ISO 6892: Zugprüfung von metallischen Werkstoffen

Durchführung eines Zugversuchs an Metallen nach ISO 6892

Entwicklung der Norm

Eine der größten Entwicklungen der ISO 6892-1 betraf weitgehend die Prüfregelungsverfahren, die bei der Zugprüfung von Metallen eine erhebliche Herausforderung darstellen können. Diese Entwicklung wurde hauptsächlich durch die Arbeiten im Rahmen des TENSTAND-Projekts vorangetrieben, bei dem festgestellt wurde, dass die Prüfgeschwindigkeiten zwischen verschiedenen Maschinen, die nach derselben Norm prüfen, aufgrund der Dehnratenempfindlichkeit von Materialien unterschiedliche Ergebnisse liefern. Die Version von 2009 führte Prüfgeschwindigkeiten basierend auf der Dehnrate (Methode A) ein, die zur bevorzugten Methode wurde. Die traditionelle Prüfmethode, die von EN10002:2001 übernommen wurde, basierte auf der Aufrechterhaltung einer Spannungsrate im elastischen Bereich, was für manuell betriebene Maschinen erforderlich war. Diese ursprüngliche Methode wurde ebenfalls beibehalten und wurde in der Version der Norm von 2009 zu „Methode B“.

Die Einführung der Methode A führte zu Verwirrung, da viele Anwender dachten, Methode A sei nur mit Geräten erreichbar, die eine geschlossene Dehnungsregelung ermöglichen, obwohl sie stattdessen auch durch die Verwendung einer konstanten Traversengeschwindigkeit erreicht werden konnte. Um diese Situation zu klären, wurde die ISO 6892-1 in der zweiten Ausgabe, ISO 6892-1:2016, erneut überarbeitet. Die Version von 2016 umfasst drei Prüfmethoden, A1, A2 und B, wobei die frühere Methode A in zwei verschiedene, klar definierte Prüfmethoden aufgeteilt wird, Methode A1 (geschlossene Dehnungsregelung) und Methode A2 (konstante Traversengeschwindigkeit), während Methode B weiterhin auf der Aufrechterhaltung einer Spannungsrate im elastischen Bereich basiert. Ein Hinweis wurde zu Methode B hinzugefügt, um den Bereich der Prüfung zu klären, in dem eine Spannungsregelung aufrechterhalten werden muss. Das folgende Video erörtert Methode A1 detaillierter.

Was wird gemessen?

ISO 6892-1 misst die Zugeigenschaften metallischer Werkstoffe in jeder Form bei Umgebungstemperatur. Unter kontrollierten Bedingungen durchgeführte Tests müssen bei einer Temperatur von 23 Grad Celsius plus/minus 5 Grad erfolgen. Für Prüfungen bei erhöhten Temperaturen beachten Sie bitte ISO 6892-2. ISO 6892-1 misst viele verschiedene Zugeigenschaften, wobei die folgenden die häufigsten sind:

Die Streckgrenze ist die Spannung, bei der ein Material dauerhaft verformt wird. ISO 6892-1 bestimmt sowohl die obere als auch die untere Streckgrenze. Abhängig von den Fließphänomenen legt ISO 6892-1 sowohl Anforderungen an die obere und untere Streckgrenze für diskontinuierlich fließende Materialien als auch die Offset-Streckgrenzenmethode für kontinuierlich fließende Materialien fest.

Streckgrenzen-Dehnung – Nur für diskontinuierlich fließende Materialien geeignet, ist die Streckgrenzen-Dehnung die Differenz zwischen der Dehnung der Probe zu Beginn und am Ende des diskontinuierlichen Fließens (der Bereich, in dem eine Zunahme der Dehnung ohne Zunahme der Spannung auftritt).

Zugfestigkeit – Die maximale Kraft oder Spannung, die ein Material während eines Zugversuchs aufrechterhalten kann.

Brucheinschnürung – Ein Maß für die Duktilität eines Materials. Dies ist die Differenz zwischen der ursprünglichen Querschnittsfläche einer Probe und der Fläche ihres kleinsten Querschnitts nach der Prüfung, üblicherweise ausgedrückt als prozentuale Abnahme des ursprünglichen Querschnitts. Der kleinste Querschnitt kann am oder nach dem Bruch gemessen werden.

