Werkstoffprüfung
Die Werkstoffprüfung untersucht das Verhalten von Werkstoffen unter verschiedenen Beanspruchungen. Insbesondere werden der Zusammenhang zwischen den wirkenden Kräften und die daraus resultierenden Verformung sowie die Grenzbeanspruchungen, die zum Versagen der Bauteile führen, betrachtet. Um die mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe möglichst präzise zu charakterisieren, existieren eine Reihe von genormten Prüfverfahren.
Klassische Prüfverfahren, mit denen das Verhalten und die Werkstoffkenngrößen von genormten Werkstoffproben unter mechanischer Beanspruchung ermittelt werden.
Zugversuche und Härtetests nach Brinell; Aufnahme von Spannungs-Dehnungs-Diagrammen
Lerninhalte/Übungen
- Zugversuche
- Aufnahme von Spannungs-Dehnungs-Diagrammen
- Druckversuche
- Härteprüfung nach Brinell
- zusammen mit dem Zubehör
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Direkte Erzeugung von Zug- und Druckkräften
Lerninhalte/Übungen
- zusammen mit dem Zubehör
- Zugversuch
- Druckversuch
- Härteprüfung nach Brinell
- Biegeversuch
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Beobachtung und Bestimmung des Übergangs von elastischer zu plastischer Verformung
Lerninhalte/Übungen
- Belastung eines Trägers mit einer Punktlast
- Aufnahme eines Kraft-Verlängerungs-Diagramms und Bestimmung des nichtlinearen Verhaltens
- Vergleich der Belastungs- und Entlastungskurve
- Nachweis der Ungültigkeit des Superpositionsprinzips im plastischen Bereich
Belastungsversuche an Bauteilen aus Stahlbau und Bauingenieurwesen; Größe erlaubt Messungen an realen Bauteilen
Lerninhalte/Übungen
- zusammen mit Zubehör
- Biegeversuche
- Belastungsversuche
- Druckversuche
Der Kerbschlagbiegeversuch ist ein Verfahren mit schlagartiger Beanspruchung und eignet sich vorwiegend für die Feststellung der Trennbruchneigung bzw. Zähigkeitseigenschaft eines Werkstoffes.
klassischer Kerbschlagbiegeversuch nach dem Charpy-Prinzip; Proben mit unterschiedlichen Querschnitten und Werkstoffen
Lerninhalte/Übungen
- Bestimmung der Kerbschlagarbeit
- Bestimmung der Kerbschlagzähigkeit
- Beurteilung der Bruchflächengestalt
- Aufnahme eines Kerbschlagarbeit-Temperatur-Diagramms
- Einfluss der Kerbform, des Werkstoffs und der Probentemperatur auf die Kerbschlagarbeit
Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy mit erhöhtem Arbeitsvermögen
Lerninhalte/Übungen
- Bestimmung der Kerbschlagarbeit
- Bestimmung der Kerbschlagzähigkeit
- Beurteilung der Bruchflächengestalt
- Aufnahme eines Kerbschlagarbeit-Temperatur-Diagramms
- Einfluss der Kerbform, des Werkstoffs und der Probentemperatur auf die Kerbschlagarbeit
Die im Torsionsversuch ermittelte Torsionsfestigkeit gilt als Orientierung für die Beanspruchbarkeit des Werkstoffs. Angewandt wird dieses Verfahren bei Wellen, Achsen, Drähten und Federn sowie zur Beurteilung des Zähigkeitsverhaltens von Werkzeugstählen.
Fundamentale Experimente zur Torsionsbeanspruchung
Lerninhalte/Übungen
- Torsionsversuche mit unterschiedlichen Werkstoffen und Belastung bis zum Probenbruch
- Bestimmung der Verdrehfestigkeit
- Aufnahme des Verdrehmoment-Verdrehwinkel-Diagramms
- Einfluss von
- Probenwerkstoff
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- Probenwerkstoff
Klassischer Versuch aus der Werkstoffprüfung; vier unterschiedliche Prüfgeschwindigkeiten
Lerninhalte/Übungen
- Torsionsversuche mit unterschiedlichen Werkstoffen und Belastung bis zum Probenbruch
- Bestimmung der Verdrehfestigkeit
- Aufnahme des Verdrehmoment-Verdrehwinkel-Diagramms
- Ermittlung des elastischen Bereichs
- Einfluss von Probenwerkstoff
Die Materialermüdung beschreibt einen langsam voranschreitenden Schädigungsprozess in einem Werkstoff unter Umgebungseinflüssen wie z.B. wechselnder mechanischer Belastung oder wechselnder Temperatur.
Dauerfestigkeit von Stäben unter Biegewechselbeanspruchung; Wöhler-Diagramm
Lerninhalte/Übungen
- Dauerfestigkeit von Stäben unter Biegewechselbeanspruchung
- Einfluss verschiedener Ausrundungsradien und Oberflächengüten auf die Dauerfestigkeit
- Wöhler-Diagramm
Demonstration typischer Phänomene bei Kriechvorgängen an verschiedenen Werkstoffen
Lerninhalte/Übungen
- Kriechvorgänge in Proben aus unterschiedlichen Werkstoffen
- Aufnahme des Dehnungs-Zeit-Diagramms (Zeitdehnlinie)
- Einfluss von Temperatur und Belastung auf das Kriechen
- Belastung und Relaxation bei Kunststoffen
Die Anwendung der Tribologie in der Technik dient zur Untersuchung von Reibung, Verschleiß und Schmierung. Verschleißvorgänge werden mit Hilfe eines sogenannten tribologischen Systems analysiert und durch „systembezogene“ Verlustgrößen beschrieben.
