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GMK2 > Werkstoffprüfverfahren - unvollst. vgl. "GMK2 01 Werkstoffprüfverfahren" > Flashcards

Werkstoffprüfverfahren - unvollst. vgl. "GMK2 01 Werkstoffprüfverfahren" Flashcards

1
Q

Nenne die wichtigsten Technischen Größen und Merkmale zur Beschreibung der Materialeigenschaften. (9)

A 
Kraft F ; 
Arbeit W ; 
Spannung σ ; 
Dehnung ε ; 
Elastizität/Plastizität ; 
Zähigkeit (Tenazität) ; 
Kerbschlagarbeit KV ; 
Härte (Brinell: HB, Vickers: HV, Rockwell: HRC / HRB) ; 
Dynamische Beanspruchungen
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Q

Materialeigenschaften:

Nenne Formeln und gängige Einheiten für folgende Technischen Größen:

Kraft
Arbeit
Spannung
Dehnung

A

Kraft: F = ma = mg = [N] = [km/s^2] (g = Erdbeschl)
Arbeit: W = Fs = [Nm] = [J] (s = Strecke)
Spannung: σ = F/A = [N/m^2] = [Pa] = [1/(kms^2)]
Dehnung: ε = Δl/l = [-] = *100[%]

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3
Q

Materialeigenschaften:

Was zeichnet folgende Technische Größen aus?

Elastizität/Plastizität
Zähigkeit (Tenazität)
Kerbschlagarbeit

A

Elastizität/Plastizität:
- reversibel: lin.Zsh. zw. σ und ε
- irreversibel: überprop. Zun. von ε mit σ
(Zugprobe/Zugversuch)

Zähigkeit (Tenazität):

  • Widerstand geg. Ausbreitung von Bruch & Riss
  • abh. von T: Sprödbruch, Mischbruch, Zähbruch

Kerbschlagarbeit:

  • Widerstang geg. schlagartige Beanspr.
  • KV = mgH-mgh = [J]
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4
Q

Was beschreibt die Zähigkeit bzw. die Tenazität und worin lassen sich diese unterscheiden?

A

Zähigkeit oder Tenazität beschreibt die Widerstandsfähigkeit eines Werkstoffs gegen Bruch oder Rissausbreitung.

Es lässt sich unterscheiden in:
- Sprödbruch (z.B. Salzstange)
- Mischbruch (z.B. Snickes)
- Zähbruch (z.B. Gummibärchen)

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5
Q

Wie verhält sich die Kerbschlagarbeit in Abhängigkeit der Temperatur?

A

Je höher die Temperatur, desto mehr Kerbschlagarbeit wird benötigt. Auch die Zähigkeit wird dadurch beeinflusst, denn je niedriger die Temperatur, desto spröder wird das Material.

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6
Q

Wie nennt man den oberen/mittleren/unteren Bereich bei hohen Temperaturen im Kerbschlagbiegeversuchdiagramm?

A
  • Hohe Temperatur: Hochlage
  • Mittlere Temperatur: (Übergangsgebiet) Steilabfall
  • Tiefe Temperatur: Tieflage
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7
Q

Wie unterscheidet sich der verwendete Stahl der Titanic mit dem heutzutage genutzten Stahl?

A

Die chemische Analyse des Werkstoffes des Schiffsrumpfes zeigte, dass er heutigem Stahl sehr ähnlich ist. Die Streckgrenze ist etwas geringer, die Bruchdehnung etwas höher.

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8
Q

Welche Materialeigenschaft war u.a. Grund für das Versagen der Titanic?

A
  • die Zähigkeit (Kerbschlagarbeit)
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9
Q

Von welcher Größe hängt die Zähigkeit ab?

A
  • hängt von der Temperatur ab
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10
Q

Mit welchem Prüfversuch kann die Zähigkeit nachgewiesen werden?

A
  • wird über den Kerbschlagbiegeversuch bestimmt
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11
Q

Erläutere anhand der Ergebnisse aus dem Kerbschlagbiegeversuch, warum es zu der Katastrophe mit der Titanic kommen konnte. Verwende hierzu das materialspezifische Bruchverhalten basierend auf den im Diagramm beschriebenen Bereichen.

A

Bei tiefen Temperaturen (wie sie bei dem Unglück vorhanden waren) ist die Kerbschlagarbeit beim Titanic Stahl wesentlich geringer als bei modernen Feinkornstählen (Tieflage). Hier kommt es zu einem spröden Bruch, der ein katastrophales Versagen mit sich zieht. Der Stahl bricht ohne eine Verformung und es kommt zum plötzlichen Versagen.

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12
Q

Was ist Härte und welche typischen Verfahren gibt es, um diese nachzuweisen?

A

Härte ist der mechanische Widerstand, den ein Werkstoff der mechanischen Einbringung eines anderen Körpers entgegensetzt.

Typische Verfahren:
- Vickers (Pyramide)
- Rockwell (Kegel)
- Brinell (Kugel)

Einheit: HV

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13
Q

Wie wird die Brinellhärte ermittelt?

A
  • Härtewert: bezogen auf bleibenden Kugeleindruck
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14
Q

Wie setzen sich die Kurzzeichen bei Brinell zusammen? (120 HB 5/250/30)

A

z.B. 120 HB 5/250/30
- Härtewert HB
- Durchmesser der Prüfkugel
- Zahlenwert der Prüfkraft
- Einwirkdauer in Sekunden

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15
Q

Welche Beziehung besteht zwischen der Brinellhärte und der Zugfestigkeit von Stahl?

