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Pr├╝fung von Stangen und St├Ąben

Stangen und St├Ąbe sind rund oder kantig geformte Langprodukte mit Querschnitten bis zu 240 x 320 mm┬▓, die im Walz- und Schmiedebereich vielf├Ąltige Anwendungen finden: als Ausgangsprodukt f├╝r Walzdr├Ąhte und Profile ebenso wie f├╝r Schmiedeteile in der Fahrzeugindustrie wie Pleuel, Kurbelwellen und Eisenbahnschienen oder auch Generator- und Turbinenwellen in der Energietechnik; als Endprodukte beim Br├╝ckenbau und Schiffsbau ebenso wie im Apparate- und Beh├Ąlterbau. Entsprechend den Verwendungen sind die Anforderungen an die mechanisch-technologischen Eigenschaften auch vielf├Ąltig: von hochfest f├╝r Strukturwerkstoffe bis duktil f├╝r nachfolgende Umformprozesse.

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Zugversuche an Stangen und St├Ąben

Zugversuche an Stangen und St├Ąben werden in aller Regel nach den international anerkannten und sehr verbreiteten Normen ISO 6892-1 und ASTM E 8 durchgef├╝hrt. Die Norm ISO 6892-1 ist gleichzeitig und wortgleich auch eine europ├Ąische Norm (EN ISO 6892-1) und damit auch in den Nationen der Europ├Ąischen Union g├╝ltig (z. B. in Deutschland als DIN EN ISO 6892-1). Je nach Erzeugnisform oder wie in Erzeugnisnormen festgelegt, werden dem Produkt Proben entnommen und f├╝r die Zugpr├╝fung hergestellt. Dabei k├Ânnen als Proben auch Abschnitte der Produkte direkt f├╝r die Pr├╝fung verwendet werden, wenn der Querschnitt des Produkts dies zul├Ąsst. Die erforderlichen Zugkr├Ąfte erreichen dabei schnell Bereiche von ├╝ber 2500 kN. ZwickRoell hat kundenspezifische Systeme bis 5000 kN bereits erfolgreich im Einsatz. An die Probenhalter und die Klemmung der Proben werden in solchen F├Ąllen besondere Anforderungen gestellt. ZwickRoell entwickelt hierf├╝r nicht nur neue Probenhalter, sondern auch neue Techniken, damit die Proben nicht aufgrund von Klemmwirkungen fr├╝hzeitig versagen.

Normgerechte Dehnungsmessung

Die parallel schlie├čenden, hydraulischen Probenhalter aus dem Hause ZwickRoell sorgen nachhaltig f├╝r perfekte Klemmung und F├╝hrung der Proben w├Ąhrend des gesamten Versuches. Rutschen der Probe in den hydraulischen Probenhaltern kann in allen F├Ąllen vermieden werden. Die normgerechte Dehnungsmessung erfolgt in den meisten F├Ąllen mit automatischen taktilen oder optischen (ber├╝hrungslosen) L├Ąngen├Ąnderungsaufnehmern. Die klassische und ├╝ber viele Jahre bew├Ąhrte L├Âsung f├╝r einen L├Ąngen├Ąnderungsaufnehmer zur Pr├╝fung von Stangen und St├Ąben ist der makroXtens aus dem Hause ZwickRoell. Der makroXtens verbindet aufgrund seiner mechanischen Konstruktion hohe Aufl├Âsung und hohe Genauigkeit mit sehr hoher Robustheit selbst in rauer Umgebung. Aufgrund der sehr robusten mechanischen Konstruktion kann die Dehnungsmessung dauerhaft bis zum Bruch der Probe erfolgen. Damit ist die Bestimmung der Bruchdehnung automatisch m├Âglich, ohne m├╝hsames Anrei├čen der Probe und manuelles Vermessen nach Zusammenlegen der Probenreste.

