Werkstoffkunde: Metall Flashcards
Wie viele Saiten sind insgesamt in einem modernen Klavier verbaut?
221 Saiten
Chorverteilung/Saitenanzahl inkl. Zugkraft?
(1) 3-Chörig
(2) 2-Chörig
(3) 1-Chörig
(1) 58 Chore x 3 x 750N = 130,5 kN
(2) 17 Chore x 2 x 850N = 28,9 kN
(3) 13 Chore x 1 x 900N = 11,7 kN
Wie viel N ist ein kN?
1 Newton = 0.001 Kilonewton
1 Kilonewton = 1000 Newton
Bestandteile der Gussplatte? (von links oben nach links unten)
Basssilie, Plattenpanzer/Diskantwirbelfeld, Bassspreize, Übergangsspreize, Diskantspreize
Wie werden die Zugkräfte auf die Gussplatte verteilt?
- Spreizen: 1/2 der Zugkraft von den jeweiligen Diskant/Mitte- und Bassseiten
- Mitte: Von oben und unten 63kN
- Diskant: Von oben und unten 67,5kN
Warum konstruiert man keine Eckigen Plattenaussparungen?
Kerbspannung (Bogen/Brückenbau)
Wirkungsweise der Kräfte: Was entsteht in den Plattenspreizen auf Grund des Saitenbezugs?
Biegespannung durch exzentrischen Kraftangriff
Wirkungsweise der Kräfte: Welche Kräfte nimmt vor allem die Gussplatte auf und warum?
Die Gussplatte nimmt vor allem Druckkräfte aus Saitenzug auf, da die Biegefestigkeit nicht so hoch ist.
Wirkungsweise der Kräfte: Welche Kräfte nimmt vor allem der Rasten auf und warum?
Die Rastenbalken nehmen vor allem die Biegekräfte des exzentrischen Kraftangriffs auf, da sie sich auf Grund ihres Querschnitts weniger stark durchbiegen als die Plattenspreizen.
Die Gussplatte ist nicht biegesteif. Wie verhält sie sich ggü Druckkräften?
Ggü Druckkräften sehr stabil
Die Gussplatte ist nicht biegesteif. Wie verhält sie sich ggü Zugkräften?
Ggü Zugkräften sehr instabil
Statisches Modell: Wann ist die/der Spreize/Balken Biegesteif bzw. Schubsteif?
Schmale + tiefe = Biegesteif
Quadratisch = Biege- und Schubsteifigkeit ausgeglichen
Breite + dünne = Schubsteif
Statisches Modell: Welcher Bereich der Gussplatte ist am Bruchgefährdetsten?
Die Diskantspreize
Wie berechne ich den Wiederstandsmoment?
Breite mal Höhe(im Quadrat) durch 6. (Von Oben)
W = b x h2
R 6
Bestandteile der Gussplatte? (von links oben nach links unten{8})
Basssilie, Plattenpanzer/Diskantwirbelfeld, Bassspreize, Übergangsspreize, Diskantspreize, Anhangplatte/Diskantanhang, Bassanhang, Eckausrundungen
Schraffuren: Wie verlaufen diese bei Längsholz, Hirnholz, Holzwerstoffen
Längsholz: Freihand längs
Hirnholz: Freihand diagonal
Holzwerkstoff: Quer (im Abstand Dicke d/2)
Definition von Element und Atom
Ein chemisches Element ist ein Reinstoff, der mit chemischen Methoden nicht mehr in andere Stoffe zerlegt werden kann. Deren kleinste Teilchen nennt man Atome.
Definition des Bohrschen Atommodells
Schalentheorie
Anzahl Schalen -> Periode 1-7
Anzahl Außenelektroden -> Hauptgruppe I-VII
Metallbindung: Durch was entsteht Elektrische Leitfähigkeit?
Freie Elektronen können sich im sog. Elektronengas verschieben
Metallbindung: Wärmeleitfähigkeit
Freie Elektronen übertragen gut Wärmeschwingungen der Kationen
Metallbindung: Hoher Schmelzpunkt
Fester Zusammenhalt des Metallgitters
Metallbindung: Metallischer Glanz, Lichtundurchlässigkeit
Reflexion und Absorption des Lichts in Wechselwirkung mit den beweglichen Elektronen
Metallbindung: Hohe Dichte fast aller Metalle. Warum?
