Aufgabe 1
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Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Lernauftrag 1 Werkstoffe in der Gebäudetechnik Thema Werkstoffe im Fachgebiet, Eigenschaften, Verwendung Lehrmittel Werkstoffkunde LVHL 30003 Zeitbedarf 3 Lektionen Hilfsmittel Lehrmittel Übersicht Seite 5 Lehrmittel Kapitel 2 und 3 Tabellen mit physikalischen Eigenschaften Methode/Sozialform Partnerarbeit Leistungsziele GTP 5.1.1/.2 HI 8.1.1/.2 Werkstoffe in Kategorien unterteilen Werkstoffeigenschaften welche für den Einsatz im Fachgebiet von Bedeutung sind nennen. Lernziele: Ich kann... WS in Kategorien einteilen (metallisch, nichtmetallisch, organisch, anorganisch) WS die im Fachgebiet oft eingesetzt werden nennen WS-Eigenschaften und ihre Bedeutung für den Einsatz im Fachgebiet nennen Kompetenzüberprüfung Ich kann… Bezeichnen Sie alle oben aufgeführten Lernziele, welche Sie erfolgreich erreicht haben mit . Falls Sie ein oder mehrere Lernziele nicht erreicht haben, wenden Sie sich an Ihre Lehrperson, um die notwendigen Massnahmen zu bestimmen. Massnahmen Methodenkompetenz Tabellen lesen, Mindmap erstellen Zeitplan Aufgabe 1 Werkstoffübersicht / Mindmap 30 Min. Aufgabe 2 Lesen Kap. 2 und 3, Fragen beantworten 25 Min. Aufgabe 3 Werkstoffeigenschaften / Mindmap 30 Min. Aufgabe 4 Wertetabelle Werkstoffeigenschaften 20 Min. Erfolgskontrolle 30 Min. Autor SSHL 2 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Aufgabe 1 Studieren Sie die Übersicht «Werkstoffe in der Gebäudetechnik» überlegen Sie, welche dieser Werkstoffe in Ihrem Fachgebiet oft und für welchen Zweck eingesetzt werden. Erstellen Sie dann ein Mindmap nach folgenden Kriterien: Hauptthema Werkstoffe im Fachgebiet Unterthemen Eisenwerkstoffe, Nichteisenwerkstoffe, Kunststoffe und diverse Werkstoffe Ordnen Sie jedem Unterthema die zugehörigen Werkstoffe zu und erweitern Sie die Zweige mit Anwendungen dieser Werkstoffe Aufgabe 2 In Kapitel 2 des Lehrmittels ist der unterschiedliche Aufbau von Werkstoffen beschrieben. So weisen zum Beispiel Stoffe, die durch eine Ionenbindung (salzartige Stoffe) entstehen eine kristalline* Struktur auf. Metalle weisen ebenfalls klar geordnete Gitterstrukturen auf, verhalten sich aber unter Belastung völlig anders als die salzartigen Stoffe. Im Gegensatz zu diesen brechen Metalle unter Belastung nicht auseinander. (*klar geordnetes Kristallgitter) Erklären Sie das unterschiedliche Verhalten dieser beiden Werkstoffgruppen. Nennen Sie drei wichtige Grundeigenschaften, die sich aus dem atomaren Aufbau der Metalle ergeben. Weshalb weisen die Metalle untereinander sehr unterschiedliche Eigenschaften auf? Wie kann die innere Zusammenhangskraft zwischen den Metallatomen für die Bearbeitung (z. B. Rohrbiegen) geschwächt werden? SSHL 3 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Aufgabe 3 Werkstoffe weisen eine grosse Anzahl unterschiedlicher Eigenschaften auf. Fassen Sie diese Eigenschaften in einem Mindmap nach folgenden Kriterien zusammen. Hauptthema Werkstoffbegriffe Unterthemen physikalische Eigenschaften, technologische Eigenschaften, chemische Eigenschaften, ökologische Eigenschaften. Erweitern Sie die Unterzweige mit Praxisbeispielen, die den Einfluss dieser Eigenschaften aufzeigen. Aufgabe 4 Ergänzen Sie beigelegte Tabelle mit den entsprechenden Werten Tabelle einiger wichtiger physikalischer Eigenschaften Werkstoff Dichte kg/m3 Schmelzpunkt °C Längenausdehnung K-1 Wärmeleitfähigkeit W/mK Stahl Guss Aluminium Kupfer Titan Wolfram PVC Polyethylen Polypropylen Beton --------------- Flachglas --------------- Grafit Holz SSHL --------------- --------------- 4 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Erfolgskontrolle Testen Sie Ihren Lernstand 1. Werkstoffgruppe der Metalle lässt sich in zwei Untergruppen unterteilen. Nennen Sie diese beiden Gruppen. 2. Nichteisenmetalle werden aufgrund ihrer Dichte in Schwer- und Leichtmetalle unterteilt. Nennen Sie die Dichten, bei denen unterteilt wird. 3. Nennen Sie sechs Werkstoffe, die in Ihrem Fachgebiet regelmässig verwenden und geben Sie jeweils ein Anwendungsbeispiel dazu. 4. Was entscheidet primär über die Eigenschaften (Festigkeit, Formbarkeit, Härte etc.) der Werkstoffe? 5. Beschreiben Sie den Unterschied zwischen einer elastischen und einer plastischen Verformung. 6. Lassen sich spröde Werkstoffe plastisch verformen? 7. Was versteht man allgemein unter der Festigkeit eines Werkstoffes? 8. Nennen Sie vier verschiedene Formen der Festigkeit. 9. Nennen Sie zwei chemische Eigenschaften von Werkstoffen. Zeigen Sie anhand eines Beispiels, wo diese Eigenschaften in Ihrem Beruf eine Rolle spielen. 10. Ordnen Sie die aufgeführten Werkstoffe in aufsteigender Reihenfolge nach ihrem Schmelzpunkt. Stahl, Guss, Aluminium, Zink, Kupfer, Blei, Titan, Wolfram, Gold. 11. Ordnen Sie die aufgeführten Werkstoff in aufsteigender Reihenfolge nach ihrer Dichte: Stahl, Guss, Kupfer, Aluminium, Zink, Blei, Gold, Glas, Holz, Beton. 12. Ordnen Sie die aufgeführten Werkstoffe in aufsteigender Reihenfolge nach ihrer Wärmeleitfähigkeit. Stahl, Kupfer, Aluminium, Gold, Zink, Beton, Kunststoff. 13. Wenn Sie ein Werkstück aus Stahl mit einem Hammer bearbeiten, dann erhält es viele Dellen oder verformt sich bleibend. Machen Sie dasselbe mit einem Werkstück aus Gusseisen, so bricht dieses unter den Hammerschlägen. Erklären Sie das unterschiedliche Verhalten dieser beiden Werkstoffe SSHL 5 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer 14. SSHL Welche Werkstoffeigenschaften sind in den nachfolgenden Situationen besonders gefordert oder dargestellt? 