchung über unendlich viele Schwingspiele erträgt ohne brechen
• Skizzieren Sie eine rein wechselnde Belastung für Zug-Druck-Beanspruchung sowie eine Zugschwellbeanspruchung. Tragen Sie σo, σu, σm und σa ein. ⇒
• Wie wird der Wöhlerversuch durchgeführt? - mehrere nach Gestalt, Werkstoff und Bearbeitung gleichwertige Proben werden mit -jeweils gleicher Mittellast σm, - unter versch. Spannungsamplituten σa geprüft, - und Schwingspielzahlen N bis zum Bruch gezählt
• Skizzieren Sie schematisch eine Wöhlerkurve für einen unlegierten Stahl im Vergleich zu einer Wöhlerkurve für eine Aluminiumlegierung. ⇒
• Was bedeutet die Angabe 480 σB/100 000? Spannung von 480 MPa die bis zu einer Schwingspielzahl von 100.000 ertragen wird
• Nennen Sie Faktoren, welche die Dauerschwingfestigkeit eines Bauteils vermindern. - Kerben- Rauigkeit von außen & innen- Materialsprödigkeit
• Welche Kenngrößen erfasst das Dauerfestigkeitsschaubild nach Smith? - Dauerschwingfestigkeit eines Werkstoffs, - für eine konstante Lebensdauer N, - bei verschiedenen Mittel-, Ober-, und Unterspannungen
• Was ist Zähigkeit? - Widerstand gegen Rissausbreitung, Bruch- Maß für plastisches Verformen bei äußeren Belastungen
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• Wie wirkt sich diese Eigenschaft (Zähigkeit) in Bezug auf die Bauteilsicherheit aus? - positiv, da ein schlagartiges Versagen des Bauteils ausgeschlossen werden kann -> plastisches Fließen des Werkstoffs
• Wovon wird die Zähigkeit beeinflusst? - Gleitmöglichkeiten des Raumgitters - Temperatur (niedrige T = niedrige Zähigkeit)- gefügebedingte Einflussgrößen (MKH, KV)- Spannungszustand (Mehrachsigkeit durch Kerb- und Biegebelastung)- chem. Einflüsse (Korrosion)- Geometrie des Werkstücks

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