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Questions and Answers

Welche Gruppe von Werkstoffeigenschaften wird im Text NICHT erwähnt?

  • Elektrische
  • Physikalische
  • Optische
  • Ökologische (correct)

Welches Thema wird in der Vorlesung "Werkstofftechnik 1" gemäß Inhaltsverzeichnis NICHT behandelt?

  • Aufbau von Kunststoffen
  • Anwendung von Werkstoffen in der Medizintechnik (correct)
  • Recycling von Werkstoffen
  • Wirtschaftliche Bedeutung von Werkstoffen

Welche Werkstoffeigenschaften werden im Zusammenhang mit Kunststofftechnik im Text erwähnt?

  • Chemische und Verarbeitungseigenschaften
  • Physikalische und mechanische Eigenschaften
  • Elektrische und optische Eigenschaften
  • Alle genannten Optionen (correct)

Welche physikalischen Eigenschaften von Werkstoffen werden in dieser Vorlesung behandelt?

<p>Dichte, Wärmekapazität, Wärmeleitung, Wärmeausdehnung (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Eigenschaft beschreibt die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen eine plastische Verformung?

<p>Härte (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Eigenschaft beschreibt die Fähigkeit eines Werkstoffs, Energie zu speichern?

<p>Wärmekapazität (D)</p> Signup and view all the answers

Welche mechanische Eigenschaft beschreibt den Widerstand eines Materials gegen Bruch?

<p>Zähigkeit (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Eigenschaft beschreibt die Fähigkeit eines Werkstoffs, Wärmeenergie zu übertragen?

<p>Wärmeleitung (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Eigenschaft beschreibt die Masse pro Volumeneinheit eines Werkstoffs?

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

Welche Umweltaspekte von Werkstoffen werden in der Vorlesung behandelt?

<p>Recycelbarkeit, Toxizität (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Eigenschaft beschreibt das Verhalten eines Werkstoffs unter mechanischer Belastung?

<p>Festigkeit (D)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Zugfestigkeit (Rm) in einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm?

<p>Die größte Spannung, die ein Werkstoff aushalten kann (A)</p> Signup and view all the answers

Was bedeutet die Bezeichnung Rp 0,2 im Spannungs-Dehnungs-Diagramm?

<p>Die Dehngrenze oder Ersatzstreckgrenze (B)</p> Signup and view all the answers

Welches der folgenden Begriffe beschreibt die Bruchdehnung (A) eines Materials?

<p>Die relative Dehnung, bis ein Bruch auftritt (B)</p> Signup and view all the answers

Welches Diagramm zeigt typischerweise die Beziehung zwischen Spannung und Dehnung bei Metallen?

<p>Spannungs-Dehnungs-Diagramm (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist eine charakteristische Eigenschaft von Werkstoffen ohne ausgeprägte Streckgrenze?

<p>Sie können bei Spannungen über der Dehngrenze verformen. (D)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Hookesche Gerade in einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm?

<p>Den elastischen Bereich, wo Spannung proportional zur Dehnung ist (A)</p> Signup and view all the answers

In welcher Einheit wird Spannung (σ) im Spannungs-Dehnungs-Diagramm angegeben?

<p>N/mm² (A)</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. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Größe ist nicht direkt im Spannungs-Dehnungs-Diagramm angegeben?

<p>Dichte des Werkstoffs (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist ein Extensometer?

<p>Ein Dehnungsmessgerät zur Erfassung der Längenänderung. (A)</p> Signup and view all the answers

Wie wird die Traversengeschwindigkeit in einer Zugprüfmaschine geregelt?

<p>Durch einen Mikroprozessor im Servoregler. (B)</p> Signup and view all the answers

Was misst die Zugfestigkeit?

<p>Die Kraft pro Probenquerschnittsfläche bis zur Längenänderung. (B)</p> Signup and view all the answers

Welcher Bestandteil überträgt die Prüfkraft auf den Kraftaufnehmer?

<p>Der Probenhalter. (B)</p> Signup and view all the answers

Was geschieht mit der Traversengeschwindigkeit und der Dehnungsrate in einer Probe während eines Zugversuchs?

<p>Sie stehen in direktem Zusammenhang. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Funktion hat das Antriebssystem in der Zugprüfmaschine?

<p>Es betreibt den Motor und steuert seine Drehzahl. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Größe wird zur Berechnung der Zugfestigkeit herangezogen?

<p>Der Querschnitt der Probe. (D)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt der E-Modul?