Große Atommasse und dichte Packung gleichgroßer Metallkationen
Kristallgittertypen: Nenne drei…
Kubisch-Raumzentriert
Kubisch-flächenzentriert
hexagonal
Kristallgittertypen: Kubischraumzentriert KRZ
- Welche Metalle?
- Eigenschaften?
Eisen < 911 °C
Chrom, Vanadium
gut kaltumformbar
Kristallgittertypen: KFZ
- Welche Metalle?
- Eigenschaften?
Eisen > 911 °C
Kupfer, Silber, Aluminium
sehr gut kaltumformbar
Kristallgittertypen: hexagonal
- Welche Metalle?
- Eigenschaften?
Magnesium, Zink, Titan
schlecht kaltumformbar
hohe Biegefestigkeit aber auch spröde
Vom Eisenerz zum Halbzeug: Roheisengewinnung. Schildere den Prozess
Koks + Eisenerz + Zuschläge von oben in den Hochofen;
unten wird Luft eingeblasen. Oben entweicht Gichtgas.
Im Ofen befinden sich mehrere, heißer werdende Zonen, in denen chemische Prozesse stattfinden.
Durch den Abstich werden im untersten Teil des Hochofens das Roheisen (FeC) und die Schlacke hinausgeleitet.
Vom Eisenerz zum Halbzeug: Stahlherstellung. Was passiert?
In einen mit Roheisen gefüllten Konverter wird Sauerstoff geblasen.
Oben entweicht Kohlenstoffmonoxid und Schlacke trennt sich von der Schmelze.
Bei einer Temperatur von 2000°C verbrennt der Kohlenstoff.
Das Ergebnis ist Stahl, der entweder als Stahlguss oder Baustahl weiterverarbeitet wird.
Vom Eisenerz zum Halbzeug: Wie viel % Kohlenstoff enthält Roheisen (FeC) nach dem Hochofen und Stahl nach dem Konverter? Gibt es weitere Beispiele?
Roheisen FeC ca. 5%
(Gusseisen 2,5% - 4,5%)
Stahl 0,17% - 2%
(Werkzeugstahl 0,5% - 2 %)
Zwischen 2-2,4 % nicht verwendbar.
Vom Eisenerz zum Halbzeug: Vom Baustahl zum Edelstahl
Vakuumentgasung
Umschmelzen im Elektroofen
Beruhigen
=> Edelstahl
Vom Eisenerz zum Halbzeug: Halbzeugherstellung - durch walzen
Bleche, Rohre, Profile, Draht
Vom Eisenerz zum Halbzeug: Halbzeugherstellung - durch ziehen
Draht
Vom Eisenerz zum Halbzeug: Halbzeugherstellung - durch Strangpressen. Welche Form wir das Material gebracht?
Rohre
Vom Eisenerz zum Halbzeug: Halbzeugherstellung - durch schmieden; wie wird dieses Verfahren noch genannt?
Gesenkschmieden
Je höher der Kohlenstoffgehalt, umso…
…hart, aber auch spröder wird das Eisen. Es lässt sich gut schmelzen (durch hohen Kohlenstoffgehalt, der dann aber entweicht bevor es zu Stahl wird)
Je niedriger der Kohlenstoffgehalt, umso…
…weniger hart, elastischer, schmiedbarer, schweisbarer wird der Stahl. Es lässt sich nicht gut schmelzen (fehlender Kohlenstoff)
Nenne zwei wichtige Eisenerze
1) Hämatit (Roheisenstein) Fe2 O3
2) Magnetit (Magneteisenstein) Fe3 O4
Was ist Koks
Stark konzentrierter Kohlenstoff
Für was wird Schlacke verwendet?
Hochofenzement, Pflastersteine, Betonzuschläge
Ablauf der Eisengewinnung in Überbegriffen:
Erze
Aufbereitung
Verhüttung
Reduktionsmittel
Reduktion
Aufkohlung
Roheisen
Stahlerzeugung
Bearbeiten der Gussplatte: In 5 Punkten
1) Lagerung
2) Flexen und Sandstahlen
3) Bohren
4) Oberfläche; roh lackieren oder vorher sandeln schleifen etc
5) Dübeln und Stiften (eingegossen oder einschlagen/kröpfen)
Wie viel Kohlenstoff hat Werkzeugstahl
0,5 - 2,06%
Aufpassen und Dübeln der Platte. Auf welche Punkte sind besonders zu achten?
