Werkstofftechnik 1 Vorlesung

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Questions and Answers

Welche Option beschreibt den Zweck der Foliensammlung?

  • Sie dient nur zu Lehrzwecken. (correct)
  • Sie ist ein Ersatz für die Vorlesung.
  • Sie enthält keine relevanten Informationen.
  • Sie ist ausschließlich für die Veröffentlichung bestimmt.

Wer hat die Struktur und den Inhalt der Vorlesung erarbeitet?

  • Herr Prof. Dr. Barth (correct)
  • Herr Jens Mannel
  • Die Studierenden der TH-OWL
  • Dr.-Ing. Lutwin Spix

Was deckt das Inhaltsverzeichnis ab?

  • Die wirtschaftliche Bedeutung von Kunststoffen (correct)
  • Der Verlauf der Vorlesung
  • Physikalische Eigenschaften von Werkstoffen
  • Die wichtigsten Werkstofftechniken

Welche Eigenschaft ist kein Teil der wichtigsten Werkstoffeigenschaften?

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

Welche Art von Eigenschaften wird nicht im Inhaltsverzeichnis erwähnt?

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

Wie wurden die Empfehlungen für die Literatur bereitgestellt?

<p>Sie sind kostenlos in der DigiBib verfügbar. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Themen ist nicht Teil der Vorlesung?

<p>Mathematische Methoden der Werkstofftechnik (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Form der Ausbildung ist durch die Foliensammlung nicht gedeckt?

<p>Online-Kurse (D)</p> Signup and view all the answers

Welche physikalische Eigenschaft beschreibt die Fähigkeit eines Materials, Wärme zu speichern?

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

Was versteht man unter der mechanischen Eigenschaft 'Zähigkeit'?

<p>Die Fähigkeit, ohne Bruch Energie zu absorbieren (C)</p> Signup and view all the answers

Welche chemische Eigenschaft bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, gegen chemische Angriffe resistent zu sein?

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

Was beschreibt die Eigenschaft 'Recycelbarkeit' in Bezug auf Werkstoffe?

<p>Die Fähigkeit, das Material nach seinem Gebrauch wiederzuverwenden (D)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Eigenschaften gehört zu den wirtschaftlichen Eigenschaften von Werkstoffen?

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

Welche Eigenschaft beschreibt die Wärmeleitung eines Materials?

<p>Die Fähigkeit, Wärme zu leiten (B)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Eigenschaft 'Gießbarkeit' eines Werkstoffs?

<p>Die Fähigkeit, in flüssiger Form in eine Form gegossen zu werden (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist eine tribologische Eigenschaft von Werkstoffen?

<p>Das Verhalten bei Reibung und Verschleiß (B)</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. (C)</p> Signup and view all the answers

Was misst ein Extensometer während eines Zugversuchs?

<p>Die Dehnung einer Probe. (A)</p> Signup and view all the answers

Wie beeinflusst die Traversengeschwindigkeit die Dehnungsrate während eines Zugversuchs?

<p>Sie beeinflusst die Dehnungsrate direkt. (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist der Zweck des Probenhalters in einer Zugprüfmaschine?

<p>Er überträgt die Prüfkraft auf den Kraftaufnehmer. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Rolle spielt die Elektronik in der Zugprüfmaschine?

<p>Sie steuert die beweglichen Teile der Maschine. (D)</p> Signup and view all the answers

Wie wird die Zugfestigkeit gemessen?

<p>Durch die Kraft pro Probenquerschnittsfläche. (B)</p> Signup and view all the answers

Was geschieht bei der Dehnung, die gemessen wird?

<p>Sie wird in Bezug auf die Ausgangslänge gesetzt. (C)</p> Signup and view all the answers

Was steuert das Antriebssystem in der Zugprüfmaschine?

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

Was beschreibt das E-Modul in der Werkstoffmechanik?

<p>Verhältnis von Spannung zu Dehnung im elastischen Bereich (A)</p> Signup and view all the answers

Was bedeutet die Einheit MPa im Kontext der Werkstoffeigenschaften?

<p>Megapascal für Druck (A)</p> Signup and view all the answers

Wie wird die Dehnung ε berechnet?

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

Was beschreibt die wahre Spannung beim Zugversuch?

<p>Spannung, die unter Berücksichtigung der Querschnittsveränderung berechnet wird (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist die Einheit der Dehnung?

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

Wie lautet die Formel für die normale Spannung σ?

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

Welches Maß ist wichtig für die Bewertung der Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen?

<p>Spezifische Wärmeleitfähigkeit der Schmelze (A)</p> Signup and view all the answers

Wie berechnet sich die Schubspannung τ?

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

Welche der folgenden Aussagen über die Zugprüfung ist korrekt?

<p>Sie ermöglicht die Bestimmung von Spannungs-Dehnungs-Kurven. (A)</p> Signup and view all the answers

Bei 100% Dehnung bezieht sich die theoretische Spannung auf welches Konzept?

