Mechanische Eigenschaften und Bearbeitung von Metallen und Legierungen / Amit Bhaduri (2018)

 

 

 

 

 

 

 

KURZER INHALT

Teil I – Mechanische Eigenschaften von Metallen und Legierungen

1 Spannung

  • Einführung
    • Beschreibung von Stress an einem Punkt
  • Beanspruchung
    • True versus Engineering Strain
    • Vorteile von True Strain gegenüber Engineering Strain
    • Poisson-Verhältnis und Volumendehnung
  • Konventionelle und echte Belastungen
    • Beziehung zwischen echten und technischen Spannungen während der plastischen Verformung
  • Elastische Spannungs-Dehnungs-Beziehungen
    • Dreidimensionaler Stresszustand
  • Elemente der plastischen Verformung
    • Beziehung zwischen Hauptnormal- und Schubspannungen
    • Mohrs Stresszirkel
    • Unterhose
    • Partnerschaften
    • Kaltverfestigung
    • Stapelfehler
    • Stärkungsmethoden
    • Sphärische und abweichende Spannungskomponenten
    • Ergiebigkeitskriterien für duktile Metalle
    • Oktaedrische Schubspannung und Schubdehnung
    • Invarianten von Stress und Belastung
    • Levy-Mises-Gleichungen für ideale plastische Festkörper
    • Ergiebigkeitskriterien unter ebenen Dehnungen
  • Arten der Zugspannungs-Dehnungs-Kurve
    • Typ I: Elastisches Verhalten
    • Typ I: Elastisches Verhalten
    • Typ I: Elastisches Verhalten
    • Typ I: Elastisches Verhalten
    • Typ I: Elastisches Verhalten
  • Lineare elastische Eigenschaften
    • Elastizitätsmodul
    • Proportionale und elastische Grenze
    • Belastbarkeit und Belastbarkeitsmodul
  • Nichtlineare elastische Eigenschaften
    • Sekanten- und Tangentenmodul
    • Elastomer- oder Gummielastizität
    • Elastische Belastbarkeit oder Belastbarkeit
  • Unelastische Eigenschaften
    • Streckgrenze
    • Ultimative und wahre Zugfestigkeit
    • Duktilität
    • Bruchfestigkeit und wahre Bruchfestigkeit
    • Zähigkeit
  • Einfluss der Temperatur auf die Zugeigenschaften
    • Einfluss der Temperatur auf die Spannungs-Dehnungs-Kurve von Flussstahl
  • Dehnungsrate
    • Zusammenhang zwischen Fließspannung und Dehnungsrate
    • Superplastizität
    • Einfluss der Dehnungsrate auf die Spannung – Dehnungskurve von Flussstahl
  • Prüfung der Maschine
    • Einfluss der Prüfmaschine auf Dehnung und Dehnungsrate
  • Kerbzugtest
  • Zugbruch
  • Gelöste Probleme

2 Kompression

  • Einführung
  • Standardprobe
  • Elastischer Bereich
  • Kunststoffsortiment
    • Stress und Belastung
    • Dehnungsrate
    • Brüchige Materialien
    • Duktile Materialien
  • Bauschinger-Effekt
  • Vorteile des Kompressions-Überspannungs-Tests
  • Probleme beim Kompressionstest
    • Knicken
    • Fass
  • Druckversagen von Materialien
  • Gelöste Probleme