6 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Lernauftrag 2 Werkstoffgewinnung Thema Herkunft und Gewinnung von Metallen am Beispiel Eisen Lehrmittel Werkstoffkunde LVHL 30003 Zeitbedarf 1 Lektion Hilfsmittel Lehrmittel Kapitel 4 und 5 Internetseite http://www.dillinger.de/cdstahlherstellung/cd/screens/htmlscopt/me nue.html Methode/Sozialform Partnerarbeit Leistungsziele HI 8.1.3 Die Herkunft und Gewinnung von Metallen am Beispiel Eisen in grossen Zügen beschreiben Den Begriff Erz beschreiben Den Abbau und die Aufbereitung von Eisenerz beschreiben Die Roheisengewinnung im Hochofen in grossen Zügen beschreiben Die Roheisensorten und ihre Verwendung nennen Lernziele: Ich kann... Kompetenzüberprüfung Ich kann… Bezeichnen Sie alle oben aufgeführten Lernziele, welche Sie erfolgreich erreicht haben mit . Falls Sie ein oder mehrere Lernziele nicht erreicht haben, wenden Sie sich an Ihre Lehrperson, um die notwendigen Massnahmen zu bestimmen. Massnahmen Methodenkompetenz Text analysieren und wichtige Aussagen markieren Zeitplan Aufgabe 1 Lesen Kapitel 4/ Beantworten der Fragen 15 Min. Aufgabe 2 Lesen Kapitel 5 /Ergänzen der Skizze 30 Min. Autor SSHL 7 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Aufgabe 1 Nennen Sie vier Metallerze, die in der Erdkruste vorkommen Beschreiben Sie Stichwortartig die von Erzen, vom Abbau bis zur Aufbereitung Nennen Sie drei Eisenerzarten Nennen Sie drei Edelmetalle. Wodurch unterscheiden sich Edelmetalle von Erzen? SSHL 8 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Aufgabe 2 Ergänzen Sie die Skizze Kohlungszone ca. 1100°C Frischluft heiss Frischluft kalt Abgase brennbar, heiss (Gichtgase) Vorwärmzone ca. 200°C – 400°C°C Wärmetauscher Brennbare Abgase kalt Welche Stoffe werden in den Hochofen eingefüllt? Reduktionszone ca. 850°- 1000°C Schmelzzone 1300°C - 1600°C Schlacke Roheisen Reinheitsgrad Graues Roheisen enthält: ____________________________ wird eingesetzt für: sie besteht aus: ____________________________ ____________________________ sie wird verwendet als: ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ Weisses Roheisen enhält: ____________________________ wird eingesetzt für: ____________________________ ____________________________ SSHL 9 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Lernauftrag 3 Stahl Thema Stahlherstellung / Stahleigenschaften / Stahlverwendung Lehrmittel Werkstoffkunde LVHL 30003 Zeitbedarf 2 Lektionen Hilfsmittel Lehrmittel Kapitel 6 (6.1 bis 6.5) Internetseite http://www.dillinger.de/cdstahlherstellung/cd/screens/htmlscopt/menu e.html Methode/ Sozialform Gruppenarbeit 4 Personen Leistungsziele HI 8.1.4/5/8 [GTP 5.1.2] Die Stahlherstellung in groben Zügen beschreiben. Die Eigenschaften und Anwendungen von Bau- und Werkzeugstahl fachbezogen nennen Legierungselemente für korrosions- und säurefeste Stähle nennen Definition des Werkstoffs Stahl nennen Das Sauerstoffblas- und das Elektrostahlverfahren beschreiben Die Stahleigenschaften in Abhängigkeit des C-Gehalts nennen Stahl nach Verwendungszweck und chem. Zusammensetzung einteilen und Anwendungen nennen Gängige Stahlbezeichnungen aus dem Fachbereich nennen Fachbezogene Anwendungen von Baustählen nennen Die Legierungselemente korrosions- und säurefester Stähle nennen Lernziele: Ich kann... Kompetenzüberprüfung Ich kann… Bezeichnen Sie alle oben aufgeführten Lernziele, welche Sie erfolgreich erreicht haben mit . Falls Sie ein oder mehrere Lernziele nicht erreicht haben, wenden Sie sich an Ihre Lehrperson, um die notwendigen Massnahmen zu bestimmen. Massnahmen Methodenkompetenz Text analysieren und wichtige Aussagen markieren Tabellen, Diagramme und Skizzen lesen Zeitplan Lesen Kapitel 6 (6.1 bis 6.5) 20 Min. Aufgabe 1 Lösen der Aufgaben 30 Min. Aufgabe 2 Zuordnen von Begriffen etc. 10 Min. Aufgabe 3 Aufstellen eines Fragenkatalogs 30 Min Autor SSHL 10 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Aufgabe 1 Schreiben Sie die Definition von Stahl auf. Stahl setzt sich aus Ferrit Fe und Zementit Fe3C zusammen. Welchen Einfluss haben die beiden Bestandteile auf die Grundeigenschaften von Stahl? Auf der Baustelle verwenden Sie Rohre aus allgemeinem Baustahl. Welche Eigenschaften erwarten Sie von diesem Stahl? Zeigen Sie mit Hilfe einer einfachen Grafik den Bereich des Kohlenstoffgehalts für Bau- und Werkzeugstähle auf. Beschreiben Sie die wesentlichen Unterschiede zwischen den beiden Stahlherstellungsverfahren Sauerstoffblasverfahren Elektrostahlverfahren Nennen Sie mindestens vier Produkte aus Ihrem Fachgebiet, die aus allgemeinem Baustahl, hergestellt werden. Säurefeste Stähle müssen neben einem hohen Cr und Ni-Gehalt mindestens 2% Molybdän aufweisen. Schreiben Sie die entsprechenden Werkstoffnummern auf. Für welche Stahlsorte steht die Bezeichnung S235JR SSHL 11 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Werkzeugstahl Hochlegierter Stahl Vergütungsstahl Einsatz-stahl Allgemeiner Baustahl Stahlgruppen Niedrig legierter Stahl Aufgabe 2 Ordnen Sie die Begriffe, Eigenschaften und Produkte den Stahlgruppen zu. Gut umform- und schweissbar Harte Oberfläche, zäher Kern Hohe Festigkeit und Zähigkeit Stahl mit 3% Legierungszusätzen Stahl EN 1.4401 X5CrNiMo18 10 2 Rohre, Träger, Flansche, Heizkörper Sägeblätter Kamine Pumpenwellen Wetterfester Baustahl Stahl C 80 Stahl S355JO Stahl mit 