Was bedeutet „elastisch“ und „plastisch“ in der Werkstoffkunde?

1. Elastischer Bereich – Rückkehr in die Ausgangsform

Wenn du eine Feder leicht eindrückst oder ziehst, kehrt sie nach dem Loslassen sofort wieder in ihre ursprüngliche Form zurück. Das ist der sogenannte elastische Bereich.

Eigenschaften des elastischen Bereichs:

• Die Verformung ist reversibel.

• Das Material kehrt nach Entlastung vollständig zurück.

• Die Struktur im Inneren des Materials bleibt unbeschädigt.

• Es sind wiederholte Belastungen möglich, ohne bleibende Schäden (bis zur Materialermüdung).

Beispiel: Schrauben, die innerhalb ihrer Belastungsgrenze angezogen werden, bleiben formstabil.

2. Plastischer Bereich – bleibende Verformung

Wird die Belastung zu groß, verformt sich das Material dauerhaft – ohne dabei zu brechen. Im Beispiel der Feder: Sie ist verbogen und kehrt nicht mehr in ihre Ursprungsform zurück. Jetzt sprechen wir vom plastischen Bereich.

Eigenschaften des plastischen Bereichs:

• Die Verformung ist irreversibel.

• Die Molekularstruktur wurde verlagert bzw. gestreckt.

• Das Bauteil sieht oft „noch ganz“ aus, ist aber nicht mehr voll belastbar.

• Ein weiteres Anziehen (z. B. bei Schrauben) sollte vermieden werden.

3. Das Spannungs-Dehnungs-Diagramm – anschaulich erklärt

Ein klassisches Diagramm zeigt, wie sich ein Werkstoff unter Zugbelastung verhält:

Legende:

• Elastischer Bereich: Von Beginn bis zur Streckgrenze (Material geht in Ursprungsform zurück)

• Plastischer Bereich: Zwischen Streckgrenze und Bruch (bleibende Verformung)

• Einschnürung: Kurz vor dem Bruch, das Material ist bereits stark geschwächt

• Bruch: Das Material versagt komplett

4. Warum ist das für Schrauben und Speichen so wichtig?

Gerade bei sicherheitsrelevanten Bauteilen wie Speichen oder Schrauben ist es entscheidend, dass sie nicht über die Streckgrenze hinaus belastet werden.

Wenn sich z. B. eine Schraube plastisch verformt hat:

• Sie kann zwar noch halten, hat aber keine volle Festigkeit mehr.

• Nach dem Entfernen sollte sie nicht wiederverwendet, sondern ersetzt werden.

Fazit: Kurz und knapp

Das Verständnis dieser beiden Bereiche hilft dabei, Materialien richtig zu bewerten, Schäden zu vermeiden und bei mechanischen Bauteilen wie zum Beispiel Schrauben, Muttern und Speichen stets die nötige Sicherheit zu gewährleisten.