- Ringsum (Stimmstock!) gleichmäßig aufpassen
- Plattenstützschrauben anpassen (3x Mitte)
- Anstandsstab und Stimmstock sauber anpassen
Warum werden Platten ausgedübelt?
- Längere Fassung des Wirbels, Bohrung wird geschont
- Die Einspannung Saite ist exakter
Gusseisen gibt es in verschiedenen Formen. Benenne diese mit den entsprechenden Kürzeln.
Gusseisen mit Lamellengraphit (EN-GJL)
Gusseisen mit Kugelgraphit (EN-GJS)
Temperguss (völlig entkohlt)
Stahlguss (komplizierte Formen werden gegossen)
Bohren des Stimmstocks: Wie ist’s richtig?
- Bohrdurchmesser 0,5-1mm <Wirbel
–> fester Sitz, kein Knacken, Gleichmäßigkeit, flüssig zu stimmen - Bohrwinkel zur Stimmstockoberfläche ≈ 80° - 83°
Drehmoment berechnen. Wie?
M = F x l
Bsp. M=20N x 1 m = 20 Nm
= 2000 Ncm
Angestrebte Drehmomentwerte eines Stimmnagels:
Frisch Eingeschlagen 2000 Ncm
Fertig gestimmt 1000 Ncm
Welche Art von Gusseisen wird für eine Gussplatte verwendet….?
Gusseisen mit Lamellengraphit
ENGJL
Wie hoch ist das Schwindmaß einer Gussplatte?
≈ 1%
Gießverfahren der Gussplatte im Vakuum-Guss. Schildere grob den Ablauf.
-Urmodell aus Holz oÄ (Achtung Schwindverhalten)
-Gussform wird mit Sand und Kunststofffolie ausgekleidet
-Durch Eingüsse unter Vakuum mit Gusseisen ausgefüllt (Steiger für überflüssiges Material)
-Aufheben d. Vakuums; Abguss fällt raus
Nenne drei Eigenschaften zur Schmelze des Gusseisens.
- Schmelztemperatur: 1250-1150 °C
- Hoher C-Gehalt (3-4%)
- Schmelze –> Hohes Formfüllungsvermögen durch Zugabe von Phosphor (Gefahr von Lunkern!)
Welche Art von Gusseisen wird für eine Gussplatte verwendet….?
Gusseisen mit Lamellengraphit
Wie hoch ist das Schwindmaß einer Gussplatte?
≈ 1%
Gießverfahren der Gussplatte im Vakuum-Guss. Schildere grob den Ablauf.
-Urmodell aus Holz oÄ (Achtung Schwindverhalten)
-Gussform wird mit Sand und Kunststofffolie ausgekleidet
-Durch Eingüsse unter Vakuum mit Gusseisen ausgefüllt (Steiger für überflüssiges Material)
-Aufheben d. Vakuums; Abguss fällt raus
Nenne drei Eigenschaften zur Schmelze des Gusseisens.
- Schmelztemperatur: 1250-1150 °C
- Hoher C-Gehalt (3-4%)
- Schmelze –> Hohes Formfüllungsvermögen durch Zugabe von Phosphor (Gefahr von Lunkern!)
Welche Art von Gusseisen wird für eine Gussplatte verwendet….?
Gusseisen mit Lamellengraphit
Wie hoch ist das Schwindmaß einer Gussplatte?
≈ 1%
Gießverfahren der Gussplatte im Vakuum-Guss. Schildere grob den Ablauf.
-Urmodell aus Holz oÄ (Achtung Schwindverhalten)
-Gussform wird mit Sand und Kunststofffolie ausgekleidet
-Durch Eingüsse unter Vakuum mit Gusseisen ausgefüllt (Steiger für überflüssiges Material)
-Aufheben d. Vakuums; Abguss fällt raus
Nenne drei Eigenschaften zur Schmelze des Gusseisens.