3 Härte

  • Einführung
  • Härteklassifizierung
  • Vorsichtsmaßnahmen zur Vermeidung fehlerhafter Härtemessungen
  • Mohs’ Härteskala
  • Feilenhärtetest
  • Brinell-Härte
    • Prüfprinzip
    • Ableitung für BHN
    • Eindringkörper, Ladungen und Ladezeiten
    • Testmethode
    • Anomales Verhalten
    • Vorteile und Nachteile
  • Meyer-Härte
    • Meyers Gesetz
    • Lastempfindlichkeit
    • Einfluss von P/D2
  • Rockwell-Härte
    • Prüfprinzip
    • Ladungen
    • Eindringkörper
    • Direkt ablesbare Härteskala
    • Härteskala
    • Testmethode
    • Vorteile
  • Rockwell Oberflächenhärte
    • Funktionsprinzip
    • Oberflächenhärteskala
    • Vor-und Nachteile
  • Vickers-Härte
    • Eindringkörper und Lasten.
    • Funktionsprinzip
    • VHN versus BHN
    • Betriebsmethode
    • Mindestdicke der Teststrecke
    • Anomales Verhalten
    • Vorteile und Nachteile
  • Typ I: Elastisches Verhalten
    • Penetratoren und Lasten
    • Funktionsprinzip
    • Vorteile und Nachteile
  • Monotronhärte
    • Eindringkörper und Härteskalen
    • Funktionsprinzip
    • Vorteile und Nachteile
  • Shore-Skleoskop-Härte
    • Prüfprinzip
    • Massenwirkung des Teststücks
    • Vorteile
  • Poldi Schlaghärte
    • Prüfprinzip
    • Verwendung der mitgelieferten Tabelle zur Bestimmung von BHN
    • Vorteile und Nachteile
  • Die Herbert Pendelhärte
    • Zeittest
    • Waagentest
    • Zeitverfestigungstest
    • Verfestigungstest im Maßstab
  • Nanohärte
    • Eindringkörper
    • Herleitung der Berkovich-Härte
    • Bestimmung der Kontakttiefe der Eindringtiefe
    • Korrektur der Maschinenkonformität
    • Eindringkörperformfunktion
    • Fehler aufgrund von Stapeln
    • Martens-Härte
  • Beziehung zur Fließkurve und Vorhersage der Zugeigenschaften
  • Gelöste Probleme

4 Biegen

  • Einführung
  • Pures Biegen
    • Biegespannungen und Biegeformel
    • Experimentelle Methode
  • Balkendesign in reiner Biegung
  • Lineares elastisches Verhalten
    • Wichtige Variablen, die den Bruchmodul beeinflussen
    • Elastizitätsmodul
  • Nachgeben
    • Diskontinuierlicher Ertrag und Formfaktor
  • Nichtlineare Spannungs-Dehnungs-Beziehungen
  • Schubspannungen in elastisch gebogenen Trägern
  • Gelöste Probleme

5 Torsion – reine Scherung

  • Einführung
  • Stress- und Belastungszustand
    • Scherdehnung
    • Zusammenhang zwischen Schermodul „G“ und Elastizitätsmodul „E“
  • Zusammenhang zwischen Schubdehnung und Verdrehwinkel
  • Torsionsspannungen im elastischen Bereich
    • Beziehung zwischen Drehmoment, Schubmodul und Verdrehwinkel
    • Berechnung des Drehmoments in praktischen Anwendungen
    • Polares Trägheitsmoment, Schubspannung und Verdrehwinkel
    • Dünnwandiges Rohr mit beliebigem Querschnitt
  • Torsionsspannungen für plastische Dehnungen
  • Materialverhalten bei Torsion
    • Ausrüstung testen
    • Probe
  • Elastische Eigenschaften
    • Schubmodul und Torsionsproportionalgrenze
    • Torsionsmodul der elastischen Belastbarkeit
  • Unelastische Eigenschaften
    • Torsionsstreckgrenze
    • Ultimative Torsionsscherfestigkeit oder Bruchmodul
    • Duktilität
  • Torsionstest versus Spannungstest
    • Vergleich in Bezug auf Spannungs- und Dehnungszustand
    • Vergleich des duktilen Verhaltens
    • Torsionsschubspannungs-Dehnungs-Diagramm aus der Zugfließkurve
  • Versagen unter Torsion
  • Gelöstes Problem

6 Stoßbelastung

  • Dynamische Belastung und Sprödbruch
    • Faktoren, die für sprödes Verhalten verantwortlich sind
  • Kerbschlagbiegeversuche
    • Pendelschlagtest mit einem Schlag
  • Berechnung von Energiebeziehungen
    • Korrektur für Energieverluste
  • Schlageigenschaften
    • Übergangstemperaturkurven
    • Verschiedene Kriterien der Übergangstemperatur
  • Metallurgische Faktoren, die die Schlageigenschaften beeinflussen
    • Versprödung beim Tempern
  • Instrumentierter Charpy-Schlagtest
  • Zusätzliche groß angelegte Bruchtestmethoden
    • Explosions-Riss-Starter-Test
    • Typ I: Elastisches Verhalten
    • Robertson Riss-Arrest-Test
    • Typ I: Elastisches Verhalten
  • Typ I: Elastisches Verhalten
    • Designphilosophie mit FAD
  • Gelöste Probleme

