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ASTM E8/ASTM E8M: Standard Pr├╝fmethode f├╝r den Zugversuch an metallischen Werkstoffen

Die ASTM E8/ASTM E8M beschreibt den uniaxialen (einachsigen) Zugversuch an Metallen bei Raumtemperatur und die Ermittlung von charakteristischen Kennwerten wie Dehngrenze, Streckgrenze, Streckgrenzen-Verl├Ąngerung, Zugfestigkeit, Bruchdehnung sowie die Brucheinschn├╝rung. 

Mit den Kennwerten k├Ânnen Aussagen ├╝ber die Festigkeit und die Z├Ąhigkeit des Werkstoffes gemacht werden. 

Unterschiede zwischen ASTM E8 und ASTM E8M

Genau besehen beinhaltet diese ASTM zwei Normen, daher muss die ASTM E8 von der ASTM E8M unterschieden werden. W├Ąhrend die ASTM E8 sich auf die Ma├čeinheiten ÔÇ×inchÔÇť und ÔÇ×poundÔÇť bezieht, werden bei der ASTM E8M SI-Einheiten verwendet. Das f├╝hrt dazu, dass Kennwerte, die nach dem einen Einheitensystem bestimmt wurden nicht exakt denen gleich sind, die nach dem anderen Einheitensystem ermittelt wurden. In der Praxis ist das jedoch in aller Regel nicht problematisch, weil bei Kennwertermittlung und Kennwertevergleich nicht zwischen den Einheiten gewechselt wird. 

In diesem Zusammenhang ist jedoch wichtig zu beachten, dass sich die Anfangsmessl├Ąnge f├╝r die Bestimmung der Dehnungen bei der ASTM E8 auf 4D, also auf 4-mal dem Durchmesser der Rundproben bezieht, w├Ąhrend er sich bei der ASTM E8M auf 5D, also auf 5-mal dem Durchmesser der Rundproben bezieht. Bei Verwechslungen oder auch Nichtbeachtung kann dies zu Kennwerten f├╝hren, die nicht mehr miteinander vergleichbar sind. 

Die ASTM E8/ASTM E8M geht ausf├╝hrlich auf die Pr├╝fmaschine und die Art der Probenhalter ein. Sie gibt Hinweise auf den richtigen Einsatz von Probenhaltern. 

Probenvorbereitung und Probenform

F├╝r die Probenvorbereitung werden wichtige Hinweise gegeben, die sicherstellen sollen, dass durch die Probenentnahme am Produkt und bei der folgenden Probenfertigung keine Einfl├╝sse auf den Werkstoff einwirken, die die Ergebnisse aus dem Zugversuch beeintr├Ąchtigen k├Ânnten. 

Die Formen f├╝r Zugproben k├Ânnen sehr vielf├Ąltig sein. Die ASTM E8/ASTM E8M f├╝hrt Standardflachproben f├╝r Bleche und D├╝nnbleche, f├╝r Rohrprodukte, f├╝r spezielle Probenhalterungen sowie Standardrundproben f├╝r andere Metallprodukte auf und spezifiziert die entsprechenden Anfangsmessl├Ąngen, auf die sich alle Dehnungswerte beziehen. Bis auf wenige Ausnahmen werden alle Verma├čungen, die f├╝r eine Probenfertigung ben├Âtigt werden, festgelegt oder aber Mindestma├če angegeben. 
 

Pr├╝fgeschwindigkeit

Ein besonderes Augenmerk wird auf die Pr├╝fgeschwindigkeit gelegt. Die ASTM E8/ASTM E8M l├Ąsst f├╝nf verschiedene Arten der Festlegung von Pr├╝fgeschwindigkeiten zu. Sie sind benannt als

  • (a) Dehnungsrate oder Dehngeschwindigkeit an der Probe,
  • (b) Spannungsrate oder Spannungszunahme an der Probe,
  • (c) Querhaupt- oder Traversengeschwindigkeit,
  • (d) verstrichene Zeit bis zum Ende eines Pr├╝fabschnitts oder der gesamten Pr├╝fung und
  • (e) freilaufende Querhaupt- oder Traversengeschwindigkeit, d.h. die Geschwindigkeitsangabe ohne eine Belastung von Querhaupt oder Traverse. 

