1.1 De Trekproef Flashcards
Geef Formule Specifieke rek ε
∆𝑙 / 𝑙0
∆𝑙 = lengteverandering
𝑙0 = beginlengte
Geef formule Nominale spanning σ
𝐹 / 𝐴0
wat is σR?
Rekgrens of elasticiteitsgrens, voor nominale spanningen boven σR treed er plastische vervorming op.
wat is σP?
Proportionaliteitsgrens of evenredigheidsgrens. Dit is het laatste punt waarvoor de wet van Hooke geldt
Geef de wet van Hooke en verklaar de symbolen
σ / ε = constante = E
met E de Elasticiteitsmodulus of modulus van Young
wat is σW?
Ware spanning, niet berekend met de begindiameter maar met de ware.
𝐹 / 𝐴 = (𝐹 / 𝐴0) (1 + ε)
Geef de formule voor de coefficient van poisson
−𝑣 =(∆𝐷 / 𝐷0) / (∆𝑙 / 𝑙0)
Defineer Brosse breuk
Breekrek en insnoering klein, weining of geen plastische vervorming, breukvlak loodrecht op trekrichting
Defineer Taaie breuk
Breekrek en insnoering groot, goed plastisch vervormbaar, breukvlak is kegel onder 45°
Defineer Vloeigrens
Laatste van de nominale spanningen tijdens het vloeien
Defineer week
lage rekgrens
Defineer Stug
hoge rekgrens
Defineer Soepel/elastisch
kleine elasticiteitsmodulus
Defineer Stijf
grote elasticiteitsmodulus
Defineer Zwak
lage treksterkte
Defineer Sterk
hoge treksterkte
Defineer Bros
lage breekrek
Defineer Taai
hoge breekrek
Geef een trekkromme en benoem de belangrijke punten
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a5/Trekproef_zachtstaal.jpg/1024px-Trekproef_zachtstaal.jpg
A: proportionaliteitsgrens. Boven dit punt is de rek niet meer lineair afhankelijk van de spanning, zie Wet van Hooke.
B: elasticiteitsgrens, bovenste vloeigrens, boven deze grens vervormt het materiaal plastisch.
C: (onderste) vloeigrens. Hier start het materiaal met vloeien.
Praktisch gezien vallen de punten A, B en C samen: enkel de bovenste vloeigrens wordt gegeven.
D: start verstevigen
E: treksterkte
F: breuk.
https://nl.wikipedia.org/wiki/Spanning-rekdiagram
Geef de formule voor de ware rek n te berekenen
n = ln(1+ ε)
Wat zijn de gevolgen van koudvervorming?
- De rekgrens wordt verhoogd -> het materiaal wordt stugger (de elasticiteitsgrens is gelijk aan de ware spanning bij stopzetting van de vervorming)
- De treksterkte wordt verhoogt -> het materiaal wordt sterker (De treksterkte wordt verhoogd met zoveel procent als de nominale rek bedroeg bij stopzetting van de vervorming)
- De breekrek daalt -> het materiaal wordt brosser.(Het insnoeringspercentage is lager geworden)
p32
Hoe ziet het breekvlak van een brosse breuk eruit?
En dat van een taaie breuk?
brosse breuk -> loodrecht op de trekrichting
taaie breuk -> een krater waarvan de flanken 45 graden geheld zijn t.o.v. de trekrichting
Welke verschillende hardheidsmetingen bestaan er?
En wat is het doel van deze metingen?
Brinell
Vickers
rockwell
Er is een verband tussen hardheid en treksterkte. Hardheidsmeting is een eenvoudige, niet-destructieve proef om 1e indruk te krijgen van de treksterkte.
Voor snijgereedschap (beitels, boren, frezen, slijpstenen,…) is hardheid de eigenschap die de bruikbaarheid beheerst.
Hardheid is een maat voor de slijtagevastheid
Men kan met hardheidsmetingen een controle uitoefenen na thermische behandelingen of mechanische bewerkingen
Onderzoek van de microstructuur van legeringen
Brinell hardheid: Geef de vorm van de indruk en het indruklichaam, de formule, en voor en nadelen
lichaam: geharde stalen kogen
indruk: cirkel
formule: P/(0.5piD*(D-sqrt(D^2-d^2)))
nadelen: proefstukken kunnen harder zijn beschadiging oppervlak niet nauwkeurig tijdrovend
Vickers hardheid: Geef de vorm van de indruk en het indruklichaam, de formule, en voor en nadelen
Lichaam: Diamanten piramide 136graden
Indruk: Vierkant
Formule: Belasting/Oppervlakte
Voordelen: Resultaat onafhankelijk van de belasting indruklichaam is diamant nauwkeurige meting bij kleine indruk Minimale beschadiging Hardheid van verschillende fasen in legering meetbaar
rockwell hardheid: Geef de vorm van de indruk en het indruklichaam, de formule, en voor en nadelen
Lichaam: diamanten kegel 120graden of stalen kogel
indruk: cirkel
Formule: geautomatizeerd
Voordelen:
Apparaat werkt automatisch, geen berekening nodig
Dezelfde voordelen als vickers maar hardheidsgetallen zijn niet zomaar te vergelijken
Wat is resilientie?