<p>Die theoretische Spannung im E-Modul (C)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Einheit [ ] in Bezug auf Dehnung?

<p>Den prozentualen Zuwachs der Länge (B)</p> Signup and view all the answers

Was ist der Zusammenhang zwischen Kraft F und Spannung σ?

<p>σ erhöht sich stets, wenn A gleich bleibt und F steigt (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist eine spezifische Eigenschaft von POM in Bezug auf seine Temperatur?

<p>Erhält besondere Eigenschaften bei hohen Temperaturen (D)</p> Signup and view all the answers

Wie wird die Dichte von Materialien typischerweise angegeben?

<p>In kg/m³ (A)</p> Signup and view all the answers

Wie lautet die Gleichung zur Berechnung der Fläche A' bei einem Schnitt unter Winkel α?

<p>$A' = A * ext{sin}( heta)$ (A)</p> Signup and view all the answers

Welches der folgenden ist kein Werkstoffkennwert?

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

Was bezeichnet die Streckgrenze in einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm?

<p>Die Spannung, bei der plastische Verformung beginnt (C)</p> Signup and view all the answers

Was wird mit der Zugfestigkeit $σM$ beschrieben?

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

Welche Aussage über die Streckdehnung $ε_{y}$ ist korrekt?

<p>Sie ist die Dehnung, die bei der Streckgrenze auftritt (B)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Bruchdehnung $ε_{B}$?

<p>Die Dehnung des Werkstoffs beim Bruch (B)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Eigenschaften ist für Kunststoffe relevant?

<p>Bruchspannung $σ_{B}$ (A), Streckspannung $σ_{y}$ (C)</p> Signup and view all the answers

Was ist die Bedeutung von $Rp 0,2$ in der Materialwissenschaft?

<p>Es beschreibt die Dehngrenze oder Ersatzstreckgrenze (A)</p> Signup and view all the answers

Welcher Punkt im Spannungs-Dehnungs-Diagramm entspricht dem Verlauf der Hookeschen Gerade?

<p>Der elastische Bereich des Werkstoffs (C)</p> Signup and view all the answers

In welchem Bereich findet die plastische Verformung eines Werkstoffs statt?

<p>Nach der Dehngrenze (B)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Kraftaufnehmer

Wandelt Zugkraft in elektrisches Signal um.

Extensometer

Messgerät zur Erfassung der Dehnung einer Probe.

Probenhalter

Mechanische Verbindung zwischen Probe und Zugprüfmaschine.

Fahrtraverse

Bewegliche Traverse, die sich bei Zugversuchen bewegt.

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Elektronik

Steuert bewegliche Teile der Zugprüfmaschine.

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Antriebssystem

Versorgt den Motor mit Strom zur Steuerung der Drehzahl.

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Zugfestigkeit

Kraft pro Querschnittsfläche bis zum Bruch.

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Längenänderung ΔL

Änderung der Länge einer Probe bis zum Bruch.

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E-Modul

Verhältnis von Spannung zu Dehnung im Hooke’schen Bereich.

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Zugprüfung

Testverfahren zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von Kunststoffen.

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Spannung σ

Kraft pro Flächeneinheit, ausgedrückt in N/mm².

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Dehnung ε

Relative Deformation eines Materials unter Belastung.

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Werkstoffkennwerte

Wichtige Eigenschaften eines Materials, wie Dichte und Wärmeleitfähigkeit.

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Dichte

Masse pro Volumen eines Materials, entscheidend für seine Eigenschaften.

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Wärmeleitfähigkeit

Fähigkeit eines Materials, Wärme zu leiten; wichtig in der Kunststofftechnik.

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Spezifische Wärmefähigkeit

Menge an Wärme, die benötigt wird, um die Temperatur eines Materials um 1 Grad Celsius zu erhöhen.

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Wärmekapazität

Menge an Wärme, die benötigt wird, um die Temperatur eines Materials zu erhöhen.

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Wärmeleitung

Fähigkeit eines Materials, Wärmeenergie zu übertragen.

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Härte

Widerstand eines Materials gegen Eindringen oder Kratzer.

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Festigkeit (Zug)

Widerstand eines Materials gegen Zugbelastung.

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Korrosionsbeständigkeit

Fähigkeit eines Materials, gegen chemische Angriffe resistent zu sein.

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Recycelbarkeit

Fähigkeit eines Materials, nach Gebrauch wiederverwertet zu werden.

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Preis

Kosten eines Materials auf dem Markt.

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Werkstofftechnik

Die Lehre von den Eigenschaften, der Verarbeitung und dem Verhalten von Werkstoffen.

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Kunststoffe

Synthetisch hergestellte Materialien, die vielseitig einsetzbar sind.

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Aufbau der Kunststoffe

Umfasst Synthese, Gefüge und Vernetzungsarten von Kunststoffen.

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Wirtschaftliche Bedeutung

Die Rolle und den Einfluss von Werkstoffen auf die Wirtschaft.

