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 (K_IC) Testen
  • Probengröße, Konfigurationen, und Vorbereitung
  • Prüfen, Interpretation des Ergebnisses und Berechnung von (K_IC)
  • K_C von k_IC
• 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