Korrosion bezeichnet die Reaktion eines metallischen Werkstoffes mit seiner Umgebung, die eine messbare Veränderung des Werkstoffes bewirkt. Dieses kann zu einer Beeinträchtigung der Funktion eines metallischen Bauteils oder eines ganzen Systems führen.
modulares Versuchssystem zur Gleit- und Rollreibung
Lerninhalte/Übungen
- zusammen mit den Versuchsgeräten TM 260.01 bis TM 260.06
- Wälzreibung von zwei Scheiben mit Schlupf
- elasto-hydrodynamisches Verhalten (EHD-Theorie) Rollreibung einer Kugel gegen eine ebene Fläche
- Verschleißprüfung: Stift gegen Scheibe
- Verschleißprüfung: Reibradversuch
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Schlupfkräfte zweier aufeinander reibender Räder
Lerninhalte/Übungen
- zusammen mit der Antriebseinheit
- Bestimmung der Reibungskräfte in Abhängigkeit von Belastungen, Schmierung und Betriebsdrehzahl
- Einfluss des Schlupfes auf die Reibungskraft
- Ermittlung des Reibungskoeffizienten
Untersuchung der Form und Dicke von Schmierfilmen
Lerninhalte/Übungen
- zusammen mit der Antriebseinheit
- Bestimmung der Schmierfilmdicke im Berührungspunkt einer Kugel mit einer ebenen Fläche – Vergleich mit theoretischem Wert
- Untersuchung des Einflusses von Belastung und Drehzahl auf die Schmierfilmdicke
Verschleißuntersuchungen bei Reibpaarungen mit Flächenberührung
Lerninhalte/Übungen
- zusammen mit der Antriebseinheit
- Reibungskräfte bei unterschiedlicher Reibpaarung und Belastungen
- Reibungskräfte bei unterschiedlicher Schmierung
- Reibungskräfte bei unterschiedlicher Relativgeschwindigkeit der Reibpartnern
- Verschleiß bei unterschiedlichen Reibparametern und Schmierungszuständen
Unterschiede von Haft- und Gleitreibung, Instabilität
Lerninhalte/Übungen
- zusammen mit der Antriebseinheit
- Beobachtung des Übergangs von Haft- zu Gleitreibung
- Einfluss von Schmierung auf die Reibschwingung (Slip-stick-Effekte)
- Einfluss der Kraft zwischen den Reibpartnern auf die Reibschwingung (Slip-stick-Effekt)
- Einfluss der Relativgeschwindigkeit der Reibpartner auf die Reibschwingung (Slip-stick-Effekt)
Verschleißuntersuchung bei Reibpaarungen mit Punktberührung
Lerninhalte/Übungen
- zusammen mit der Antriebseinheit
- Reibungskräfte bei unterschiedlicher Reibpaarung und Belastungen
- Reibungskräfte bei unterschiedlicher Schmierung
- Reibungskräfte bei unterschiedlicher Relativgeschwindigkeit der Reibpartner
- Verschleiß bei unterschiedlichen Reibparametern
Demonstration der Druckverteilung bei hydrodynamischer Schmierung
Lerninhalte/Übungen
- zusammen mit der Antriebseinheit
- Druckverteilung im Gleitlager in Abhängigkeit von der Drehzahl
- Druckverteilung im Gleitlager in Abhängigkeit von der Belastung bzw. Lagerspaltbreite
- Stabilitätsgrenze in Abhängigkeit von der Spaltbreite
Gleitlagerreibung bei unterschiedlichen Lagerwerkstoffen, Vergleich mit Wälzlagerreibung
Lerninhalte/Übungen
- Bestimmung des Reibungsmoments in Gleitlagern bei verschiedenen Reibpaarungen
- Bestimmung des Reibungsmoments an einer Wälzlagerung
- Vergleich zwischen Gleit- und Wälzlagerung
- Grundlagenversuche zur Rotationsdynamik
veranschaulicht das Prinzip hydrodynamischer Schmierung
Lerninhalte/Übungen
- Untersuchung und Visualisierung der Instabilität bei Gleitlagern
- Verlagerung des Wellenzapfens in Abhängigkeit von der Drehzahl
- Druckverteilung im Lager bei konstanter Last und verschiedenen Drehzahlen
- kritische Drehzahl in Abhängigkeit von der Last
- kritische Drehzahl in Abhängigkeit von der Öltemperatur
Grundlagen der hydrodynamischen Schmierung im Versuch erarbeiten
Lerninhalte/Übungen
- technologische Zusammenhänge der hydrodynamischen Schmierung im Versuch erarbeiten
- Reibungsmoment in einem Gleitlager in Abhängigkeit von
- Drehzahl
- Lagerlast
- Schmierstoff und Schmierstofftemperatur
Einfluss von Drehzahl, Lagerspiel und Lagerlast auf die Verschiebung des Lagerzapfens; Wellenzapfen mit unterschiedlichen Durchmessern
Lerninhalte/Übungen
- Ermittlung des Reibungskoeffizienten bei verschiedenen Lasten und Drehzahlen, Vergleich mit Stribeck-Kurven
- Einfluss von Drehzahl, Lagerspiel und Lagerlast auf die Verschiebung der Welle
- Einfluss von Drehzahl, Lagerspiel, Lagerlast und Schmierstoff auf das Reibungsmoment
- Ortskurve der Welle
parallele Untersuchung von verschiedenen Einflussgrößen an unterschiedlichen Metallproben
Lerninhalte/Übungen
- Korrosionsverhalten unterschiedlicher metallischer Werkstoffe (Rost/ Passivierung)
- Bildung von Lokalelementen
- Einfluss des pH-Wertes der Elektrolytlösung
- Einfluss der Salzkonzentration in der Elektrolytlösung
- Sauerstoffkorrosion
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