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Vorlesung Werkstofftechnik 1

• Die Vorlesung wurde von Dr.-Ing. Lutwin Spix gehalten.
• Die Foliensammlung dient als Kurzzusammenfassung und ersetzt nicht den Besuch der Vorlesung.
• Die Struktur und der Inhalt wurden von Herrn Prof. Dr. Barth erarbeitet.
• Die Foliensammlung ist nur für Lehrzwecke an der TH-OWL zulässig und darf nicht anderweitig verwendet werden.
• Die Literaturhinweise beinhalten: Bonten, C.: Kunststofftechnik; Hanser Verlag, sowie Domininghaus, H.; Kunststoffe - Eigenschaften und Anwendungen, Springer Verlag. 
• Die Foliensammlung wurde im September 2024 erstellt.

E-Modul / Dichte Werkstoffvergleich

• Der Werkstoffvergleich zeigt verschiedene Materialien (z. B. Metalle, Polymere, Keramiken) mit ihren E-Modulen und Dichten.
• Die Grafiken zeigen die Korrelation von E-Modul und Dichte für unterschiedliche Materialien.
• Die Materialien sind in Kategorien wie Metalle, Polymere, Verbundwerkstoffe und Keramiken gruppiert.
• Die Geschwindigkeit longitudinaler Schallwellen ist ein Maß für die Steifigkeit eines Materials.

Die wichtigsten Werkstoffeigenschaften - Beispiel POM Zugversuch

• Der Zugversuch von Delrin® 300TE NC010 (Acetal Resin) wird dargestellt.
• Ein Diagramm zeigt den Verlauf von Spannung und Dehnung bei verschiedenen Temperaturen.
• Die Grafik illustriert den Einfluss der Temperatur auf die Materialeigenschaften.

Wiederholung letzte Vorlesung - Praktikum Zugprüfung

• Die Grafiken zeigen Zugversuche mit unterschiedlichen Zuggeschwindigkeiten an Polyethylen (PE).
• Bei konstanter Temperatur beeinflussen verschiedene Zuggeschwindigkeiten die Zugspannung und Dehnung von Polyethylen (PE).

Einflussgrößen Prüfgeschwindigkeit und Prüftemperatur im Zugversuch

• Zwei Grafiken zeigen den Einfluss von Prüfgeschwindigkeit und Temperatur auf die Zugspannung eines Materials.
• Die Grafiken veranschaulichen die Abhängigkeit der Zugspannung von der Zuggeschwindigkeit und der Temperatur.

Zeit-Temperatur Verschiebungsmodell

• Die Zeit-Temperatur-Verschiebungsgleichung stellt den Zusammenhang zwischen Dehngeschwindigkeit und Temperatur her.
• Die Gleichung ermöglicht die Berechnung der Spannungs-Dehnungskurven bei variierenden Temperaturen und Geschwindigkeiten.

Druckbeanspruchung

• Im Druckversuch wird die Probe uniaxial mit einer Kraft beaufschlagt.
• Die Probenform variiert je nach der zu bestimmenden Werkstoffeigenschaft (z. B. Festigkeit oder Druckmodul)

Mechanische Eigenschaften - Schlankheitsgrad

• Der Schlankheitsgrad A ist ein wichtiges Maß für die Stabilität eines Prüfkörpers unter Druck.
• Ein hoher Schlankheitsgrad kann zum Ausknicken des Prüfkörpers führen.
• Abhängig von der Form des Prüfkörpers wird das Verhältnis von Prüfkörperlänge zu Trägheitsmoment berechnet.

Berechnung Trägheitsmomente

• Die Berechnung von Trägheitsmomenten für verschiedene geometrische Formen (Prisma und Zylinder).
• Formel zur Berechnung der Trägheitsmomente sind gegeben.

Die wichtigsten Werkstoffeigenschaften - Druckbeanspruchung

• Der Druck-E-Modul wird als Sekantenmodul zwischen 0,05% und 0,25% Stauchung bestimmt.
• Die Bestimmung erfolgt analog zum Zugversuch, wobei die Dehnung durch Stauchung gemessen wird.
• Messgrößen wie Kraft und Stauchung werden zum Ergebnis gerechnet.

Die wichtigsten Werkstoffeigenschaften - Druckbeanspruchung

• Ein Spannungs-Stauchungsdiagramm zeigt die verschiedenen Werkstoffeigenschaften von spröden und zähen Kunststoffen.
• Spröde und zähe Kunststoffe weisen deutliche Unterschiede in ihren Spannungs-Dehnungskurven auf.
• In Abhängigkeit vom Werkstofftyp kann ein Bruch oder ein Flussbereich im Diagramm aufgezeichnet werden.

Härte (mechanischer Widerstand)

• Die Härte ist der mechanische Widerstand eines Materials gegen das Eindringen eines anderen.
• Materialien mit hohem Widerstand werden als hart oder widerstandsfähig betrachtet, während bei geringerem Widerstand die Materialien als weich gelten.

Vergleich Härte von Metall & Kunststoff

• Der Vergleich der Härtemessmethoden (HV, HB, HRB, HRC, Shore) für Metalle (HV, HB, HRB, HRC) und Kunststoffe (Shore) wird dargestellt.

Härte nach Brinell

• Die Härte nach Brinell wird an metallischen Werkstoffen bestimmt.
• Eine Hartmetallkugel mit einer festgelegten Prüfkraft wird in das Werkstück gedrückt.
• Die bleibenden Eindrücke (Durchmesser) werden vermessen und die Brinellhärte berechnet.

Video Vickers Härte [HTW Berlin]

• Ein Video zeigt die Vickers Härteprüfung.

Härte nach Rockwell

• Der Rockwell Härtetest wird an metallischen Werkstoffen durchgeführt.
• Eine Vorkraft und Hauptkraft wird angewendet und die Härte durch Ablesen der Messuhr bestimmt.

Härte nach Shore

• Die Härte nach Shore wird hauptsächlich bei Elastomeren und Kunststoffen gemessen.
• Die Eindringtiefe in das Material ist das Maß für die Shore Härte.
• Unterschiedliche Messungen sind für verschiedene Materialien (Weich- und Zä-Elastomere) vorgesehen.

Shore-Härte wichtiger Kunststoffe

• Tabelle mit den Shore A und D Härtewerten verschiedener Kunststofftypen, wie PS, PMMA, PC etc.,

Inhaltsverzeichnis (Vorlesung)

• Ein Überblick über das Vorlesungsmaterial wird anhand des Inhaltsverzeichnisses vermittelt.

Kunststoffe im Werkstoffvergleich

• Der Vergleich der Eigenschaften von Kunststoffen mit anderen Werkstoffen (Metallen und Nichtmetallen).

Kunststoffe im Werkstoffvergleich (Was wurde bisher gezeigt)

• Ein Überblick über bereits besprochene Aspekte des Werkstoffvergleichs (z.B. Anwendung, Eigenschaften, etc.).

Kunststoffe im Werkstoffvergleich (Eigenschaften)

• Übersicht über die Eigenschaften der Kunststoffe (z. B. Dichte, Zugfestigkeit, E-Modul, Dehnung, spez. Wärmekapazität, Wärmeleitung, Wärmeausdehnungskoeffizient, Verarbeitung, etc.).

Vorteile von Kunststoffen

• Die Vorteile von Kunststoffen in Bezug auf ihre Verwendung werden aufgezeigt, z.B. lange Lebensdauer, gute Verarbeitbarkeit, niedrige Kosten, etc.

Nachteile von Kunststoffen

• Die Nachteile von Kunststoffen werden in Bezug auf Umwelt, Verarbeitung, etc. aufgeführt.