18%Cr und 2%Mo Gewindebohrer Fräser Ventilspindel Aufgabe 3 Schreiben Sie fünf Fragen zum Thema Stahl auf, die Sie von der Lehrperson beantwortet haben wollen. Stellen Sie zehn Fragen zum Thema Stahl auf, die Sie von den anderen Arbeitsgruppen beantwortet haben wollen. SSHL 12 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Lernauftrag 4 Wärmebehandlung von Stahl Thema Veränderung der Stahleigenschaften durch Wärmebehandlung Lehrmittel Werkstoffkunde LVHL 30003 Zeitbedarf 1/2 Lektion Hilfsmittel Lehrmittel Kapitel 6.6 Methode/ Sozialform Partnerarbeit Leistungsziele Die gebräuchlichen Wärmebehandlungen und ihre Auswirkung nennen. Lernziele: Ich kann... Kompetenzüberprüfung Ich kann… Wärmebehandlungsarten nennen Härten und Vergüten unterscheiden Formen des Glühens nennen Anwendung des Glühens im Fachgebiet nennen Bezeichnen Sie alle oben aufgeführten Lernziele, welche Sie erfolgreich erreicht haben mit . Falls Sie ein oder mehrere Lernziele nicht erreicht haben, wenden Sie sich an Ihre Lehrperson, um die notwendigen Massnahmen zu bestimmen. Massnahmen Methodenkompetenz Text analysieren und wichtige Aussagen markieren Tabellen, Diagramme und Skizzen lesen Zeitplan Aufgabe 1 Lesen Kapitel 6.6/ Beantworten der Fragen 20 Min. Autor SSHL 13 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Aufgabe 1 1.1 Nach dem Schleifen seiner Schneide soll ein Meissel neu gehärtet werden. Welches der Nachfolgenden Verfahren führt zum gewünschten Erfolg? Erklären Sie für alle Verfahren weshalb diese nicht zum Ziel führen. a) Erwärmen des geschliffenen Meissels auf eine Temperatur > 723°C, danach abschrecken. b) Erwärmen des geschliffenen Meissels auf eine Temperatur > 723°C und langsames Abkühlen. c) Erwärmen des geschliffenen Meissels auf eine Temperatur von ca. 650°C und anschliessendes Abschrecken. Danach noch einmal Erwärmen auf 760°C und wieder abschrecken. d) Erwärmen des geschliffenen Meissels auf eine Temperatur > 723°C, anschliessend Abschrecken, dann noch einmal erwärmen auf ca. 270°C und abkühlen lassen. 1.2 Durch verschiedene Arbeitsschritte hat sich ein Werkstück verfestigt. Wie sorgen Sie dafür, dass die Spannungen im Werkstück wieder abgebaut werden? 1.3 Zu welcher Art Wärmebehandlung gehört das Nachwärmen von Schweissnähten? 1.4 Verbindungsschrauben müssen eine sehr hohe Festigkeit aufweisen und dazu sehr zäh sein. Welche Art der Wärmebehandlung führt zu diesen Eigenschaften? SSHL 14 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Lernauftrag 5 Gusseisen Thema Gusseisenarten, Herstellung, Eigenschaften und Anwendungen Lehrmittel Werkstoffkunde LVHL 30003 Zeitbedarf 2 Lektionen Hilfsmittel Lehrmittel Kapitel 7 Methode/ Sozialform Partnerarbeit Leistungsziele HI 8.1.6 GTP 5.2.1 Lernziele: Ich kann... Die Fachbezogenen Eigenschaften und Anwendungen von Grau-, Kugelgraphit- und Temperguss nennen. Kompetenzüberprüfung Ich kann… Die Herstellung von Gusseisen schematisch beschreiben Gusseisenarten anhand ihres Gefüges unterscheiden Haupteigenschaften der Gusseisenarten nennen Anwendung der Gusseisenwerkstoffe nennen Bezeichnen Sie alle oben aufgeführten Lernziele, welche Sie erfolgreich erreicht haben mit . Falls Sie ein oder mehrere Lernziele nicht erreicht haben, wenden Sie sich an Ihre Lehrperson, um die notwendigen Massnahmen zu bestimmen. Massnahmen Methodenkompetenz Text analysieren und wichtige Aussagen markieren. Abbildungen entsprechenden Texten zuordnen. Ein Mindmap erstellen. Zeitplan Aufgabe 1 Einzelarbeit Lesen von Kapitel 7 gemäss Anleitung 20 Min. Aufgabe 2 Partnerarbeit Bearbeiten von Kapitel 7 anhand der Vorgaben 20 Min. Aufgabe 3 Partnerarbeit Bearbeiten der Fallbeispiele 10 Min. Aufgabe 4 Erfolgskontrolle20Min. Aufgabe 5 Zusammenfassung in Form eines Mindmap 20Min. Autor SSHL 15 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Aufgabe 1 Teil I Lesen Sie das Kapitel 7 durch. Markieren Sie wichtige Aussagen. Schreiben Sie auf, wenn Sie einen Begriff oder einen Sachverhalt nicht verstehen (10 Min.) Teil II Besprechen Sie zusammen mit Ihrem Partner: - weshalb finden Sie die markierten Stellen wichtig. - klären Sie Begriffe und Sachverhalte, die Sie nicht verstanden haben. (10 Min.) Aufgabe 2 Bearbeiten Sie Kapitel 7 anhand der nachfolgenden Vorgaben: - Aus welchen Ausgangsprodukten wird Gusseisen hergestellt? - Welchen Einfluss haben die Zugabe von Mangan oder Silizium auf die Kohlenstoffeinlagerung? - Wie werden die Eigenschaften durch die Art der Kohlenstoffeinlagerung beeinflusst? - Wie wird erreicht, dass der spröde, harte Temperrohguss brauchbar wird und stahlähnliche Eigenschaften erhält? - Wodurch unterscheiden sich die Werkstoffe Gusseisen und Stahl grundsätzlich? - Ist Stahlguss auch ein Gusseisenwerkstoff? Aufgabe 3 Bearbeiten Sie die Fallbeispiele: Fall A. Sie bauen eine Umwälzpumpe ein. Durch ungenaues Arbeiten, passen die Anschlussrohre nicht exakt. Mit etwas Krafteinsatz gelingt es ihnen die Pumpe trotzdem einzubauen. Beim ersten Aufheizen der Anlage entsteht im Pumpengehäuse ein Riss. Auf dem Pumpengehäuse finden Sie die Bezeichnung GG-25. Erklären aufgrund der Werkstoffeigenschaften, weshalb dieser Riss entstehen musste. Zeigen Sie den Gefügeaufbau des Werkstoffs und die damit zusammenhängenden Eigenschaften auf. Fall B Sie sollen für eine Anlage mit einem Druck von 18 bar einen Absperrschieber auswählen. Folgende Schieber stehen zur Verfügung GJL-200 GJS –400 GS-40 DN 50/PN16 DN 50/PN 25 DN 50/PN 25 Wählen Sie einen Schieber