Grundlagen der Werkstoffkunde

Materialien und Rohstoffe

Rohstoffe sind Ressourcen, die direkt aus der Natur gewonnen werden, ohne dass sie transformiert werden. Die wichtigsten sind:

• Luft: Wird für chemische Reaktionen, in der Linsenherstellung, Düngerproduktion usw. verwendet.
• Wasser: Wird in der Herstellung (nicht zum Trinken), für chemische Reaktionen, in der Linsen- und Papierherstellung usw. verwendet.
• Gesteine und Mineralien: Zur Herstellung von Metallen, Glas, Zement usw.
• Erdöl: Daraus werden Benzin, Diesel usw. gewonnen.
• Pflanzen: Liefern Fasern, Harze, Pigmente usw.
• Tiere: Liefern Seide, Wolle, Leder usw.

Die Umwandlung von Materialien

Damit Materialien vom Menschen verwendet werden können, müssen sie durch eine Reihe von Prozessen in Produkte umgewandelt werden.

Physikalisch-chemische Eigenschaften von Materialien

1. Elektrische Leitfähigkeit: Die Fähigkeit eines Materials, Elektrizität zu leiten.
2. Thermische Leitfähigkeit: Die Fähigkeit eines Materials, Wärme zu übertragen.
3. Dilatation (Wärmeausdehnung): Die Zunahme des Volumens eines Materials bei steigender Temperatur.
4. Oxidation: Die Fähigkeit eines Materials zu oxidieren, d.h. mit Sauerstoff in der Luft zu reagieren.
5. Löslichkeit: Die Leichtigkeit, mit der sich ein Material in einer Substanz löst.
6. Mechanische Eigenschaften: Der Widerstand eines Materials gegenüber Verformung und Belastung.
7. Optische Eigenschaften: Das Verhalten von Materialien gegenüber Licht.

Technologische Eigenschaften

• Plastizität: Die Leichtigkeit, mit der einige Materialien ihre Form verändern, ohne zu brechen.
• Verformbarkeit: Die Fähigkeit einiger Metalle, zu Blechen ausgewalzt zu werden.
• Duktilität: Die Fähigkeit einiger Metalle, zu Drähten gezogen zu werden.
• Lötbarkeit: Die Leichtigkeit, mit der ein Metall durch Löten mit einem anderen verbunden werden kann.
• Schmelzbarkeit: Die mehr oder weniger große Leichtigkeit, mit der ein Material schmilzt.

Mechanische Eigenschaften

• Härte: Der Widerstand eines Materials, von einem anderen zerkratzt zu werden.
• Festigkeit und Sprödigkeit: Festigkeit ist der Widerstand eines Materials gegen Bruch, wenn es geschlagen wird. Das Gegenteil von fest ist spröde.
• Elastizität und Plastizität: Elastizität ist die Fähigkeit eines Materials, seine ursprüngliche Form wiederzuerlangen, wenn die Belastung nicht mehr vorhanden ist (z.B. Gummi). Plastizität ist das Gegenteil von Elastizität; das Material verformt sich unter Belastung und kehrt nach Wegfall der Belastung nicht in seinen ursprünglichen Zustand zurück (z.B. Knetmasse).
• Flexibilität und Steifigkeit: Flexibilität ist die Fähigkeit eines Materials, sich zu biegen, ohne zu brechen. Das Gegenteil ist die Steifigkeit.

Massivholz

Es ist ein starkes, dauerhaftes Material mit vielfältigen Anwendungen. Es ist jedoch ein teures Material.

Werkzeuge für die Holzbearbeitung

• Zum Zeichnen von Linien, die senkrecht zu den Kanten von Holzstücken verlaufen, sind Winkel und Schreinerwinkel sehr nützlich.
• Zum Schneiden von dünnem Holz werden die Laubsäge und die elektrische Dekupiersäge verwendet.
• Für präzise Schnitte wird die Gehrungssäge oder Gehrungslade verwendet.
• Zum Bohren werden Holzbohrer, Schlangenbohrer und die Bohrmaschine verwendet.
• Die Oberflächenbearbeitung erfolgt mit Raspel und Schleifpapier.

Holz

Holz ist ein recycelbares und biologisch abbaubares Material.

Eigenschaften von Holz

Holz besteht aus Zellulosefasern und Lignin. Holz ist zäh und elastisch, wärmeisolierend und elektrisch isolierend (im trockenen Zustand).

Weitere Eigenschaften sind:

• Farbe: Meist sind dunkle Hölzer widerstandsfähiger als helle.
• Textur: Sie beeinflusst die gewünschte Bearbeitung.
• Maserung: Sie zeigt die Farbe und den Verlauf der Fasern.
• Dichte: Sie bezieht sich auf das Gewicht und die Widerstandsfähigkeit.

Metallische Werkstoffe

Metallische Werkstoffe sind solche, die im Wesentlichen aus einem oder mehreren Metallen bestehen, obwohl sie auch andere nichtmetallische Elemente wie Kohlenstoff enthalten können.

Von allen metallischen Werkstoffen sind Eisen und seine Derivate aufgrund ihrer großen industriellen Bedeutung besonders bekannt. Diese Materialien werden als Eisenwerkstoffe bezeichnet.

Häufig verwendete metallische Werkstoffe

• Zinn: Sehr widerstandsfähig gegen Korrosion bei Raumtemperatur und unter Lufteinwirkung. Es ist kalt verformbar, wird aber heiß spröde. Es wird beim Löten und in Legierungen wie Bronze verwendet.
• Stahl: Eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff, bekannt für seine Festigkeit und Vielseitigkeit.
• Messing: Eine Legierung aus Kupfer und Zink, bekannt für seine gute Bearbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit.
• Neusilber: Eine Legierung aus Kupfer, Zink und Nickel, die Silber ähnelt und für Dekorationszwecke verwendet wird.
• Kupfer: Es ist ein leuchtend rotes Metall, ein guter Wärme- und Stromleiter, sehr duktil und formbar, leicht zu schneiden und zu biegen und sehr korrosionsbeständig. Es wird für verschiedene Zwecke verwendet: Münzen, Kessel, Rohre, Kabel usw.
• Aluminium: Ein leichtes, korrosionsbeständiges Metall, das für seine gute Leitfähigkeit und Formbarkeit geschätzt wird.