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
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- 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