Dehnungsmessung bis zum Bruch der Probe

Die innovative L├Âsung zur Dehnungsmessung bis zum Bruch der Probe ist der laserXtens. Auch der laserXtens erf├╝llt mit Bravour die Normanforderungen (ISO 6892-1, ASTM E 8 sowie ISO 9513 und ASTM E 83) f├╝r Stangen und St├Ąbe. Der laserXtens ben├Âtigt keine Markierungen auf der Probe; aufgrund des Messprinzips kann der laserXtens das durch das Laserlicht selbst erzeugte Muster auf der Oberfl├Ąche als Markierungen nutzen. Die optische Auswertung dieser ÔÇ×SelbstmarkierungÔÇť erfolgt auf eine Weise, dass selbst Zunder und das gelegentliche Abplatzen von Zunder die ÔÇ×SelbstmarkierungÔÇť nicht st├Ârt. Die ISO 6892-1 sowie die ASTM E 8 erlauben seit dem Jahre 2009, die Pr├╝fgeschwindigkeit ├╝ber die Dehngeschwindigkeit (auch als Dehnrate bezeichnet) automatisch zu steuern und zu regeln. Die in den Normen f├╝r die Dehngeschwindigkeitsregelung (insbesondere die der ÔÇ×closed loopÔÇť Dehngeschwindigkeitsregelung) geforderten Toleranzen k├Ânnen mit beiden L├Ąngen├Ąnderungsaufnehmern, makroXtens und laserXtens, sehr gut erf├╝llen werden.

H├Ąrtepr├╝fung an Stangen und St├Ąben

H├Ąrtepr├╝fungen an Stangen und St├Ąbe werden eingesetzt zur Charakterisierung von Gef├╝gen (Mikroh├Ąrtepr├╝fung), zur Oberfl├Ąchenh├Ąrtebestimmung und auch zur groben Absch├Ątzung der Festigkeit. Damit werden unterschiedlichste Verfahren mit sehr kleinen und gro├čen Pr├╝fkr├Ąften angewandt. Alle klassischen Verfahren nach Brinell (DIN EN ISO 6506-1), Rockwell sowie Vickers (DIN EN ISO 6507-1) und Knoop (DIN EN ISO 4545-1) sind f├╝r diese Vorprodukte relevante H├Ąrtepr├╝fverfahren. Die relevanten ASTM Standards sind die ASTM E 10 (Brinellverfahren), ASTM E 384 (Vickers- und Knoopverfahren) und ASTM E 18 (Rockwellverfahren). Daneben werden f├╝r bestimmte Anwendungsbereiche weitere Verfahren oder Vorschriften angewandt (z. B. f├╝r Anwendungsbereiche in der Luft- und Raumfahrt die europ├Ąische Norm EN 2002-7).

Weil die H├Ąrtepr├╝fung einfach, schnell und zuverl├Ąssig ist, wird sie h├Ąufig durchgef├╝hrt und auch zu anderen Kenngr├Â├čen in Relation gesetzt. Bei Langprodukten wird h├Ąufig die H├Ąrtbarkeit des Materials bestimmt, in dem nach einem Anlass- und Abschreckversuch die H├Ąrteverteilung l├Ąngs eines Stabes ermittelt wird (Jominy-Test; DIN EN ISO 642).
ZwickRoell hat f├╝r alle geforderten Verfahren zur H├Ąrtepr├╝fung entsprechende H├Ąrtepr├╝fmaschinen im Produktportfolio, insbesondere auch f├╝r die automatisierte Jominy-H├Ąrtepr├╝fung.

Das ZwickRoell Produktportfolio stellt f├╝r alle Anwendungen und f├╝r alle Verfahren H├Ąrtepr├╝fmaschinen und ÔÇôger├Ąte zur Verf├╝gung. Die ZwickRoell H├Ąrtepr├╝fmaschinen und ÔÇôger├Ąte erf├╝llen die g├Ąngigen internationalen Normen und k├Ânnen auch nach den entsprechenden internationalen Normen kalibriert werden. ZwickRoell ist f├╝r die Kalibrierung von H├Ąrtepr├╝fmaschinen als Kalibrierlabor durch die DAkkS akkreditiert. 

