Samenvatting examen Materialen 2

Materialen 2: theorie
Gustavo Mulhall

DEEL 1: INLEIDING TOT DE MATERIAALKEUZE
EIGENSCHAPPEN VAN MATERIALEN

1. INLEIDING – SCHEMATISCH OVERZICHT VAN
MATERIAALEIGENSCHAPPEN
- Materialen worden gekozen op grond van hun eigenschappen
- In labo getest om eigenschappen te vergelijken
- Geeft een schematisch overzicht van de soorten
eigenschappen die bij materiaalkeuze belangrijk kunnen zijn
- Niet voor alle groepen materialen even relevant (vb.
ontvlambaarheid bij kunststoffen vs metalen en keramische
materialen)
- Belangrijk om als ontwerper na te gaan welke eigenschappen
van belang zijn in een gegeven toepassing
- Schematisch overzicht van het spectrum van
materiaaleigenschappen, voor elk van de 4 hoofdgroepen
meest relevante eigenschappen vermeld
- Rekeigenschappen: treksterkte, breukrek, elasticiteitsgrens
en elasticiteitsmodulus

2. BESPREKING VAN ENKELE EIGENSCHAPPEN VAN MATERIALEN
2.1 Mechanische eigenschappen
2.1.1 Inleiding
o Mechanische eigenschappen van een materiaal -> betrekking op het gedrag van
materialen onder invloed van krachten
o Kunnen trekkrachten, drukkrachten of afschuifkrachten zijn -> kunnen alleen of in
combinatie op een materiaal worden uitgeoefend
o Krachtenpatroon dat inwerkt kan ingewikkeld zijn
2.1.2 De trekproef
o Op een trekbank wordt een proefstaat met genormaliseerde afmetingen
onderworpen aan een geleidelijk toenemende trekkracht tot hij breekt
o Bedoeling -> trekkracht-verlengingsdiagram op te stellen van een materiaal
➔ TREK-VERLENGINGSDIAGRAM




o Lineaire gedeelte/evenredigheisgebied OA= verlenging l van de staaf is recht
evenredig met de trekkracht F
o Punt A -> geeft de evenredigheidsgrens aan van een materiaal
o Voorbij punt A loopt het diagram volgens een gebogen lijn, verlenging neemt
sneller toe dan in gebied OA, bij onderbreken van de proef (bv. punt C), bij
geleidelijke ontlasting wordt de oorspronkelijke curve niet meer gevolg, wordt


1

, ongeveer rechte lijn gevormd, evenwijdig met de belastingslijn OA en dit tot in het
punt D
-> de trekstaaf behoudt een blijvende verlenging OD =plastische vervorming
o Trekkracht neemt toe tot een maximale waarde Fmax in het punt B
➔ BEGRIPPEN SPANNING EN REK
o De spanning= de spanning is kracht (F) gedeeld door het oppervlak (A)
waarop de kracht werkt, naargelang de aard van de kracht kan men aan
de spanning een andere benaming toekennen
o Trekspanning= kan een voorwerp uittrekken onder invloed van een
trekkracht
o Drukspanning= kan een voorwerp samendrukken of vergruizen onder invloed van
een drukkracht
o Schuifspanning= kan constructieonderdelen doen splijten onder invloed van een
schuifkracht
o Torsiespanning= kan een voorwerp verwringen onder invloed van een
torsiekracht
o Buigspanning= kan een voorwerp buigen, bij een trekproef is de
(trek)spanning de trekkracht F gedeeld door de oorspronkelijke
doorsnede Ao van de proefstaaf, door middel van de oorspronkelijke
dwarsdoorsnede Ao kunnen we dus elke belasting (F) uitgeoefend op
de proefstaat in een spanning omrekenen
o De rek= onder de rek verstaat met de verlenging gedeeld door de oorspronkelijke
lengte, rek wordt uitgedrukt in een percentage
-> spanning en rek zijn onafhankelijk van de
afmetingen van de proefstaat
➔ SPANNINGS-REKDIAGRAM




o Uit het spannings-rek diagram worden aantal belangrijke materiaaleigenschappen
afgeleid:
▪ De treksterkte= de verhouding tussen de maximale trekkracht en de
oorspronkelijke doorsnede van de proefstaaf Ao, vaak
gebruikt als een indicatie voor de sterkte van materialen
▪ De elasticiteitsgrens= de spanning waarbij er voor het eerst
plastische deformatie optreedt, bij hogere spanningen dan
de elasticiteitsgrens treedt rek op dei naderhand niet meer verdwijnt (van
groter belang dan treksterkte)
▪ De spannings 0,2-grens of 0,2%-rekgrens= de spanning waarbij
plastische deformatie inzet laat zich niet altijd exact bepalen, spanning
waarbij een blijvende rek van 0,2% is opgetreden
▪ De elasticiteitsmodulus van Young E= voor het
lineaire gedeeltje is de verhouding van de
spanning tot de rek constant, wordt ook gegeven
door de helling van het spanning-rek diagram in het elastische gebied, is
een maat voor stijfheid van het materiaal
▪ De breukrek= wordt niet bepaald
uitgaande van het spanning-rek diagram
maar vanuit de gebroken proefstaaf,


2

, wordt gevonden door de beide delen van de gebroken proefstaaf weer
aan elkaar te passen en dan de totale meetlengte te bepalen -> een maat
voor de taaiheid van een materiaal
▪ De insnoering= wordt gevonden
uitgaande van het verschil tussen de
oorspronkelijkke dwarsdoorsnede en
de doorsnede op de plaats waar de
proefstaaf is ingesnoerd en gebroken
2.1.3 De kerfslagproef
= geeft aan in welke mate dat materiaal bestand is tegen schokbelasting, ook wel
slag of stootbelasting genoemd
o Kerfslagproef van Charpy: proefstaaf voorzien van een inkerving wordt door een
slaghamer met 1 slag gebroken, uit het gemeten hoogteverschil berekent met de
kerfslagwaarde, hoe groter het kerfslaggetal, hoe beter een materiaal bestand is
tegen een stotende belasting




2.1.4 De hardheidsproeven
➔ KRASPROEF/HARDHEIDSSCHAAL MOHS
o Weerstand tegen krassen wordt gemeten
o 10 standaardmineralen waaraan men een hardheid van 1-10 toekent
o Zodanig gerangschikt dat elke stof de voorgaande in de lijst wel kan krassen,
maar de volgende niet -> 10 hardheidsgraden




o Dateert van 1822 maar wordt nog steeds gebruikt voor de hardheidsmetingen bij
keramische materialen en mineralen`
➔ INDRINGSPROEVEN
o Hardheid van een materiaal kan ook bepaald worden door de weerstand die het
materiaal biedt tegen blijvende vervorming
o Meest gebruikte indringsproeven: Brinell, Vickers en Rockwell
o Bij alle 3 de methoden -> indringlichaam met een bepaalde kracht in het werkstuk
gedrukt, aan de indrukking die ontstaat wordt een meetwaarde afgelezen waaruit
de hardheid berekend wordt




3