- Schmelztemperatur: 1250-1150 °C
- Hoher C-Gehalt (3-4%)
- Schmelze –> Hohes Formfüllungsvermögen durch Zugabe von Phosphor (Gefahr von Lunkern!)
Ist die Gussplatte korrosionsbeständig?
Beim abkühlen bildet sich eine Grafitschicht, die zwar korrosionsbeständig ist, aber auch schnell abgetragen wird. Die Platte ist somit nur bedingt Korrosionsbeständig und wird daher Lackiert
Eigenschaften von Gusseisen mit Lamellengraphit:
3-5-fache Druckfestigkeit in Bezug auf die Zugfestigkeit
Neigung zu verformungslosen Sprödbrüchen
Nenne drei gebräuchliche Gewindearten
1) Metrische Gewinde (Int. Standart ISO für sämtliche technischen Gewinde)
2) Whitworth Gewinde (Zollgewinde aus angelsächsischem Raum, zB Wasserleitungen)
3) Edison Gewinde (für Lampensockel)
Metrische Gewinde: Welche drei Werte definieren ein Gewinde
Kerndurchmesser, Außendurchmesser, Steigung
Metrische Gewinde: Wie definiere ich einen Kernlochbohrer?
= Außendurchmesser - Steigung
Metrische Gewinde: Wie definiere ich einen Kerndurchmesser?
Kleinster Gewindedurchmesser
Metrische Gewinde: Wie definiere ich einen Nenndurchmesser? (M6)
Größter Gewindedurchmesser z.B. M16; Außendurchmesser 16mm
Metrische Gewinde: Wie definiere ich eine Steigung?
Ganghöhe in mm
Metrische Gewinde: Mit welcher Formel lässt sich ein Steigungswinkel herleiten?
tan = P / (d x π)
a
P = von einem Tal des Bolzens ins nächste
dxπ = Umfang
Metrische Gewinde: Beispiel M8. Wie bestimme ich Außendurchmesser, Steigung und Kernlochbohrer?
Außendurchmesser DM (mm) 8,0 - Steigung (mm) 1,25 = Kernlochbohrer 6,75mm
Nenne zwei Methoden, wie sich Saiten aufziehen lassen (Handbezug)
1) Alle Wirbel einschlagen, dann bespannen
2) Den bespannten Wirbel einschlagen
Hierauf ist beim Beziehen besonders zu achten: (8)
3 Saitenringe
Anhänge/Ringe festschlagen & dichten
Vorderlängen eine Ebene
Druckstab (Piano) einstellen
Sofort auf Tonhöhe ziehen
Steg und Anhänge klopfen
Basssaiten drehen
Chorabstand und Teilung kontrollieren
Was ist ein Saitenreiter?
Saiten verlaufen am Nachbarwirbel oder an der Druckstabschraube
Erläutern sie das Zwicken
Schnelles Verstimmen der Saiten auf Tonhöhe ohne Mechanik
- Plektrum aus Holz oder Kunststoff
- erste Reinstimmung nach 3x Zwicken
Welche Art von Kerndrähten gibt es?
“rund”
“sechskantig”
Worauf ist bei den eckigen Kerndrähten zu achten?
eckig:
- Umspinnungsenden müssen nicht geklopft werden
- Sechskantdraht eine Nummer kleiner = Querschnitt gleich
- Sechskantdraht eine halbe Nummer kleiner = Zugfestigkeit ähnlich
Worauf ist bei den runden Kerndrähten zu achten?
Enden klopfen!
Wichtige Punkte bei Spinnvorgang (6)
- gleichmäßig aufbringen
- gleichmäßige Spannung im Spinndraht
- Umspinnungsenden dicht und fest aufspannen
- Winkel <90° zum Kerndraht
- Dehnung Spinndraht ca. 6%
- “Nackte Enden” max 20mm
Wenn die Basssaiten dicker werden verwendet man Ober und Unter……..
Obergespinnst und Untergespinnst
Nach welchen Regeln werden die Ober- und Untergespinnster hergestellt?
Sie verlaufen gegenläufig und do ist doppelt so dick wie du => du/do=1:2
Wie berechne ich den Durchmesser einer Basssaite?
dges = dKern + 2 (du + do)
(do = 2 x du)
Was bezeichnet eine Mensur?
