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Einfluss der Härte auf die Steifigkeit

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WalterN

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35
Eine Frage die mich schon länger beschäftigt, wozu ich aber noch nichts gefunden habe.

Welchen Einfluss hat denn die Härte auf die Steifigkeit einer Klinge?


Schönes Wochenende

Walter
 
Ist die klinge zu hart, dann wird sie beim biegen Brechen.
Ist sie zu weiche, dann wird sie nicht zurückfedern sondern ist verbogen.

Der Kraftaufwand zum biegen sollte aber immer gleich sein, da er abhängig vom Material und der Klingengeometrie ist.

Gruß

Xzenon
 
Hallo Walter !
Wenn Du wirklich die "Steifigkeit" meinst, so haben Xzenon und Armin Recht: Das Maß für den spezifischen Verformungswiderstand nennt man Elastizitätsmodul und der ist für alle Stähle unabhängig vom Behandlungszustand so gut wie identisch. Die Bruchbiegearbeit, also die Arbeit, die man in eine Probe einbringen muß, bis sie bricht, ist dagegen von der Legierung und der Wärmebehandlung in hohem Grade abhängig.
Als Beispiel habe ich mal eine Tabelle aus einer Untersuchung von Siegfried Wilmes veröffentlicht. In einem der alten "Messerhefte" von Wolf Borger ist sie zu finden und Herbert hat sie mal hier in einem thread abgedruckt. Da gibt es natürlich große Unterschiede, insbesondere auch im Maß der elastischen Biegearbeit, die uns ja besonders interessiert.
MfG U. Gerfin
 
Das ist im übrigen einer der ganz weit verbreiteten Irrtümer, NICHT nur unter Laien, dass die Härte bei elastischer Dehnung einen Einfluss hätte.

Zum Beispiel glauben viele Leute, dass ein Fahrradrahmen aus Baustahl weniger steif sei wie einer aus hochvergütetem Nobelstahl.
Oder dass man eine Feder durch härten des Stahls "härter"machen könne.
 
Jo, die Lehrmeinung und U. Gerfin (ist ja eh das selbe?! -Ist als Lob gemeint!) sagen WB hat "keinen Einfluß" oder "kaum Einfluß" auf den E-Modul.

Ich lehne mich mal etwas aus dem Fenster und sage: "Kein" ist sicher falsch.

Der Volumenanteil an Karbiden ist bei höher legierten Stählen ganz erheblich und deren E-Modul ist idR größer als der von Stahl, also sollte auch der E-Modul des Verbundes höher liegen.
Es könnte ja mal einer einen dünnen Rundstab D2 oder so auf zwei kleine Zahnstocher o.ä. legen (ca, je 1/4 vom Ende nach Innen) und mit einem improvisierten Klöppel anschlagen (Xylophon spielen halt). Zum Gitarre-stimmen gibt es doch so Teile, wo man die Frequenz ablesen kann. Das könnte man ja mal im weichen und im gehärteten Zustand machen bzw. nach verschiedenen Anlaßtemperaturen/-Zeiten. Wäre interessant, was sich da tut.
Riesen Sprünge (50% mehr oder so) gibt´s aber wohl nicht...

Gruß,
Daniel
 
Welche autos werden aus hochfesten Stählen gebaut?

Ich würde sagen da kommt es eher auf die Verarbeitbarkeit an, also Eignung zum Tiefziehen und Schweissbarkeit.

Und die höhere Torsionssteifigkeit lässt sich auf konstruktive Weise doch sicher einfacher erreichen?
 
mal nachdenken:

trip / ra - stähle sind stähle mit hohem restaustenitgehalt, welcher sich bei der umformung martensitisch umwandelt

mehrphasenstähle als teilmartensitische stähle

und so weiter und so fort.

ich such bei interesse morgen das script und die pdf raus falls es interessiert

einsatz bei audi und co. hersteller ist z.b. thyssen
 
Armin II schrieb:
1) Welche autos werden aus hochfesten Stählen gebaut?