Exemplare

ISO 6892-1 berücksichtigt eine Vielzahl von Probenarten aufgrund der enormen Bandbreite von Anwendungen, für die metallische Werkstoffe verwendet werden. Zu den primären Probenarten gehören Bleche, Platten, Drähte, Stäbe und Rohre. Ausführliche Details zur Probenvorbereitung und -messung finden Sie in den Anhängen:

Anhang B: Arten von Proben, die für dünne Produkte zu verwenden sind: Bleche, Bänder und Flachmaterialien zwischen 0,1 und 3 mm Dicke.

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

Anhang D: Arten von Proben, die für Bleche und Flachmaterialien 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.

Werkstoffprüfsystem

Da ISO 6892-1 Prüfungen an einer Vielzahl von Metallen durchgeführt werden, können die Anforderungen an die Systemkraft stark variieren. Das Kraftmesssystem der Prüfmaschine muss der ISO 7500-1, Klasse 1 oder besser, entsprechen. Die Instron 6800er Serie bietet Prüfrahmen, die für die Prüfung von Blechen (10 kN) bis hin zu Stahlplatten (600 kN) geeignet sind. Die 6800er Serie bietet einen überlegenen Lastrahmen mit vorgespannten Lagern, Präzisionskugelgewindetrieben, einem extrem steifen Querbalken und Grundträger sowie dehnungsarmen Antriebsriemen. Diese Merkmale tragen zu einer insgesamt fortschrittlichen Leistung bei und liefern hochpräzise Ergebnisse. Die Merkmale tragen auch dazu bei, die während einer Prüfung gespeicherte Energie zu minimieren, was besonders bei der Prüfung hochfester metallischer Werkstoffe nach ISO 6892-1 deutlich wird.

Griffe

Es gibt viele verschiedene Klemmtechnologien, die für ISO 6892-1 Prüfungen geeignet sind (Keil, hydraulisch, pneumatisch usw.). Sie können alle entweder als proportional oder nicht-proportional klassifiziert werden, je nachdem, wie sie Klemmkraft auf die Probe ausüben.

Bei proportionalen Klemmen ist die auf die Probe ausgeübte Kraft proportional zur angelegten Zuglast. Wenn die Zuglast während einer Prüfung zunimmt, erhöht sich auch die Klemmkraft auf die Probe. Keilklemmungen sind eine beliebte Option für proportionale Klemmungen und sind in manuellen, pneumatischen und hydraulischen Varianten erhältlich, um eine breite Palette von Prüfanwendungen abzudecken. Die Form einer Keilklemmung ermöglicht es ihr, proportionalen Druck auszuüben: Wenn Zugkraft auf die Probe ausgeübt wird, wird die Probe fester in den engsten Bereich des Keils gezogen, wodurch der Klemmdruck erhöht wird.

Bei nicht-proportionalen Klemmen bleibt die Klemmkraft auf die Probe konstant und ist unabhängig von der angelegten Zuglast. Dies ist typisch für seitlich wirkende Klemmen und ermüdungsgeprüfte hydraulische Keilklemmungen, bei denen die Klemmkraft durch eine Energiequelle erzeugt wird, die nicht direkt mit der Zugbelastung der Probe verbunden ist. Diese Quelle ist typischerweise eine Hochdruck-Hydraulikversorgung (210 bar/3000 psi oder höher). Ein Vorteil nicht-proportionaler Klemmen ist, dass die Klemmkraft typischerweise besser einstellbar ist, was mehr potenzielle Anwendungsvorteile bietet. Zum Beispiel können bei der Prüfung von unbearbeiteten Proben feine Einstellungen den Anwendern helfen, einen optimalen Klemmdruck zu erzielen und gleichzeitig Spannungskonzentrationen zu minimieren, die zu vorzeitigem Versagen führen könnten.

