Archive for June 2012

Metallgefüge (Entstehung)

Das charakteristische Gefüge eines Metalls entsteht durch Kristallisation beim Abkühlen der flüssigen Metallschmelze. Die Geschwindigkeit der Abkühlung und der zeitliche Verlauf der Abkühlung, hat dabei deutliche Auswirkungen auf das entstehende Gefüge. Technisch wird dies beispielsweise beim Härten und Glühen ausgenutzt, um bestimmte Materialeigenschaften herzustellen oder zu verbessern. In der flüssigen Schmelze bewegen sich die einzelnen Metallatome frei umher, bis die Schmelze auf die Erstarrungstemperatur abgekühlt ist. Nun kommt es zur Bildung erster Kristallisationskeime, diese bestehen aus Metallatomen, die sich in charakteristischer Kristallgitterform zusammenfügen. Dabei geben die Metallatome überschüssige kinetische Energie als Wärme an die Umgebung ab. In diesem Stadium kühlt die Schmelze daher zunächst nicht weiter ab. Erst wenn die Kristallisation abgeschlossen ist, kühlt der nun entstandene Metallfestkörper weiter ab. Da das regelmäßige Kristallgitter an vielen Orten in der Schmelze gleichzeitig zu wachsen beginnt, stoßen die einzelnen Kristalle in der verbleibenden Schmelze früher oder später zusammen, und das regelmäßige Kristallgitter wird an diesen Stellen unterbrochen. Im Festkörper lassen sich diese Kontaktflächen später als Kristall- oder Korngrenzen erkennen. Je nach Gehalt an Legierungselementen und Kohlenstoff ist das entstehende Kristallgitter mehr oder weniger regelmäßig, denn die integrierten Atome fremder Elemente können nicht genauso wie die Metallatome in ein einheitliches Gitter integriert werden. Kohlenstoff beispielsweise kann zu einem gewissen Anteil im Metallkristallgitter eingeschlossen werden, ist mehr Kohlenstoff in der Schmelze enthalten, so fällt dieser an den Korngrenzen aus. Daraus entstehen die charakteristischen Strukturen unterschiedlicher Stähle und Gusswerkstoffe.

Metallbindung

In Metallen sind die Elektronen auf der äußersten Schale von den einzelnen Atomen gelöst und bilden eine Art Klebstoff, der die einzelnen Atome fest zusammenhält. Diese frei beweglichen Elektronen sind gleichzeitig der Grund für das gute Stromleitvermögen der Metalle. Im festen Aggregatzustand bewegen sich die Elektronen praktisch zwischen mehreren Atomen hin und her, sie werden sozusagen zwischen den einzelnen Atomen geteilt. Innerhalb des Metalls bildet sich so eine Art Elektronenwolke, die jedoch auf das Metall beschränkt bleibt.

Metallbalgkupplung

Metallbalgkupplungen stellen eine meist kraftschlüssig ausgeführte Verbindung zwischen zwei Wellen her, die drehstarr ist, gleichzeitig aber den Ausgleich von Achs- und Winkelversatz erlaubt. Das Kupplungselement ist dabei spiel- und verschleißfrei, was den größten Vorteil gegenüber Gelenkkupplungen darstellt. Verwendet werden Metallbalgkupplungen daher häufig in der Antriebs- und Automatisierungstechnik, wo es um hochpräzise Positionierung und Positionserfassung geht. Verbunden wird die Kupplung mit den Wellen meist mittels Klemmschrauben und Buchsen. Durch die Geometrie des Balgs wird eine hohe Torsionsfestigkeit erreicht, während durch die Materialauswahl auch hochbelastbare Kupplungen möglich sind, die Kräfte bis zu 4 kNm bei Drehzahlen bis weit über 10.000 U/min übertragen.

Messuhr

Messuhren gehören zu den mechanischen Längenmessgeräten. Sie zeigen den Messwert entweder auf einer Strichskala oder als Digitalwert an, wobei sie je nach Konstruktionsweise Messbereiche von 1 mm bis 10 mm bieten und üblicherweise einen Skalenteilungswert von 0,01 mm besitzen. Sie können entweder rein mechanisch oder mechanisch-elektronisch konstruiert sein. Elektronische Messuhren bieten den rein mechanischen Varianten gegenüber deutliche Vorteile, da durch die elektronische Verarbeitung der Messdaten weitere Betriebsarten wie Differenzmessung, Nullstellung in jeder Messposition oder die Speicherung von Messwerten möglich sind. Auch der Anschluss an einen Computer zur automatisierten Übermittlung der Messdaten ist hier möglich. Eingesetzt werden Messuhren beispielsweise im Rahmen von Ebenheits- und Rundlaufprüfungen.