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Physikalische Eigenschaften

Eigenschaften, die durch physikalische Prozesse beschrieben werden, wie Dichte und Temperatur.

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Mechanische Eigenschaften

Verhalten von Werkstoffen unter Belastung, z.B. Festigkeit und Elastizität.

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Recycling

Wiederverwendung und Aufbereitung von Werkstoffen zur Reduzierung von Abfall.

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Temperaturabhängiges Werkstoffverhalten

Änderungen der Eigenschaften von Materialien mit Temperaturunterschieden.

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Streckgrenze (Re)

Die maximale Spannung, die ein Material erreichen kann, bevor es dauerhaft verformt wird.

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Zugfestigkeit (Rm)

Die maximale Zugspannung, die ein Material aushalten kann, bevor es bricht.

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Bruchdehnung (A)

Der prozentuale Längenunterschied eines Materials, bevor es bricht.

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Dehngrenze (Rp 0,2)

Die Spannung, bei der ein Material eine dauerhafte Deformation von 0,2% erfährt.

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Bruchspannung (σB)

Die Spannung, bei der das Material bricht.

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Streckspannung (σy)

Die Spannung, die erforderlich ist, um eine definierte Streckdehnung zu erreichen.

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Zugversuch

Ein Test, um die mechanischen Eigenschaften von Materialien unter Zugspannung zu bestimmen.

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Spannungs-Dehnungs-Diagramm

Ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Spannung und Dehnung eines Materials darstellt.

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Formel der Dehnung

Die Formel zur Berechnung der Dehnung lautet ε = (∆L / L0) * 100.

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Normalspannung

Die Normalspannung ist die Spannung, die senkrecht zur Schnittfläche wirkt, berechnet als σ = F / A.

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Schubspannung (τ)

Die Schubspannung ist die Spannung, die parallel zur Schnittfläche wirkt, definiert als τ = F / A'.

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Winkel α in der Spannung

Der Winkel α beeinflusst die Berechnung der Normal- und Schubspannungen, da die Flächen abhängig von sin(α) und cos(α) sind.

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Einheit der Dehnung

Die Dehnung wird meist in Prozent [%] angegeben.

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Study Notes

Vorlesung Werkstofftechnik 1

  • Die Foliensammlung ist eine Kurzzusammenfassung der Vorlesung und ersetzt nicht den Besuch der Vorlesung/Übungen
  • Die Struktur und der Inhalt der Vorlesung 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 verwendete Literatur ist: Bonten, C.: Kunststofftechnik; Hanser Verlag und 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 von Werkstoffeigenschaften: Physikalische, Mechanische, Chemische, Bearbeitbarkeit, Umwelt, Wirtschaftliche
  • 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, Zerspanbarkeit, Bearbeitbarkeit
  • Umwelteigenschaften: Recycelbarkeit, Toxizität, Treibhauspotential, Eutrophierungspotential
  • Wirtschaftliche Eigenschaften: Preis, Verfügbarkeit

Komponenten einer Zugprüfmaschine

  • Kraftaufnehmer (1): wandelt die Zugkraft in ein elektrisches Signal um
  • Extensometer (2): misst die Dehnung der Probe
  • Probenhalter (3): verbindet die Probe mit der Maschine
  • Fahrttraverse (4): bewegt die Probe
  • Elektronik (5): steuert die Maschine
  • Antriebssystem (6): versorgt den Motor mit Strom

Festigkeit (Zugfestigkeit)

  • Wichtigste mechanische Prüfung
  • Gemessen wird die Kraft F pro (Ausgangs-!!!) Probenquerschnittsfläche Ao, zur Längenänderung bis zum Bruch
  • σ=F/Ao (in MPa)
  • Gemessen wird auch die Längenänderung ΔL in Bezug auf die Ausgangslänge Lo. Dies bezeichnet die Dehnung ε (in %)
  • ε=ΔL/Lo * 100

Spannungs-Dehnungs-Diagramm

  • Metalle: Streckgrenze (Rm), Zugfestigkeit (Rm), Bruchdehnung (A)
  • Kunststoffe: Streckspannung (σy), Streckdehnung (εy), Zugfestigkeit (σm), Bruchdehnung (εB)

Zugversuch im Metalllabor

Wahre Spannung beim Zugversuch

  • Wahre Spannung = F /A(l)
  • Scheinbare Spannung = F /A(0)

E-Modul

  • Verhältnis von Spannung zu Dehnung im Hooke'schen Bereich
  • Gedanklich: die theoretische Spannung bei 100% Dehnung
  • E = (σ2 - σ1) / (ε2 - ε1)

Beispiel eines Datenblatts mit Werkstoffkennwerten POM

  • Bietet technische Daten für POM (Polyacetal)
  • Enthält Daten zu rheologischen Eigenschaften, Temperatur, Verarbeitungsschwindung und mechanischen Eigenschaften.
  • Angaben zu Zugmodul, Streckspannung, Streckdehnung, Charpy Schlagzähigkeit, usw.

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