Extensometer

Es gibt drei verschiedene Arten von Extensometern, die typischerweise für ISO 6892-1 Prüfungen verwendet werden: Anklemmvorrichtungen, berührungslose Vorrichtungen und automatische Kontakt-Extensometer. Abhängig von den benötigten Berechnungen müssen Extensometer der ISO 9513 Klasse 1 oder 2 entsprechen. Anklemm-Extensometer wie die 2630er Serie sind der am häufigsten verwendete Typ. Diese Geräte können unglaublich genaue und stabile Dehnungsdaten liefern und sind typischerweise günstiger in der Anschaffung als andere Typen. Sie müssen robust genug sein, um in Hochdurchsatz-Prüflaboren zu bestehen und Stöße durch das Brechen von hochfesten metallischen Proben zu absorbieren, falls sie während der Prüfung nicht entfernt werden.

Automatische Kontaktvorrichtungen wie der AutoX750 bieten den Vorteil wiederholbarer Klemmkräfte und Platzierung, was die Abweichungen zwischen verschiedenen Bedienern, die Anklemm-Extensometer manuell anbringen, reduzieren kann. Automatische Kontaktvorrichtungen können sich auch an mehrere Messlängen anpassen, was für Benutzer kostengünstig sein kann, die eine Vielzahl von Probenarten testen müssen. Der AutoX ist robust genug konstruiert, um während der gesamten Prüfung bis zum Bruch an der Probe zu bleiben. In Kombination mit der Bluehill® Universal Software kann der AutoX750 jedoch so eingestellt werden, dass er sich kurz vor dem Probenbruch automatisch entfernt, um übermäßigen Verschleiß der Messschneiden zu vermeiden.

Berührungslose Vorrichtungen wie das AVE3 Automatische Video-Extensometer bieten den Vorteil, jeglichen Einfluss zu eliminieren, der durch den physischen Kontakt des Extensometers mit der Probe entsteht. Wenn beispielsweise eine Prüfprobe sehr dünn ist, wie bei Verpackungsmetallen, kann das Gewicht einer Anklemmvorrichtung die Ergebnisse erheblich verändern. Die Messschneiden, die zur Befestigung der Vorrichtung an einer zerbrechlichen Probe verwendet werden, können die Probe ebenfalls beschädigen und zu vorzeitigem Versagen führen. Da das AVE zudem das Material nicht berührt, besteht keine Gefahr, dass das Extensometer beim Prüfen von hochfesten Materialien beschädigt oder abgenutzt wird.

Prüfsoftware

Nahezu alle modernen Prüfmaschinen werden mit vorinstallierter Software geliefert, und es ist wichtig, dass die Berechnungen in der Prüfsoftware der ISO 6892-1 entsprechen und mit vorhandenen Daten übereinstimmen. Nicht alle Softwarepakete sind gleich, und es ist wichtig zu wissen, dass die von Ihnen gewählte Plattform zuverlässige Ergebnisse liefert.

Tausende von Kunden weltweit verlassen sich auf Bluehill Universal, um ihr Material nach ISO 6892-1 zu prüfen. Alle für die ISO 6892-1 Prüfung erforderlichen Berechnungen sind bereits in Bluehill Universal vorkonfiguriert, aber für diejenigen, die lieber von Grund auf neu beginnen und ihre eigene Methode erstellen möchten, erleichtert die Benutzeroberfläche den Benutzern die manuelle Eingabe eigener Berechnungen. Das Metallmethodenpaket bietet auch vorgefertigte Methoden für alle folgenden Normen: ASTM E8 / E8M, ASTM A370, ASTM A615, ASTM E646, ASTM E517, EN10002, ISO10113 & ISO10275.

Durchsatz

Die meisten Labore, die nach ISO 6892-1 prüfen, müssen regelmäßig eine große Anzahl von Proben testen. Aus diesem Grund ist alles vorteilhaft, was den Durchsatz erhöhen kann. Glücklicherweise gibt es viele Möglichkeiten, den Prüfdurchsatz eines Labors zu steigern. Kleine Softwaremodifikationen können sich wiederholende Aufgaben reduzieren, und einige Klemmen und Extensometer können die Einrichtungszeit verkürzen und die Wiederholbarkeit erhöhen, wodurch die Notwendigkeit von Wiederholungsprüfungen reduziert wird. Schließlich besteht die Möglichkeit, den gesamten Prüfprozess vollständig zu automatisieren, wodurch Prüfungen über mehrere Stunden ohne jegliche Bedienerinteraktion durchgeführt werden können.