aus und begründen Sie Ihre Wahl. Welchen Werkstoff würden Sie wählen, wenn zum hohen Druck auch noch eine hohe Temperatur > 130°C käme? Fall C Auf einem T-Stück finden Sie die Werkstoffbezeichnung GTW. Erklären Sie mit Hilfe des Gefügeaufbaus und der daraus resultierenden Eigenschaften, weshalb Fittings aus diesem Werkstoff hergestellt werden. Fall D Auf einem Dolendeckel finden Sie die Werkstoffbezeichnung GJS. Weshalb wurde dieser Werkstoff für die Herstellung verwendet und nicht der viel günstigere Werkstoff GJL. Erklären Sie anhand des Gefügeaufbaus der beiden Werkstoffe. SSHL 16 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Aufgabe 4 Erfolgskontrolle Welche Gussarten werden eingesetzt für: a) Armaturen- und Maschinengehäuse ohne spezielle Anforderungen? b) Gehäuse mit erhöhten Anforderungen an die Festigkeit? Aus welchem Guss werden Gehäuse von Umwälzpumpen in der Regel hergestellt? Was bedeuten die Bezeichnungen EN-GJL200 (GG-20) / EN-GJS400 (GGG-40)? Was bedeutet die Bezeichnung GTW? Welche Gusseisenart hat eine hohe Druckfestigkeit aber eine niedrige Zugfestigkeit? Nennen Sie vier Eigenschaften von Grauguss. In welchem Bereich liegt der Kohlenstoffgehalt von Gusseisen? Ordnen sie die Gussarten nach ihrer Zähigkeit in aufsteigender Reihenfolge. Was könnte passieren, wenn ein Dolendeckel aus Grauguss hergestellt wäre? Nennen Sie drei Anwendungen von weissem Temperguss. Nennen Sie einige Anwendungsbeispiele von weissem Temperguss. SSHL 17 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Aufgabe 5 Erstellen Sie eine Zusammenfassung des Themas Gusseisen in Form eines Mindmap. Dieses soll folgende Hauptäste aufweisen: Grauguss Kugelgraphitguss Weisser Temperguss Schwarzer Temperguss Zu jedem Hauptast sollen mit folgenden Unterästen ergänzt werden. Herstellung Eigenschaften Kohlenstoffeinlagerung Anwendungen SSHL 18 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Lernauftrag 6 Nichteisenmetalle / Legierungen Thema Nichteisenmetalle, Legierungen, Eigenschaften und Anwendungen Lehrmittel Werkstoffkunde LVHL 30003 Zeitbedarf 2 Lektionen Hilfsmittel Lehrmittel Kapitel 8 Methode/ Sozialform Einzelarbeit / Partnerarbeit Leistungsziele HI 8.1.7;9 GTP 5.2.1;2 Lernziele: Ich kann... Den Sinn und Zweck von Metall-Legierungen nennen. Die Eigenschaften und fachbezogenen Anwendungen der Metalle Kupfer und Aluminium nennen. Nichteisenmetalle aufzählen und Kriterien einteilen Die Herstellung von Al und Cu schematisch beschreiben Eigenschaften und Anwendungen von Al und Cu nennen Zweck von Legierungen nennen Anwendung von Al und Cu Legierungen nennen Wiederverwertung der Werkstoffe Al und Cu beschreiben Kompetenzüberprüfung Ich kann… Bezeichnen Sie alle oben aufgeführten Lernziele, welche Sie erfolgreich erreicht haben mit . Falls Sie ein oder mehrere Lernziele nicht erreicht haben, wenden Sie sich an Ihre Lehrperson, um die notwendigen Massnahmen zu bestimmen. Massnahmen Methodenkompetenz Werte aus Tabellen herauslesen. Ein Mindmap erstellen. Zeitplan Aufgabe 1 Werkstoffe benennen und Eigenschaften aufzeigen 25 Min Aufgabe 2 Herstellung, Eigenschaften, Anwendungen und Wiederverwertung der Werkstoffe Al und Cu in Form eines Mindmap aufzeigen. 45 Min. Aufgabe 3 Erarbeitung des Themas Legierungen anhand von Leitfragen 20 Min. Autor Aufgabe 1 SSHL 19 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer In welchem Bereich muss die Dichte eines Metalls liegen, dass es als Leicht- bzw. Schwermetall bezeichnet wird? Sym bol >1000°C Leichtmetalle > 1000°C < 2000°C Schwermetall e < 1000°C Schwermetalle SSHL Name Dichte kg/m3 Schmelzpunkt °C Anwendung Mg 650 Anode, Legierungsmetall Al 658 Transport, Verpackung, Gehäuse, Verschalungen,… Si 1410 Solarzellen, Glas, Silikone Be 1280 Uhrenfedern Ti 1670 Wärmetauscher, Legierungsmetall Sn 232 Löten, Schutzüberzüge, Leg. Pb 327 Batterien, Strahlenschutz Bi 271 Sicherungen Zn 419 Legierungs- und Überzugsm. Sb 631 Lot, Bleibatterien, Medizin Cu 1083 Rohre, Bleche, Legierungen Ni 1450 Fühler, Legierungsmetall Co 1490 Rasierklingen, Dauermagnete Cr 1900 Legierungs- und Überzugsm. Mn 1250 Legierungsmetall Ag 1410 Legierungsmetall, Schmuck Au 961 Elektrische Bauteile, Schmuck Pt 1063 Katalysator, Medizin Ru 1770 Medizin Rh 2300 Reflektoren Pd 1970 Katalysator <1000 °C SP Ergänzen Sie die Tabelle und markieren Sie diejenigen Metalle, die in Ihrem Berufsfeld häufig verwendet werden. 20 > 2000°C seltene Metalle Schwermetalle Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer W 3410 Schweisselektroden, Glühfaden Mo 2610 Heizdrähte, Legierungsmetall Ta 3000 Kondensatoren, Werkzeuge Nb 2420 Schweissstäbe Os 3000 Kompassnadeln Ir 2450 Medizin Cd 321 Akku, Korrosionsschutz Re 3180 Heizdrähte, Elektroden Ga 30 Thermometer, Medizin Ce 795 Katalysatoren, Feuersteine Hg - 38 Thermometer, Barometer Th 4200 Heizwendelbeschichtungen Zr 1850 Kernbrennstäbe Aufgabe 2 Zum Thema Aluminium oder Kupfer soll ein Mindmap erstellt werden, das folgende Hauptäste umfasst: Eigenschaften Herstellung Anwendungen, allgemein Anwendungen in der Haustechnik Recycling Entscheiden Sie sich über welches der beiden Metalle Sie ein Mindmap erarbeiten wollen. Die Arbeit wird als Partnerarbeit ausgeführt. Lesen Sie jedoch zuerst jeder für sich die Kapitel 8.2 bzw. 8.3 im Werkstoffkundelehrmittel. Streichen Sie wichtige Aussagen und Sachverhalte an. Besprechen Sie mit Ihrem Partner, was Sie nicht verstehen. Holen Sie sich Hilfe, wenn Sie allfällige Probleme nicht