7 Kriechen und Stressruptur

  • Langzeitbelastung bei hoher Temperatur
  • Die Kriechkurve
  • Dehnung-Zeit-Beziehungen
  • Kriechrate-Stress-Temperatur-Beziehungen
  • Steady-State-Kriechen
    • Einfluss der Korngröße
    • Aktivierungsenergie
  • Kriechverformungsmechanismen
    • Verrenkungskriechen oder Klettern – Gleitkriechen
    • Diffusionskriechen
    • Korngrenzengleiten
  • Karte des Verformungsmechanismus
  • Der Stress-Rupture-Test
  • Konzept der ECT und Elevated-Temperature Fracture
    • Keilförmige Risse und runde oder elliptische Hohlräume
  • Präsentation von technischen Kriechdaten
    • Vorhersage der Kriechfestigkeit
    • Vorhersage der Kriechbruchfestigkeit
  • Parametermethoden zur Vorhersage von Langzeiteigenschaften
    • Larson-Miller-Parameter
    • Orr–Sherby–Dorn-Parameter
    • Manson-Haferd-Parameter
    • Goldhoff-Sherby-Parameter
    • Einschränkungen der Parametermethoden
  • Stress-Entspannung
    • Step-Down-Kriechtest
  • Materialien für den Hochtemperatureinsatz
    • Regeln zur Entwicklung von Kriechresistenz
  • Kriechen unter mehrachsigen Spannungen
  • Einzugskriechen
    • Methode zur Ermittlung der Kriechkurve mit dem Rockwell-Härteprüfgerät
  • Gelöste Probleme

8 Ermüdung

  • Ermüdungsfehler
  • Typ I: Elastisches Verhalten
  • Typ I: Elastisches Verhalten
  • Typ I: Elastisches Verhalten
    • Typ I: Elastisches Verhalten
  • Typ I: Elastisches Verhalten
  • Typ I: Elastisches Verhalten
    • Ermüdungsriss-Wachstumsrate
  • Typ I: Elastisches Verhalten
  • Typ I: Elastisches Verhalten
    • Typ I: Elastisches Verhalten, Typ I: Elastisches Verhalten
    • Typ I: Elastisches Verhalten
  • Typ I: Elastisches Verhalten
  • Typ I: Elastisches Verhalten
  • Typ I: Elastisches Verhalten
    • Typ I: Elastisches Verhalten
    • Oberflächeneigenschaften und -behandlung
    • Oberflächeneigenspannung und -behandlung
    • Metallurgische Prozesse, die der Ermüdung schaden
  • Auswirkung metallurgischer Variablen
  • Häufigkeit von Stress Cycling
  • Temperatureffekt
    • Niedrige Temperatur
    • Hohe Temperatur
    • Thermische Ermüdung
  • Chemische Effekte
  • Zyklische spannungsgesteuerte Ermüdung
    • Low-Cycle-Ermüdung
    • Dehnungs-Lebensdauer-Gleichung und -Kurve
  • Kriech-Ermüdungs-Wechselwirkung
  • Tests mit zunehmender Amplitude
    • Stufentest
    • Prot-Test
  • Gelöste Probleme

