Hochtemperatur-Prüfsystem

In Anwendungen wie Motorenbau, Kraftwerksbau, Triebwerken und chemischen Anlagen ist das Werkstoffverhalten unter erhöhter Temperatur bis 2.000 °C und mehr von entscheidender Bedeutung. Die ZwickRoell Gruppe bietet für diese Prüfungen modulare Standardlösungen für den Temperaturbereich von -80 °C bis zu 1.600 °C und kundenspezifische Prüflösungen bis zu einer Temperatur von 2.000 °C. ZwickRoell Hochtemperatur-Komplettlösungen basieren auf dem bewährten Lastrahmenkonzept der AllroundLine. Das flexible und modulare Lastrahmendesign in Kombination mit einer großen Vielfalt an Hochtemperatur-Komponenten ermöglicht die Zusammenstellung zu individuellen Prüfsystemen, die optimal auf die Prüfanforderungen unserer Kunden abgestimmt sind.
Hochtemperatur-Prüfsystem

Modularität der Hochtemperatur-Prüfsysteme

Um verschiedenen Norm- und Kundenanforderungen in der Hochtemperaturprüfung gerecht zu werden, bietet ZwickRoell modulare Hochtemperatur-Prüfsysteme für quasistatische Zug-, Druck- und Biegeprüfungen. Die optimale Systemkombination ergibt sich aus dem Zusammenspiel zwischen den kundenspezifischen Anforderungen, wie der Prüftemperatur, der zu prüfenden Probenform, - geometrie, und -größe sowie den im Prüfsystem eingesetzten Komponenten. 

Die entscheidenden Komponenten in den Hochtemperatur-Prüfsystemen sind:


Extensometer

Je nach Probenmaterial und ausgewähltem Heizsystem eignen sich entweder berührende oder berührungslose Extensometer besser für die Hochtemperaturprüfung. Mit einer großen Auswahl an Extensometern begegnet ZwickRoell den unterschiedlichen Herausforderungen in der Längenänderungsmessung. Probleme wie der erschwerte Kontakt zur Probe durch knappe Zugänge in das Heizsystem, temperaturempfindliche Sensoren, ungenügende Lichtverhältnisse oder Luftverwirbelungen gehören somit der Vergangenheit an.

Heizsysteme

In Abhängigkeit vom Werkstoff erfolgt Hochtemperatur-Prüfung in unterschiedlichen Temperaturen. Kunststoffe oder Composites werden bereits unter 250 °C auf ihre Temperaturbeständigkeit getestet. Für Metalle und andere hochtemperaturbeständige Werkstoffe sind Temperaturen auch weit über 1.000 °C relevant. Auf Grund der großen Auswahl an unterschiedlichen Heizsystemen sind mit ZwickRoell Hochtemperatur-Prüfsystemen alle Temperaturen bis 2.000 °C möglich.

Schalt- und Regelanlage

Eine exakte Regelung der Probentemperatur ist die Grundlage für jeden Hochtemperaturversuch. Mit der Schalt- und Regelanlage von ZwickRoell für die automatische und benutzerunabhängige Regelung der Probentemperatur werden normkonforme Temperaturtoleranzen verlässlich eingehalten – ohne Überschwingen und ohne dabei Regelparameter empirisch ermitteln zu müssen.

Probentemperatur-Messung

Die Anforderungen an die Temperaturmessung in der Hochtemperaturprüfung sind sehr hoch und können nur mit passenden Thermoelementen und einer verlässlichen Kalibrierung der gesamten Temperaturmesskette erreicht werden. Die gebräuchlichsten Thermoelemente in der Hochtemperaturprüfung sind Typ N und S. Dennoch werden unter besonderen Umständen auch alternative Typen eingesetzt.

Laststrang

Abhängig von Prüfart und -temperatur werden ZwickRoell Hochtemperatur-Prüfsysteme mit metallischen oder keramischen Laststrängen ausgestattet. Für optimales Alignment kommen Ausrichteeinheiten bzw. selbstausrichtende Lastränge zum Einsatz.

  • Zugprüfung: Selbstausrichtender Laststrang in Metall- oder Keramikausführung
  • Druckprüfung: Selbstausrichtender Laststrang aus Metall mit Umkehrkäfig oder fixer Laststrang in Keramikausführung
  • Biegeprüfung: Fixer Laststrang in Keramikausführung

Probenhalter

Probenhalter in der Hochtemperaturprüfung haben nicht nur den sicheren Halt der Probe bei allen Temperaturen sicherzustellen sondern auch den thermischen und mechanischen Belastungen standzuhalten. Je nach Probenform und -material kommen Probenhalter in unterschiedlichen Ausführungen und Materialien zum Einsatz, die somit zur maximalen Flexibilität der ZwickRoell Hochtemperatur-Prüfsysteme beitragen.

Standard Hochtemperatur-Systemkombinationen

Die Vielfalt an verschiedenen Lastrahmen, Heizsystemen, Probentemperatur-Messvorrichtungen, Extensometern und Probenadaptern erlaubt zahlreiche individuelle Systemkombinationen.  

Die untenstehenden exemplarischen Systemkombinationen geben Einblick in die Modularität der ZwickRoell Hochtemperatur-Prüfsysteme.