gemeinsam lösen können. Erarbeiten Sie dann zusammen das geforderte Mindmap zum Thema Aluminium bzw. Kupfer. Aufgabe 3 Erarbeiten Sie das Kapitel 8.5 Legierungen anhand folgender Leitfragen: Wie wird eine Legierung definiert? Weshalb stellt man Legierungen her? Handelt es sich bei Legierungen vorwiegend um Gemische oder um chemische Verbindungen? Nach welchen Kriterien können Legierungen eingeteilt werden? Welche Legierungen, werden in Ihrem Fachbereich oft verwendet? SSHL 21 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Lernauftrag 7 Korrosion / Korrosionsschutz Thema Ursachen, Formen, Auswirkungen der Korrosion, Korrosionsschutz Lehrmittel Werkstoffkunde LVHL 30003 Zeitbedarf 2 Lektionen Hilfsmittel Lehrmittel Kapitel 9 Methode/ Sozialform Einzelarbeit (Lesen des Kapitels) Partnerarbeit (Aufgaben) Leistungsziele HI 8.2.1;2;3 ... Die Unterschiede der Kontakt-,Sauerstoff-, Säure – und Spaltkorrosion nennen. Den Korrosionsschutz von Stahlrohrleitungen beschreiben. Den Korrosionsschutz durch eine Schutzanode in Heizungs- und Warmasserbereitungsanlagen beschreiben. GTP 5.4.1;2;3;4 Korrosionsgefahren erkennen. Korrosionsformen nennen. Den Korrosionsschutz an Bauteilen und Leitungen beschreiben. Den Einfluss der Wasserqualität auf die Korrosion erläutern. Lernziele: Ich kann Den Ablauf einer chemischen Korrosion beschreiben Den Ablauf einer elektrochemischen Korrosion beschreiben Formen der elektrochemischen Korrosion nennen Auswirkungen der verschiedenen Korrosionformen nennen Korrosionsverhalten von Werkstoffen aus dem Fachgebiet nennen Korrosionsschutzmassnahmen nennen Ausführung des Korrosionsschutzes an Stahlbauteilen und Leitungen auf der Baustelle beschreiben Wirkung einer Schutzanode in Wassererwärmern beschreiben Bezeichnen Sie alle oben aufgeführten Lernziele, welche Sie erfolgreich erreicht haben mit . Falls Sie ein oder mehrere Lernziele nicht erreicht haben, wenden Sie sich an Ihre Lehrperson, um die notwendigen Massnahmen zu bestimmen. Massnahmen SSHL 22 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Methodenkompetenz Texte und Skizzen analysieren. Sachverhalte zuordnen. Zeitplan Aufgabe 1 Korrosionsformen nennen, Ablauf beschreiben. 15Min Aufgabe 2 Korrosionsformen und ihre Ursachen beschreiben. 30Min. Aufgabe 3 Korrosionsformen und ihre Wirkung beschreiben. 20Min. Aufgabe 4 Korrosionsschutzmassnahmen beschreiben. a) Einführung 5Min. und Nachbesprechung 20Min. b) Hausaufgabe 60 Min. Autor Aufgabe 1 Wodurch unterscheiden sich die nachfolgenden Korrosionen grundsätzlich voneinander? Beschreiben Sie stichwortartig, den Ablauf dieser Korrosionen. Zunderbildung beim Schmieden. Dasselbe kann beim wärmen von Stahlrohren beobachtet werden. Der Zunder kann nach dem Erkalten leicht abgebürstet werden. Korrosion an einer Verbindungstelle SSHL 23 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Aufgabe 2 Im Kapitel 9 Ihres Lehrmittels finden Sie eine Übersicht der Korrosionsformen. Ordnen Sie die Korrosionsformen den nachfolgenden Beispielen zu. Schreiben Sie zu jedem Beispiel auf, was Ihrer Meinung nach die Ursache der festgestellten Korrosion ist. Beim entrümpeln eines Estrichs finden Sie eine alte Lampe mit einem Ständer aus Schmiedeisen. Nach dem Wegtragen der Lampe sind Ihre Hände rostrot verfärbt. Der Kaminfeger öffnet einen Heizkessel, um ihn zu reinigen. Im Feuerraum findet er kleine brüchige harte Plättchen. Auf Ihre Frage, um was es sich hier handle, gibt er Ihnen zur Antwort: "Zunder" (Rostpartikel). Sie lassen aus einem offenen Stahlbecken Wasser ab. Knapp unter der Wasseroberfläche finden Sie korrodierte Stellen. Die Nachschaltheizflächen (Heizgaszüge) eines Heizkessels weisen starke Korrosionsschäden in Form von löchrigen Durchbrüchen auf. Eine Kontrolle der Abgastemperaturen zeigt, dass diese eindeutig zu tief und die Abgaszüge deshalb ständig von Kondensat benetzt waren. SSHL 24 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Auf ein verzinktes Abluftrohr wurde ein Kupferregenhut montiert. Nach einiger Zeit stellte man am Abluftrohr an der Verbindungsstelle zum Regenhut Korrosionsschäden fest. Auf einem Dachblech unterhalb des Kamins findet man salzartige Ablagerungen. Das Blech weist zudem starke Korrosionsschäden auf. Eine Gewindeverbindung lässt sich kaum lösen. Als es dem Monteur endlich gelingt, das Rohr auszudrehen stellt er fest, dass das Gewinde stark angerostet ist. Ein verchromter Velolenker weist viele kleine braune Punkte auf. Beim Versuch, diese Punkte wegzuwischen, blättert die Chromschicht ab und der darunter liegende Stahl weist starke Korrosionsschäden auf. SSHL 25 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Ein Stahlteil wird durch Spritzwasser immer wieder benetzt. Nach einiger Zeit weist er Korrosionsstellen auf. Bei einer Kontrolle stellt man fest, dass die Schweissnaht eines Boilers aus Cr Ni Stahl feine Löcher aufweist, durch die Wasser ausläuft. Ein erdverlegter Stahltank in der Nähe einer Bahnlinie weist starke Korrosionsschäden auf. In einem Raum wird mit chlorhaltigen Reinigungsmitteln gearbeitet. Die Raumluft ist trocken. An einem Chromnickelstahlhaken ist ein grosses Betongewicht angehängt. Nach einigen Jahren reisst der Haken und das Gewicht fällt zu Boden. Eine Nachrechnung zeigt, dass der Haken nicht zu schwach gewählt wurde. SSHL 26 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Ein Gussteil weist Korrosionsschäden auf, die sich quer durch das Teil ziehen. Unter dem Mikroskop