Aus dem Facharchiv: Lernen & Können
Werkstoffkunde – Begriffe und Einteilung (1)
In allen physikalischen und technischen Bereichen kommen Werkstoffe zum Einsatz. Somit werden auch in der Elektrotechnik für die Vielzahl unterschiedlicher Aufgaben Werkstoffe mit bestimmten Eigenschaften verwendet. Bevor aber die üblicherweise in der Elektrotechnik verwendeten Werkstoffe näher betrachtet werden, sind grundsätzliche Kriterien zu besprechen.
- gute elektrische Leitfähigkeit
- mechanische Festigkeit (Abriebfestigkeit)
- gute Federeigenschaften (Buchse)
- gute Verarbeitbarkeit (Crimpen)
Mit einer geeigneten Legierung lassen sich fast alle vorgenannten Bedingungen erfüllen. Für die eigentliche Kontaktoberfläche kommen beispielsweise Beschichtungen mit Silber, Gold oder Nickel zur Reduzierung des Kontakt-Übergangswiderstandes zum Einsatz.
Legierung: Mehrfach wurde bereits der Begriff „Legierung“ verwendet, ohne das Herstellungsverfahren näher zu erklären. Das soll auch zu einem späteren Zeitpunkt in dieser Beitragsserie umfassend erfolgen. Vorab soll diese Kurzbeschreibung ausreichen. Es handelt sich zunächst um einen Metallmix in geschmolzenem Zustand.
Eine Metalllegierung bedeutet: Aus gemeinsamer Schmelze erstarrt.
Eisen – ein wichtiges Metall
Legt man nun den Fokus der Betrachtung auf den Teil der Werkstoffkunde, der in der Elektrotechnik eine wesentliche Rolle spielt, so gilt es zunächst eine Stoffzuordnung bezüglich der Verwendung der Materialien und Ihrer Zusammensetzung vorzunehmen. Bei den Metallen gibt es die Einteilung in
- Eisenmetalle und
- Nichteisenmetalle.
Zusätzlich unterscheidet man bei den Eisenmetallen in Gusseisen und Stähle.
Gusseisen
Unter Gusseisen versteht man eine Gruppe von Eisenlegierungen mit einem hohen Anteil von Kohlenstoff (> 2 %) und Silicium sowie weiteren Bestandteilen wie Mangan, Chrom oder Nickel. Eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung mit hohem Kohlenstoffgehalt (> 2,06 %) unterscheidet diesen Werkstoff von Stahl und erschließt somit andere Anwendungsgebiete. Die Bezeichnung „Gusseisen“ leitet sich vom Gießen als Verfahren der Formgebung ab. Teile aus Gusseisen werden in einer Gießerei hergestellt. In grauem Gusseisen – dem sogenannten Grauguss – kommt der Kohlenstoff in Form von Graphit vor. Grauguss hat keine erkennbare Plastizität – es ist ein spröder Werkstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit, guten Dämpfungseigenschaften und wegen der Sprödigkeit guter Formsteifigkeit. Daher eignet sich Grauguss in besonderer Weise für Maschinenbetten und -ständer.
Gusseisen hat gute Schwingungsdämpfungseigenschaften und wird häufig als Maschinensockel verwendet.
Autor: K.-H. Bleiß
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