ISO 6892-1 Zugprüfung an metallischen Werkstoffen

ISO 6892-1: Zugversuch an metallischen Werkstoffen

Entwicklung der Norm

ISO 6892-1:2019 ist aktuelle Version der Norm für die Prüfung von Metallen, die mehreren Überarbeitungen unterzogen wurde. Instron ist ein aktiver Teilnehmer im ISO-Komitee, wodurch wir die Compliance unserer Produkte mit der Norm sicherstellen können und dass unser Team bei künftigen Änderungen immer auf dem Laufenden bleibt. In der Fassung von 2009 wurden Prüfungen auf der Grundlage der Dehnungsrate (Methode A) eingeführt, die sich zur bevorzugten Methode entwickelt hat. Das traditionelle Prüfverfahren, das aus der Norm EN10002:2001 übernommen wurde, basierte auf der Aufrechterhaltung einer Spannungsrate während des elastischen Bereichs, die für handbetriebene Maschinen erforderlich war. Diese ursprüngliche Methode wurde ebenfalls beibehalten und in der Fassung von 2009 der Norm als „Methode B“ bezeichnet.In der neuesten Fassung wurden nur geringfügige Änderungen und Korrekturen vorgenommen. Diese Aktualisierungen sind im Vorwort der neuesten Norm aufgeführt.  

Eine der größten Weiterentwicklungen der ISO 6892-1 bezieht sich weitgehend auf die Prüfmethoden, die bei der Zugprüfung von Metallen eine große Herausforderung darstellen können. Diese Entwicklung wurde hauptsächlich durch die im Rahmen des TENSTAND-Projekts durchgeführten Arbeiten vorangetrieben, bei denen festgestellt wurde, dass die Prüfgeschwindigkeiten zwischen verschiedenen Maschinen, die nach derselben Norm prüfen, aufgrund der Empfindlichkeit der Materialien gegenüber Dehnungsgeschwindigkeiten unterschiedliche Ergebnisse liefern. In der Fassung von 2009 wurden Prüfungen auf der Grundlage der Dehnungsrate (Methode A) eingeführt, die sich zur bevorzugten Methode entwickelt hat. Die traditionelle, aus der EN10002:2001 übernommene Prüfmethode basierte auf der Aufrechterhaltung einer Spannungsrate während des elastischen Bereichs, die für handbetriebene Maschinen erforderlich war.

Die Einführung von Methode A führte zu Verwirrung, da viele Anwender dachten, dass Methode A nur durch den Einsatz von Geräten, die eine Dehnungsregelung im geschlossenen Regelkreis ermöglichen, erreicht werden kann, während sie stattdessen auch durch die Verwendung einer konstanten Traversengeschwindigkeit erreicht werden kann. Um dies aufzuklären, wurde ISO 6892-1 erneut zur aktuellen Version ISO 6892-1:2016 revidiert. Die Version 2016 umfasst drei Prüfmethoden, A1, A2 und B, wobei die frühere Methode A in zwei verschiedene, klar definierte Prüfmethoden aufgeteilt wurde, Methode A1 (Dehnungsregelung im geschlossenen Regelkreis) und Methode A2 (konstante Traversengeschwindigkeit), während Methode B weiterhin auf der Aufrechterhaltung einer Spannungsrate während des elastischen Bereichs basiert. Ein Hinweis wurde Methode B hinzugefügt, um den Bereich der Prüfung klarzustellen, in dem eine Belastungskontrolle aufrechterhalten werden muss. Im nachstehenden Video wird die Methode A1 ausführlicher erläutert.

Was misst es?

ISO 6892-1 misst die Zugeigenschaften von metallischen Werkstoffen in beliebiger Form bei Raumtemperatur. Prüfungen unter kontrollierten Bedingungen 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 dauerhaft verformt wird. ISO 6892-1 spezifiziert sowohl obere als auch untere Streckgrenzenanforderungen für diskontinuierlich streckendes Material und die Offset-Streckmethode für kontinuierlich streckendes Material. 

Streckgrenzenlängung - Die Streckgrenzenlängung ist nur für diskontinuierlich streckendes Material geeignet und ist die Differenz zwischen der Dehnung der Probe am Anfang und am Ende des diskontinuierlichen Streckens (der Bereich, in dem eine Dehnungszunahme ohne Spannungszunahme auftritt).

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.

Proben

Aufgrund der überwältigenden Anzahl von Anwendungen, die für metallische Werkstoffe verwendet werden, akzeptiert ISO 6892-1 eine breite Auswahl an Probentypen. Zu den wichtigsten Probenarten gehören Bleche, Platten, Drähte, Stängen 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 Spannzeugetechnologien (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. Dies ist typisch für seitlich wirkende Spannzeuge und ermüdungsfreie hydraulische Keilspannzeuge, bei denen die Spannkraft durch eine Energiequelle erzeugt wird, die nicht direkt mit der Zugbelastung der Probe verbunden ist. Bei der Quelle handelt es sich gewöhnlich um eine Hochdruck-Hydraulikversorgung (210 bar/3000 Mpa 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.

Extensometer

Bei ISO 6892-1-Prüfverfahren werden drei verschiedene Arten von Extensometer eingesetzt: Ansteckgeräte, berührungslose Geräte und Extensometer mit automatischer Kontaktierung. Je nach den erforderlichen Berechnungen müssen die Extensometer der ISO 9513 Klasse 1 oder 2 entsprechen. 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 und Stöße zu absorbieren, die durch das Zerbrechen von Metallproben mit hohem Fassungsvermögen entstehen, wenn sie während der Prüfung nicht 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 Kapazität beschädigt oder verschlissen wird, da das AVE keinen Kontakt mit dem Material hat.

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, Die Schnittstelle macht es den Benutzern leicht, ihre eigenen Berechnungen manuell 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.