Geef de formule
Dit is het elastisch opvangen van een schok
Ur = elasticiteitsgrens^2 / 2E
Hoe werkt de kerfslagproef?
geef de formule
en slingerhamer met massa m wordt gehesen tot op een hoogte h1 en losgelaten zodat hij op een ingekerfd proefstaafje slaat. Dit breekt gedeeltelijk of helemaal en slingert de hamer met de overgebleven energie terug omhoog tot h2.
K = mg(h1-h2) / A
met A = opp breekvlak
Kerfslag:
hoe ziet het breukvlak bij een taaie breuk eruit? bij een brosse breuk?
Taai: Fluweel- of vezelachtig breukvlak door plastische deformatie
Bros: Geen plastische deformatie waar te nemen. Breuk is ontstaan door uiteenklieven van kristallen. Breukvlak is glinsterend door kristalvlakreflecties.
Vermoeiing: leg uit
Assen van een trein worden voortdurend afwisselend onderaan uitgetrokken en bovenaan ingedrukt. Vezels in het midden behouden hun lengte. Zelfs bij de taaiste materialen treed na genoeg cicli een vermoeiingsbreuk op.
Geef de factoren die vermoeiing beinvloeden
Oppervlakteruwheid als gevolg van machinaal bewerken. Hierdoor ontstaan kerven spaningsconcentraties
Plotse overgang in afmetingen
Hooggeleerde staalsoorten zijn (kerf)gevoeliger dan zachte staalsoorten
Corrosie
Geef de factoren die vermoeiing NIET beinvloeden
De golfvorm van de belasting
De frequentie van de belasting
Wel het aantal belastingscycli
Kristalstructuur: geef de verschillende soorten bindingen en hun eigenschappen
Amorfe materialen
-Smeltzone ipv smeltpunt
Covalente Kristallen
- Slechte geleiders
- hoog smeltpunt
- Zeer hard
Ionen kristallen
- Isolator
- hoog smeltpunt
- hard
- gedeeltelijk doorzichtig
Moleculaire kristallen
- Geleidend
- laag smeltpunt
- Zacht en plastisch vervormbaar
- zeer zwakke cohesie
Metallische kristallen
- Dichtgepakte roosters
- hoog soortelijk gewicht
- Geleidend (elektriciteit & warmte)
Geef de 3 dichtste bolstapelingen
Hexagonaal dichtste pakking HDP
Kubisch vlak gecenterd KVG
Kubisch ruimtelijk gecenterd KRG
geef de 3 dichtst gepakte vlakken van : HDP
Horizontaal vlak 92%
geef de 3 dichtst gepakte vlakken van : KVG
oktaedervlak 92%
kubusvlak 79%
dodekaedervlak 55%
geef de 3 dichtst gepakte vlakken van : KRG
dodekaedervlak 83%
kubusvlak 59%
oktaedervlak 34%
Hoe kan men de kristalstructuur van een metaal zichtbaar maken?
Het staal vlak afzagen
- > slijpen met korrelgrootte tot 10 micrometer
- > polijsten met Al2O3 of diamant pasta met korrelgrootte tot 1 micrometer
- > etsen: korrelgrensetsing of korrelvlaketsing
Korrelgrensetsing: traag zuur dat enkel de korrelgrenzen zichtbaar maakt
korrelvlaketsing: snel werkend middel dat ook de korrelvlakken aantast en zichtbaar maakt. vlakken met verschillende orientatie zullen het licht in andere richtingen weerkaatsen.
Hoe ziet de kristalstructuur bij gieten eruit?
Bij het stollen van vloeibaar metaal gebeurt kristalvorming vrij snel en bij voorkeur in bepaalde richtingen. Zo ontstaan boomvormige kristallen met vertakkingen, nl. dendrieten.
Aan het opp van het metaalmonster zie je de doorsnede van de dendrieten. Ze lijken afzonderlijk te zijn maar behoren werkelijk toe aan 1 dendrietkristal.
Hoe ziet de kristalstructuur bij uitgloeien eruit?
