ISO 6892: Zugversuch an metallischen Werkstoffen

Durchführung eines Zugversuchs nach ISO 6892

ISO 6892 Metallblech

 

ISO 6892-1 ist eine der am häufigsten angewandten Prüfnormen für Zugversuche von Metall bei Raumtemperatur Die neueste Version dieses Standards wurde 2016 veröffentlicht und beschreibt drei verschiedene Testmethoden: Methode A1, Methode A2 und Methode B.ISO 6892-1, welche der ASTM E8/E8M ähnlich, aber nicht gleichwertig ist. Dieser Leitfaden bietet eine Einführung in die grundlegenden Elemente eines ISO 6892-1 Zugversuchverfahrens und vermittelt eine Übersicht über erforderliche Prüfgeräte, Software und Zugversuche. Beim Planen von Prüfverfahren nach ASTM D903 darf dieser Leitfaden jedoch nicht als gleichwertiger Ersatz für die Lektüre der vollständigen Norm betrachtet werden.

Entwicklung der Norm

ISO 6892-1:2016 ist aktuelle Version einer Norm für die Prüfung von Metallen, die mehreren Überarbeitungen unterzogen wurde. Instron ist ein aktiver Teilnehmer im Komitee, wodurch wir die Compliance unserer Produkte mit der Norm sicherstellen können und dass unser Team bei künftigen Änderungen immer auf dem Laufenden bleibt. Die letzte Version, ISO 6892-1:2009, war bereits eine Revision von ISO 6892 und der beliebten Norm EN10002-1:2001.

Eine der großartigen Entwicklungen von ISO 6892-1 bezieht sich im Besonderen auf die Testkontrollmethoden, die eine bedeutende Herausforderung bei Zugversuche von Metallen sein können. Diese Entwicklung wurde hauptsächlich durch die Arbeit im Rahmen des TENSTAND-Projekts geleistet, in dem festgestellt wurde, dass die Testgeschwindigkeiten unterschiedlicher Maschinen, die nach der gleichen Norm prüfen, aufgrund der Dehnungsraten-Empfindlichkeit des Materials verschiedenen Ergebnisse erzielen. Die 2009er-Version führte Prüfgeschwindigkeiten basierend auf der Dehnungsrate (Methode A) ein, die dann zur bevorzugten Methode wurde. Die traditionelle, von EN10002:2001 übernommene Prüfmethode basierte auf der Aufrechterhaltung einer Belastungsrate in der elastischen Region, die für manuell bediente Maschinen erforderlich war. Diese ursprüngliche Methode wurde ebenso beibehalten und wurde in der 2009er-Version der Norm zu 'Methode B' umbenannt.

Die Einführung von Methode A führte zu Verwirrung, da viele Benutzer meinten, dass diese Methode nur mit Geräten durchführbar wäre, mit denen eine Dehnungsregelung im Closed-Loop möglich wäre. Dagegen war es jedoch ebenso möglich, eine konstante Traversengeschwindigkeit zu verwenden. Um dies aufzuklären, wurde ISO 6892-1 erneut zur aktuellen Version ISO 6892-1:2016 revidiert. 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 in der elastischen Region basiert. Ein Hinweis wurde Methode B hinzugefügt, um den Bereich der Prüfung klarzustellen, in dem eine Belastungskontrolle aufrechterhalten werden muss. In dem Video unten wird Methode A1 in umfangreicherem Detail besprochen.


Was misst es?

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 wird. ISO 6892-1 bestimmt die obere und untere Streckgrenze: abhängig von den Streckphänomenen gibt ISO 6892-1 Anforderungen für die obere und die untere Streckgrenze für diskontinuierlich streckendes Material und die Versatzstreck-Methode für kontinuierlich streckendes Material. 

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 - Die maximale Kraft oder Spannung, die ein Werkstoff während eines Zugversuchs aushalten kann.

Bruchdehnung - Maß für die Duktilität, also Fließfähigkeit oder Umformbarkeit eines Werkstoffes. Dies ist die Differenz zwischen dem ursprünglichen Querschnittsbereich einer Probe und dem Bereich seines kleinsten Querschnitts nach der Prüfung. Sie wird gewöhnlich als prozentuale Verringerung des ursprünglichen Querschnittts ausgedrückt. Der kleinste Querschnitt kann bei oder nach dem Druck gemessen werden.

 

Streckungstypen für Metall

 

Proben

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

Anhang B: Arten von Prüfstücken, die für dünne Produkte zu verwenden sind: Bleche, Streifen und Platten mit einer Dicke von 0, 1 und 3 mm.