- Seitenlänge
- Anschlaglänge
- Seitendurchmesser
- Material
Wie hoch ist die Saitenauslastung?
- c5
- tiefste Saite Blankbezug d
- erste Basssaite cis
c5 = 78%
tiefste Saite Blankbezug = 40 %
erste Basssaite cis = 70%
Der Elastizitätsmodul E. Definiere
Maß für das Dehnungsverhalten eines Werkstoffs unter einer bestimmten Spannung
E-Modul: Grundsätzlich gilt; im elastischen Bereich sind Spannung und Dehnung…..
proportional.
=> bei doppelter Kraft -> doppelte Verformung
E-Modul Formel:
E= sigmaZ / epsilon N/mm2
Was wird mit Hilfe eines Spannungs-Dehnungsdiagramm ermittelt? Wie nennt man den Versuch?
Im Zugversuch wird maximale Festigkeit eines Werkstoffs ermittelt.
Es gibt zwei Bereiche in einem Spannungs-Dehnungsdiagramm. Benenne ebenfalls deren Merkmale.
Elastischer Bereich; Spannung und Dehnung sind proportional
Plastischer Bereich; Bleibende Verformung
Zwischen den beiden Bereichen im Spannungs-Dehnungsdiagramm befindet sich was?
Streckgrenze/Proportionalitätsgrenze (Re)
Im Plastischen Bereich des Spannungs-Dehnungsdiagramms gibt es zwei weitere Ermittlungswerte. Benenne diese inkl. Kürzel
Zugfestigkeit (Rm)
Bruchdehnung (A)
Fertigkeitsklassen von Schrauben: Was sagen die Abgebildeten Zahlen 8.8 aus.
Zugfestigkeit Rm . Streckgrenze Rp
1. Zahl *100N/mm2
8 * 100 N/mm2
- Zahl * 2. Zahl * 10 N/mm2
8 * 8 * 10 N/mm2
640 N/mm2
Zugfestigkeit und Streckgrenzangabe auf einer Schraube zeigt folgendes an….
Die Zahl nach dem Punkt steht für die Streckgrenze bzw. Dehngrenze, eines Materials. Diese gibt den maximalen Spannungswert an, welchen die Schraube aushält.
Die Zugfestigkeit bestimmt die Spannung, die ein Material maximal aufnehmen kann. Das Material muss also sowohl reißfest, als auch elastisch sein, das heißt nach einer Dehnung wieder in die Ausgangslage zurück gehen.
Nach der Zusammensetzung wird zwischen verschiedenen Stählen unterschieden. Benenne diese. (3)
Unlegierte Stähle
Legierte Stähle
Hochlegierte Stähle
Eigenschaften von Unlegiertem Stahl (6)
Kohlenstoffstähle (Eisen & Kohlenstoff)
zB Maschinenteile
Für Werkzeug muss er härtbar sein (C-Gehalt muss zwischen 0,5% &1,5% liegen)
800°C erhitzen, schlagartig in Öl abschrecken
Zum Spannungsabbau erneut auf 300°C erwärmen
(Über 400° geht Härte wieder verloren)
Worauf ist beim Metallschliff von Unlegiertem Stahl zu achten?
Ausglühen durch übermäßiges Erwärmen vermeiden (Kein Blau-Anlaufen)
In welchem Bauteil wird unlegierter Stahl im Klavier verwendet?
Stimmwirbel (weich und passen sich Stimmstock gut an) ≈0,2% C
Eigenschaften von legiertem Stahl (6)
Enthalten außer Eisen und Kohlenstoff bis zu 5% Legierungbestandteile (Chrom, Wolfram, Vanadium, Molybdän). Somit verändern sich die Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit, Duktilität, Elastizität, Korrosionsbeständigkeit. Für legierte Werkzeuge (Sägen)
Was passiert wenn Legierungsmetalle abgekühlt werden?
Aus einer Schmelze können sich Metalle unterschiedlich mischen.
Michkristalle
Legierungselemente bilden ein gemeinsames Kristallgitter
Kristallgemische
Jedes Legierungselement bildet sein eigenes Kristallgitter
Eigenschaften von hochlegiertem Stahl
5-30% Legierungsbestandteile
=sehr hart und spröde
Für: schnell schneidende Werkzeuge wie Fräse