9 Fraktur

  • Einführung
  • Theoretische Kohäsionsfestigkeit
  • Inglis Analyse des Stresskonzentrationsfaktors
  • Auswirkungen von Notch
  • Charakteristische Merkmale des Bruchprozesses
    • Energie zum Bruch
    • Makroskopischer Frakturmodus
    • Mikroskopischer Frakturmodus oder Fraktographie
  • Griffith Theorie des Sprödbruchs
    • Anwendbarkeit der Griffith-Theorie
    • Modifikation der Griffith-Theorie
  • Energiefreisetzungsrate bei elastischer Dehnung
  • Stressintensitätsfaktor
    • Unterschiedliche Rissoberflächenverschiebungen
    • Zusammenhang zwischen Energiefreisetzungsrate und Stressintensitätsfaktor
    • Bruchzähigkeit
  • Kunststoffzone an der Rissspitze
    • Effektiver Stressintensitätsfaktor
  • Bruchzähigkeit: Flächenspannung versus Flächendehnung
  • Plane-Strain-Bruchzähigkeit (KIC) Testen
    • Probengröße, Konfigurationen, und Vorbereitung
    • Prüfen, Interpretation des Ergebnisses und Berechnung von (KIC)
    • KC von kIC
  • Designphilosophie mit Bruchzähigkeit
  • Gelöste Probleme

Teil II – Mechanische Bearbeitung von Metallen und Legierungen

10 Grundlagen der mechanischen Bearbeitung

  • Klassifizierung mechanischer Umformprozesse
    • Ziele der mechanischen Bearbeitung
    • Verschiedene Umformverfahren
  • Temperatur und Dehnungsrate
    • Kaltbearbeitungs-Glühzyklus
    • Temperaturgrenzen für die Warmumformung
    • Warmumformung versus Kaltumformung
    • Warmes Arbeiten
    • Temperaturänderung während der Arbeit
    • Belastungsrateneffekte
    • Wahl des zulässigen Warmarbeitstemperaturbereichs
  • Reibung
    • Coulombsches Gleitreibungsgesetz
    • Scherreibungsfaktor
    • Reibungsmessung
    • Reibungsmessung
    • Reibungsmessung
  • Reibungsmessung
    • Reibungsmessung
    • Reibungsmessung
    • Reibungsmessung
  • Reibungsmessung
    • Reibungsmessung
    • Reibungsmessung
    • Reibungsmessung
    • Reibungsmessung
    • Finite-Elemente-Methode
  • Reibungsmessung
  • Reibungsmessung
  • Gelöste Probleme

11 Schmieden

  • Reibungsmessung
  • Reibungsmessung
  • Reibungsmessung
    • Reibungsmessung
    • Reibungsmessung
  • Reibungsmessung
  • Reibungsmessung
    • Reibungsmessung
    • Reibungsmessung
    • Reibungsmessung
    • Reibungsmessung
    • Reibungsmessung
  • Reibungsmessung
  • Reibungsmessung
    • Reibungsmessung
    • Reibungsmessung
    • Reibungsmessung
    • Reibungsmessung
  • Reibungsmessung
    • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
  • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
    • Reibungsmessung
    • Reibungsmessung
    • Reibungsmessung
    • Reibungsmessung
  • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
  • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
  • Gelöste Probleme

12 Rollen

  • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
    • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
    • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
    • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
  • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
    • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
    • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
    • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
    • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
    • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
    • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
  • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
    • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
    • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
  • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
    • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
    • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
  • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
  • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
    • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
    • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
    • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
  • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
    • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
    • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
  • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
    • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
  • Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
    Streifendicke auf der neutralen Ebene und ihre Lage
  • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
    • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
    • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
    • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
    • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
    • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
    • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
    • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
  • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
    • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
    • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
    • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
    • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
    • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
  • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens, Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
    • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
    • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
  • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
  • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
  • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
  • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
  • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
    • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
    • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
    • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
    • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
    • Bland- und Ford-Theorie des Kaltwalzens
  • Herstellung von Rohren und Leitungen
    • Herstellung von nahtlosen Rohren und Rohren durch Warmwalzen
  • Gelöste Probleme

