ISO 6892-1:2009: Zugversuch an metallischen Werkstoffen

Ausführung eines Zugversuchs nach ISO 6892

ISO 6892 Metallblech

 

Die ISO 6892-1 ist eine der am häufigsten übernommenen Prüfnormen für Zugversuche von Metall bei Raumtemperatur. Die neueste Version dieser Norm wurde 2016 veröffentlicht und beschreibt drei verschieden Prüfmethoden: Methode A1, Methode A2 und Methode B. ISO 6892-1 ist ASTM E8/E8M ähnlich, jedoch nicht gleichwertig. Mit dieser Anleitung sollen Sie in die grundlegenden Elemente eines ISO-6892-1-Zugprüfungsverfahrens eingeführt werden und eine Übersicht über erforderliche Prüfgeräte, Software und Zugproben erhalten. Beim Planen von Prüfverfahren darf jedoch diese Anleitung nicht als gleichwertiger Ersatz für das Lesen der vollständigen Norm betrachtet werden.

Entwicklung der Norm

ISO 6892-1:2016 ist die aktuelle Version einer Norm für die Prüfung von Metallen, die mehreren Überarbeitungen unterzogen wurde. Instron nimmt aktiv an diesem Ausschuss teil, wodurch wir die Konformität unserer Produkte mit der Norm sicherstellen können und unser Team bei kommenden Änderungen auf dem Laufenden bleibt. Die letzte Version, die ISO 6892-1:2009, war bereits eine Revision der ISO 6892 sowie der beliebten Norm EN10002-1:2001.

Eine der besten Weiterentwicklungen der ISO 6892-1 bezieht sich im Besonderen auf die Testkontrollmethoden, die eine bedeutende Herausforderung bei der Zugprüfung von Metallen sein können. Diese Entwicklung wurde hauptsächlich durch die Arbeit im Rahmen des TENSTAND-Projekts geleitet, in dem festgestellt wurde, dass die Testgeschwindigkeiten unterschiedlicher Maschinen, die nach der gleichen Norm prüfen, aufgrund der Dehnungsraten-Empfindlichkeit des Materials verschiedene Ergebnisse erzielen. Die Version von 2009 führte Prüfgeschwindigkeiten basierend auf Dehnungsraten (Methode A) ein, die dann zur bevorzugten Methode wurde. Die traditionelle, von EN10002:2001 übernommene Prüfmethode basierte auf der Aufrechterhaltung einer Belastungsrate im elastischen Bereich, die für die manuell bedienten Maschinen erforderlich war. Diese ursprüngliche Methode wurde auch beibehalten und wurde in der Version von 2009 der Norm in „Methode B“ umbenannt.

Die Einführung von Methode A führte zu Verwirrung, da viele Benutzer glaubten, dass diese Methode nur mit Geräten machbar sei, mit denen eine Dehnungsregelung im Closed-Loop möglich wäre. Dabei war es ebenso möglich, eine konstante Traversengeschwindigkeit zu verwenden. Um dies zu klären, wurde die ISO 6892-1 erneut revidiert zur aktuellen Version: ISO 6892-1:2016. Die Version von 2016 enthält drei Prüfmethoden: A1, A2 und B, wobei die frühere Methode A in zwei verschiedene, klar definierte Prüfmethoden unterteilt wurde, Methode A1 (Dehnungsregelung im Closed-Loop) und Methode A2 (konstante Traversengeschwindigkeit), während Methode B auf der Beibehaltung einer Belastungsrate im elastischen Bereich basiert. Ein Hinweis wurde Methode B hinzugefügt, um den Bereich der Prüfung festzulegen, in dem eine Belastungskontrolle aufrechterhalten werden muss. In dem Video unten wird Methode A1 näher besprochen.


Was wird gemessen?

Die ISO 6892-1 misst die Zugeigenschaften von metallischen Werkstoffen in beliebiger Form bei Raumtemperatur. Prüfungen unter kontrollierten Bedingen müssen bei einer Temperatur von 23° C ± 5° C ausgeführt werden. Obwohl die ISO 6892-1 viele verschiedene Zugeigenschaften misst, sind die Folgenden die häufigsten:

Streckgrenze: Der Dehnpunkt, an dem ein Material permanent verformt bleibt. Die ISO 6892-1 bestimmt die obere und untere Streckgrenze: Abhängig von den Streckphänomenen gibt die ISO 6892-1 Anforderungen für die obere und die untere Streckgrenze für diskontinuierlich streckendes Material und die Versatzstreck-Methode für kontinuierlich streckendes Material vor.

