Werkstofftechnik 1 Vorlesung
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Wer hat die Struktur und den Inhalt der Vorlesung erarbeitet?

  • Jens Mannel
  • C. Bonten
  • Dr.-Ing. Lutwin Spix
  • Prof. Dr. Barth (correct)

    • Die Foliensammlung ersetzt den Besuch der Vorlesung/Übungen.

    False (B)

    Nennen Sie einen der in der Vorlesung behandelten Kunststoff-Lehrbücher.

    Kunststofftechnik von C. Bonten oder Kunststoffe - Eigenschaften und Anwendungen von H. Domininghaus

    Die Foliensammlung ist zur ausschließlichen Verwendung zu ______ im Rahmen von Lehrveranstaltungen an der TH-OWL bestimmt.

    <p>Lehrzwecken</p> Signup and view all the answers

    Ordnen Sie die Werkstoff-Eigenschaftsgruppen den entsprechenden Beispielen zu.

    <p>Physikalische = Dichte Mechanische = Zugfestigkeit Chemische = Korrosionsbeständigkeit Verarbeitung = Schweißbarkeit</p> Signup and view all the answers

    Welches Thema wird in der Vorlesung NICHT behandelt?

    <p>Die Geschichte der Metalle (D)</p> Signup and view all the answers

    Die Vorlesung wurde im Oktober 2024 gehalten.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    Nennen Sie eine Gruppe von Werkstoffeigenschaften, die in der Vorlesung behandelt wird.

    <p>Physikalische, mechanische, chemische, verarbeitung, umwelt, wirtschaftliche</p> Signup and view all the answers

    Welche Funktion hat der Kraftaufnehmer in einer Zugprüfmaschine?

    <p>Er wandelt die Zugkraft in ein elektrisches Signal um. (B)</p> Signup and view all the answers

    Die Traversengeschwindigkeit hat keinen direkten Einfluss auf die Dehnungsrate im Zugversuch.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    Wie wird die Zugfestigkeit berechnet?

    <p>Die Zugfestigkeit wird berechnet, indem die aufgebrachte Kraft durch die ursprüngliche Querschnittsfläche der Probe geteilt wird.</p> Signup and view all the answers

    Ein ______ misst die Dehnung einer Probe während des Zugversuchs.

    <p>Extensometer</p> Signup and view all the answers

    Ordne die Komponenten der Zugprüfmaschine ihren jeweiligen Funktionen zu:

    <p>Kraftaufnehmer = Wandelt Zugkraft in elektrisches Signal um Extensometer = Misst die Dehnung der Probe Probenhalter = Mechanische Verbindung zwischen Probe und Maschine Fahrtraverse = Bewegt sich auf und ab</p> Signup and view all the answers

    Was steuert die Geschwindigkeit der Traverse in einer Zugprüfmaschine?

    <p>Die Elektronik (B)</p> Signup and view all the answers

    Die Zugfestigkeit wird mit der aktuellen Querschnittsfläche der Probe berechnet.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    Welche Maßeinheit wird typischerweise für die Zugfestigkeit verwendet?

    <p>MPa</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Eigenschaften gehören zu den physikalischen Eigenschaften von Werkstoffen?

    <p>Dichte (B)</p> Signup and view all the answers

    Die Zähigkeit eines Werkstoffs wird als eine chemische Eigenschaft betrachtet.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    Nennen Sie eine der in der Vorlesung behandelten mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen.

    <p>Festigkeit</p> Signup and view all the answers

    Die Eigenschaft eines Materials, Wärme zu speichern, wird als ______ bezeichnet.

    <p>Wärmekapazität</p> Signup and view all the answers

    Ordnen Sie die folgenden Eigenschaften den entsprechenden Kategorien zu:

    <p>Reaktionsfähigkeit = Chemische Eigenschaften Gießbarkeit = Verarbeitungseigenschaften Recycelbarkeit = Umwelteigenschaften Preis = Wirtschaftliche Eigenschaften</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Eigenschaften gehört zu den Umwelteigenschaften von Werkstoffen?

    <p>Treibhauspotential (A)</p> Signup and view all the answers

    Die elektrische Leitfähigkeit ist eine mechanische Eigenschaft eines Materials.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    Nennen Sie eine wirtschaftliche Eigenschaft, die bei der Materialauswahl berücksichtigt werden sollte.

    <p>Preis</p> Signup and view all the answers

    Welche Einheit wird typischerweise für die Dehnung verwendet?

    <p>% (A)</p> Signup and view all the answers

    Die Spannung wird immer in Prozent angegeben.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    Wie wird die Dehnung $ε$ berechnet?

    <p>ΔL/L0 * 100</p> Signup and view all the answers

    Die Schubspannung wird auch als _________spannung bezeichnet.