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

Welche Einheit wird für den E-Modul verwendet?

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

Was ist die Bedeutung der Dehnung ε bei einem Zugversuch?

<p>Sie ist der relative Längenänderungswert eines Materials. (D)</p> Signup and view all the answers

Welcher der folgenden Werte stammt von einem Datenblatt für den Werkstoff POM?

<p>Zugfestigkeit in N/mm² (C)</p> Signup and view all the answers

Was wird bei der Zugprüfung einer Kunststoffprobe gemessen?

<p>Die Spannung und Dehnung (B)</p> Signup and view all the answers

Welcher der folgenden Punkte stellt keinen Werkstoffkennwert dar?

<p>Sprödigkeit eines Materials (B)</p> Signup and view all the answers

Was ist bei einer theoretischen Spannung von 100% Dehnung?

<p>Die Spannung, die maximal im elastischen Bereich erreicht werden kann. (D)</p> Signup and view all the answers

Wie wird die wahre Spannung beim Zugversuch repräsentiert?

<p>Durch das Verhältnis von äußerer Kraft zu ursprünglicher Querschnittsfläche. (D)</p> Signup and view all the answers

Wie wird die Dehnung ε mathematisch dargestellt?

<p>$ rac{∆L}{L_0} * 100$ (C)</p> Signup and view all the answers

Welches Maß wird meist in Prozent (%) angegeben und bezeichnet die Dehnung?

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

Wie wird die normale Spannung σ bei senkrechtem Schnitt berechnet?

<p>$ rac{F}{A}$ (B)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Schub- oder Scherspannung τ mathematisch?

<p>$ rac{F * cos(α)}{A}$ (A)</p> Signup and view all the answers

Welches Symbol wird für die Dehnung verwendet?

<p>ε (D)</p> Signup and view all the answers

Welches Verhältnis beschreibt die Kraft in Verbindung mit der Fläche für die normale Spannung?

<p>$ rac{F}{A}$ (A)</p> Signup and view all the answers

In welcher Einheit wird die Dehnung normalerweise angegeben?

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

Bei welcher Art von Spannung ist die Fläche A' entscheidend für die Berechnung?

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

Flashcards

Werkstofftechnik

Die Wissenschaft über die Eigenschaften und Anwendungen von Materialien.

Kunststofftechnik

Ein Teilbereich der Werkstofftechnik, der sich mit Kunststoffen beschäftigt.

Werkstoffeigenschaften

Charakteristika, die das Verhalten von Materialien definieren.

Physikalische Eigenschaften

Merkmale, die mit der Physik eines Werkstoffs verbunden sind, wie Dichte oder Temperatur.

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Mechanische Eigenschaften

Verhalten von Materialien unter verschiedenen Belastungen, z.B. Zugfestigkeit.

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Chemische Eigenschaften

Reaktion eines Werkstoffes mit anderen Chemikalien oder Umwelteinflüssen.

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Recycling von Kunststoffen

Der Prozess der Wiederverwertung von Kunststoffmaterialien.

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Alterung von Kunststoffen

Veränderungen in den Eigenschaften von Kunststoffen über Zeit.

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Dichte

Masse pro Volumeneinheit eines Materials.

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Wärmekapazität

Die Fähigkeit eines Materials, Wärme zu speichern.

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Wärmeleitung

Die Fähigkeit eines Materials, Wärme zu übertragen.

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Festigkeit

Widerstand eines Materials gegen mechanische Belastung.

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Härte

Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen Eindringen oder Kratzer.

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Korrosionsbeständigkeit

Fähigkeit eines Materials, sich gegen chemische Angriffe zu schützen.

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Zerspanbarkeit

Die Fähigkeit eines Materials, bearbeitet oder geformt zu werden.

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Recycelbarkeit

Das Potenzial eines Materials, wiederverwendet oder verarbeitet zu werden.

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Kraftaufnehmer

Wandelt Zugkraft in elektrisches Signal um, das gemessen werden kann.

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Extensometer

Dehnungsmessgerät, das die Dehnung einer Probe während des Zugversuchs misst.

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Probenhalter

Verbindet die Probe mit der Zugprüfmaschine und überträgt Prüfkraft.

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Fahrtraverse

Bewegliche Traverse, die sich für Zugversuche nach oben oder unten bewegt.

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Elektronik

Steuert die Bewegung der Teile der Zugprüfmaschine und die Traversegeschwindigkeit.

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Antriebssystem

Versorgt den Motor der Zugprüfmaschine mit Strom und steuert Drehzahl.