Streckgrenzenlängung: Die Streckgrenzenlängung ist nur geeignet für diskontinuierlich streckendes Material und die Differenz zwischen der Längung der Probe zum Beginn und zum Ende einer diskontinuierlichen Streckung (der Bereich, in dem die Dehnung ohne Spannungsanstieg zunimmt).

Zugfestigkeit: Maximale Kraft oder Dehnung, die ein Material während des Zugversuchs aufrechterhalten kann.

Flächenreduzierung: Maß der Duktilität eines Materials. Dies ist die Differenz zwischen dem ursprünglichen Querschnittsbereich einer Probe und dem Bereich ihres kleinsten Querschnitts nach der Prüfung. Sie wird gewöhnlich als prozentuale Verringerung des ursprünglichen Querschnitts ausgedrückt. Der kleinste Querschnitt kann bei oder nach dem Versagen gemessen werden.

 

Streckungstypen für Metall

 

Proben

Aufgrund der überwältigenden Anzahl von Anwendungen, für die metallische Werkstoffe verwendet werden, akzeptiert ISO 6892-1 eine große Auswahl an Probentypen. Die primären Probentypen sind Bleche, Platten, Drähte, Stäbe und Rohre. Für komplette Details über die Probenvorbereitung und -messung siehe die Anhänge:

Anhang B: Arten von Prüfstücken für dünne Produkte: Bleche, Streifen und Flachstücke mit einer Dicke zwischen 0 mm, 1 mm und 3 mm.

Anhang C: Arten von Prüfstücken zur Verwendung für Draht, Stäbe und Abschnitte mit einem Durchmesser bzw. einer Dicke unter 4 mm.

Anhang D: Arten von Prüfstücken zur Verwendung für Bleche und Flachstücke mit einer Dicke von mindesten 3 mm und Draht, Stäben und Abschnitten mit einem Durchmesser bzw. einer Dicke über 4 mm.

Materialprüfsystem

Da das Prüfen gemäß ISO 6892-1 an einer Vielzahl von Metallen ausgeführt wird, können die Anforderungen an die Systemkraft ebenso vielfältig sein. Das Kraftmesssystem der Prüfmaschine muss der ISO 7500-1 Klasse 1 entsprechen oder sie übertreffen. Die Instron® Serie 5900 bietet Prüfrahmen zum Prüfen von Blechmetall (10 kN) bis hin zu Stahlplatten (600 kN) an. Die Serie 5900 Series bietet einen überlegenen Lastrahmen mit vorgespannten Lagern, Präzisions-Kugelschrauben, einem extrem steifen Traversen- und Basisträger und Antriebsriemen mit geringer Dehnung. Diese Eigenschaften summieren sich zu einer insgesamt überlegenen Leistung, die zu hochpräzisen Ergebnissen führt. Sie helfen auch, die bei einer Prüfung gespeicherte Energie zu minimieren, was besonders deutlich wird, wenn hochfeste Metalle nach ISO 6892-1 geprüft werden.

Instron Serie 5900

Spannzeuge

Für die ISO-6892-1-Prüfverfahren gibt es viele verschiedene geeignete Spanntechnologien (Keil, Hydraulik, Pneumatik usw.). Sie lassen sich alle als entweder proportional oder nicht-proportional einordnen, je nach der Art, mit der sie Klemmkraft auf die Probe aufbringen.

Bei proportionalen Spannzeugen ist die auf die Probe aufgebrachte 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 sind in manuellen, pneumatischen und hydraulischen Versionen erhältlich, passend für eine breite Auswahl von Prüfanwendungen. Die Form eines Keilspannzeugs ermöglicht es zudem, proportionalen Druck auszuüben: Wenn Zugkraft auf die Probe einwirkt, wird die Probe straffer 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 der Fall 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 steht. Bei der Kraftquelle 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. So können z. B. Feineinstellungen beim Prüfen von nicht bearbeiteten Proben den Benutzern helfen, einen optimalen Spanndruck zu erreichen und dabei Belastungskonzentrationen verhindern, die zu vorzeitigem Versagen führen könnten.