Rekristallisatie is het herschikken van atomen tot nieuwe en regelmatigere kristallen. Dit gebeurd bij koudvervorming of bij verwarming boven een allotrope transformatietemperatuur. Rekristallisatie gebeurd in vaste toestand door diffusie, dit is mogelijk door vacatures. Deze kristallen zijn langzamer tot stand gekomen dan bij gieten en hebben een polygoonvormig uitzicht.
Defineer Interstitiele oplossing
Hier zijn de opgeloste atomen of ionen (meestal met kleinere atoomstraal) geplaatst in de holtes van het kristalrooster van het “basis-metaal” De oplosbaarheid is meestal beperkt tot een bepaalde verhouding.
Geef de ruimtelijke pakking van Austeniet, bij welke temperatuur doet dit zich voor?
k.v.g ijzer (γ-Fe). Deze kristalvorm handhaaft zich boven de 700°C.
Weinig maar grootte holtes.
Geef de ruimtelijke pakking van Ferriet, bij welke temperatuur doet dit zich voor?
k.r.g ijzer (α-Fe). Deze komt voor bij kamertemperatuur.
Veel maar kleine holtes
Welke 2 vormen van vaste oplossingen bestaan er? leg uit.
Substitutionele oplossing:
Atomen van A vervangen sommige van B met behoud van kristalstructuur. (Enkel mogelijk als A en B ongeveer even groot zijn en op gelijke wijze uitkristalliseren)
Interstitiële oplossing:
De kleine A atomen bevinden zich verspreid in holtes van het kristalrooster B.
Geef de formule voor het bepalen van het aantal vrijheidsgraden. welke parameters zijn dit?
Vrijheidsgraden = #componenten + 2 - #fazen
mogelijke parameters zijn:
- temperatuur
- druk
- partiele druk van een component
- gewichtsprocent van component in bepaalde fase
Defineer reversibele vervorming
Als de spanningen in een kristal klein blijven zullen onderlinge afstanden van atomen slechts lichtjes wijzigen, waardoor hun onderlinge positie in het kristalrooster amper verandert. Bij het wegnemen van de spanning veren de samengedrukte of uitgerokken atomen als het ware terug, zodat er geen blijvende vervormingenoptreden.
Defineer irreversibele vervorming
Hierbij worden de onderlinge posities van atomen wél gewijzigd, en dit op irreversiebele wijze. Na het wegnemen van de belasting wordt blijvende rek vastgesteld.
Het plastisch deformatiemechanisme bestaat in het afglijden van roostervlakken langst mekaar volgens bepaalde glijrichtingen.
Wat zijn dislocaties, randdislocaties?
Dislocaties zijn fouten in de structuur van kristallen. Deze bepalen mee de plasticiteitseigenschappen.
Randdislocaties is een “lijnfout” die kan opgevat worden als een laag atomen die plots eindigd op een zogenaamde dislocatielijn. Boven en onder de dislocatielijn is het kristalrooster normaal.
Over welke 3 temperatuurszones spreken we bij het temperatuurgedrag van metalen? leg uit
De lage temperatuurszone, bros gedrag door hoge inwendige wrijvingsweerstand in het kristalrooster
De intermediaire temperatuurszone, tussen 20% en 50% van de smelttemperatuur.
Voor de meeste constructiestalen valt kamertemperatuur in dit gebied. Hier is glijding van dislocatielijnen het hoofdzakelijke mechanisme van plastische vervorming.
De hoge temperatuurszone, kruip door klimming van randdislocaties.
Wat is triaxialiteit?
wanneer heb je het meeste kans op een brosse breuk?
Bij een tri-axiale spanningstoestand word het materiaal in de richting van de 3 assen getrokken. Hun schuifspanningen die een hoek van 45° maken met een van de hoofdspanningsrichtingen
Een brosse breuk zal gemakkelijk optreden als de grootste schuifspanning klein is in verhouding met de grootste trekspanning. Schuifspanningen kunnen enkek plastische deformatie veroorzaken, terwijl trekspanningen verantwoordelijk zijn voor initieatie van een brosse breuk.
Wat is kruip?
