Mechanische Resilienz: Wir wollen gemeinsam verstehen, was sie ist und warum sie wichtig ist
Im Ingenieurwesen ist die mechanische Resilienz eine grundlegende Eigenschaft von Materialien. Sie bestimmt ihre Fähigkeit, Energie zu absorbieren, wenn sie dynamischen Belastungen wie Stößen oder plötzlichen Schlägen ausgesetzt sind, bevor sie brechen.
In wenigen Worten zusammengefasst, ist ein resilientes Material in der Lage, sich bei einem Aufprall zu biegen und zu verformen und dabei die kinetische Energie des Schlages sowohl elastisch als auch plastisch aufzunehmen und zu verteilen.
Um dieses Konzept besser verstehen zu können, ist es wichtig, zwischen zwei Arten der Verformung zu unterscheiden:
- Elastische Verformung: Wenn die Belastung entfernt wird, kehrt das Material wieder in seine Ursprungsform zurück.
- Plastische Verformung: Das Material bleibt auch nach der Entfernung der Belastung verformt.
Ein resilientes Material zeichnet sich durch ein hohes Vermögen aus, während der beiden Verformungsphasen – elastisch und plastisch – Energie zu absorbieren, bevor es den Bruchpunkt erreicht.
Warum ist Resilienz wichtig?
Resilienz ist eine wesentliche Eigenschaft bei verschiedenen ingenieurtechnischen Anwendungen, da sie den Bauteilen und Vorrichtungen ermöglicht:
- Bei Stößen und Aufprall standzuhalten. Bauteile, wie Golfschläger, Werkzeuge und Fahrzeugschutzvorrichtungen müssen Stößen standhalten, ohne zu brechen.
- Schwingungen und zyklische Belastungen zu absorbieren. Bauteile von Motoren, Maschinen und Bauten müssen wiederkehrende Belastungen aushalten, ohne kumulative Schäden zu erleiden.
- Sprödbrüche zu vermeiden. In einigen Fällen kann ein Sprödbruch katastrophale Folgen haben, wie bei Bauteilen in Flugzeugen oder Atomanlagen. Resilienz trägt dazu bei, diese plötzlichen und unerwarteten Brüche zu vermeiden.
Wie wird Resilienz gemessen?
Die Messung mechanischer Resilienz erfolgt mittels spezifischer Werkstoffprüfungen, wie die Resilienzprüfung nach Charpy.
Bei diesem Versuch wird eine Materialprobe von dem Schlag eines Pendelhammers getroffen.
Die von der Probe beim Zerschlagen aufgenommene Energie wird gemessen und durch ihre Querschnittsfläche geteilt. Das Ergebnis ist die in Joule pro Quadratmeter (J/m²) ausgedrückte Resilienz.
Faktoren, die die Resilienz beeinflussen
Die Resilienz eines Materials kann durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden, u. a.:
- Chemische Zusammensetzung: Bestimmte chemische Elemente oder Legierungen können die Resilienz eines Materials erhöhen.
- Mikrostruktur: Eine bestimmte Korngröße, vorhandene Fehler und die Verteilung der Phasen im Inneren des Werkstoffs beeinflussen seine Fähigkeit, sich zu verformen und Energie aufzunehmen.
- Wärmebehandlung: Verfahren, wie das Glühen oder Härten können die Mikrostruktur von Werkstoffen verändern und seine Resilienz verbessern.
- Temperatur: Im Allgemeinen nimmt die Resilienz der Materialien bei Zunahme der Temperatur ab.
Zarri srl, seit jeher auf die Bedürfnisse der Kunden eingestellt, macht es möglich, den Produktionsprozess auf ein Maximum zu beschleunigen und die vom Kunden gewünschte Resilienz über die Verwendung der richtigen Materialien zu erzielen.
Beispiele für Materialien mit hoher Resilienz
Zu den Materialien, die für ihre hohe Resilienz bekannt sind, gehören unter anderem:
- Hochfester Stahl: Verwendung bei Strukturelementen, Fahrzeugen und Maschinen.
- Temperguss: Verwendung bei Rohren, Anschlüssen und Industriekomponenten.
- Polymerisat: Beispielsweise Nylon und Polycarbonat, das bei Sportgeräten, Schutzvorrichtungen und elektronischen Komponenten zum Einsatz kommt.
- Aluminiumlegierungen: Verwendung bei Flugzeugen, Fahrradgestellen und leichten Strukturelementen.
Zarri srl verwendet auf Kundenwunsch Spezialmaterialien, wie Edelstahl (302, 303, 304L, 316L und ähnliche) bis hin zu Nickel- und Wolframlegierungen.
Schlussfolgerung
Die mechanische Resilienz ist eine grundlegende Materialeigenschaft, die eine wesentliche Rolle bei der Planung und Verwendung von ingenieurtechnischen Komponenten und Vorrichtungen spielt.
Der Kunde muss sich über seine Anforderungen hinsichtlich der Resilienz im Klaren sein, die sich aus der Endverwendung des Teils ergeben.
Seine Fähigkeit, Energie zu absorbieren und Stößen standzuhalten, zählen zu den wichtigsten Eigenschaften, die für Sicherheit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit bei einer breiten Palette von Produkten und einer umfassenden Infrastruktur sorgen.
Zarri srl steht Ihnen immer zur Seite, sei es, um die gewünschten Resilienzwerte zu erzielen, als auch, um Ihnen technische Unterstützung zu bieten. Dank seiner Erfahrungen wird das Unternehmen Ihnen dabei helfen, das beste ingenieurtechnische Ergebnis für Ihre Produkte zu erzielen
Entdecken Sie die Produktreihen von Zarri