Archive for November 2011

Kerbwirkung

Kräfte die auf ein Werkstück einwirken, verteilen sich normalerweise gleichmäßig über den Querschnitt, auf den die Kraft jeweils einwirkt. Durch Einkerbungen kommt es zu lokalen Verdichtungen der Kraftlinien, so dass sich die Spannung dort deutlich erhöht. Damit sind diese Stellen deutlich mehr gefährdet, einen Dauerbruch zu erleiden als der Rest des Werkstücks. Um diesen zu vermeiden, muss daher die zulässige Spannung im Kerbbereich berechnet werden. Zu beachten ist, dass praktisch alle Querschnittsveränderungen als Kerben gelten können, wie beispielweise Nuten, Riefen, Schaftübergänge, Wellenabsätze, usw. Das gilt für den mikroskopischen Bereich ebenso wie für den makroskopischen: Die Graphitlamellen in den entsprechenden Sorten Gusseisen wirken beispielsweise ebenso. So erklären sich die charakteristischen Belastungseigenschaften dieser Gusswerkstoffe. Die Auswirkungen von notwendigen Kerben am Werkstück auf die Kraftlinien lassen sich durch geeignete Maßnahmen wie gerundete statt rechtwinkliger Kerben oder Entlastungskerben reduzieren.

Kerbstift

Kerbstifte dienen zur Verbindung von Bauteilen mit geringer Beanspruchung, die nur selten wieder voneinander gelöst werden müssen. Drei Längskerben entlang der Kerbstifte sorgen dafür, dass der Kerbstift sich beim Einschlagen in die Aufnahmebohrung elastisch verformen kann und so eine kraft- und formschlüssige Verbindung herstellt. Aufnahmebohrungen für Kerbstifte lassen sich mit herkömmlichen Spiralbohrern erstellen.

Kerbschlagbiegeversuch

Der Kerbschlagbiegeversuch ist eine Werkstoffprüfung, die Rückschlüsse auf die Zähigkeit eines Werkstoffes erlaubt. Dazu wird zunächst eine Werkstoffprobe mit einer Kerbe versehen, die U- oder V-förmig ist. Diese Probe wird danach so in ein Schlagwerk eingelegt, dass der herabfallende Pendelhammer die Probe genau an der Stelle der Kerbe trifft. Dabei wird die Probe entweder durchschlagen oder stark verformt und vom Hammer durch die Auflage mitgezogen. Der Hammer verliert durch den Kontakt mit der Probe einen Teil seiner kinetischen Energie, der Rest wird durch einen Mitnehmer auf der Seite hinter der Probenauflage anhand des Restausschlags gemessen. Der Schleppzeiger hält also die erreichte Höhe des Pendelhammers fest, so dass aus der Höhendifferenz von Starthöhe und Endhöhe die Schlagarbeit ermittelt werden kann. Ein Anzeigegerät erleichtert die Berechnung durch direkte Anzeige der „verbrauchten“ Arbeit in Joule (J).

Keramische Werkstoffe

Als keramische Werkstoffe bezeichnet man nichtmetallische Werkstoffe anorganischer Zusammensetzung, die aus Keramikpulver gepresst und anschließend zu Rohlingen gebrannt werden. Ihren zahlreichen Vorteilen wie großer Härte, Temperaturbeständigkeit und Verschleißfestigkeit stehen allerdings auch Nachteile gegenüber: Die große Härte und Sprödigkeit macht sie empfindlich gegen Schlageinwirkung. Da sie nicht verformbar sind, können sie keine großen Zugbelastungen tragen. Daher verwendet man sie meist als Bauteile für Sonderaufgaben oder als Hochlast-Bauteil in Kombination mit anderen Werkstoffen, wie beispielsweise bei den keramischen Beschichtungen. Typische Beispiele für diese Kombinationen sind etwa Hochleistungsbremsscheiben aus Keramik oder keramische Lagerschalen für Stahlwalzen. Es gibt unterschiedliche Keramiksorten, die sich je nach Eigenschaften für verschiedene Zwecke einsetzen lassen. Silikatkeramik beispielsweise, auch technisches Porzellan genannt, ist kostengünstig herstellbar und besitzt gute mechanische Eigenschaften. Seine elektrischen Eigenschaften machen die Silikatkeramik zum Standardwerkstoff für viele Zwecke bei denen es auf die Isolatoreigenschaften ankommt. Beispiele sind keramische Heizelemente in elektrischen Heizungen und Isolatoren in Maschinen, Schaltern und Lampen. Weitere Gruppen sind die Oxidkeramik (hier ist vor allem Aluminiumoxid als wichtigster Sinterwerkstoff dieser Gruppe zu nennen), die Nichtoxidkeramik (z.B. Siliziumcarbid und Siliziumnitrid) und die Kohlenstoffkeramik. Letztere umfasst Verbundwerkstoffe aus Keramik auf Carbidbasis und Kohlenstoff. Mit dieser Kombination erreicht man höchste Belastbarkeit bei Zug- und Druckkräften sowie enorme Verschleißfestigkeit.