Kruip is het verschijnsel waarbij een onder spanning staand onderdeel zeer langzaam vervormd bij spanningen die lager gelegen zijn dan de rekgrens. (enkel bij temperaturen boven 0.4 ts)
Geef 4 voorbeelden van vuurvaste metalen. het smeltpunt ligt hoger dan welke temp? wat zijn de nadelen van deze metalen
- molybdeen
- wolfram
- tantaal
- niobium
smeltpunt hoger dan 2000 graden
KRG -> Vervormingsveroudering en lage-temperatuur brosheid
Geef enkele toepassingen voor molybdeen
Neus van raket
Turbineschoepen (opp van Ni-legering om oxideren tegen te gaan)
Hitteschild in vacuümovens (geen oxidatie)
Geef enkele toepassingen voor Wolfram
Gloeilamp
Snijgereedschap en laselektroden
Geef enkele toepassingen voor Tantaal
Chemische corrosieweerstand bij hoge temperaturen
Chirurgische inplantaten (plastische vormgeving)
Hitteschild in ovens
Minder bros dan Mo en W dus beter plastisch te vervormen + stabiele oxidehuid
Geef enkele toepassingen voor niobium
Brandstofhulzen in reactoren (lage neutronenabsorbtie)
Geeft de verschillende termische behandelingen die men kan toepassen op metalen. Leg uit.
Herstelgloeien
- verwarmen van metaal zodat versteviging door koudvervorming (stugger, sterker en brosser) min of meer ongedaan gemaakt wordt en het metaal terug ductieler is.
De “verkeersopstopping” van de dislocaties door koudvervorming wordt “ontward”, waardoor inwendige spanningen en de daaraan verbonden brosheid wordt afgebouwd.
Rekristallisatie
-Als men het herstelgloeien verderzet (nl op hogere temperatuur en voor een langere tijd) dan krijgen de atomen voldoende trillingsenergie om zich te herschikken. Op plaatsen waar koudvervorming zeer groot is geweest, zullen kernen van nieuwe kristalletjes ontstaan die aangroeien tot polygoonvormige kristallen.
Leg uit : secundaire rekristallisatie
Bij een temperatuur voldoende hoger dan de rekristallisatietemperatuur, gaan de nieuw gevormde kristallen groeien ten koste van andere. Grote korrels bevatten minder oppervlakte energie dan kleinere, dus fusie van korrels leid naar een minimale energietoestand. Hierdoor worden korrels grof. Dit is secundaire rekristallisatie. Tijdens dit proces daalt de sterkte verder en leid de grofkorreligheid tot een verhoging van de vervormbaarheid.
Als men een metaal dompelt in een waterige oplossing van zijn ionen, dan kunnen er drie dingen gebeuren:
Bij lage ionconcentratie: 1.Anodische reactie
Het metaal gaat in oplossing. Een (positief geladen) metaal atoom, ontsnapt uit het metaal en gaat in oplossing, waardoor de het metaal in de oplossing (elektrode) negatief geladen word.
- Bij een bepaalde ionconcentratie
Elektrode en oplossing beïnvloeden elkaar niet. - Bij hoge ionconcentratie: Katodische reactie
Metalionen uit de oplossign verdw
geef voorbeelden van anodische metalen.
Ca, Mg, Be, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, ….
geef voorbeelden van Kathodische metalen
Sb, Cu, Ag, Hg, Au,… .
Wat is polarisatie?
De vrijgemaakte elektronen bewegen naar de anode en vormen daar H2 gas met H+ ionen.
Dit effect zal na verloop van tijd verminderen omdat de metaaloplossing vol komt met M+ en de H+ ionen aan de kathode verdwenen zijn
Dit verschijnsel heet polarisatie.
Wat is passivatie
Passivatie is het blokkeren/hinderen van de kathodereactie door accumulatie van H2-gas.
Op welke manieren kan zich een galvanische cel vormen?
Galvanische cel tussen twee verschillende fasen
->segregatie
Galvanische cel tussen de korrelgrenzen en de korrel zelf
->interkristallijne corrosie
Galvanische cel ingevolge verschillen in mechanische en thermische behandeling.
->Spanningscorrosie
Galvanische cel ten gevolge van verschillen in electrolyt
->Putcorrosie (in kras)
Galvanische cel ingevolge verschillen in zuurstofconcentratie
Galvanische cel ingevolge een kras in de beschermlaag
Geef de 3 vormen van roestvrij staal en hun eigenschappen.
Martensiet (hardbaar roestvrij staal)
- > Voldoende C + voldoende Cr
- > Door het hoog koolstofgehalte kan dit staal in austenitische structuur worden gebracht door opwarming, waarna het afgeschrikt wordt en hard martensiet vormt.
Ferriet (niet-hardbaar roestvrij staal)
- > Weinig C + voldoende Cr
- > Voor een 13% Cr-legering met laag koolstofgehalte is het niet mogelijk om austeniet te bekomen, en dus niet mogelijk omte harden.