    <p>Scherspannung</p> Signup and view all the answers

    Ordnen Sie die folgenden Begriffe ihren Definitionen zu:

    <p>Dehnung = Verhältnis der Längenänderung zur ursprünglichen Länge Spannung = Kraft pro Flächeneinheit Zugfestigkeit = Die maximale Zugspannung, die ein Material aushalten kann Scherspannung = Kraft parallel zur Schnittfläche</p> Signup and view all the answers

    Wie berechnet man die Normalspannung bei einem Winkel α?

    <p>σ = (F/A) * sin²(α) (D)</p> Signup and view all the answers

    Die Dehnung ist eine absolute Messgröße, keine relative Größe.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    Wenn die Länge eines Materials von 100 mm auf 102 mm verlängert wird, wie groß ist die Dehnung in Prozent?

    <p>2%</p> Signup and view all the answers

    Welche Einheit wird für den E-Modul verwendet?

    <p>N/mm² oder MPa (A)</p> Signup and view all the answers

    Die wahre Spannung beim Zugversuch nimmt immer ab, wenn die Dehnung zunimmt.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt der E-Modul?

    <p>Das Verhältnis von Spannung zu Dehnung im Hooke'schen Bereich.</p> Signup and view all the answers

    Der E-Modul ist diejenige theoretische Spannung bei einer Dehnung von ______%.

    <p>100</p> Signup and view all the answers

    Was ist der Hooke'sche Bereich?

    <p>Der Bereich, in dem das Material seine ursprüngliche Form wiedererlangt wenn die Spannung entfernt wird. (B)</p> Signup and view all the answers

    Ordnen Sie die Werkstoffkennwerte den entsprechenden Beschreibungen zu:

    <p>Density = Masse pro Volumeneinheit Density of melt = Masse pro Volumeneinheit im geschmolzenen Zustand Heat conductivity of melt = Fähigkeit der Schmelze Wärme zu leiten specific heat capacity of melt = Energie die benötigt wird um die Temperatur der Schmelze um 1 Grad zu erhöhen</p> Signup and view all the answers

    Was sind die Achsen des Diagramms eines Zugversuchs mit einer Kunststoffprobe?

    <p>Spannung und Dehnung.</p> Signup and view all the answers

    Die spezifische Wärmekapazität der Schmelze ist ein Maß für die Wärmeleitfähigkeit.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Streckgrenze (Re) in einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm für Metalle am besten?

    <p>Die Spannung, bei der das Material anfängt, sich plastisch zu verformen. (D)</p> Signup and view all the answers

    Die Zugfestigkeit (Rm) ist immer niedriger als die Streckgrenze (Re) bei Metallen.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    Was ist die Bruchdehnung (A) in einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm?

    <p>Die Dehnung, bei der das Material bricht</p> Signup and view all the answers

    Die _____ ist ein Maß für die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen plastische Verformung und wird oft mit der Bezeichnung Rp 0,2 versehen.

    <p>Dehngrenze</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt σy bei Kunststoffen in einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm?

    <p>Die Streckspannung des Kunststoffs. (B)</p> Signup and view all the answers

    Die Hookesche Gerade in einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm beschreibt den Bereich, in dem das Material sich plastisch verformt.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    Ordnen Sie die Begriffe den passenden Beschreibungen zu:

    <p>Zugfestigkeit (Rm) = Maximale Spannung, die ein Material aushalten kann Bruchdehnung (A) = Dehnung bei Materialbruch Streckgrenze (Re/σy) = Beginn der plastischen Verformung Dehngrenze (Rp0,2) = Ersatz für die Streckgrenze bei Materialien ohne ausgeprägte Streckgrenze</p> Signup and view all the answers

    Welche Information liefert die Dehnung bei maximaler Spannung (εM) für Kunststoffe?

    <p>Die Dehnung des Kunststoffes bei der Zugfestigkeit.</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Vorlesung Werkstofftechnik 1

    • Die Vorlesung "Werkstofftechnik 1" wurde von Dr.-Ing. Lutwin Spix gehalten.
    • Die Folien dienen als Zusammenfassung und ersetzen nicht den Besuch der Vorlesung/Übungen.
    • Die Struktur und der Inhalt der Vorlesung wurden von Herrn Prof. Dr. Barth entwickelt.
    • Die Folien dürfen nur zu Lehrzwecken an der TH-OWL verwendet werden.
    • Die Foliensammlung wurde mit Unterstützung von Herrn Jens Mannel erstellt.
    • Die Vorlesung findet im September 2024 statt.
    • Die Literaturhinweise umfassen: Bonten, C.: Kunststofftechnik; Hanser Verlag; Domininghaus, H.; Kunststoffe - Eigenschaften und Anwendungen, Springer Verlag.

