Stel je voor dat je werkt bij een fabrikant die frames maakt voor formule 1 auto’s. Waar moet je dan zoal rekening mee houden bij de materiaalkeuze voor het frame?
De leerling begrijpt hoe uit een trekproef materiaaleigenschappen in beeld gebracht kunnen worden. De leerling verdiept zich in de fysische betekenis van de resultaten van een spannings-rek diagram. De leerling maakt kennis met formules die gebruikt worden bij het verwerken van de resultaten van een trekproef. De leerling begrijpt de stappen die gezet moeten worden voordat een product "veilig" aan een klant geleverd kan worden.
Ontwerpen
Voordat de vorm van een onderdeel wordt ontwikkeld, moeten de wensen van de klant bekend zijn:
- Wat wordt de functie van het product?
- Hoe groot is de belasting op het uiteindelijke product?
- Wat is de gewenste materiaalsoort?
- Wat is de gewenste materiaaldikte?
Met deze antwoorden wordt het ontwerp gestart. De vervorming van het product wordt in 'stappen' getekend, met als resultaat een 'bloem'. Bij het ontwikkelen van een profiel wordt speciale computersoftware gebruikt. De rollenconstructeur bepaalt de stappen en de methode van vervormen.
Construeren
De machineconstructeur stelt zijn buigmachine in volgens de eisen van de klant. Maar niet alles kan. Tijdens het vervormen van het materiaal wordt er kracht op het materiaal uitgeoefend. Het mag natuurlijk niet zo zijn dat het materiaal door de vervorming overbelast is geraakt.
Materiaaleigenschappen
Dus niet alleen de enorme krachten op het autoframe spelen een rol bij de materiaalkeuze. Tijdens het vervormen verandert de structuur van het materiaal en veranderen dus ook de materiaaleigenschappen. Afhankelijk van de vervorming met een kleine of grote radius kan er bijv. versteviging, verslapping of rek in het profiel optreden. Dit heeft gevolgen voor de toegestane belasting van het autoframe.
Trekproef
Mechanische eigenschappen als treksterkte en elasticiteitsmodulus van een materiaal zijn medebepalend voor het ontwerp van het onderdeel. De mechanische eigenschappen van het gekozen materiaal worden met name bepaald door de trekproef.
Uit de trekproef en de bijbehorende grafiek halen we een aantal gegevens om het materiaalgedrag te kunnen begrijpen.
De trekspanning σ op het materiaal wordt uitgerekend met de volgende formule:
σ = F / A0
A0 is meestal de oorspronkelijke doorsnede van het proefstuk. F is uiteraard de kracht waarmee aan het proefstuk wordt getrokken.
Op de horizontale as van de grafiek is de uitrekking ε van het proefstuk af te lezen. De uitrekking ε wordt als volgt uitgerekend.
ε = Δ l / l0
l is de uitrekking tijdens de trekproef, l0 is de oorspronkelijke lengte van het proefstuk.
Download bestand(PDF)
Download hier het pdf bestand "materiaaleigenschappen" (Heino Labeeuw). Hierin wordt heel veel uitgelegd over de trekproef, over materiaaleigenschappen en over begrippen die daar mee te maken hebben. Onder andere de volgende begrippen komen aan bod: treksterkte, elasticiteitsgrens, druksterkte, elasticiteitsmodulus, hardheid, spanningsbreuksterkte, vermoeiingsgrens, kruip.