- > Dit staal is veel ductieler en goed te bewerken
Austeniet (roestvrij staal)
- > Weinig C + Cr & Ni
- > Door hun k.v.r.-structuur zijn ze zeer goed koud te vervormen
- > niet makkelijk verspaand
Geef enkele toepassingen voor Marseniet
Messen/keukengerij/scharen (hard en corrosievast)
Kleppen en ventielen (corrosie/slijtvast, werking bij hoge temperaturen)
Lagers (slijtagevast en werking bij hoge temperaturen)
Turbineschoepen (slijtagevast en werking bij hoge temperaturen)
Veren (Corrosievast en hoge rekgrens)
Geef enkele toepassingen voor Ferriet
Oliebranders
Autoversiering
Pompen, dampturbines
Geef enkele toepassingen voor Austeniet
Potten/spoelbakken (zeer goed diep te trekken)
Gelaste chemische installaties
Achritectuur
Voedseltransport
Gasturbines (CrNi-legering is hittebestendig)
Ook bestand tegen lage temperaturen (k.v.r.)
Op welke manieren kunnen metallische deklagen aangebracht worden
Cementeren
Deze oude techniek omvat het bepoederen van het werktstuk in het dekmetaal en het vervolgens te verhittent onder het smeltpunt. (vb Carboneren van staal)
Plateren
Dunne laag metaal wordt op de plaat gewalst
Dompelen
Na voorbehandeling wordt de plaat door een vloeibaar bad Zn, Sn of Pb getrokken. (Niet mogelijk voor Cu-lagen! Te hoog smeltpunt) vb: Galvanizeren (Zn op staal), blik (Sn op staal). Nadeel: er kan een intermetallische laag vormen die bij vervorming kan scheuren.
Elektrolytisch bedekken (Belangrijkste methode) In een galvanische cel. Kathode is het te bedekken metaal, anode is de dekstof (Sn, Zn,...) Voordelen: Goed controleerbaar proces Zeer dunne lagen mogelijk (prijs) Er ontstaat geen intermetallische laag Lagen zijn wel poreus, dus na het bedekken moet je ze polijsten. Gebruik: Laag koper voor adhesie Chroomlaag voor mooi uitzicht Verzinken van keukenkasten, benzinetanks,... Vertinnen van blik
Spuiten
(Nieuwste methode)
Metaaldraad wordt gesmolten en verstoven met perslucht. Bruggen en schepen kunnen zo ter plaatse worden bedekt.
geef de verschillende vormen van metaalbewerking
-Gieten
Praktisch gezien is elk staal ooit gegoten geweest
-Walsen
Metaal dat niet rechtstreeks gegoten wordt, heeft sowieso wals bewerkingen ondergaan.
Walsen is het vervormen van materiaal mvb draaiende rollen die het materiaal door wrijving meegrijpen. Hierdoor wordt het minder dik maar wel langer zonder de breedte noemenswaardig te veranderen.
-Smeden
Smeden gebeurd net zoals warmwalsen op een voldoende hoge temperatuur om te vermijden dat het metaal hard wordt als gevolg van de bewerking.
-Extrusie
Extruderen is het persen van een blok metaal door een gat of spleet met kleine doorsnede.
-Trekken
Als draad door een regelmatig ronde doorsnede (treksteen/trekmatrijs) wordt getrokken, dan krijgt het een glad oppervlak.
-Sinteren Poedervormig metaal (vb. verkregen uit chemische neerslag van een oplossing) wordt samengeperst in een matrijs. Door de druk ontstaat een samenhang tussen de korrels (druklassen). Hierna wordt het verhit in vaste toestand (onder de smelttemperatuur). Door diffusie ontstaan bruggen tussen de korrels ven verkrijgt het metaal zijn vormvastheid.
-Solderen en lassen
Solderen gebeurd met een stollende legering waarvan het smeltpunt onder die van de te verbinden metalen gelegen is.
Bij lassen is het lasmateriaal ongeveer gelijk aan het te lassen materiaal, dat plaatselijk smelt.
Geef de verschillende vormen van gieten
Gieten in zandvormen
Vallend gieten in coquilles
Spuitgieten in coquilles
Schaalvormen
Verloren wasmethode
Geef de problemen die zich voordoen bij gieten
Problemen met gieten: Gietgal Slak Krimpspanningen/krimpscheur Gasporiën Koudloop Grof kristallijn Ruw oppervlakte Kristalsegregatie
Wat zijn de voor/nadelen van gieten in zandvorm
Gieten in zandvom is NIET geschikt voor: Zeer nauwkeurige gietstukken Massaproductie Dunwandige doorsneden (vloeibaar metaal zou dit niet volledig opvullen, waardoor gietgallen ontstaan. Gladde oppervlakten
Wat zijn de voor/nadelen van gieten in coquilles
Opgeloste verbeteringen: Slak Zand Gasporiën Grofkristallen Ruw oppervlak
Verslechteringen:
Krimpscheur
Koudloop
Segregatie
Wat zijn de voor/nadelen van spuitgieten in coquilles
Voordelen t.o.v. gewoon gieten:
Minder gietgallen (grote machinale sterkte)
Kleinere wanddikten mogelijk
Grotere maatnauwkeurigheid (krimp wordt opgevangen)
Gladde oppervlakten
Zeer snelle automatische productie geschikt voor massaproductie
Minder metaalverlies
Nadelen:
Ingewikkelde en dure installaties
Maximale grootte voor spuitgietstukkken: 30 à 40 kg
Zeer moeilijk (soms onmogelijk) voor temperaturen boven 900°C
wat zijn de verschillende vormen van walsen?
