Keramik - 01 Einführung

Question 1

Keramische Werkstoffe sind:

Answer 1

• anorganisch
• nichtmetallisch
• in Wasser schwer löslich
• aus Pulver durch Formgebung und eine Temperaturbehandlung (Sintern) hergestellt

Question 2

Positive Eigenschaften keramischer Werkstoffe

Answer 2

• geringe elektrische Leitfähigkeit
• geringe thermische Leitfähigkeit
• hohe Temperaturfestigkeit
• hohe Korrossionsbeständigkeit
• hoher Verschleißwiderstand

Question 3

Negative Eigenschaften keramischer Werkstoffe

Answer 3

• Sprödigkeit
• Streuung der Festigkeit
• Unterkritisches Risswachstum

Question 4

Sprödigkeit

Answer 4

Sprödigkeit = Energieaufnahme beim Bruch

• geringe Zugfestigkeit bei Raumtemperatur
• lokale Spannungsspitzen führen zum Versagen
• kleine herstellbedingte Fehler bestimmen das Versagen

Question 5

Streuung der Festigkeit

Answer 5

Berücksichtigung der Versagenswahrscheinlichkeit in der Dimensionierung

Question 6

Unterkritisches Risswachstum

Answer 6

Versagen nach einer bestimmten Betriebszeit

Question 7

Herstellung - Rohstoffaufbereitung

Answer 7

• mischen
• homogenisieren (gleichmäßiges Pulver)
• zerkleiern

Question 8

Herstellung - Unterscheidung Nass-, Feucht- und Trockenaufbereitung

Answer 8

• Nassaufbereitung: >25% Feuchte
• Feuchtaufbereitung: 3-25% Feuchte
• Trockenaufbereitung: <3% Feuchte

Question 9

Herstellung - Formgebungsverfahren

Answer 9

• Uniaxiales Pressen
• Kaltisostatisches Pressen (CIP)
• Strangpressen
• Spritzguss
• Schlickerguss
• Druckguss
• Folienguss

Question 10

Formgebungsverfahren - Hohlguss/Schlickerguss (Ablauf)

Answer 10

1. Form vorbereiten (offen poröse Form -> Flüssigkeit kann nach außen diffundieren)
2. Einfüllen des Schlickers
3. Scherbenbildung
4. Ausgießen des überschüssigen Schlickers
5. Trocknung des Scherbens
6. Entnahme des Grünlings

Question 11

Formgebungsverfahren - Folienguss

Answer 11

1. Schlicker wird in Gleitschuh gefüllt
2. Gleitschuh wird auf Förderband platziert
3. Abstreifer lässt spalt frei (Schlucker kann austreten) -> Wird als Band auf dem Förderband ausgeschieden -> Dünnes endloses Band
4. Man kann dann Formen z.B. ausstechen

Question 12

Formgebungsverfahren - Spritzguss

Answer 12

Wie bei Kunststoff

1. Einspritzen
2. Nachdrücken
3. Auswerfen

Question 13

Formgebungsverfahren - Stangpressen

Answer 13

Ähnlich wie Spritzguss

• Keine Form sondern Matrize die Strang bildet am Ende
• Katalysator wird auf diese Weise gemacht

Question 14

Formgebungsverfahren - Uniaxiales Trockenpressen

Answer 14

• Für kompakte Bauteile
• Pulver wird in Hohlraum getan und wird dann mit Stempeln zusammengedrückt
• > Einseitig: Ein Stempel von oben; Zweiseitig: Zwei Stempel (unten und oben)

Question 15

Formgebungsverfahren - Kaltisostatisches Pressen

Answer 15

• Isostatischer Druck durch Wasser aufgebracht (bis zu 3000 bar)
• Druck wird auf Werkzeug aus Gummi
• Über Zeit verdichtet sich das Bauteil homogen
• Für Rohlinge, die später noch mit spanenden Verfahren weiterverarbeitet werden -> Zwischenprodukte

Question 16

Indirekte Formgebung

Answer 16

Grünling wird nach dem kaltisostatischen Pressen von dem Rohteil mittels spannender Weiterverarbeitung in die gewünschte Form gebracht

Question 17

Thermische Prozesse - Trocknen

Answer 17

• Niedrige Temperatur

- Für feuchte oder nasse Aufbereitung (z.B. Schlickerguss)

Question 18

Thermische Prozesse - Ausbrennen

Answer 18

• Organische Substanzen im Falle des Extrudierens oder des Spritzgießens
• Entbindern plastzifizierbarer Massen

Question 19

Thermische Prozesse - Vorbrennen

Answer 19

• Festigkeit kann etwas gesteigert werden um Grünlinge weiter zu verarbeiten
• > indirekte Formgebung

Question 20

Thermische Prozesse - Sintern

Answer 20

konsolidieren des Pulvers zum Festkörper

-> Werkstoff entseht und bekommt Eigenschaften

Question 21

Sintern Aufteilung

Answer 21

Festphasensintern
-einphasig
-mehrphasig
-> mit Reaktion
-> ohne Reaktion
Flüssigphasensintern
-mit Reaktion
-ohne Reaktion