wird sichtbar, dass sich die Korrosion entlang der Korngrenzen durchgefressen hat. Zwei Kupferbleche wurden mit verzinkten Nieten vernietet. Nach einiger Zeit fallen die Bleche auseinander. Eine Kontrolle zeigt, dass sich die Nieten aufgelöst haben. Aufgabe 3 Nachfolgend sind verschiedene Formen der elektrochemischen Korrosion dargestellt. Geben Sie für jede dieser Formen an: Welche Korrosionsform wird gezeigt? Wo und unter welchen Umständen kann dies Korrosion in der Praxis auftreten? Wie gross ist der zu erwartende Schaden? - geringer Materialangriff * - mittlerer Materialangriff ** - grosser Materialangriff mit rascher Zerstörung *** SSHL 27 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer SSHL 28 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Aufgabe 4 Korrosionsschutz / Wärmedämmung In Ihrer Berufspraxis müssen die die Entstehung von Korrosion durch geeignete Schutzmassnahmen verhindern. Klären Sie in Ihrem Ausbildungsbetrieb ab, welche Korrosionsschutzmassnahmen in der Praxis getroffen werden. Oft müssen Korrosionsschutz und Wärmedämmung aufeinander abgestimmt werden. Bestimmen Sie deshalb auch welche Art der Wärmedämmung in den angesprochenen Situationen sinnvoll ist. Zeigen Sie mögliche alternative Lösungen mit anderen Werkstoffen auf. (Planer bringen den entsprechenden Ausschreibungstext für den Korrosionsschutz und die Wärmedämmung mit) Verteilleitungen aus Stahlrohr geführt im Untergeschoss (Keller, Veloraum, Gang) Wohnungsbau Verteilleitungen aus Stahlrohr in Bodenschlitz geführt. Verteilleitungen aus Stahlrohr durch Nassraum (Dusche Schulhaus) Kaltwasserleitung Sanitär Oberflächentemperatur >10°C Kühlwasserleitungen Oberflächentemperatur < 10°C SSHL 29 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Lernauftrag 7 Kunststoff Thema Kunststoffgruppen, Eigenschaften, Anwendungen, Recycling Lehrmittel Werkstoffkunde LVHL 30003 Zeitbedarf 2 Lektionen Hilfsmittel Lehrmittel Kapitel 10 Technische Prospekte verschiedener Lieferanten Methode/ Sozialform Einzelarbeit (Lesen des Kapitels) Partnerarbeit (Aufgaben) Leistungsziele HI 8.3.1;2;3;4;5 ... Kohlenstoff und Wasserstoff als Grundelemente von Kunststoffen nennen Eigenschaften der Kunststoffgruppen Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere nennen Eigenschaften und Montageregeln für Bodenheizungsrohre nennen Rohrverbindungen für Kunststoffrohre aufzählen Das Recycling von Kunststoffabfällen erläutern GTP 5.3.1;2;3;4;5 Kunststoffgruppen Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere unterscheiden. Anwendungen von Kunststoffen in der Gebäudetechnik nennen. Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten von Kunststoff- und Kunststoffverbundrohren nennen. Verbindungsmöglichkeiten für Kunststoffrohre beschreiben Das Recycling von Kunststoffrohren erläutern. Lernziele: Ich kann Den Grundaufbau (Makromoleküle, Struktur) beschreiben Grundeigenschaften der Kunststoffgruppen beschreiben Kunststoffarten und ihre Anwendung in der Gebäudetechnik nennen Verbindungsmöglichkeiten von Kunststoffrohren aufzeigen Das Recycling von Kunststoffabfällen beschreiben Bezeichnen Sie alle oben aufgeführten Lernziele, welche Sie erfolgreich erreicht haben mit . Falls Sie ein oder mehrere Lernziele nicht erreicht haben, wenden Sie sich an Ihre Lehrperson, um die notwendigen Massnahmen zu bestimmen. Massnahmen SSHL 30 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Methodenkompetenz Texte und Skizzen analysieren, Dokumentationen lesen und selber erstellen. Sachverhalte zuordnen. Zeitplan Aufgabe 1 Aufbau und Struktur der Kunststoffe beschreiben. (20Min.) Aufgabe 2 Kunststoffgruppen, Strukturen, Eigenschaften (15Min.) Aufgabe 3 VPE-Rohre, Struktur, Eigenschaften, Gruppe (10Min.) Aufgabe 4 Kunststoff Verbindungstechniken (15Min.) (Hausaufgabe Dokumentation Verbindungstechnik 2h) Aufgabe 5 Umgang mit Kunststoffrohren (15Min.) Aufgabe 6 Recycling von Kunststoffen (15Min.) Autor Aufgabe 1 Lesen Sie im Kapitel 10 die Einleitung und die Abschnitte 10.1 und 10.2. Markieren Sie wichtige Aussagen. Bearbeiten sie anschliessend zusammen mit einem Partner die Aufgaben. Nennen Sie die beiden Elemente, die in fast allen Kunststoffen als Grundbausteine dienen. Kunststoffe haben gewisse Grundeigenschaften, die für die meisten Kunststoffarten gelten. Wählen Sie aus den unter 10.1 aufgeführten Grundeigenschaften 5 aus. Die gewählten Eigenschaften sollen bei Anwendungen in der Gebäudetechnik eine Rolle spielen. Schreiben Sie zu jeder Eigenschaft auf, welchen Nutzen diese in der praktischen Anwendung hat. Eigenschaft Anwendung und praktischer Nutzen Geringe Dichte Apparategehäuse, geringes Gewicht. Verpackung, geringes Gewicht, leichter zu transportieren. SSHL 31 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Eigenschaft Anwendung und praktischer Nutzen Die Kunststoffherstellung beruht auf drei grundsätzlichen Herstellungsverfahren. Viele Kunststoffe, die wir in der Gebäudetechnik verwenden (z. B. Rohre aller Art) werden durch Polymerisation hergestellt. Dabei werden z. B. aus dem Ausgangsprodukt Methan, das Monomer Ethan und in einem nächsten Schritt die Polymerkette (Makromolekül) hergestellt. Bezeichnen Sie in der Skizze die entsprechenden Teile. Ausgangsprodukt Methan H H C H Schritt 1 H C H C C H H H H C H H H H C H H C H C H SSHL Schritt 2 C H H H C H H H H H H C H H H C H H C H H H H H H H C C C C C C H H H H H H 32 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Aufgabe 2 Kunststoffe