Walsen van een plaat
Walsen van profiel
Walsen van een pijp
Wat zijn de verschillende vormen van smeden?
Vrij smeden
Matrijssmeden
Warmpersen
Geef de vereisten en vormingseigenschappen van metaal gegoten in zand
=>Materiaalvereisten
Geen te hoge smelttemperatuur (Energiekost + technische problemen. Samenstelling van veel gietlegeringen ligt vaak in de buurt van het eutecticum omdat giettemperatuur daar laagst is.
Geen te grote stollingskrimp. (Meestal worden tweefasige legeringen verkozen)
Geen overmatige gasontwikkeling
Dunvloeibaarheid van gesmolten metaal
=>Materiaaleigenschappen uit vormgeving
Lage vermoeiingsweerstand en lage taaiheid (door microporositeiten)
Minder kwaliteit van mechanische eigenschappen door grofkorreligheid (langzame afkoeling weinig kristalkiemen)
Geef de vereisten en vormingseigenschappen van metaal gegoten in coquilles
=>Materiaalvereisten
Als bijkomende vereisten:
Betere gietbaarheid
Beter bestand tegen afkoelspanningen (snelle afkoeling, gevaar op krimpscheur)
Latente smeltwarmte mag niet te laag zijn
=>Materiaaleigenschappen uit vormgeving
Minder gasporositeiten
Geen zanderosie
Fijnere korrels gunstigere mechanische eigenschappen (door snelle afkoeling)
Betere vermoeiingsweerstand door glad oppervlak
Legeringen met groot stoltraject vertonen door snelle afkoeling kristalsegregatie, wat nadelig is voor corrosieweerstand
Niet meer thermisch behandelbaar
Geef de vereisten en vormingseigenschappen van metaal bij spuitgieten
=>Materiaalvereisten
Als bijkomende vereisten:
Extra lage smelttemperatuur (door hoge druk zou matrijs te veel slijten)
Vloeibaarheid kan een rol spelen door hoge druk
Stoltraject mag niet te klein zijn
=>Materiaaleigenschappen uit vormgeving
Zelfde als bij coquillegieten.
Geef de vereisten en vormingseigenschappen van metaal bij smeden, walsen en extrusie
=>Materiaalvereisten
Materiaal moet ductiel zijn (hoge breekrek. (Legering bestaat tijdens plastisch vervormen uit één fase)
Voor smeden en walsen moet het materiaal ook week zijn (de extrusiedruk is tot 10x groter dan de elasticiteitsgrens waarbij het plastisch vloeien intreed) Ductiliteit en weekheid wordt bevorderd door:
o k.v.g-structuur
o zuivere metalen
=>Materiaaleigenschappen uit vormgeving
Porositeiten en segregaties worden dichtgeweld
Slakinsluitsels worden uitgespreid
Welke metalen en toepassingen vereisen gebruik van sinteren?
Legeringen van niet, of slecht mengbare componenten kunnen door sinteren bereid worden:
Hardmetalen snijgereedschap (slijtvaste en temperatuurbestendige carbiden van wolfram)
Frictiemateriaal (op een stalen plaat wordt een slijtvaste frictielaag gesinterd.
geef de verschillende processen voor de bereiding van staal en leg uit
De klassieke convertorprocessen
De convertor is een peervormig stalen vat waardoor langst onder lucht kan geblazen worden. De zuurstof oxideert met eerst met Si, Mn en dan met koolstof.
Het bessemerproces
Vuurvaste bekleding die men toen had reageerden zuur dus mocht de inhoud niet basisch zijn. Bij het Bessemerproces kunnen dus enkel fosforarme ertsen verwerkt worden.
Het Thomasproces
Bij het Tomasproces wordt basisch materiaal gebruikt als vuurvaste bekleding. Hierdoor kunnen fosforrijke ertsen gebruikt worden. Dit maakt Thomasstaal goedkoper dan bessemerstaal, doch van mindere kwaliteit.
