Samenvatting materiaaltechnologie: 1Ba IIW Uhasselt

H1: MATERIALEN EN PROCESSEN VOLGENS ASHBY

MATERIAALEIGENSCHAPPEN

ALGEMENE EIGENSCHAPPEN

• Massadichtheid of soortelijke massa = massa per eenheid van volume (kg/dm3)
—> 1 ton/m3 = 1 kg/dm3 = 1g/cm3

- eenvoudige vorm: volume berekenen, massa wegen —> massadichtheid berekenen
- algemene methode = methode van Archimedes

gemeten: m1 = massa van het blokje
m2 = massa van het ondergedompeld blokje
gekend: 𝜌v = dichtheid vloeistof
te berekenen: 𝜌 = dichtheid blokje

m1 = 𝜌 V (1)
m2 = 𝜌 V - 𝜌v V (2)

m1 – m2
 uit (1) en (2): V= 𝜌𝑣
(3)

m1
 uit (1) en (3): 𝜌 = 𝜌v m
1 – m2


• kostprijs per eenheid van volume (euro/dm3)
per eenheid van massa (euro/kg)

MECHANISCHE EIGENSCHAPPEN

• elasticiteit = vervormingen die weer verdwijnen wanneer de belasting wordt weggenomen
- gekenmerkt door de elasticiteitsmodulus E

• stijfheid = geeft aan in welke mate een materiaal zich verzet tegen elastische vervorming
• sterkte = weerstand tegen plastische vervormingen
• vloeispanning 𝝈y = weerstand die overwonnen moet worden om een materiaal plastisch te vervormen

wanneer materialen plastisch vervormen, neemt hun weerstand tegen verdere plastische vervorming toe
= koudversteviging

• treksterkte = bij een zekere belasting breekt het materiaal (sterktetoename heeft limiet)
• breuktaaiheid K1C = manier waarop een materiaal breekt
- materialen kunnen niet plastisch vervormd worden; breken bij belasting = bros breken



normaal
niet sterk genoeg (𝜎 y te laag)




niet taai genoeg (K1C te laag)


niet stijf genoeg (E te laag)

,THERMISCHE EIGENSCHAPPEN: de eigenschappen van materialen wijzigen in functie van de temperatuur

• kruip = onder invloed van een constante lage belasting voor een lange tijd gaat het materiaal plastisch
vervormen bij zeer hoge temperaturen
—> materiaal bezit maximale gebruikstemperatuur

• thermische uitzettingscoëfficiënt  = de meeste materialen zetten uit bij toenemende temperatuur
—> ontstaan inwendige spanningen

• een staaf die bij referentietemperatuur T0 een lengte 𝑙0, zal bij een temperatuursverandering ΔT een
lengteverandering 𝚫𝒍 tonen

Δ𝑙 =  𝑙0 ΔT

 nieuwe lengte: 𝑙 = 𝑙0 + Δ𝑙 = (1 +  ΔT) 𝑙0

• een plaat met oppervlakte A0 bij de referentietemperatuur T0 zal bij een temperatuursverandering ΔT een
oppervlakteverandering 𝚫𝐀 tonen

ΔA = 2  𝐴0 ΔT

 nieuwe oppervlakte: A = (1 + 2  ΔT) A0

• een voorwerp met volume V0 bij de referentietemperatuur T0 zal bij een temperatuursverandering ΔT een
volumeverandering 𝚫V tonen

ΔV = 3  𝑉 0 ΔT

 nieuw volume: V = (1 + 3  ΔT) V0

• thermische geleidbaarheid = de snelheid waarmee warmte door een materiaal geleid wordt wanneer 1 zijde
een hogere temperatuur heeft dan de andere zijde




KRUIP



Hoge gebruikstemperatuur Tmax Lage gebruikstemperatuur Tmax




THERMISCHE UITZETTING




Hoge uitzettingscoëfficiënt  Lage uitzettingscoëfficiënt 



THERMISCHE GELEIDBAARHEID




Hoge geleidbaarheid Lage geleidbaarheid

,MATERIALEN

Materiaalfamilies
• keramische materialen + glassoorten
• metalen + metaallegeringen
• polymeren + elastomeren
• hybride materialen: composieten, schuimen en natuurlijke materialen

, H2: ELASTICITEIT

Elasticiteit = vervormingen die ontstaan ten gevolge van een mechanische belasting en die weer verdwijnen
wanneer de belasting wordt weggenomen
• sterkte: constructies mogen niet breken
• stijfheid: bepaald door
- belasting
- gebruikte materialen
- afmetingen van de structuur
- elasticiteitsmodulus E

METING VAN ELASTISCHE EIGENSCHAPPEN

TREKPROEF: proefstaaf met genormeerde vorm en afmetingen oprekken tot breuk (dunner in middendeel)

Staaf aan bredere uiteinden vastgepakt met klemmen —> proefstaaf opgerekt —> vervormt alleen in het dunnere
middendeel —> proefstaaf in trektoestel op trek belast door krachten




Trekstaaf: A0 (mm2)
Referentiedeel: 𝑙 0 (meestal 50mm/80mm)

Opgelegde verplaatsing van de dwarsbalk ≠ verlenging staaf

Gemeten:
- Kracht (krachtcel) F (N)
- Verlenging referentiedeel Δ𝑙 (mm)
(extensometer)
Berekenen:
- 𝜎 = spanning
- 𝜀 = rek




De proefstaaf wordt uitgerekt door de beweging van de dwarsbalk. Met de krachtcel wordt de grootte van de
belasting gemeten, met de extensometer wordt de verlenging van het referentiedeel bepaald

Referentiedeel

𝑙0 beginlengte (mm)
A0 begindwarsdoorsnede (mm2)
F kracht (N)
Δ𝑙 verlenging (mm)
E elasticiteitsmodulus (N/mm2) of (GPa)