F├╝r die Bestimmung der sogenannten ÔÇ×Yield PropertiesÔÇť, das sind Streckgrenze, Streckgrenzen-Verl├Ąngerung und Dehngrenzen, allgemein alle Kennwerte, die in Bezug zur ├änderung des Materialverhaltens von elastisch zu plastisch stehen, ist es wichtig, eine geeignete Regelung der Pr├╝fgeschwindigkeit festzulegen. Denn bei metallischen Werkstoffen k├Ânnen diese Kennwerte deutlich von der tats├Ąchlichen Pr├╝fgeschwindigkeit abh├Ąngen, daher m├╝ssen die Pr├╝fgeschwindigkeiten in vorgegeben Toleranzen gehalten werden. Die ASTM E8/ASTM E8M tr├Ągt diesem Rechnung mit drei verschiedenen Regelungsmethoden. Sie sind mit Methode A, B und C bezeichnet. 

Methode A basiert auf der Zunahme der Zugspannung w├Ąhrend der Belastung. Im linear elastischem Teil des Zugversuches, also ganz zu Beginn des Versuches, muss eine Spannungszunahme im Bereich von 1,15 und 11,5 MPa/sec erreicht werden (das entspricht 10000 und 100000 psi/min). Es wird in der ASTM E8/ASTM E8M aber deutlich darauf hingewiesen, dass diese Vorgaben und die Methode nicht bedeuten, dass die Spannungszunahme bis zum plastischen Verhalten konstant gehalten werden soll oder die Regelung der Kraftzunahme im geschlossenen Regelkreis ├╝ber den linear elastischen Bereich hinaus angewandt werden darf. 

Methode B basiert auf der Zunahme der Dehnung w├Ąhrend der Belastung. Die Pr├╝fmaschine muss hierf├╝r mit Hilfe der Dehnungsmessung eines Extensometers die Dehnrate oder Dehngeschwindigkeit im geschlossenen Regelkreis konstant halten. Die Dehnrate ist auf 0,015 ┬▒ 0,006 in./in./min (oder mm/mm/min*)) zu setzen und in den Toleranzen zu halten. Die ASTM E8/ASTM E8M gibt Hinweise, welche Dinge zu beachten sind. 

Methode C basiert auf der konstanten Querhaupt- oder Traversengeschwindigkeit. Die Traversengeschwindigkeit muss dabei so eingestellt und konstant gehalten werden, dass die anf├Ąngliche parallele L├Ąnge der Probe eine Dehnung von 0,015 ┬▒ 0,003 in./in./min (oder mm/mm/min*)) erf├Ąhrt. Diese Methode C wird empfohlen, wenn sich der Werkstoff nicht kontinuierlich verformt. 

Alle Zahlenangaben f├╝r die drei Methoden sind anzuwenden, wenn nicht Produktnormen oder Normen f├╝r spezielle Anwendungen andere Zahlenwerte vorgeben. 

Wenn die Bestimmung der Streckgrenze und Dehngrenzen abgeschlossen ist (oder auch gar nicht bestimmt werden sollen) und eine Dehnung der Probe von mehr als 5 % erwartet wird, kann die Pr├╝fgeschwindigkeit auf 0,05 bis 0,5 in./in./min (oder mm/mm/min*)) heraufgesetzt werden. Diese Angabe bezieht sich entweder auf die Anfangsmessl├Ąnge des noch messenden Extensometers oder aber auf die anf├Ąngliche parallele L├Ąnge der Probe. Die Pr├╝fgeschwindigkeit ist also als eine Dehnrate oder Dehngeschwindigkeit angegeben. 

Bei dieser Pr├╝fgeschwindigkeit werden dann alle anderen Kennwerte des Zugversuches nach ASTM E8/ASTM E8M bestimmt. 

*) In diesen F├Ąllen handelt es sich um relative Werte, bei denen die unterschiedlichen L├Ąngeneinheiten keine Rolle spielen (sie k├╝rzen sich heraus)
 

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Weitere Normen f├╝r die Pr├╝fung von Metallen

Zugversuch Metall ISO 6892-1

Beschreibung des Zugversuchs an Metall nach ISO 6892-1 bei Raumtemperatur.
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Der r-Wert nach ISO 10113 ist einer der typischen Kennwerte im Zugversuch zur Charakterisierung von Metallwerkstoffen und beschreibt das Verh├Ąltnis der wahren plastischen Breitendehnung und der wahren plastischen Dickendehnung.
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n-Wert Berechnung nach ISO 10275

Der n-Wert kann aus den Rohdaten (Kraft und L├Ąngen├Ąnderung) des Zugversuches (z.B. nach EN 10002-1, ISO 6892, ASTM E8) mit direkter Dehnungsmessung berechnet werden und ermittelt dabei den Verfestigungsexponenten.
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