Oxystaalprocessen
Nadelen bij klassieke convertorprocessen:
Er kon weinig schroot worden toegevoegd
Bodem van de convertor moest om de 30 á 40 keer vernieuwd worden
Vorming van ijzernitriden door gebruik van lucht
Linz-Donawitz proces (L.D. proces):
Convertor met gesloten bodem
Zuiere zuurstof wordt er langst boven op geblazen
Verbranding neemt plaats in het midden bekleding blijft langer bewaard
L.D.A.C proces
Samen met de zuurstof werd er ook fijngemalen kalkpoeder in gespten, waardoor fosfor hiermee reageerde en in het slak kwam te zitten.
Elektrostaalproces
Grootste deel van elektrische ovens zijn nu driefasige lichtboogovens. Warmte wordt verkregen door straling van vlambogen en ohmse weerstand van het slak. (grondstof voornamelijk staalschroot)
In een Fe-C diagram kunnen we 5 eenfasige gebieden onderscheiden. geef deze en hun eigenschappen
- Delta-ijzer:
Magnetische KRG structuur
Enkel bij hoge temp en laag C-gehalte
2.Gamma-ijzer: austeniet
KVG structuur
Enkel bij temp boven de 723°C. Relatief hoge oplosbaarheid van C
Erg ductiel
Hoge treksterkte + kan sterker gemaakt worden door koudvervorming door hoge breekrek.
Bij hoge temp is austeniet nog zachter en ductieler hier smeed men het staal
3.Alfa-ijzer: ferriet KRG structuur Bij lage temp en laag C-gehalte Zeer taai en zacht Wordt magnetisch onder de curietemperatuur
4.Cementiet
Fe3C
Zeer hard en bros door covalente bindingen
Breekrek = 0 en treksterkte is laag. Hoge Vickershardheid
Metastabiele verbinding geen smeltpunt
6.Grafiet
Poederachtig met smerende eigenschappen
Hardheid, treksterkte en breekrek =0
Leg uit: normaalgloeien
Langdurig verblijf in austenietgebied (bij smeden, gieten en cementeren) veroorzaakt een grofkorrelige structuur. Om terug een fijnkorrelige structuur (betere sterkte en kerfslagwaarde) te bekomen kan men het staal normaalgloeien.
Bij het normaalgloeien wordt het staal opgewarmt tot in het austenietgebied, enkele minuten op deze temperatuur gehouden en daarna langzaam afgekoeld in vrije lucht.
Leg uit: veredelen
Doel: verhoging van treksterkte zonder dat de taaiheid inboet. De bekomen hardheid is van ondergeschikt belang. Wordt vooral toegepast op machineonderdelen (tandwielen, assen, kettingen…). Het proces bestaat uit 3 fazen:
- Austeniteren
- Afschrikken
- Hoog-ontladen
geef een schematische indeling van koolstofstalen en hun toepassingen
Constructiestaal 0,00 tot 0,30 % C
Zacht staal, goed kout te vervormen en trekken.
Toepassingen: staven, platen, buizen, assen,…
Wordt niet gehard (te weinig koolstof) goed lasbaar
Machinestaal 0,30 tot 0,60 % C
Sterk staal, voldoende taaiheid.
Toepassingen: krukassen, drijfstangen, veren, tandwielen
Wordt meestal veredeld en vaak gecementeerd.
Slag- en stootgereedschap0,60 tot 0,90 % C
Toepassingen: hamers, matrijzen, stempels
Gehard, soms veredeld. Wordt gelegeerd om hardingsdiepte te vergroten.
Snijgereedschap 0,90 tot 1,20 % C
Toepassingen: boren, frezen, beitels, zagen
Steeds gehard, hoge weerstand tegen slijtage
Meetgereedschap 1,20 % tot 1,50 % C
Toepassingen: bekken van schuifmaat, meetkalibers, vijlen, scheermesjes
Steeds gehard. Zeer hoge weerstand tegen slijtage maar zeer bros.
geef de verschillende vormen van (on)gelegeerd staal en hun eigenschappen
Ongelegeerd staal
-Meest toegepaste materialen door hun lage kostprijs, hoger rekgrens/gewich en goede lasbaarheid. Het zijn dé constructiematerialen bij uitstek.