Vorteile und Merkmale

  • ZwickRoell bietet Lösungen in verschiedenen Varianten an. Die Minimaltemperatur liegt bei 200 °C, die Maximaltemperatur bei 2.000 °C.
  • Abhängig vom zu prüfenden Material kann zwischen einem 1-, 2- oder 3- Zonen Ofen mit Luft-, Vakuum- oder Schutzgasumgebung gewählt werden.
  • Die ZwickRoell-Lösungen zeichnen sich aus durch eine optimale Abstimmung der Öfen inkl. Temperaturreglern, der passenden Probenhalter für Zug- und Biegeversuche und den zugehörigen kontaktierenden und nicht-kontaktierenden Extensometer.
  • Schwenkeinrichtungen für die Hochtemperatur-Öfen und Extensometer ermöglichen ein ergonomisches Arbeiten an der Prüfmaschine und nahezu ohne Rüstaufwand eine Nutzung der gleichen Maschine für Versuche unter Raumtemperatur.
  • Durch die Verwendung eines vertikal geteilten Klappofens kann das verwendete Zuggestänge über ein Schnellwechselsystem einfach eingesetzt und entnommen werden.
  • Zur Messung der Probentemperatur direkt an der Probe wird eine Probentemperatur- Messeinrichtungen mit bis zu drei Thermoelementen eingesetzt. Somit wird ein normgerechter Versuch unter Temperatur gewährleistet.

Systemkombination 1

Diese Prüflösung wird häufig in der Qualitätsprüfung eingesetzt und ist ideal für die Prüfung von gleichartigen Probengeometrien und -größen. Die fixe Probentemperatur-Messvorrichtung ermöglicht nicht nur die einfache Bedienbarkeit, sondern schafft damit die Grundlage für verlässliche und wiederholbare Prüfergebnisse.

Systemüberblick:

  • Tisch-Prüfmaschine mit anpassbarer Einstellung der Arbeitshöhe für optimale Ergonomie
  • Hochtemperatur-Ofen im Temperaturbereich von 200 °C bis 1.250 °C
  • Normkonformer und benutzerunabhängiger Temperaturregler für exakte Probentemperaturregelung
  • Probentemperaturmessung mit fixem Abstand der Thermoelemente für gleichartige Probengeometrien und -größen
  • Hochtemperaturbeständiger Laststrang
  • Messung der Probendehnung mit berührungslosem oder berührendem Extensometer
  • Bewährte Mess-, Steuer- und Regelelektronik testControl II
  • Kraftbereich bis zu 150 kN

Systemkombination 2

Unterschiedliche Probengrößen und -geometrien erfordern flexible Prüfsysteme, die dennoch sichere Prüfergebnisse liefern. Diese Systemkombination, die häufig in Forschungseinrichtungen und Universitäten eingesetzt wird, ist dafür ideal und erlaubt aufgrund der variablen Probentemperatur-Messvorrichtung neben Zugprüfungen auch Biege- und Druckprüfungen.

Systemüberblick:

  • Tisch-Prüfmaschine mit anpassbarer Einstellung der Arbeitshöhe für optimale Ergonomie
  • Hochtemperatur-Ofen mit höhenverstellbarer Positionierung im Temperaturbereich von 200 °C bis 1.250 °C
  • Ofenschwenkvorrichtung ermöglicht Prüfungen auch bei Raumtemperatur
  • Normkonformer und benutzerunabhängiger Temperaturregler für exakte Probentemperaturregelung
  • Probentemperaturmessung mit variablem Abstand der Thermoelemente für unterschiedliche Probengeometrien und -größen
  • Variable Ofenöffnungen für unterschiedliche Anbauvarianten von Extensometern und Probentemperatur-Messvorrichtungen
  • Hochtemperaturbeständiger Laststrang
  • Messung der Probendehnung mit berührungslosem oder berührendem Extensometer
  • Bewährte Mess-, Steuer- und Regelelektronik testControl II
  • Kraftbereich bis zu 150 kN

Systemkombination 3

Diese extrem flexible Prüflösung wird den hohen Ansprüchen von Prüfdienstleister gerecht, da neben der großen Proben- und Prüfvielfalt auch ein erweiterter Kraftbereich abgedeckt wird.

Systemüberblick:

  • Stand-Prüfmaschine mit einfacher und schneller Anpassung der Arbeitshöhe
  • Hochtemperatur-Ofen mit höhenverstellbarer Positionierung im Temperaturbereich von 200 °C bis 1.250 °C
  • Ofenschwenkvorrichtung ermöglicht Prüfungen auch bei Raumtemperatur
  • Auch mit seitlichem Arbeitsraum erhältlich, zur Vermeidung von Umbautätigkeiten und einfachem Wechsel zwischen Raum- und Hochtemperaturprüfungen
  • Normkonformer und benutzerunabhängiger Temperaturregler für exakte Probentemperaturregelung
  • Probentemperaturmessung mit variablem Abstand der Thermoelemente für unterschiedliche Probengeometrien und -größen
  • Variable Ofenöffnungen für unterschiedliche Anbauvarianten von Extensometer und Probentemperatur-Messvorrichtungen
  • Hochtemperaturbeständiger Laststrang
  • Messung der Probendehnung mit berührungslosem oder berührendem Extensometer
  • Bewährte Mess-, Steuer- und Regelelektronik testControl II
  • Großer Kraftbereich bis zu 250 kN, zweiter Kraftaufnehmer für kleine Kraftbereiche optional einsetzbar

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