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1 C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Werkstoffgruppen Einleitung.

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Präsentation zum Thema: "1 C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Werkstoffgruppen Einleitung."—  Präsentation transkript:

1 1 C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Werkstoffgruppen Einleitung

2 2 Da bei den Folienvorlagen für diese Vorlesung nicht für alle Abbildungen die Urheberrechte geklärt sind, sind diese Materialien nur für den vorlesungsbegleitenden Gebrauch zu verwenden. Sie sind keine Veröffentlichung und nicht zitierbar! C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Einleitung

3 3 C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Einleitung Eigenschaftenspektrum von Werkstoffe

4 4 C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Einleitung Mechanische Eigenschaften Zähigkeit in kJ/m 2 Härte in MPaBiegefestigkeit in MPa 1200

5 5 Wird die Zugbelastung mit der Kraft F auf die Querschnittsfläche S bezogen, errechnet sich die Spannung (Hookesches Verhalten). Sie hat die Einheit N/mm 2. Als Dehnung wird die Änderung der Länge des Probestücks bezogen auf die Ausgangslänge definiert: Weitere wichtige Definitionen sind: Es gilt: mit E = Elastizitätsmodul Die Querschnittskontraktion wird ausgedrückt mit Hilfe der Poissonzahl C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Verformungsverhalten elastisches Probestück unter Zugbelastung

6 6 Aluminium Silber PVC C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Verformungsverhalten Mechanische Eigenschaften

7 7 C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Verformungsverhalten (Alterung) A Arbeit, Q Wärme

8 8 C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Verformungsverhalten Modelle zur Veranschaulichung Deformations-Zeit-Kurven

9 9 · spröde Werkstoffe haben eine hohe Festigkeit und eine geringe Reißdehnung. Es existiert keine ausgeprägte Streckgrenze; Versagen tritt ohne Fließen auf. [Duroplaste: Phenolharz, Polyesterharz, Epoxidharz; amorphe Thermoplaste: PVC, PS, PMMA] · duktile (zähe) Werkstoffe haben eine Streckgrenze. Bei Beanspruchung oberhalb der Streckspannung kommt es zum Fließen bis zum Erreichen der Zugfestigkeit bzw. der Bruchspannung. [Polyoxymethylen (POM), Polycarbonat (PC), Polyamid (PA), Polypropylen (PP), Polyethylen hoher Dichte (PE-HD)]. · kautschukähnliche (gummiartige) Werkstoffe haben eine geringe Festigkeit mit sehr hoher Reißdehnung [ PE-LD]. C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Verformungsverhalten Spannungs-Dehnungs-Kurven von Werkstoffe zäh, plastisch schlagfestes Polystyrol

10 10 Craze-Verformung C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Verformungsverhalten Spannungs-Dehnungs-Kurven verschiedener Polymere Crazes halbe Wellenlänge des Einfallslichtes Weisfärbung des Prüfstücks amorphes Gefüge orientierte Strukturen beginnender Riss

11 11 Spannungserweichung Spannungsverhärtung Bruchdehnung thermoplastisches Polymer mit E = 200 MPa C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Verformungsverhalten Spannungserweichung erfolgt durch Scherfließen oder Craze- Bildung und der damit verbundenen Wärmeentwicklung bzw. Viskositätserniedrigung

12 12 C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Verformungsverhalten Kennwerte B Zugfestigkeit B Dehnung bei Zugfestigkeit R Bruchspannung R Dehnung bei Bruchspannung S Streckspannung S Dehnung bei Streckspannung E 0 Ursprungs -E-Modul (E S Sekanten-E-Modul) plastisches Strecken möglich Aus dem Diagramm lassen sich folgende Kennwerte ablesen:

13 13 C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Verformungsverhalten Vergleich des Bruchverhaltens Stahl Keramik

14 14 P Proportionalitäts- grenze E Elastizitätsgrenze S Streckgrenze B Bruchgrenze Z Zerreißgrenze Stahl mit verschiedenen Wärmebehandlungen plastische Verformung durch Tiefziehen C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Verformungsverhalten - -Diagramme von metallischen Werkstoffen

15 15 C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Verformungsverhalten 1 2

16 16 C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Verformungsverhalten Glasübergangstemperatur Temperatur Elastizitätsmodul Schmelz- temperatur Glastemperatur spröde plastisch verformbar weich Thermoplaste Oberhalb der Glasübergangstemperatur weisen die zuvor spröden Werkstoffe eine Verformungsfähigkeit auf, da die amorphen Strukturen von dem eingefrorenem Zustand im Glas in einen plastischen Zustand übergehen.

17 17 C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Verformungsverhalten Glasübergangstemperatur

18 18 C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Verformungsverhalten Folien oder Folienverbände können über Extrudieren im Blasfolienverfahren, Flachfilmverfahren oder Kalandrieren (Folienziehen über beheizte Walzen) hergestellt werden. Für ein anschließendes Verformen ( zum Beispiel durch Tiefziehen) müssen die Kunststofffolien weich und dehnbar sein. Sie können über Matrizen mittels Druck oder Sog (Unterdruck) zu standfesten Bechern, Schalen etc. verformt werden. plastische Verformung von Kunststoffen


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