Instron Spannzeuge für hohe Kraft

Extensometer

Bei ISO-6892-1-Prüfverfahren werden drei verschiedene Arten von Extensometern eingesetzt: Aufsteckgeräte, berührungslose Geräte und Extensometer mit automatischer Kontaktierung. Abhängig von den benötigten Berechnungen müssen Extensometer mit ISO 9513 Klasse 1 oder 2 konform sein. Aufsteck-Extensometer wie die Serie 2630 werden am häufigsten verwendet Diese Geräte können äußerst genaue und stabile Dehnungsdaten liefern und sind normalerweise kostengünstiger als andere Gerätetypen. Sie müssen robust genug sein, um in Laboren mit hohem Durchsatz bestehen und jeden Schock durch Bruch von metallischen Proben hoher Kapazität absorbieren zu können, wenn sie nicht während des Prüfverfahrens entfernt werden.

Geräte mit automatischer Kontaktierung wie das AutoX750 bieten den Vorteil von wiederholbaren Spannkräften und Platzierungen, womit Abweichungen zwischen Bedienern beim manuellen Platzieren eines Aufsteck-Extensometers verringert werden. Geräte mit automatischer Kontaktierung können auch an mehrere Messlängen angepasst werden. Dies kann für Benutzer kostengünstig sein, die eine Vielzahl von Probenarten prüfen müssen. Das AutoX ist robust genug ausgelegt, dass es während der gesamten Prüfung bis zum Versagen an Ort und Stelle bleibt. In Verbindung mit Bluehill® Universal Software kann das AutoX750 programmiert werden, sich selbst automatisch im Moment vor dem Systemversagen zurückzuziehen, um einen übermäßigen Verschleiß der Messerschneiden zu verhindern.

Berührungslose Geräte wie das AVE 2 Automatic Video Extensometer bieten den Vorteil, dass jeglicher Einfluss seitens des die Probe berührenden Extensometers ausgeschlossen wird. Wenn zum Beispiel eine Probe sehr dünn ist, wie bei Verpackungsmetallen, kann das Gewicht eines Aufsteckgeräts die Ergebnisse bedeutend verfälschen. Die zum Befestigen des Geräts an einer fragilen Probe verwendeten Messerschneiden können ebenfalls die Probe beschädigen und zu vorzeitigem Versagen führen. Des Weiteren besteht keine Gefahr, dass das Extensometer beim Prüfen von Materialien mit hoher Kapazität beschädigt oder verschlissen wird, da das AVE keinen Kontakt mit dem Material hat.

 

Extensometer

 

Prüfsoftware

Nahezu alle modernen Prüfmaschinen sind mit vorinstallierter Software ausgestattet, und es ist wichtig, dass die Algorithmen in der Prüfsoftware konform mit ISO 6892-1 sind und mit bestehenden Daten übereinstimmen. Nicht alle Software-Pakete sind gleich, und man muss sicherstellen, dass die gewählte Plattform auch zuverlässige Ergebnisse liefert.

Tausende von Kunden weltweit verlassen sich auf Bluehill Universal® zum Prüfen ihrer Werkstoffe gemäß ISO 6892-1. Alle für ISO-6892-1-Prüfverfahren erforderlichen Algorithmen sind bereits in Buehill Universal konfiguriert, aber wenn Sie es vorziehen, von Grund auf zu beginnen und Ihre eigene Methode zu entwickeln, macht es die Bedieneroberfläche leicht, eigene Algorithmen einzugeben. Das Metallmethoden-Paket enthält auch programmierte Methoden für alle folgende Normen: ASTM E8/E8M, ASTM A370, ASTM 615, ASTM E646, ASTM E517, EN10002, ISO10113 und ISO10275.

Durchsatz

Die meisten Labore, die nach ISO 6892-1 prüfen, müssen regelmäßig eine hohe Anzahl von Proben prüfen. Aus diesem Grund ist alles, was zur Erhöhung des Durchsatzes getan werden kann, von Vorteil. Glücklicherweise gibt es viele Optionen, mit denen ein Labor seinen Durchsatz beschleunigen kann. Kleine Änderungen an der Software können wiederholte Aufgaben verringern, und mit manchen Spannzeugen und Extensometern können die Setup-Zeit verkürzt und die Reproduzierbarkeit verbessert werden, wodurch der Bedarf an Nachprüfungen sinkt. Und schließlich gibt es die Option, den gesamten Prüfprozess komplett zu automatisieren, wobei die Prüfungen über mehrere Stunden durchgeführt werden, ohne dass ein Bedienereingriff nötig wäre.

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