2) Ich würde sagen da kommt es eher auf die Verarbeitbarkeit an, also Eignung zum Tiefziehen und Schweissbarkeit.

3) Und die höhere Torsionssteifigkeit lässt sich auf konstruktive Weise doch sicher einfacher erreichen?
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1) Einzelne Bauteile werden aus hochfesten Stählen gebaut. Beispielsweise um die Wandstärken nicht erhöhen zu müssen.

2) Das natürlich auch.

3) Das war ja genau meine Aussage.
 
mikromeister schrieb:
.....Zum Beispiel glauben viele Leute, dass ein Fahrradrahmen aus Baustahl weniger steif sei als einer aus hochvergütetem Nobelstahl......
Zum Vergrößern anklicken....
Auch wenn es OT ist:

Theoretisch gibt es diesen Fall, aber das wäre dann konstruktionsabhängig und nicht materialabhängig. Billige Rahmen aus sog. "Hi-Tensile-Steel" haben meist Rohrwandstärken von 2 mm und mehr. Hochwertige Rahmenrohre weisen an manchen weniger belasteten Stellen (z.B. Oberrohr) nur 0,4 mm auf. Ein echter Vergleich wäre natürlich nur bei gleichen Rohrdurchmessern aussagekräftig.

In aller Regel sind die teuren Rahmen elastischer und fahren sich dadurch angenehmer.

Gruß

sanjuro
 
sanjuro schrieb:
In aller Regel sind die teuren Rahmen elastischer und fahren sich dadurch angenehmer.
Zum Vergrößern anklicken....

Also ist es genau umgekehrt:
Die "besseren" Rahmen sind weicher, weniger steif als die "Baustahlträger"!

Das ist nachvollziehbar:
Wenn sie weicher sind, verformen sie sich mehr, also sind die Dehnungen (und weil der E-Modul gleich ist) und die Spannungen höher.
Was die hochfesten Stähle aber vertragen.
 
Danke!

Wieder mit einem alten Vorurteil aufgeräumt:super:

In diesem Forum hab ich schon mehr über Stahl gelernt als in Fachtheorie in meiner Schlosserlehre (ich geb zu der Vergleich hinkt etwas).

Schöne Grüße

Walter
 
Ja, und jetzt? Gucken wir uns im nächsten MM wieder an, wie Klingen zerbrochen werden, oder können wir mal so grob klassifizieren, was man von einer Klinge mit Geometrie X erwarten sollte?

Gäbe es einen Weg, quasi ein Standardschema zu entwerfen, von dem sich mit einfachen Umrechnungen andere grobe Klingenformen ableiten ließen?

Irgendwas in der Richtung?
 
Eine Belastungsanalyse nach der Finiten-Elemente-Methode (FEMA) liefert in diesem Fall sehr wahrscheinlich ein gutes Ergebnis.
Und kostet 5 oder 10mal so viel wie ein sicher fehlerfreier Praxistest!
 
wenn mir einer ein cad-modell erstellt und für ansys exportiert, kann ich das sicher mal durchrechnen lassen. macht imo allerdings nur begrenzt sinn.. wie war das mit dem gesunden menschenverstand und den kanonen und spatzen

(ich habe nur mal einen liner mittels fem ausgelegt :irre:)
 
Das gefällt mir hier ausgesprochen gut!!

Wir hatten das Thema schon mal, oder 2 mal...

Das entscheidende für mich hier ist abzuleiten was das für Messer bedeutet.

Was bedeutet die diskutierte Physik für die oft total beiendruckenden Tests von Messermacher wenn sie ihre Messer versuchen im Schraubstock abzubrechen und behaupren die seine unzerstörbar....

Wenn sie Kunden erzählen, Dass sie das Messer extra auf 55HRC angelassen haben, damit die Klinge besonders flexible ist.