A

R_m gleicht ungefähr 3,5* HB 30 [N/mm^2]

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16
Q

Wie wird die Vickershärte ermittelt?

A
  • Härtewert: Quotient von Prüfkraft und bleibendem Pyramideneindruck
17
Q

Wie setzten sich die Kurzzeichen nach Vickers zusammen?

A

z.B. 640 HV 30/10
- Härtewert HV
- Zahlenwert der Prüfkraft
- Einwirkzeit

18
Q

Wie lässt sich die Rockwellhärte ermitteln?

A
  • Eindringen eines Körpers (Kegel - HRC, Kugel - HRB) in zwei Laststufen (F_0 = 98 N, F_1 = 1470 N)
  • Maß ist die bleibende Eindringtiefe
    • keine direkte Umrechnungsmöglichkeit mit anderen Härtewerten -> Vergleichstabelle
    • Oberflächenbehandlung wegen aufgebrachter Vorlast nicht erforderlich
19
Q

Was ist die Materialermüdung?

A
  • Bauteile ermüden unter ständig wechselnder Belastung
  • Auch bei Spannungen unter Streckgrenze kann ein Werkstoff versagen
20
Q

Was ist die Wöhlerlinie?

A
  • der Wöhlerversuch: schwingende (dynamische) Beanspruchung von Werkstoffproben
  • der Zugversuch: zügige Beanspruchung von Werkstoffproben
  • Die Wöhlerlinie ist eine Kennlinie aus der Werkstoffmechanik, die das Verhalten von Matierlaien unter dynamischer Belastung beschreibt.
  • Bruch nach kleiner bis großer Lastspielzeit: Zeitfestigkeit
  • kein Bruch nach großer Lastspielzeit: Dauerfestigkeit
21
Q

Was ist Stahl?

A

Stahl ist ein Werkstoff, dessen Massenanteil an Eisen größer ist als der jedes anderen Elements, dessen Kohlenstoffgehalt im Allgemeinen kleiner als 2% ist und der andere Elemente enthält. Eine begrenzte Anzahl von Chromstählen kann mehr als 2% Kohlenstoff enthalten, aber 2% ist die übliche Grenze zwischen Stahl und Gusseisen.

22
Q

Nenne vier Phasen im Eisen-Kohlenstoffdiagramm.

A
  • Zementit
  • Perlit
  • Ferrit
  • Austenit
23
Q

Welche Phasen sind durch Legierung, gesteuerte Wärmebehandlung und Umformung weiterhin möglich?

A
  • Bainit
  • Martensit
24
Q

Wodurch werden Stahleigenschaften beeinflusst?

A

Stahleigenschaften werden wesentlich durch die Phasen beeinflusst.

25
Q

Wodurch werden die Phasen beeinflusst?

A

Die Phasen werden wesentlich durch die Legierung und den Verarbeitungsprozess beeinflusst.

26
Q

Welche Versagensgrenzen gibt es?

A
  • Gewaltbruch durch einmalige zügige Beanspruchung bis zum Versagen
  • Bruch durch wenige bis in den plastischen Bereich reichende Lastzyklen < 10^4
  • Dauerbruch durch viele elastische Wechselbeanspruchungen (10^4-10^7)
  • Bleibende plastische Verformung, welche die Funktionsfähigkeit des Bauteils beeinträchtigt
27
Q

Wovon wird die Werkstofffestigkeit beeinflusst?

A
  • Beanspruchungsart (Zug, Druck, Biegung, Torsion, Schub)
  • Spannungszustand (einachsig, mehrachsig)
  • Form des zeitlichen Beanspruchungsverlauf
  • Betriebstemperatur
28
Q

Wodurch wird die Bauteilsfestigkeit beeinflusst?

A
  • Größe des Bauteils
  • Oberflächenbeschaffenheit
  • Kerbwirkung
  • Schwingungsverschleiß (Reibkorrosion)
29
Q

Was sind die wichtigsten Werkstoffkennwerte?

A
  • Fließbeginn R_e, R_po,2, Sigma_S, Sigma_0,2
  • Trennbruch R_m
  • Ermüdungsbruch Sigma_W
30
Q

Was ist der Kerbschlagbiegeversuch?

A

Der Kerbschlagbiegeversuch dient der Beurteilung von Zähigkeiteigenschaften metallischer Werkstoffe unter besonderen Prüfbedingungen

Beurteilungskriterium ist die Kerbschlagarbeit A

31
Q

Welche Festigkeitsprüfungen gibt es?

A
  • statische Kurzzetprüfung: Zugversuch, Druckversuch, Biegeversuch, Verdrehungsversuch
  • statische langzeitprüfverfahren: Zeitstandversuch (Kriechversuch), Entspannungsversuch (Relaxion)
  • dynamische Kurzzeitprüfverfahren: Kerbschlagbiegeversuch, Schlagzereißversuch
  • dynamscihe Langzeitprüfverfahren: Dauerschwingbruch
  • mögliche Versagensursachen: Verformung durch Kriegen, Dauerbruch

GMK2 (10 decks)

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