Ur- & Umformung at TU München

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2.2 Schmelzpunkte bei reinen Metallen und Legierungen

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2.2 Was sind Liquidustemperatur und Solidustemperatur?

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2.5 Vorteile / Nachteile von Eisenwerkstoffen

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2.5 Legierungselemente und Zusatzstoffe

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2.5 Gusseisen mit Lamellengraphit GJL - Eigenschaften und Anwendungen

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2.5 Gusseisen mit Vermiculargraphit GJV - Eigenschaften und Anwendungen

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2.5 Gusseisen mit Kugelgraphit GJS - Eigenschaften und Anwendungen

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3.1 Hydrostatische Spannung

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3.4 Was ist die Bedeutung der Fließkurve?

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3.4 Welche Versuche werden bei der Ermittlung der Fließkurve verwendet?

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3.4 Was sind die Gründe für unterschiedliche Fließkurven

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3.5 Was ist eine Materialtextur und wie entsteht sie?

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Ur- & Umformung

2.2 Schmelzpunkte bei reinen Metallen und Legierungen
  • reine Metalle besitzen einen festen Schmelzpunkt Ts
  • Legierungen besitzen keinen Schmelzpunkt Ts, sondern ein Erstarrungsintervall

Ur- & Umformung

2.2 Was sind Liquidustemperatur und Solidustemperatur?
  • Liquidustemperatur Tliq: Temperatur, bei der die Erstarrung beginnt (1. Knickpunkt der Abkühlungskurve)
  • Solidustemperatur Tsol: Temperatur, bei der die Erstarrung vollständig abgeschlossen ist (2. Knickpunkt der Abkühlungskurve)

Ur- & Umformung

2.5 Vorteile / Nachteile von Eisenwerkstoffen
Vorteile:
  • gute mechanische Eigenschaften; gezielt einstellbar
  • Preiswert
  • gute Verarbeitbarkeit
Nachteile:
  • hohe Dichte
  • korrosionsanfällig

Ur- & Umformung

2.5 Legierungselemente und Zusatzstoffe
Kohlenstoff (C):
  • Hauptlegierungselement, bestimmt die mechanischen Grundeigenschaften
  • Eutektikum mit Eisen bei 4,3% C und 1153°C
  • Ausscheidung als Graphit oder Eisencarbid Fe3C
Silizium (Si):
  • Fördert die graue Erstarrung des Gusseisens (stabiles System)
  • Verschiebt Eutektikum zu geringeren C-Gehalten (~ 3,6%)
Zusatzstoff: Magnesium (Mg):
  • Herabsetzung der Oberflächenspannung des Graphits
  • Ermöglicht sphärolithische Erstarrung des Kohlenstoffs (Kugelgraphit)
  • Zusätzlich Reaktion mit O2 und S2 in der Schmelze

Ur- & Umformung

2.5 Gusseisen mit Lamellengraphit GJL - Eigenschaften und Anwendungen
Eigenschaften: 
  • Sehr gut gießbar 
  • Hohe Schwingungsdämpfung 
  • Gute Wärmeleitfähigkeit 
  • Gute Druckfestigkeit 
  • Geringe Kerbempfindlichkeit 
  • Gut zerspanbar(Lamellen wirken spanbrechend und schmierend) 
  • Sehr preiswert
Anwendungen: 
  • Für Anwendungen mit geringeren Festigkeitsanforderung 
  • Bei hohen Anforderungen an Dämpfungs-und Wärmeleiteigenschaften 
  • Sehr gut geeignet z.B. für Maschinenbetten oder Großmotoren

Ur- & Umformung

2.5 Gusseisen mit Vermiculargraphit GJV - Eigenschaften und Anwendungen
Eigenschaften: 
  • Gute mechanische Eigenschaften(besser als GJL) 
  • Gute Wärmeleitung (besser als GJS) 
  • Gute Dämpfung (besser als GJS) 
  • Kompromiss aus den Eigenschaftenvon GJS und GJL 
Anwendungsbeispiel: 
  • Zylinder-Kurbelgehäuse für PKW 
  • Dieselmotoren für Schiffe und Nutz-fahrzeuge

Ur- & Umformung

2.5 Gusseisen mit Kugelgraphit GJS - Eigenschaften und Anwendungen
Eigenschaften: 
  • Mittlere bis hohe Festigkeiten 
  • Gut gießbar 
  • Ausreichende bis sehr gute Zähigkeit 
  • 10% leichter als Stahl (ca. 7,1 g/cm³) 
  • Verschleißfestigkeit, Korrosionswiderstand und Zunderbeständigkeit besser als bei GJL
  • Preiswert
Anwendungen mit erhöhten mechanischen Anforderungen: 
  • Rohre für Gas-und Wasserleitungen
  • Kurbel-, Nockenwellen 
  • Fahrwerksteile 
  • Tiefziehwerkzeuge

Ur- & Umformung

3.1 Hydrostatische Spannung
Ein Metall, das einem hydrostatischen Spannungszustand ausgesetzt ist, verformt sich nicht plastisch. Allerdings wächst die Bruchfestigkeit von Metallen mit zunehmendem hydrostatischem Druck,

Ur- & Umformung

3.4 Was ist die Bedeutung der Fließkurve?
  • Abbildung der Fließspannung nach einer plastischen Umformung
  • Bewertung des Umformvermögens von Metallen
  • Beschreibung des Verfestigungsverhaltens

Ur- & Umformung

3.4 Welche Versuche werden bei der Ermittlung der Fließkurve verwendet?
  • Zugversuch 
  • Stauchversuch
        - Zylinderstauchversuch 
        - Kegelstauchversuch 
        - Flachstauchversuch 
  • Torsionsversuch 
  • Biegeversuch 
  • Bulge Versuch (Hydraulischer Tiefungsversuch)

Ur- & Umformung

3.4 Was sind die Gründe für unterschiedliche Fließkurven
  • Spannungszustand
  • Messungenauigkeiten bei der Aufnahme
  • Anisotropie - Werkstoff ist nicht homogen
  • Temperatureinflüsse
  • Reibungseinflüsse

Ur- & Umformung

3.5 Was ist eine Materialtextur und wie entsteht sie?
  • Orientierung der Körner in eine Vorzugsrichtung (Textur)
  • Entstehung beim Gießen oder während der Weiterverarbeitung
  • Richtungsabhängigkeit der elastischen und plastischen Werkstoffkennwerte (z.B. Fließspannung, E-Modul, Zugfestigkeit etc.)

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