Anhang C: Arten von Prüfstücken, die für Draht, Stäbe und Profile mit einem Durchmesser oder einer Dicke von weniger als 4 mm zu verwenden sind.

Anhang D: Arten von Prüfstücken, die für Bleche und Platten mit einer Dicke von 3 mm oder mehr sowie für Draht, Stäbe und Profile mit einem Durchmesser oder einer Dicke von 4 mm oder mehr zu verwenden sind.

Prüfsystem für Werkstoffe

Da die Prüfungen gemäß ISO 6892-1 an einer Vielfalt von Metallen durchgeführt wird, können die Anforderungen an die Systemkraft ebenso vielfältig sein. Das Kraftmesssystem der Prüfmaschine muss der ISO 7500-1, Klasse 1, entsprechen oder übertreffen. Die Instron® Serie 6800 bietet Prüfrahmen zum Prüfen von Blechmetall (10kN) bis hin zu Stahlplatten (600kN). Die Serie 6800 bietet einen überlegenen Lastrahmen mit vorgespannten Lagern, Präzisions-Kugelschrauben, einen extrem steifen Traversen- und Basisträger sowie 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.

Spannzeuge

Für die ISO 6892-1-Prüfverfahren gibt es viele verschiedene geeignete Spanntechnologien (Keil, Hydraulik, Pneumatik usw.). Sie lassen sich alle entweder als 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 Option für proportionales Spannen und kommen in manuellen, pneumatischen und hydraulischen Versionen, um für eine breite Auswahl an Prüfanwendungen geeignet zu sein. Die Form eines Keilspannzeugs ermöglicht die Ausübung eines proportionalen Drucks: wenn Zugkraft auf die Probe einwirkt, wird die Probe in den engsten Bereich des Keils gezogen, wodurch der Spanndruck erhöht wird.

Bei nicht-proportionalen Spannzeugen bleibt die Spannkraft auf der Probe konstant und 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. So können, z. B. Feineinstellungen beim Prüfen von nicht bearbeiteten Proben den Bedienern helfen, einen optimalen Spanndruck zu erreichen und dabei Belastungskonzentrationen, die zu vorzeitigem Versagen führen könnten, zu verhindern.

Instron Spannzeuge für hohe Kraft

Extensometer

Bei ISO 6892-1-Prüfverfahren werden drei verschiedene Arten von Extensometer eingesetzt: Ansteckgeräte, 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 zu bestehen und jeden Schock durch Bruch von metallischen Proben hoher Kapazität zu absorbieren, 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 Bediener, die eine Vielzahl von Probenarten prüfen müssen, kosteneffizient sein. Das AutoX ist so robust ausgelegt, dass es während der gesamten Prüfung bis zum Versagen durchhält. In Kombination mit Bluehill® Universal Software kann das AutoX750 programmiert werden, sich im Moment vor dem Systemversagen automatisch zu entfernen, 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 verändern. Die zum Befestigen des Geräts an einer fragilen Probe verwendeten Messerschneiden können ebenfalls die Probe beschädigen und zu vorzeitigem Versagen führen. Darüber hinaus besteht keine Gefahr, dass das Extensometer beim Prüfen von Materialien mit hoher Kapazitä beschädigt oder verschlissen wird, da das AVE keinen Kontakt mit dem Material hat.

 

Extensometer

 

Testen von Software

Nahezu alle modernen Prüfmaschinen sind mit vorinstallierter Software ausgestattet; daher ist es wichtig, dass die Algorthimen in der Prüfsoftware konform mit ISO 6892-1 sind und mit bestehenden Daten übereinstimmen. Nicht alle Software-Pakete sind gleich, und es ist wichtig 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. Wenn Sie es jedoch vorziehen, von Grund auf zu beginnen und Ihre eigene Methode zu entwickeln, macht es die Bedieneroberfläche leicht, die eigenen Algorithmen einzugeben. Das Metallmethoden-Paket enthält auch vorprogrammierte Methoden für folgende Normen: ASTM E8 / E8M, ASTM A370, ASTM 615, ASTM E646, ASTM E517, EN10002, ISO10113 & ISO10275.

Durchsatz

Die meisten Labore, die nach ISO 6892-1 prüfen, müssen regelmäßig eine hohe Anzahl von Proben prüfen. Aus diesem Grund dient alles, was den Durchsatz erhöhen kann, zu Ihrem 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 Setup-Zeiten verkürzt und Reproduzierbarkeit verbessert werden, wodurch der Bedarf an Nachprüfungen sinkt. Und schließlich gibt es die Option, den gesamten Prüfprozess komplett zu automatisieren, wobei die Prüfungen mehrere Stunden durchgeführt werden, ohne dass ein Bedienereingriff nötig wäre.

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