Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in.

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in."

Tobias Arvidsson
för 5 år sedan
Visningar:

1 Materialkunskap Provmoment: Tentamen Ladokkod: 41P10M Tentamen ges för: Maskiningenjör, årskurs 2 7,5 högskolepoäng TentamensKod: Tentamensdatum: 12/ Tid: Hjälpmedel: Materialkunskap Formler, figurer, tabeller och data TeFyMa eller annan liknande formelsamling inom fysik och matematik Valfri miniräknare Totalt antal poäng på tentamen: För att få respektive betyg krävs: 50 poäng fördelade på 12 frågor, varierande poäng per fråga, frågorna är inte ordnade efter svårighetsgrad. För betyg 3 krävs 20 poäng. För betyg 4 krävs 30 poäng. För betyg 5 krävs 40 poäng. Allmänna anvisningar: Nästkommande tentamenstillfälle: Vecka 13, 2016 Rättningstiden är i normalfall 15 arbetsdagar. Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in. Lycka till! Ansvarig lärare: Erik Johansson Telefonnummer:

2 2 1 2 poäng En PE-kvalitet har medelmolekylvikten g/mol och har fem sidokedjegrenar per 1000 repeterande enheter i huvudkedjan. Sidokedjornas längd är i medeltal 10 repeterande enheter. Hur lång är den utsträckta polymerkedjan i medeltal? Ledning: Avståndet mellan två kemiskt bundna kolatomer är 1.5 Å. Väte väger 1 g/mol och kol 12 g/mol. 2 2 poäng Redogör för vad följande termer betyder; Homopolymer, sampolymer, ympsampolymer, linjär polymer, förgrenad polymer och förnätad polymer. 3 2 poäng Ange repeterande enheter för termoplasterna PE, PP, PS och PVC. 4 2 poäng Beskriv med en figur hur specifik volym för en amorf termoplast förändras i ett temperaturområde kring T g. Ange även i samma figur hur den fria volymen förändras. Vad är fri volym? 5 2 poäng Beskriv med schematiska diagram hur styvheten varierar med temperaturen för de tre huvudgrupper av plaster som finns, där transitioner framgår. Inom vilka temperaturområden används polymererna?

3 3 6. a. 2 poäng Vilken av metallerna Mg, Cu och Cr är lättast att deformera vid rumstemperatur? Varför? b. 2 poäng Deformationsbeteendet styrs ofta av en typ av kristallfel på mikronivå. Vad kallas dessa och hur ser de ut? 7. a. 3 poäng Gör en uppskattning av lösligheterna av Ni respektive Al i Cu. b. 3 poäng Vilka härdningseffekter kan vara aktuella i de två fallen, Ni-Cu respektive Al-Cu? Motivera! 8. 6 poäng En maskinkonstruktion utsätts för utmattningspåkänningar i form av pulserande belastning med σ max = 40 MPa och σ min = 0 MPa p.g.a. lågfrekventa resonanssvängningar med frekvensen 1 Hz. Genom oförstörande provning i samband med service kan man detektera defekter större än 1 mm i komponenten. K 1C for materialet är 30 MNm -3/2. Vad är ett lämpligt serviceintervall i tid räknat med hänsyn till risken för utmattningsbrott? Du kan anta en säkerhetsfaktor på 3 relativt den kritiska spänningsintensiteten ( brottsegheten ). För det aktuella belastningsfallet gäller att K1 = 1.1 σ (πa). I övrigt gäller att: brottspänningen för materialet; σ B = 600 MPa sträckspännningen för materialet; σ s = 400 MPa konstanterna i Paris lag är; m = 3.6, A = 3.75 * 10-11

4 4 9. a. 3 poäng Spännings-töjningskurvorna A - C i figuren nedan gäller för tre olika stål i normaliserat tillstånd. Kolhalterna är respektive 0.12, 0.76 och 0.90 wt%. Kombinera rätt kolhalt med rätt kurva. Motivera i termer av mikrostruktur. b. 2 poäng Antag att vi kan genomföra två stycken alternativa värmebehandlingar; I) Stål B värmebehandlas 20 h vid 700 C varefter det kyls långsamt. II) Stål B värmebehandlas 1 h vid 900 C, släcks i vatten, värmebehandlas 10 h vid 400 C, varefter det kyls långsamt. Vad kallas processerna ovan? c. 3 poäng Skissa principiellt hur spännings-töjningskurvan B ändras efter värmebehandling I respektive II. Motivera svaret i termer av mikrostruktur.

5 5 10. a. 5 poäng Ett stål med kolhalten 0.15 wt% uppkolades genom värmebehandling 24 h vid 925 C i en CO / CO 2 -atmosfär. Hårdhetsprovning på olika avstånd in i materialet efter uppkolning och härdning visade att erforderlig hårdhetsprofil hade åstadkommits. De använda processparametrarna hade sålunda varit lyckade. Inför nästa körning kunde man dock konstatera att gassammansättningen ej varit korrekt uppmätt, varför man inte visste vilken gasblandning som skulle användas. Sedan tidigare försök hade man emellertid uppmätta samband mellan gassammansättning och uppnådd ytkolhalt för temperaturen. Man beslutade sig därför för att bestämma kolhaltsprofilen på ett större djup och utgående från denna räkna fram ytkolhalten vid den genomförda uppkolningen. Efter normalisering av stålet mätte man därför upp perlitandelen för olika avstånd in i materialet och fann följande data; x ( mm ) perlitandel ( wt% ) Beräkna ytkolhalten utifrån givna data. b. 3 poäng I ett annat sammanhang önskade man åstadkomma en ökning med 50% av sätthärdningsdjupet, här definierat som det djup vid vilken hårdheten uppgår till 600 HV i härdat material. Man önskade av produktionstekniska skäl behålla uppkolningstiden 24 h. Vilken temperatur skulle du rekommendera att man uppkolade vid? Antag att uppkolningen ska ske med den framräknade ytkolhalten.

6 6 11. a. 3 poäng Figurerna nedan visar TTT-diagram för två olika stål ( A och B ). Kombinera rätt TTT-diagram med rätt legering i tabellen nedan ( I och II ). Svaret ska givetvis motiveras. b. 3 poäng Du ska få fram en struktur bestående av 90% perlit och resten ferrit. Vilken av legeringarna är lämplig och varför? Föreslå en värmebehandling som skulle kunna ge en sådan struktur enligt legeringens TTT-diagram.

7 12 2 poäng Nedanstående figur som är tagen ur Callister föreställer fyra olika

7 poäng Nedanstående figur som är tagen ur Callister föreställer fyra olika typer av gjutjärn ( a till d ). Vilken typ av gjutjärn föreställer respektive bild?

Relevanta dokument

Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in.

Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in. Metalliska Material Provmoment: Ladokkod: Tentamen ges för: Tentamen A129TG TGMAI16h 7,5 högskolepoäng TentamensKod: Tentamensdatum: 171027 Tid: 09.00-13.00 Hjälpmedel: Miniräknare Formler, figurer, tabeller