Gedächtnisprotokoll zur Klausur Konstruktionswerkstoffe (07.08.2008, Prof. Kieback)
Dauer: 120 min.
Hilfsmittel: Taschenrechner
Fragen:
1. Welche Werkstoffeigenschaften werden von der Idealstruktur (Atombindungen, Gitter), welche von der Realstruktur (Gitterbaufehler, Gefüge) bestimmt? (4 Punkte)
2. Was verstehen Sie unter Kristallerholung und Rekristallisation? Welche technische Bedeutung haben die Verfahren bei der Beeinflussung von Werkstoffeigenschaften? (6 Punkte)
3. Was verstehen Sie unter "Werkstoffermüdung"? Zeichnen sie eine Wöhlerkurve für einen typischen Stahlwerkstoff (z. B. Baustahl). Geben Sie das Verhältnis Dauerfestigkeit zu Zugfestigkeit, sowie die Abbruchlastwechselzahl bei Dauerfestigkeitsuntersuchungen an. (8 Punkte)
4. Nennen Sie mindestens 4 Grundmechanismen der Härtung von Werkstoffen. Geben sie deren Einfluss auf die Eigenschaften des Werkstoffs und die Verarbeitbarkeit an. (6 Punkte)
5. Welche Systematik liegt der Kennzeichnung von Stählen zugrunde? (5 Punkte)
6. Nennen Sie 4 wichtige Legierungselemente für Aluminium und geben Sie deren Wirkung auf die Werkstoffeigenschaften an (jeweils 1 Beispiel). (8 Punkte)
7. Nennen Sie wichtige Eigenschaften von Magnesium, die für den technischen Einsatz von Bedeutung sind. (5 Punkte)
8. Wie erfolgt die Klassifizierung von Titanlegierungen? Welchen Einfluss haben Legierungselemente auf die allotrope Übergangstemperatur (882 °C )? (6 Punkte)
9. Nennen Sie 3 Herstellungsverfahren für metallische Pulver. Nennen Sie weitere Schritte bei der pulvermetallurgischen Herstellung von Bauteilen. Nennen Sie 3 Anwendungen von Sinterwerkstoffen. (10 Punkte)
10. Weshalb ist bei Keramik die Angabe einer mittleren Festigkeit nicht ausreichend? (2 Punkte)
11. Welche wichtigen Entwicklungsziele werden bei metallischen Verbundwerkstoffen verfolgt? (5 Punkte)
Aufgaben:
12. Aufgabe zur thermisch induzierten Ermüdung (5 Punkte) (# exakt wie in der Übung durchgerechnet)
Dickwandige Kraftwerkskomponente: Temperatursprung bei Notabschaltung von 600 °C auf 400 °C. Wie oft kann diese Notabschaltung durchgeführt werden, ohne dass Oberflächenrisse auftreten?
Gegeben: Formel für Temperaturdehnung, Coffin-Manson-Gleichung, [latex] c, \epsilon'_{F}, R_{P0,2}, E, \alpha_{T} [/latex]
13. Aufgabe zur Werkstoffauswahl (8 Punkte)
Gegeben: Szenario und Auswahlfunktionen (M1-M4), konkrete Mindestwerte für die Auswahlfunktionen, Werkstoffschaubild [latex] K_{Ic} [/latex] über [latex] R_{P0,2} [/latex]
a) Zeichnen Sie die Auswahllinien in das Schaubild ein. (# Passende Parallelen waren vorgedruckt.) Welche Werkstoffe kommen für den Einsatz infrage?
b) Bewerten Sie die geeigneten Werkstoffe hinsichtlich Gewicht, Korrosionsverhalten und Kosten.