Ausführung einer Zugfestigkeitsprüfung gemäß ASTM E8 / E8M
Verfasser Matthew Spiret
Dieser Leitfaden führt Sie in die grundlegenden Elemente eines ASTM E8 / E8M Zugtests ein und bietet eine Übersicht über erforderliche Prüfgeräte, Software und Zugproben. Bei der Planung von Prüfverfahren nach ASTM E8 / E8M darf dieser Leitfaden jedoch nicht als gleichwertiger Ersatz für die Lektüre der vollständigen Norm betrachtet werden.
Was misst es?
ASTM E8 / E8M misst die Zugeigenschaften von metallischen Werkstoffen in beliebiger Form bei einer Umgebungstemperatur zwischen 10 – 38 Grad Celsius (50 – 100 Grad Fahrenheit). Obwohl ASTM E8 / E8M viele verschiedene Zugeigenschaften misst, sind die Folgenden die häufigsten:
- Streckgrenze - Der Dehnpunkt, an dem ein Werkstoff permanent verformt wird
- Streckgrenze Dehnung - Die Phase, während der ein Werkstoff vom elastischen Verhalten zum plastischen Verhalten übergeht
- Zugfestigkeit - Die maximale Kraft oder Spannung, die ein Werkstoff aushalten kann
- Bruchdehnung - Maß für die Duktilität, d.h. Fließfähigkeit oder Umformbarkeit eines Werkstoffes
Prüfsystem für Werkstoffe
Nachdem das Prüfen gemäß ASTM E8 / E8M an einer Vielfalt von Metallen ausgeführt wird, können die Anforderungen an die Systemkraft sehr vielfältig sein. Die Instron® Serie 6800 bietet Prüfrahmen, die für die Prüfung von Blechen (10kN) bis hin zu Stahlblechen (600kN) geeignet sind. Der Lastrahmen der Serie 6800 umfasst vorgespannte Lager, Präzisions-Kugelgewindetriebe, einen dicken Kreuzkopf und Basisträger sowie dehnungsarme Antriebsriemen. Diese Eigenschaften tragen zu einer besseren Leistung bei, indem sie präzisere Ergebnisse liefern und die während eines Tests gespeicherte Energie minimieren, was besonders bei der Prüfung von hochfesten Materialien wie Verbundwerkstoffe für die Luft- und Raumfahrt, Metalllegierungen und kristallinen Polymeren deutlich wird.
Zugproben
ASTM E8 / E8M ermöglicht viele verschiedene Probentypen und definiert für jeden einzelnen geeignete Geometrien und Abmessungen. Stäbe, Rohre, Bleche, stiftbeladene Proben, runde Proben und pulvermetallurgische Produkte sind nur einige der vielen Optionen für eine Prüfung nach dieser Norm. Das häufigste Exemplar ist jedoch ein dogbone-förmiges Rechteck mit einer Breite von 12,5 mm (0,5 in) und einer Spurweite von 50 mm (2 in).
Prüfverfahren
Wie bei den gängigsten Metallprüfnormen, werden drei Arten von Prüfsteuerungen beschrieben: Spannungsratenkontrolle, Dehnungsratenkontrolle und Kreuzkopfverlagerungssteuerung. Für ASTM E8 / E8M werden Kontroll-Typen als Methoden A, B und C bezeichnet. Im folgenden Video werden die Unterschiede zwischen diesen Testkontrollmethoden ausführlicher erläutert.
Spannzeuge
Für die E8 / E8M-Prüfverfahren gibt es viele verschiedene geeignete Spanntechnologien (Keil, Hydraulik, Pneumatik usw.). Sie lassen sich alle entweder als proportional oder nich-proportional einordnen, je nach der Art, mit der sie Klemmkraft auf die Probe aufbringen.
Bei proportionalen Spannzeugen ist die auf die Probe aufgebracht Kraft proportional zu der angelegten Zugkraft Bei steigender Zugkraft wird während der Prüfung auch die Spannkraft auf der Probe erhöht. Keilspannzeuge sind eine beliebte Ausführung für proportionales Spannen und komen in manuellen, pneumatischen und hydraulischen Versionen, passend für eine breite Auswahl von Prüfanwendungen. Die Form eines Keilspannzeugs ermöglicht es, proportionalen Druck auszuüben: wenn Zugkraft auf die Probe einwirkt, wird die Probe straffen in den engsten Bereich des Keils gezogen, wodurch der Spanndruck erhöht wird.
Bei nicht-proportionalen Spannzeugen bleibt die Spannkraft auf der Probe konstant und sie ist unabhängig von der angelegten Zuglast. Das ist normalerweise bei seitlich wirkenden und hydraulischen Keil-Spannzeugen, bei denen die Spannkraft durch eine Kraftquelle erzeugt wird, die nicht direkt mit der Spannungsbelastung der Probe in Zusammenhang stehen der Fall. Bei der Quelle handelt es sich gewöhnlich um eine Hochdruck-Hydraulikversorgung (210 bar/3000 psi oder höher). Ein Vorteil der nicht-proportionalen Spannzeuge ist, dass die Spannkraft gewöhnlich besser einstellbar ist, was zusätzliche potentielle Anwendungsvorteile bietet.