├ťberpr├╝fung und Sicherstellung der mittleren globalen H├Ąrte

Ein weiterer Aspekt der H├Ąrtepr├╝fung ist die ├ťberpr├╝fung und Sicherstellung der mittleren globalen H├Ąrte nach dem Walzen. Das Walzen ist ein thermo-mechanischer Prozess, mit dem neben der Breiten- und Dickeneinstellung auch mechanische Eigenschaften bestimmt werden. F├╝r diese H├Ąrtepr├╝fung werden H├Ąrtepr├╝fverfahren eingesetzt, die mit h├Âheren Kr├Ąften arbeiten, um ├╝ber das bisweilen grobe Gef├╝ge zu mitteln. Vorzugsweise werden also Brinellverfahren oder Rockwellverfahren eingesetzt. Bei Stangen und St├Ąben kommen nicht selten auch portable H├Ąrtepr├╝fger├Ąte zum Einsatz, die vor Ort am Originalteil angewandt werden k├Ânnen.

├ťberpr├╝fung des Gef├╝ges mit H├Ąrtepr├╝fungen an Gef├╝gebestandteilen

Ein weiterer Aspekt der H├Ąrtepr├╝fung ist die ├ťberpr├╝fung des Gef├╝ges mit H├Ąrtepr├╝fungen an Gef├╝gebestandteilen. Wegen der geringen Gr├Â├če der Gef├╝gebestandteile kommen hier H├Ąrtepr├╝fmaschinen mit kleinen bis sehr kleinen Kr├Ąften zum Einsatz, in der Regel station├Ąre Mikroh├Ąrtepr├╝fger├Ąte, deren Eindruckgr├Âssen und ÔÇôtiefen den Abmessungen der Gef├╝gebestandteile ├╝ber die Eindringkr├Ąfte angepasst werden k├Ânnen. 

Erm├╝dungsversuche an Stangen und St├Ąben

Die Einsatzbereiche der Produkte in der Verkehrs- und Energietechnik stellen besondere Anforderungen an die Sicherheit der Produkte und daraus gefertigter Bauelemente. In Erm├╝dungsversuchen werden Kennwerte zur Betriebsfestigkeit und Dauerfestigkeit ermittelt, die bei der Materialwahl und der konstruktiven Auslegung von Teilen eine nicht selten sicherheitsrelevante Bedeutung haben. Gepr├╝ft werden die Proben unter Wechsellastbedingungen, auch unter wechselnden Druck-Zug-Belastungen. ZwickRoell bietet hier standardm├Ą├čig Schwingfestigkeitpr├╝fmaschinen mit elektromagnetischem Antrieb bis 1000 kN an. Die gr├Â├čte servohydraulische Pr├╝fmaschine im Einsatz reicht bis an Kr├Ąfte von 5000 kN.

  • Robuste, in der Praxis erprobte, servohydraulische Anlagen
  • Robuste Anlagen mit elektromagnetischem Resonanzantrieb
  • Probeneinspannungen f├╝r alle relevanten Versuche
  • Regelung, Steuerung, Auswertung entwickelt und gebaut/programmiert bei ZwickRoell

 

Erm├╝dungsversuche an Stangen und St├Ąben unter Torsionsbelastung

Bei runden Produkten ist das Verhalten unter Torsion von Interesse. F├╝r den statischen Fall bietet ZwickRoell Antriebe, die in Kombination mit Material-Pr├╝fmaschinen Drehmomente in die Probe einbringen und entsprechende Kennwerte ermitteln k├Ânnen. Dabei ist es auch m├Âglich, mehrere Kraftachsen zu ├╝berlagern und das Material seiner Verwendung entsprechend zu pr├╝fen. In F├Ąllen der Erm├╝dungspr├╝fung unter hoher Drehmomentwechsellast, k├Ânnen mit speziellen Vorrichtungen im Hochfrequenzpulsator (Vibrophore) Frequenzen bis ├╝ber 200 Hz erreicht werden. Aufgrund der Nutzung von Resonanzbedingungen ist die Pr├╝fung nicht nur schnell, sondern auch kosteng├╝nstig durch den sehr geringen Energieverbrauch. Im Zusammenhang mit den Hochfrequenzpulsatoren (Vibrophore) ergeben sich die Vorteile von

  • Kundenspezifischem Vorrichtungsbau
  • Schneller Pr├╝fung
  • Hoher Energieeffizienz
  • Sehr geringer Wartungsbedarf

 

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