Oder was bedeutet es für Messer aus Titan, usw.

Was bedeutet es für die Klingengeometrien?

Was meint Ihr?
 
roman schrieb:
Was meint Ihr?
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Wenn das eine ernst gemeinte Aufforderung ist:

roman schrieb:
...Wenn sie Kunden erzählen, Dass sie das Messer extra auf 55HRC angelassen haben, damit die Klinge besonders flexible ist.
Zum Vergrößern anklicken....

Das ist dann vielleicht eine etwas unglückliche Wortwahl, da der Begriff "Flexibilität" etwas unscharf ist. Elastischer dürfte eine Klinge dadurch nicht werden; bei gleicher Last verformen sich zwei Klingen mit unterschiedlicher Härte gleich stark. Aber die weniger harte Klinge müsste sich stärker biegen lassen, bevor sie bricht, kann also höhere Lasten aufnehmen. So gesehen ist die Aussage doch nicht falsch??
Bei irgendwelchen Prügeln > 5 mm Klingenstärke ist's imho eh fast wurscht, wekcher Stahl und wie hoch gehärtet verwendet wird (in Bezug auf das Abbrechen). Interssanter dürfte da die höhere Kerbschlagzähigkeit einer weniger harten Klinge sein.

roman schrieb:
Was bedeutet es für die Klingengeometrien?
Zum Vergrößern anklicken....
Hm, dünn schneidet gut, dick bricht nicht ... aber darauf wolltest Du sicher nicht hinaus ;)
Im Zusammenhang Geometrie / Härte einer Klinge könnte man jetzt folgern, dass sich besonders harte Stähle weniger für sehr dünne Klingen eignen, weil sich die dünne Klinge eben schon bei geringen Lasten leicht verbiegt, und ein härterer Stahl dies nur begrenzt mitmacht. Andererseits nimmt ja auch die Dehnung der "Randfasern" ab, je dünner eine Klinge wird. Die Klinge lässt sich also (bezogen auf den Winkel) umso stärker biegen, je dünner sie ist, bevor sie bricht.
Da könnte man jetzt rechnen (und müsste die Bruchdehnung unterschiedlich harter Stähle kennen), um beispielsweise für verschieden hoch gehärtete Klingen sagen zu können, bei welcher Klingenstärke sich eine x cm lange Klinge um z.b. 90° noch biegen lässt, ohne zu brechen.
Dafür brauchts dann auch keine FEM.

Was meintest denn Du?

Grüße Rainer
 
Ausgezeichnet Erka!!!

Als Ergänzung vieleicht noch Folgendes:

wie Ulrich schon erwähnt hat: ist die sog. plastische Bruchbiegearbeit für den Teil, wenn die Eslastizitätsgrenze überschritten wird, eine Größe die darstellt, was noch an Arbeit reinzustecken ist um die Klinge zum Bruch zu führen.

Diese ist natürlich durch viele andere Faktoren wie, Rauhigkeit der Oberfläche (Schleifriefen) oder auch Zähigkeit der Oberflächenschicht (z.B: 3-Lagenstahl) stark mitbestimmt.

Also war die logische Konsequenz unserer Vorfahren 3-Lagenstahl oder schichtstahl für solche Fälle, wo man hohe härten und "Zähigkeit" und sehr dünne Klinge wollte zu machen.

Auch das Anlassen des Rückens oder das sequenzielle Härten der Schneide bewirken nichts anderes, als einen Schichtaufbau der in der lage ist, die von Dir angesprochenen Spannungsspitzen zu mildern, bzw.zu verschieben.

Allerdings funktionieren die beiden letzteren Methoden nur dann besonders gut, wenn die Querschnittsunterschiede vom Rücken zur Schneide besonders ausgeprägt (Typische Campmessser Konstruktionen der Amerikaner) sind, was hingegen bei recht dünnen Klingen (Küchenmesser besonders mit Dünnschliff) wiederum kaum so ist.
 
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