    Inhaltsverzeichnis

    • Einführung Werkstofftechnik
    • Historie von Werkstoffen und Kunststoffen
    • Wirtschaftliche Bedeutung
    • Die wichtigsten Werkstoffeigenschaften
    • Kunststoffe im Werkstoffvergleich
    • Aufbau der Kunststoffe (Synthese, Gefüge, Vernetzungsarten)
    • Zeitabhängiges Werkstoffverhalten
    • Temperaturabhängiges Werkstoffverhalten
    • Elektrische Eigenschaften, optische Eigenschaften
    • Kunststoffe in der Schmelze
    • Alterung von Kunststoffen
    • Recycling; Kunststoff und Ökologie

    Wichtigste Werkstoffeigenschaften

    • Physikalische Eigenschaften: Dichte, Wärmekapazität, Wärmeleitung, Wärmeausdehnung, Optische Transmission, Reflexion, Brechung, Elektrische Leitfähigkeit
    • Mechanische Eigenschaften: Festigkeit (Zug, Druck, Biegung), Steifigkeit, Härte, Zähigkeit, Tribologische Eigenschaften (Reibungsverhalten, Verschleißbeständigkeit)
    • Chemische Eigenschaften: Korrosionsbeständigkeit, Wärmebeständigkeit, Reaktionsfähigkeit
    • Verarbeitungseigenschaften: Gießbarkeit, Spritzgießbarkeit, Schweißbarkeit, Zerspan- und Bearbeitbarkeit
    • Umwelteigenschaften: Recycelbarkeit, Toxizität, Treibhauspotential, Eutrophierungspotential (Anreicherung von Nährstoffen in Gewässern)
    • Wirtschaftliche Eigenschaften: Preis, Verfügbarkeit

    Komponenten einer Zugprüfmaschine

    • Kraftaufnehmer: Wandelt die Zugkraft in ein elektrisches Signal um.
    • Extensometer: Misst die Dehnung einer Probe (Dehnungsmessung).
    • Probenhalter: Mechanische Verbindung zwischen Probe und Maschine.
    • Fahrttraverse: Bewegt die Probe und überträgt die Kraft auf den Kraftaufnehmer.
    • Elektronik: Steuert die beweglichen Teile der Maschine.
    • Antriebssystem: Versorgt den Motor mit Strom und steuert die Drehzahl/Drehmoment.

    Festigkeit (Zugfestigkeit)

    • Wichtigste mechanische Prüfung.
    • Gemessen wird die Kraft, die erforderlich ist, um die Probe bis zum Bruch zu belasten (F/Ao).
    • Spannung (σ) = Kraft (N) / Fläche (mm²) [MPa]
    • Dehnung (ɛ) = Änderung der Länge (mm) / Ausgangslänge (mm) [%]

    Spannungs-Dehnungs-Diagramm

    • Kennzeichnet das Verhalten eines Werkstoffs unter Zugbeanspruchung.
    • Metalle: Häufig mit ausgeprägter Streckgrenze (Rm), Zugfestigkeit (Rm), Bruchdehnung (A).
    • Kunststoffe: Meist ohne ausgeprägte Streckgrenze, Streckspannung (σy), Streckdehnung (ɛy), Zugfestigkeit (σm), Bruchspannung (σβ).

    Zugprüfung Kunststoffprobe

    • Details der Zugprüfung von Kunststoffproben, inklusive Komponenten (Kraftmessdose, Traverse, Dehnungsaufnehmer, Probenhalter, Probekörper).
    • Messwerte wie Zugspannung, Streckspannung, Bruchspannung und Bruchdehnung.

    Wahre Spannung beim Zugversuch

    • Unterschied zwischen scheinbarer und wahrer Spannung.

    E-Modul

    • Verhältnis von Spannung zu Dehnung im Hookeschen Bereich.
    • Einheit des E-Moduls: N/mm² oder MPa
    • Formel für den E-Modul: E = (σ₂ - σ₁)/(ε₂ - ε₁)

    Beispiel eines Datenblatts mit Werkstoffkennwerten POM

    • Detaillierte Angaben zu Eigenschaften wie Schmelzevolumenstrom, Temperatureigenschaften...
    • Detaillierte Angaben zu mechanischen Eigenschaften wie Zugmodul, Fließspannung, ...
    • Angaben zu der Verfügbarkeit des jeweiligen Materials

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    Die Vorlesung 'Werkstofftechnik 1' thematisiert die Grundlagen von Werkstoffen und Kunststoffen. Die Inhalte umfassen historische Aspekte, wirtschaftliche Bedeutung und die wichtigsten Eigenschaften von Werkstoffen. Die Vorlesung, gehalten von Dr.-Ing. Lutwin Spix, ist für Studierende an der TH-OWL konzipiert.

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