Laaggelegeerd staal max 5%
grotere treksterkte en hardingsdiepte
Hooggelegeerd staal
Hierdoor wordt het staal duurdern, minder goed lasbaar en kerfgevoeliger. Men doet dit enkel als bepaalde milieuomstandigheden dit vergen: Corrosievastheid, vuurvast, magnetisch,…
geef toepassingen/eigenschappen van bouwstaal
Toepassingen: buizen, nagels, bouten, ketels, assen, tandwielen, staalbouwconstructies
Men hecht belang aan:
Hoge elasticiteitsgrens (rekgrens)
Koolstofgehalte tussen 0 en 0,30 % (hypo-eutectisch). Hoe meer C, hoe minder lasbaar, verspaanbaar en hoe meer kerfgevoelig
Lasbaarheid
geef toepassingen/eigenschappen van veredeldstaal
Toepassingen in machinebouw (sterke compacte werkstukken met slijtvast oppervlak): krukassen, tandwielen, verbindingsstaven…
Na warmvormen wordt het soms normaalgegloeid, meestal veredeld en vaak ook oppervlakte-gehard. Men hecht belang aan:
Gewaarborgde mechanische eigenschappen na normaalgloeien en veredeling
Hardingsdiepte (jominy-proef)
Wat kan men doen om de schokbestendigheid van veredeld metaal terug te verbeteren?
-Vlamharden
Verwarming met vlam en vlak erna afschrikken met waterstraal -> zeer snel proces
-Inductieharden
Verwarmen met hoogfrequente wisselstroom die langsheen het opp door een geleider wordt geleid. Nadien afkoelen met waterstralen.
Geef de verschillende types van kunststoffen
Thermoplasten (TP - plastomeren)
Reversiebele smelt-en verwekingsverschijnselen. Lineaire ketenmoleculen.
Thermoharders (TH - duromeren)
Geen vloeibare fase bij verwarmen, maar wel ontleden op hoge temperatuur. Tijdens het vormproces kunnen ze nog wel plastisch vloeien. Driedimentionele netwerken
Elastomeren (EM - rubbers)
Kunnen bij kampertemp tot minstens het dubbele van hun lengte gerokken worden. Lange linearire keten met cross links.
Wat is polymerisatie?
Additieve aaneenschakeling van moneculen door openklappen van dubbele C binding.
geef de 4 commodity plastics
PE
o Makkelijk krasbaar, PP niet
PP
o Betere variant van PE
PVC
o Bouw: deuren, tegels,…
PS
o Bros maar goedkoop
Wat is polycondensatie?
Twee verschillende monomeren splitsen enerzijds H en anderzijds OH af, ter vorming van water en de
overgebleven groepen worden aanmekaar gekoppeld.
Wat is cross linking?
Om rubber te verkrijgen moet de thermoplastische hars van brugverbindingen voorzien worden. zijn er
zeer veel brugverbindingen, dan ontstaat een thermoharder.
Wat is polyadditie?
aaneenscahkeling van twee monomeren via intramoleculaire omlegging
Geef de verschillende polymerisatietechnieken
Massapolymerisatie
oplossingspolymerisatie
suspensiepolymerisatie
emulsiepolymerisatie
Leg uit: glasovergangstemperatuur bij polymeren
Bij lage temperatuur verliezen de ketensegmenten de vrijheid om rotaties te maken -> glastoestand. Hier is de E-modulus 100 á 1000 maal hoger dan in de rubbertoestand! (dus veel stijver)
Geef de amorfe glasachtige polymeren en hun eigenschappen
hard PVC
PS
PM(M)A (plexiglas)
- transparant
- relatief bros
Geef de deels-kristallijne glasachtige polymeren en hun eigenschappen
PA
PETP
PTFE
- relatief stijf
- grote breekrek -> hogere taaiheid (shockbestendig)
Geef de deels-kristallijne polymeren (normaal rubberachtig) en hun eigenschappen
PE
PP
POM
-kristalliniteit hoger-> hogere stijfheid en sterkte
Men onderscheid LDPE -licht -transparanter -flexibel -zacht vb: verpakkingsfolie, plastic plaat
HDPE
- zwaarder
- niet transparant
- harder
vb: spuitgietprodukten(emmers, kratten), blaasproducten(flessen, containers)
geef de rubbers & harsen en hun eigenschappen
week of vloeibaar:
- PB
- SBcopolymeer
rubberachtig:
-week PVC
door vulkanisatie van PB kan men BR bekomen:
- volledig reversibel gedrag
- blijft rubberachtig over grotere temperatuur
Geef de verschillende vormingstechnieken voor plastiek en de voor en nadelen
- extrusie -> TP -> Duur -> min 10 000
- blaasextrusie -> TP -> middel -> min 10 000
- plaatvorming -> TP -> goedkoper-> min 10
- spuitgieten -> TP (TM) -> duur -> min 5 000
- compressie -> TH (TP) -> duur -> min 1 000
- gieten -> TH (TP) -> goedkoop -> min 1
- lamineren -> TH -> goedkoop -> min 1