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Zugfestigkeit

Kraft pro Querschnittsfläche, notwendig zur Längenänderung bis zum Bruch.

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Längenänderung ΔL

Änderung der Länge einer Probe in Bezug zur Ausgangslänge L0.

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Dehnung ε

Die Dehnung ε beschreibt das Verhältnis der Längenänderung zur ursprünglichen Länge in Prozent.

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Spannung σ

Die mechanische Spannung σ ist die Kraft F pro Fläche A.

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Normalspannung

Die Normalspannung σo ist die Spannung, die senkrecht zur Fläche wirkt.

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Schubspannung τ

Die Schubspannung τ wirkt parallel zur Schnittfläche.

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Dehnungseinheit

Die Dehnung wird meist in Prozent [%] angegeben.

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Längenänderung ∆l

Die Längenänderung ∆l ist die Differenz zwischen der ursprünglichen und der neuen Länge eines Werkstoffs.

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Kraft F

Die Kraft F ist die äußere Einwirkung, die auf einen Körper wirkt und diese verformt.

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E-Modul

Das Verhältnis von Spannung zu Dehnung im Hooke´schen Bereich.

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Zugprüfung

Eine Methode zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von Materialien, insbesondere der Zugfestigkeit.

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Wahre Spannung

Die Spannung, die während eines Zugversuchs tatsächlich auf das Material wirkt.

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Datenblatt

Ein Dokument, das die Werkstoffkennwerte wie Dichte, Wärmeleitfähigkeit und spezifische Wärmekapazität enthält.

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Wärmeleitfähigkeit

Die Fähigkeit eines Materials, Wärme zu leiten, wichtig für thermische Anwendungen.

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Spannungs-Dehnungs-Diagramm

Ein Diagramm, das das Verhältnis von Spannung zu Dehnung eines Werkstoffes darstellt.

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Streckgrenze (Re)

Der Punkt, an dem ein Material anfängt, sich plastisch zu verformen.

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Zugfestigkeit (Rm)

Die maximale Spannung, die ein Material vor dem Bruch aushalten kann.

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Bruchdehnung (A)

Die Dehnung, die ein Material erreicht, bevor es bricht.

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Streckspannung (σy)

Die Spannung, die bei der Streckgrenze auftritt.

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Dehngrenze (Rp 0,2)

Die Spannung, bei der eine definierte permanente Dehnung auftritt.

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Bruchspannung (σB)

Die Spannung, die zum Bruch eines Materials führt.

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Elastizitätsmodul

Ein Maß für die Steifheit eines Materials, bestimmt durch die Steigung der Hookeschen Geraden.

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Study Notes

Vorlesung Werkstofftechnik 1

  • Die Folien sind eine Zusammenfassung der Vorlesung und ersetzen keinen Besuch der Vorlesung/Übungen.
  • Die Struktur und der Inhalt der Vorlesung wurden von Herrn Prof. Dr. Barth erstellt.
  • Die Folien dürfen nur zu Lehrzwecken an der TH-OWL verwendet werden.
  • Literaturhinweise:
    • Bonten, C.: Kunststofftechnik; Hanser Verlag (kostenlos in der DigiBib der TH OWL verfügbar)
    • 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 (Gruppen)

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

Komponenten einer Zugprüfmaschine

  • Kraftaufnehmer (1): wandelt Zugkraft in elektrisches Signal um.
  • Extensometer (2): misst Dehnung (Dehnungsmessgerät).
  • Probenhalter (3): mechanische Verbindung zwischen Probe und Maschine.
  • Fahrttraverse (4): Bewegungssteuerung der Probe.
  • Elektronik (5): steuert bewegliche Teile und Messwerte.
  • Antriebssystem (6): liefert Strom für die Maschine.

Festigkeit (Zugfestigkeit)

  • Wichtigste mechanische Prüfung:
    • Gemessen wird die Kraft pro Flächeneinheit zur Bruchdehnung.
    • Gemessen wird die Längenänderung (Dehnung).
    • Formeln für Spannung (σ) und Dehnung (ɛ) sind angegeben.

Spannung-Dehnung-Diagramm

  • Metalle: Streckgrenze, Zugfestigkeit, Bruchdehnung.
  • Kunststoffe: Streckspannung, Streckdehnung, Zugfestigkeit, Bruchdehnung

Zugprüfung im Metalllabor

  • Übersicht über die Zugprüfung
  • Einprägsame visuelle Elemente, Bilder, Grafiken, usw.

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