lassen sich in die drei Hauptgruppen Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere unterteilen. Die Gruppen unterscheiden sich primär durch die unterschiedliche Anordnung (räumliche Struktur) der Makromoleküle. Bestimmen Sie anhand der gezeigten Strukturen die Kunststoffgruppe. Nennen Sie zu jeder Gruppe - zwei besonders wichtige Eigenschaften - zwei Kunststoffsorten - zwei Anwendungen aus dem Fachgebiet SSHL 33 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Aufgabe 3 Thermoplaste haben den Nachteil, dass mit steigender Temperatur die Festigkeit abnimmt. Bei Bodenheizungsrohren hängt die Lebensdauer direkt von der Dauerbetriebstemperatur und dem Betriebsdruck ab. Rohre aus PB (Polybuten) können bei einer Lebenserwartung von 50 Jahren z. B. mit einer Dauerbetriebstemperatur von 75°C bei einem Betriebsdruck von 8bar eingesetzt werden. Rohre aus VPE (Vernetztes Polyethylen PEX) können bei gleicher Lebenserwartung und gleichem Druck mit einer Dauerbetriebstemperatur von 95°C eingesetzt werden. Erklären sie anhand der Molekülstruktur, weshalb VPE Rohre eine höhere Temperaturfestigkeit aufweisen als normale PE Rohre. Zu welcher speziellen Kunststoffgruppe gehören die PEX-Rohre? Aufgabe 4 Kunststoffrohre können auf unterschiedlichste Art und Weise verbunden werden. a) Welche Verbindungstechniken eignen sich für die verschiedenen Kunststoffrohre? Material Schweissen Pressen Stecken Klemmen Kleben Schrauben PP PB PE VPE Verbundrohr PVC b) Erstellen Sie als Hausarbeit eine Dokumentation über mindestens drei der aufgezeigten Verbindungstechniken für Kunststoffrohre. Inhalt - Kurzbeschreibung - Bild - Montageanleitung - Anwendungsbeispiele SSHL 34 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Aufgabe 5 Die meisten Kunststoffe sind nicht UV-Beständig, weiter sind sie kerb- und kälteempfindlich. Unsachgemässe Lagerung, unsorgfältiger Umgang und nicht fachgerechte Verarbeitung führt bei Kunststoffen zur negativen Veränderung ihrer Eigenschaften. Beurteilen Sie die dargestellten Situationen Lagerung von PP-Rohren im Freien Lagerung Lagerung Ungeordnet geordnet blad von PE-Rohren PB-Rohr mit Metalldraht auf Armierung festgebunden SSHL 35 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer PEX-Rohr mit Elektroschweissmuffe verbunden SSHL 36 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Aufgabe 6 Thermische Verfahren Kunststoffr ecycling Deponie Beseitigung Regranulierung Umschmelzung organische Grundstruktur Wiederverarbeitung Verbrennung Hydrolyse Pyrolyse Heizwertnutzung Bei der Wiederverwertung von Kunststoffen sind drei Verfahren von Bedeutung: Werkstoffrückgewinnung Die Kunststoffabfälle werden zunächst zerkleinert soweit möglich sortiert, danach eingeschmolzen und zu neuen Formen verarbeitet. Sortenreine Kunststoffabfälle lassen sich so einfach einschmelzen und wiederverwenden. Nicht sortenreine Kunststoffabfälle lassen sich nur zu Produkten mit weniger anforderungsreichen Eigenschaften verarbeiten. So zum Beispiel zu Kehrichtsäcken, Gartenstühlen etc. Meist muss dem gemischten Material noch neues Kunststoffgranulat beigemischt werden, damit eine minimale Qualität gewährleistet werden kann. Rohstoffrückgewinnung Bei der Pyrolyse wird der Kunststoff auf 600 – 900°C erhitzt. Dies geschieht unter Sauerstoffausschluss, damit keine Verbrennung stattfinden kann. Die Makromoleküle der Kunststoffe werden dabei in kurzkettige Moleküle (Monomere) aufgespalten. Durch eine nachfolgende Destillation werden diese in ihre Grundstoffe zerlegt. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass die Abfälle nicht sortiert werden müssen. Das Verfahren ist aufwendig und entsprechend teuer. Energierückgewinnung Die Verbrennung von Kunststoffabfällen ist eine einfache Methode die Energie, die im Kunststoff steckt teilweise zurückzugewinnen. Durch die Verbrennung gehen aber die wertvollen Rohstoffe verloren und es entstehen umweltbelastende Abgase. Die Verbrennung von Kunststoffabfällen ist daher nach Möglichkeit zu vermeiden. Nur die Ablagerung in Deponien weist eine noch schlechtere Umweltbilanz auf. SSHL 37 Lernaufträge Werkstoffkunde Haustechnikberufe Installateure und Planer Die Kunststoffe welcher Gruppe lassen sich durch einfaches Einschmelzen wiederverwerten? Weshalb können Kunststoffe der Gruppen Duroplaste und Elastomere nur durch die Auftrennung in ihre Ausgangsprodukte wiederverwerten? Durch welches Verfahren können Duroplaste und Elastomere wiederverwertet werden? Mit welchem Verfahren können stark vermischte Kunststoffe wiederverwertet werden? Kleinteilige stark verschmutze und vermischte Kunststoffabfälle können oft nicht durch Materialrückgewinnung wiederverwertet werden. Sie werden daher verbrannt. Wo liegt der Vorteil der Verbrennung gegenüber einer Ablagerung in einer Deponie? SSHL 38 Lernaufträge Werkstoffkunde Materialeigenschaften Tabellen Schmelzpunkt einiger Stoffe Material [] °C [T] K 660,32 933,48 5,5 278,7 Blei 327,4 600,6 Diamant 3'547 3'820 Eisen 1'536 1'809 Ethanol (C2H5OH) −114 159 Gold 1'064 1'337 −272,2 0,955 801 1'074 1'084 1'357 80 353 Platin 1'773,5 2'046,7 Quecksilber −38,36 234,795 Schwefel (monoklin) 119 392 Schwefel (rhombisch) 113 386 960,8 1'234,0 0 273,155 Wasserstoff −259 14 Wolfram 3'422 3'695 Zink 419,5 692,7 Zinn 231 504 Aluminium Benzol Helium Kochsalz Kupfer Naphthalin Silber Wasser SSHL 39 Lernaufträge Werkstoffkunde Materialeigenschaften Tabellen Dicht einiger Stoffe Material Aceton Dichte in kg/m3 790 