Fachwörter-Lexikon
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Faserverbundwerkstoffe
Faserverbundwerkstoffe für hochfeste Komponenten. Für die Auswahl der Fasern sind neben der Zugfestigkeit auch andere Eigenschaften wie Dichte, Temperaturbeständigkeit und letztlich auch der Preis entscheidend. Die Fasern werden häufig selbst einer Oberflächenbehandlung unterzogen, um die Benetzung durch den Matrixwerkstoff zu sichern, Reaktionen zwischen Faser und Matrix (z.B. flüssiges Metall) zu verhindern oder die Fasern während der Weiterverarbeitung zu schützen. Nach der Lage der Fasern unterscheidet man Unidirektional (UD), d.h. die Fasern liegen parallel zueinander (z.B. Rovings (Stränge), Bänder, Bidirektional (BD), d.h. die Fasern liegen im rechten Winkel zueinander (z.B. Gewebe), Multidirektional (MD), d.h. die Fasern besitzen keine Vorzugsrichtung (Fasermatten aus Schnittfasern). UD-verstärkte Werkstoffe besitzen nur in Faserrichtung hohe Zugfestigkeiten. In Querrichtung ist die Festigkeit hingegen deutlich geringer, d.h. die Werkstoffeigenschaften sind stark anisotrop (richtungsabhängig).
Die bedeutendste Gruppe der Faserverbundwerkstoffe sind die faserverstärkten Kunststoffe, die eine geringe Dichte mit einer hohen, den unlegierten Stählen vergleichbaren, Festigkeit und einem hohem Elastizitätsmodul (hohe Steifigkeit bei geeigneter Konstruktion) kombinieren. Die einzelne Glasfaser ist 10 μm bis 100 μm dick und zur besseren Handhabung in Strängen mit mehreren tausend Einzelfasern zusammengefasst oder zu Matten, Gewebe und Vliesen verarbeitet. Für besondere Anforderungen, z.B. im Flugzeugbau und der Raumfahrt, werden auch Fasern aus Kohlenstoff, hochfesten und leichten Metallen oder Keramik eingesetzt. Als Bindung dient meistens duroplastischer Kunststoff sowie in geringem Umfang Leichtmetalle.
Kupfer
Kupfer (Cu) ist ein rötliches Metall mit der Ordnungszahl 29 im Periodensystem der Elemente. Sein Schmelzpunkt liegt bei 1083 °C und der Verdampfungspunkt bei 2567 °C. Es zählt zu den Bundmetallen. Im Periodensystem der Elemente steht es in derselben Gruppe wie das Silber und das Gold und hat daher eine chemische Ähnlichkeit zu diesen Edelmetallen (Redoxpotential von +0,34 Volt). Es liegt mit einem Massenanteil von 0,01 % in geringen Mengen in der Erdhülle vor, kommt nicht in gediegener Form vor und ist dadurch relativ teuer. Mit einer Dichte von 8,92 g/cm3 zählt es zu den Schwermetallen. Im auskristallisierten Zustand weist es ein kubisch flächenzentriertes Kristallgitter (kfz) auf. Dadurch zählt es zu den duktilen und leicht verformbaren Werkstoffen.
Sinterschmieden
Sinterteile aus legierten Stahlpulvern (Vorformen) werden in einem Schmiedewerkzeug in ihre Endform gebracht. Vorteil zu vergossenen Teilen: ein feineres und nach allen Richtungen weitgehend gleichmäßiges Gefüges und gleichmäßige Verteilung der Legierungselemente bei einem Porenraum unter 1 % besserert die mechanische Eigenschaften.