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ISO 148-1: Kerbschlagbiegeversuch Metall nach Charpy

Die Norm ISO 148-1 beschreibt den Kerbschlagbiegeversuch an Metallen nach Charpy (U-Kerbe und V-Kerbe) zur Ermittlung der Schlagzähigkeit. Für Anwendungen im Pipelinebau, im Schiffsbau, ist die Schlagzähigkeit der Werkstoffe eine wichtige Kenngröße.  

Das Prüfverfahren ist auch in der ASTM E 23 beschrieben und festgelegt. Die ISO Norm ist wortgleich auch eine europäische Norm (EN ISO 148-1).

Ziel des Kerbschlagbiegeversuchs

Das Ziel des Kerbschlagbiegeversuchs nach ISO 148-1 ist die Bestimmung der Schlagenergie und die Ermittlung der Schlagzähigkeit eines Metalls. Der Versuch sagt aus, ob das Metall zäh oder spröde ist. 
Weiterhin kann der Zäh/Spröd Übergang in Abhängigkeit von der Temperatur ermittelt werden.

Die Schlagzähigkeit ist ein Werkstoffkennwert. Metalle mit einer großen Schlagzähigkeit können Stoß- und Schlagenergien absorbieren, ohne zu brechen. Diese Art der Versuche wird häufig bei Stahl für die Herstellung von Rohren und auch bei der Überprüfung von Rohren eingesetzt.

Wie wird ein Kerbschlagbiegeversuch nach ISO 148-1 durchgeführt?

Beim Kerbschlagbiegeversuch (Charpy) nach ISO 148-1 wird eine gekerbte Metallprobe mithilfe eines Pendelhammers durchgeschlagen. Für die Prüfung wird die Metallprobe im Pendelschlagwerk mittig zu den Auflagern positioniert. Der Kerb befindet sich genau gegenüber dem Punkt, an dem der Pendelhammer auf die Probe trifft. Bei dieser Schlagprüfung wird die verbrauchte Schlagenergie bestimmt.

Da die Schlagenergie bei Metallen oft temperaturabhängig ist, ist eine Prüftemperatur von 23 °C für Kerbschlagbiegeversuche bei Raumtemperatur festgelegt. Abweichende Prüftemperaturen sind unter normgerechten Bedingungen zulässig. Häufig werden Kerbschlagbiegeversuche bei niedrigen Temperaturen durchgeführt. Die Temperaturen liegen meistens bei minus 20 °C und bei minus 40 °C. 

Probenabmessungen nach ISO 148-1

In der Norm ISO 148-1 sind die Abmessungen für eine sogenannte Normal-Probe festgelegt:

  • Länge: 55 mm
  • Breite (Bezeichnung in ISO 148 Serie vor 2016 „Höhe“): 10 mm
  • Dicke (Bezeichnung in ISO 148 Serie vor 2016 „Breite“): 10 mm

Lässt das zu untersuchende Material die Herstellung einer Normal-Probe nicht zu, kann die Probe auch eine Dicke  von 7,5 mm, 5,0 mm oder 2,5 mm haben. Diese Proben werden als Untermaß-Proben bezeichnet.

Der Kerb muss mittig der Länge als V oder U angebracht sein.

Kerbschlagbiegeversuche unter Temperatur

Wird der Kerbschlagbiegeversuch bei einer Prüftemperatur durchgeführt, die zur Raumtemperatur abweicht, dürfen zwischen Entnahme der Probe aus dem Temperierbehälter und dem Auftreffen des Hammers auf der Probe nicht mehr als 5 Sekunden vergehen. Außerdem muss darauf geachtet werden, dass die Probentemperatur beim Transport zum Pendelschlagwerk nicht verändert wird. Die Norm empfiehlt hierfür eine temperierte Zange mit Selbstzentrierung. Bei größeren Probenchargen kann ein automatisiertes Prüfsystem für den Transport und die automatische Prüfung der Proben eingesetzt werden.

Automatisierte Kerbschlagbiegeversuche

Kerbschlagbiegeversuche nach Charpy können auch automatisiert durchgeführt werden. Eine automatisierte Lösung bietet den Vorteil, dass Bedienereinflüsse wie Handtemperatur oder -feuchtigkeit, außermittiges oder schräges Einlegen ausgeschlossen werden und dadurch eine hohe Reproduzierbarkeit der Prüfergebnisse entsteht. Auch das automatische Ausrichten der Proben am Auflager und das Auslösen des Versuches durch das Prüfsystem gewährleisten sichere und vergleichbare Ergebnisse.

Das Roboter-Prüfsystem roboTest I unterstützt den Anwender bei der Durchführung von Kerbschlagbiegeversuchen nach ISO 148-1 oder ASTM E 23. Mit dem System können bis zu 450 gekerbte Metallproben im Temperaturbereich von -180 °C bis +300 °C automatisiert geprüft werden. Ein massiver und isolierter Temperierkörper sorgt für eine homogene und exakte Probentemperatur.

Nach Ablauf der erforderlichen Temperierdauer werden die Proben nacheinander aus der Temperiereinheit in ihre Prüfposition geschoben, dort automatisch ausgerichtet und geschlagen. Die Prüfung wird innerhalb von 5 Sekunden nach Entnahme der Probe aus dem Temperierkörper durchgeführt.

Die Eingabe und Steuerung erfolgt über die bei allen Roboter-Prüfsystemen eingesetzte Automatisierungssoftware autoEdition3.

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