13 Extrusion

  • Einführung
    • Vergleich mit Rollen
  • Zwei grundlegende Extrusionsmethoden
    • Direkte versus indirekte Extrusion
  • Extrusionsanlagen
    • Extrusionsdüsen
  • Metallfluss während der Extrusion
  • Faktoren, die die Extrusion beeinflussen
  • Schätzung der Extrusionslast
    • Matrize öffnen, Indirekte und hydrostatische Extrusionen
    • Direkte Extrusion durch konisch konvergierende Düse
    • Direkte Extrusion durch quadratische Düse
    • Auswahl der richtigen Gleichung für Ram-Last und -Beanspruchung
  • Dehnungsrate in der Extrusion
  • Extrusionsfehler
  • Schlagextrusion
  • Hydrostatische Extrusion
    • Grundlegender Unterschied zwischen hydrostatischer und konventioneller Extrusion
    • Konventionelle hydrostatische Extrusion
    • Hydrostatische Differenzdruck-Extrusion
    • Vorteile der hydrostatischen Extrusion
    • Nachteile der hydrostatischen Extrusion
  • Herstellung von nahtlosen Rohren durch Extrusion
    • Extrusion von Kabelummantelungen
  • Anwendung des Slip-Line-Feldes auf stationäre Bewegung
    • 50% Reibungsfreie Extrusion mit ebener Dehnung
    • 2/3 Reibungsfreie Extrusion mit ebener Dehnung
  • Upper-Bound-Lösung für die reibungsfreie Extrusion mit ebener Dehnung
  • Gelöste Probleme

14 Zeichnung: Flachband, Rundstab und Rohr

  • Einführung
  • Streifenziehen durch keilförmige Matrizen
    • Zugspannung mit Reibung
    • Reibungsloser idealer Ziehstress
    • Maximale Flächenreduzierung in einem Durchgang mit und ohne Reibung
    • Ziehspannung für kaltverfestigende Streifen
  • Ziehspannung des Bandes durch zylindrische Matrizen
  • Behandlungen von Arbeitsmetall vor dem Ziehen
  • Zeichengeräte
    • Konische konvergierende Matrize
  • Ziehen von Stab und Draht
    • Ziehen von Last und Leistung mit Reibung und Rückenspannung
    • Reibungsloser idealer Ziehstress
    • Maximale Reduzierung der Fläche in einem einzigen Durchgang
    • Redundante Verformung
    • Ziehspannung versus Düsenkegelwinkel: Optimaler Kegelwinkel, Tote Zone und Rasieren
  • Rohrzeichnung
    • Close-Pass-Plug-Ziehspannung und -Last
    • Dornziehspannung bei engem Durchgang
    • Maximale Reduzierung der Fläche in einem einzigen Durchgang
    • Rohruntergang
    • Gleichgewichtszustand der auf einen schwimmenden Stecker wirkenden Kräfte
  • Anwendung des Slip-Line-Feldes auf das Streifenziehen
  • Upper-bound-Lösung für das Streifenziehen
  • Gelöste Probleme

15 Tiefziehen

  • Grundlagen des Tiefziehens
    • Spannungen und Verformungen in einem tiefgezogenen Becher
  • Tiefziehlast
    • Ableitung des mathematischen Ausdrucks
  • Formbarkeit
    • Belastungsverteilung
    • Maximale Dehnungsstufen: Das Grenzformänderungsdiagramm
  • Tiefziehfähigkeit
    • Kunststoff-Dehnungsverhältnis
    • Zeichnungsverhältnis
  • Auswirkungen von Prozess- und Materialvariablen
    • Auswirkung des Zeichnungsverhältnisses
    • Radien von Matrize und Stempel
    • Stanz-zu-Die-Abstand
    • Zeichengeschwindigkeit
    • Zeichengeschwindigkeit
    • Zeichengeschwindigkeit
    • Zeichengeschwindigkeit
  • Zeichengeschwindigkeit
    • Zeichengeschwindigkeit
    • Zeichengeschwindigkeit
    • Zeichengeschwindigkeit
    • Zeichengeschwindigkeit
    • Zeichengeschwindigkeit
    • Zeichengeschwindigkeit
  • Zeichengeschwindigkeit
  • Gelöste Probleme

16 Zeichengeschwindigkeit

  • Einführung
  • Zeichengeschwindigkeit
    • Zeichengeschwindigkeit
  • Zeichengeschwindigkeit
    • Zeichengeschwindigkeit
    • Kontakt oder eingeschränkte Technik
  • Elektromagnetisches Umformen
  • Elektrohydraulische Umformung
  • Schmieden mit hoher Energierate
  • Andere HERF-Methoden
  • Gelöste Probleme

VORSCHAU