Formel C3H6O Aluminium 2'710 Al Anilin 1'022 C6H7N Antimon 6'680 Sb Benzol Beryllium 879 1'850 C6H6 Be Beton 1'800 - 2'450 - Bismut 9'800 Bi 11'340 Pb 3'119 Br2 Blei Brom Bronze 7'400 - 8'900 Cu-Sn-Legierung Cadmium 8'640 Cd Chrom 7'200 Cr Cobalt 8'900 Co Dieselkraftstoff 830 Diethylether 713 Eichenholz Eis (bei 0 °C) ca' 800 917 C4H10O H2O Eisen chem' rein 7'860 Fe Eisen Invar 7'900 - Eisenoxid (Rost) 5'100 Fe3O4 Eisenstahl 7'700 - Essigsäure 1'049 C2H4O2 789 C2H5OH Ethanol Fensterglas 2'500 - 2'600 SiO2 Gips 2'300 CaSO4 Glycerin 1'260 C3H8O3 Gold Granit 19'320 Au 2'800 - 920 - 960 - 7'250 - 400 - 800 - Iridium 22'560 Ir Kalium 680 K Gummi (Kautschuk) Gusseisen Holz (lufttrocken) SSHL 40 Lernaufträge Werkstoffkunde Material Materialeigenschaften Dichte in kg/m3 Formel Kohlenstoff (Diamant) 3'510 C Kohlenstoff (Graphit) 2'250 C Konstantan 8'800 Cu55Ni45-Legierung Kork Kupfer 480 - 520 - 8'920 - 8'960 Cu Magnesium 1'733 Mg Mangan 7'430 Mn Meerwasser 1'025 Messing 8'100 - 8'700 Methanol 790 Milch Neuschnee Cu-Zn-Legierung CH4O 1'030 60 - 200 H2O Neusilber 8'500 Cu-Ni-Zn-Legierung Nickel 8'910 Ni Nitrobenzol 1'220 C6H5O2N Olivenöl 910 Osmium 22'610 Ottokraftstoff (genormt, Mittelwert) Os 750 Palladium 12'000 Pd Papier Büroqualität 80 g/m² ca' 800 - 860 - 930 - Paraffin Petroleum 800 Phosphor 1'823 P 21'450 Pt 1'190 - Platin Plexiglas (Acrylglas, PMMA) Polystyrol 1'040 – 1'090 Quarzglas 2'200 (C8H8)n SiO2 Quecksilber 13'595 Hg Quecksilber (bei 0 °C) 13'595 Hg Rhenium 21'040 Re Rhodium 12'400 Rh Salpetersäure 1'512 HNO3 Sandstein 2'400 - 1'700 - 1'900 - 2'070 S Schotter Schwefel (rhombisch) Schwefelkohlenstoff SSHL Tabellen 713 CS2 41 Lernaufträge Werkstoffkunde Material Materialeigenschaften Dichte in kg/m3 Formel Schwefelsäure 1'834 H2SO4 Schweres Wasser 1'105 D2O Silber 10'490 Ag Silicium 2'330 Si Spiritus 830 Stahl legiert 7'900 - Stahl unlegiert 7'850 - Steinkohle 1'350 C Terpentinöl 855 thermoplastische Schaumteile C10H16 12 - 300 - Titan 4'500 Ti Toluol 872 Uran Vanadium Wasser (bei 3,98 °C) C7H8 19'050 U 6'120 V 999,975 H2O Wolfram 19'270 W Zement 3'000 - 3'100 - Zink 7'130 Zn Zinn 7'280 Sn SSHL Tabellen 42 Lernaufträge Werkstoffkunde Materialeigenschaften Tabellen Längenausdehnungskoeffizient einiger fester Stoffe Material [] 10-6K-1 bei 20°C Material [] 10-6K-1 bei 20°C Acryl 90,0 Kohlenstofffaser -0,5 Aluminium, gewalzt 23,2 Konstantan 15,2 Aluminium, rein 23,0 Kupfer 16,5 Magnesium 26,0 Aluminiumoxid, >95% 6,7 Antimon 10,5 Mangan 23,0 Austenit 12 Messing 18,4 Bakelit (mit Holzmehl) 50,0 Molybdän 5,2 Bakelit (mit Asbest) 30,0 Neusilber 18,0 Beryllium 12,3 Nickel 13,0 Beton 6 bis 14 Platin 9,0 Bismut 14,0 Polyamide (Nylon) Blei 29,3 Polycarbonat Bronze 17,5 Polyethylen Cadmium 41,0 Polystyrol 70,0 Chrom 6,2 Polyester 80,0 Diamant 1,3 Polymethylmethacrylat 85,0 Eis, 0°C 51,0 Polyoxymethylen (POM) 110,0 Eisen 12,2 Polyvinylchlorid, biegsam 240,0 Germanium 120,0 70,0 100,0 bis 250,0 6,0 Polyvinylchlorid, steif (PVC) 50,0 Gummi (leicht vulkanisiert) 220,0 Polytetrafluorethylen, (PTFE) 200,0 Gummi (mit Ruß) 160,0 Porzellan Glas (Fensterglas) 7,6 Silber Glas (Geräteglas) 4,5 Silizium Glas (Quarzglas) 0,5 Stahl 3,0 19,5 2,0 13,0 Glaskeramik (Zerodur) <0,1 Stahl, rostfrei Gold 14,2 Tantal 6,5 Granit 3,0 Titan 10,8 Graphit 2,0 Wolfram Grauguss 9,0 Zink 26,3 Holz, Eiche 8,0 Zinkcyanid -18,1 Zinn 26,7 Zirconiumwolframat -8,7 Invar Iridium SSHL 1,7-2,0 6,5 10,0…16,0 4,5 43 Lernaufträge Werkstoffkunde Material Materialeigenschaften E-Modul in kN/mm2 Metallische Werkstoffe bei 20°C Material Tabellen E-Modul in kN/mm2 Nichtmetallische Werkstoffe bei 20°C Ferritischer Stahl 210 CFK parallel zur Faser Austenitischer Stahl / martensitischer Stahl 195 Glas 50…90 Glasfaser 55…87 Sphäroguss 170…185 150 Grauguss 80…185 Beton 22…45 Messing 78…123 Knochen 18…21 Kupfer Titan 100…130 105 Holz parallel zur Faser CFK quer zur Faser 7…20 13 Aluminium 70 Epoxid ≈ 2,5 Magnesium 42 Polyamid 2…4 Blei 16 Polyester 1…5 Polypropylen 1…2 Invar 130…150 Nickel 200 Holz quer zur Faser Wolfram 411 Silikonkautschuk 0,01…0,1 Eis (bei < 0 °C) 9,1 SSHL 0,23…1,33 44 Lernaufträge Werkstoffkunde Materialeigenschaften Tabellen Baustoffe Stoff Wärmeleitfähigkeit λ in W/(mK) Beton 2,1 Epoxidharzmörtel mit 85% Quarzsand 1,2 Glas 0,76 Granit 2,8 Gummi 0,16 Holz senkrecht zur Faser 0,09-0,19 Kalkstein 2,2 Kalkzement-Putz 1,0 Lehm 0,47-0,93 Marmor 2,8 Porenbeton (Gasbeton) Sand, trocken 0,08-0,25 0,58 Sandstein 2,3 Zementestrich 1,4 Ziegelmauerwerk 0,5-1,4 Dämmstoffe Stoff Aerogel Wärmeleitfähigkeit λ in W/(m · K) 0,02 Dämmstoffe aus expandiertem Polystyrol (EPS) 0,035-0,050 Dämmstoffe aus extrudiertem Polystyrol (XPS) 0,032-0,040 Dämmstoffe aus Polyethylen-Schaumstoffen 0,034-0,040 Dämmstoffe aus Polyurethan (PUR) 0,024-0,035 Glasschaum-Granulat Glaswolle 0,08 0,032-0,05 Kork 0,035-0,046 Mineralwolle 0,035-0,045 Perlit (Gestein) Schaumglas 0,04-0,07 0,040 Strohballen 0,038-0,067 Vakuumdämmplatte (VIP) 0,004-0,006 Wolle SSHL 0,035 45 Lernaufträge Werkstoffkunde Materialeigenschaften Tabellen Metalle Stoff Wärmeleitfähigkeit λ in W/(mK) Aluminium (99,5%) 236 Bismut 8,4 Blei Eisen 35 80,2 Gold, rein 314 Kalium 135 Kupfer, Handelsware 240-380 Kupfer, rein 401 Magnesium 170 Messing 120 Molybdän 138 Natrium 133 Nickel 85 Platin 71 Quecksilber 8,3 Silber 429 Silicium (Halbmetall) 148 Stahl hochlegiert 15 Stahl niedrig legiert ferritisch 42 Stahl unlegiert 48-58 Tantal 54 Titan 22 Wolfram 167 Zink 110 Zinn 67 SSHL 46
