Firma: TeMeCo
Zugversuch nach ISO 6892
Die zwei Methoden der Norm
Die Prüfnorm ISO 6892-1 ist auf metallische Werkstoffe bezogen. Sie ist ähnlich zur ASTM E8/E8M aber nicht identisch. Sie beschreibt drei verschiedene Prüfverfahren:
Methode A beschreibt den Modus der Dehnungsregelung.
A1 ist im geschlossenen Regelkreis,
A2 im offenen Regelkreis.
Methode B beschreibt den spannungsgeregelten Modus.
ISO 6892-1 behandelt die Zugprüfung bei Raumtemperatur
ISO 6892-2 behandelt die Zugprüfung bei erhöhter Temperatur
Zugversuch nach ISO 6892-1
Methode A (dehnungsgeregelte Versuchsdurchführung)
Methode A1: „closed Loop“
Hier wird mit geschlossenem Regelkreis geprüft. Hierzu wird ein Extensometer benötigt. Es wird auf die Dehnungsrate des Extensometersignals geregelt.
Methode A2: „open Loop“
Hier wird mit offenem Regelkreis geprüft.
Die Dehnrate wird über die parallele Probenlänge abgeschätzt:
Traversengeschwindigkeit v = Lc * dε/dt
Vom Start bis zur Ermillung von ReH, Rp und Rt gilt:
Dehnungsregelung mit dε/dt = 0.000 07 s-1 ±20%
Danach (ReL, Ae, Rm, Ag, Agt, A, At, Z) gilt:
Dehnungsregelung mit dε/dt = 0.00 2 s-1 ±20%
Methode B (spannungsgeregelte Versuchsdurchführung)
In der Methode B wird die anfängliche Prüfgeschwindigkeit von dessen Elastizität abhängig gemacht.
Bis zur Ermittlung von Rp0.2 gilt:
- Wenn E < 150 GPa: –> 2 bis 20 MPa/s
- Wenn E ≥ 150 GPa: –> 6 bis 60 MPa/s
Ab Rp0.2 gilt:
- Dehnrate < 0.008 s−1.
Die Dehnungsregelung in 7 Schritten erklärt:
Schritt 1:
Dehnung = Längenänderung / Anfangslänge.
Wenn die Anfangslänge L0 = 100mm und die Längenänderung = 1mm ist, dann betägt die Dehnung ε= 1/100 = 0.01
Schritt 2:
Dehnrate dε/dt = Änderung der Dehnung / Änderung der Zeit.
Wenn in dem Test mit konstanter Dehnrate von 0.01 s-1 gefahren wird, dann entspricht das in diesem Moment 1mm/s (=60mm/min).
Schritt 3:
Wenn die Probe 10% gedehnt ist, dann ist L=110mm.
An diesem Punkt macht 1mm Verlängerung noch 1/110 aus.
Die Dehnrate ist demzufolge dε/dt= 1/110 = 0.00909
Fazit: Die Prüfgeschwindigkeit wird langsamer.
Schritt 4:
Da man während dem Versuch aber immer schneller werden will, definiert man in der ISO 6892 konstante Dehnraten, z.B. 0.00025 s-1 .
Schritt 5:
Wenn bei L=100mm dε/dt = 0.00025,
dann ist die Prüfgeschwindigkeit v = 100 mm * 0.00025 s-1 = 0.025mm/s =1.5mm/min.
Und bei L=110mm dε/dt = 0.00025,
ist die Prüfgeschwindigkeit v = 110 mm * 0.00025 s-1 =1.65mm/min.
Schritt 6:
Da diese Geschwindigkeit relativ langsam ist, darf man gemäss der Norm nach der Ermittlung der Elastizitätskennwerte auf eine höhere Geschwindigkeit (0.0067 s-1 ) beschleunigen.
Schritt 7:
Da der elastische Bereich meistens nicht so gross ist, nehmen wir mal an, die Probe sei nach den elastischen Kennwerten immernoch etwa gleich lang, also 100mm. Dann entspricht dε/dt = 0.0067 s-1 einer Geschwindigkeit von ca. v=40mm/min.
Wird die Probelänge irgendwann einmal L=150mm, dann ist v = 60mm/min.
Die Traversengeschwindigkeit wird also immer schneller.
Diskussion
Methode
Die Prüfgeschwindigkeit ist ein lange diskutiertes Thema dieser Norm. Waren es in früheren Normen noch einfache Geschwindigkeiten in mm/min, so sind es in der ISO 6892 die Dehnraten. Die Dehnrate ist die Dehnung pro Zeiteinheit. In der Norm findet man eine Vielzahl von Konditionen für die unterschiedlich Dehnraten anzuwenden sind. Auf eine detaillierte Wiedergabe dieser Konditionen wird hier verzichtet und auf die Norm verwiesen.
Wir wollen aber ein paar praktische Aspekte beleuchten: Am Anfang des Zugversuchs werden Kennwerte wie E-Modul, Streckgrenze und Proportionalitätsgrenze ermittelt. Insbesonders bei harten Materialien mit hohem E-Modul, erreicht man sehr schnell ein beachtliches Kraftniveau. Um hinreichend viele Messpunkte zu erhalten, wird der Zugversuch in diesem Bereich langsam gefahren. Damit ein Versuch nicht ewig dauert, wird anschliessend beschleunigt. Nun kommt es auf das Material an, ob man diesen Übergang auf der Spannungs-Dehnungskurve sieht. Ist das Material dehnratenempfindlich und schaltet man die Geschwindigkeit schnell um, dann sieht man einen Knick in der Kurve. Das ist unschön für die Kurve, liefert aber eine Information zur Dehnratenempfindlichkeit des Materials. Mit einer langsameren Geschwindigkeitsänderung lässt sich dieser Knick zum Verschwinden bringen und die Kurve sieht „schön“ aus.
Die Frage nach dem Richtig oder Falsch schwenkt auf die Anwendung der Messresultate. Wozu werden diese Verwendet? Welche Dehnrate ist denn an demjenigen Ort vorhanden für den man mit dem Messwert eine Aussage treffen will?
Diese Frage führt uns zu einem weiteren Thema, den Normen ganz allgemein. Die ISO 6892 ist eine ziemlich allgemeine Norm, die sich nicht mit dem Verwendungszweck der ermittelten Werte befasst. Sie ist auf die Minimierung der Streuung von Messresultaten fokussiert. Normen hingegen, die zum Beispiel von der Auto- oder Flugzeugindustrie verfasst werden, sind stärker anwendungsbezogen.
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