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DIN EN ISO 6892-2 Zugversuch an Metall - Pr├╝fverfahren bei erh├Âhter Temperatur

Der Zugversuch besteht darin, eine erw├Ąrmte Probe durch eine uniaxiale Zugbeanspruchung zu dehnen, um Kennwerte f├╝r Dehngrenzen, Zugfestigkeit, Bruchdehnung etc. zu ermitteln. Der Zugversuch wird bei einer Temperatur gr├Â├čer als 35┬░C durchgef├╝hrt.

Die Norm DIN EN ISO 6892-2:2018 beschreibt den Zugversuch an metallischen Werkstoffen bei erh├Âhten Temperaturen.

Die Pr├╝faufgabe im Detail

Die Pr├╝faufgabe besteht darin, die Kennwerte des Zugversuchs bei erh├Âhter Temperatur sicher und reproduzierbar zu bestimmen und internationale Vergleichbarkeit zu erreichen. In der ISO 6892-2 sind zwei Verfahren bez├╝glich der Pr├╝fgeschwindigkeit beschrieben. Das erste, das Verfahren A, basiert auf Dehngeschwindigkeiten mit engen Toleranzen (┬▒20 %), und das zweite, das Verfahren B, basiert auf konventionellen Dehngeschwindigkeitsbereichen und Toleranzen. Verfahren A ist - wenn dehngeschwindigkeitsabh├Ąngige Kennwerte bestimmt werden - zur Minimierung der Geschwindigkeitsabh├Ąngigkeit und zur Minimierung der Messunsicherheit der Pr├╝fergebnisse geeignet.

Der Geschwindigkeitseinfluss auf die mechanischen Eigenschaften, die mit Hilfe des Zugversuchs ermittelt werden, ist in der Regel bei erh├Âhten Temperaturen gr├Â├čer als bei Raumtemperatur. Die ISO 6892-2 empfiehlt die Anwendung geringerer Dehngeschwindigkeiten als bei Raumtemperatur, es werden jedoch f├╝r bestimmte Anwendungsf├Ąlle, wie z. B. f├╝r den Vergleich mit den Raumtemperatur-Zugversuchskennwerten bei gleicher Dehnungsgeschwindigkeit, zus├Ątzlich h├Âhere Dehngeschwindigkeiten zugelassen.

W├Ąhrend der Diskussion bez├╝glich der Pr├╝fgeschwindigkeit bei der Vorbereitung von ISO 6892-2 wurde entschieden, die Entfernung der Methode der Spannungsgeschwindigkeit f├╝r zuk├╝nftige Versionen der Norm in Betracht zu ziehen.

Die wichtigsten Kennwerte des Zugversuchs

Die Pr├╝fgeschwindigkeit im Fokus des Zugversuchs gem├Ą├č DIN EN ISO 6892-2

Die DIN EN ISO 6892-2 legt einen besonderen Fokus auf die Pr├╝fgeschwindigkeit. In fr├╝heren Versionen der Norm wurden gro├če Dehngeschwindigkeitsbereiche erlaubt. Die gro├čen Geschwindigkeitsbereiche k├Ânnen jedoch f├╝r Werkstoffe, die empfindlich auf unterschiedliche Pr├╝fgeschwindigkeiten reagieren, dazu f├╝hren, dass die Kennwerte eines Materials aus verschiedenen Pr├╝fungen deutliche Abweichungen zeigen, obwohl normgerecht gepr├╝ft wurde.

Um die Messunsicherheit der Resultate, die sich aus dieser Variation von Pr├╝fgeschwindigkeiten begr├╝nden, zu minimieren, hat die internationale Normung ISO neben der bestehenden Methode, die auf Positions und Kraftregelung sowie teilweise auf Spannungszunahmegeschwindigkeiten beruht (Verfahren B), eine weitere Methode in die Norm aufgenommen. Diese weitere Methode erlaubt es, die Pr├╝fgeschwindigkeit an der Probe selbst zu kontrollieren (Verfahren A). Das geschieht mit der Messung der Dehnung an der Probe selbst und das Einbringen dieses Dehnungssignals in einen geschlossenen Regelkreis ÔÇ×closed loopÔÇť zur Steuerung der fahrenden Traverse.

Wahl der Pr├╝fgeschwindigkeit gem├Ą├č ISO 6892-2

Wenn nicht anders festgelegt, unterliegt die Wahl des Verfahrens (A oder B) und der Pr├╝fgeschwindigkeit dem Hersteller oder dem von ihm beauftragten Pr├╝flabor, vorausgesetzt, die Festlegungen der ISO 6892-2 werden eingehalten.

Die Dehnungsregelung im geschlossenen Regelkreis ÔÇ×closed loopÔÇť ist f├╝r die erste und empfindlichste Phase der Zugpr├╝fung so genormt, dass nur zwei Geschwindigkeitsbereiche bis zur sicheren Erkennung von Rp mit deutlich reduzierter Toleranz festgelegt sind: die Dehngeschwindigkeiten 0,00007 pro Sekunde oder 0,00025 pro Sekunde mit den Toleranzen ┬▒20 %, wobei ersterer Geschwindigkeitsbereich durch die Norm empfohlen wird, wenn nicht anders festgelegt. F├╝r die Dehnungsregelung im geschlossenen Regelkreis ÔÇ×closed loopÔÇť ist hierf├╝r ein Dehnungsaufnehmer (Extensometer) zwingend erforderlich. F├╝r die Bestimmung der Zugfestigkeit und Bruchdehnung wird eine Dehngeschwindigkeit von 0,0014 pro Sekunde empfohlen, wobei normgerecht positionsgeregelt gefahren wird (├╝ber das Signal der Traversenposition).

Genau betrachtet, m├╝ssen begrifflich zwei Dehngeschwindigkeiten unterschieden werden: erstens die auf die Extensometer-Messl├Ąnge (Le) bezogene ÔÇ×DehngeschwindigkeitÔÇť (ÔÇ×closed loopÔÇť, Verfahren A1) und zweitens die auf die Versuchsl├Ąnge der Probe (Lc) bezogene ÔÇ×mittlere Dehngeschwindigkeit ├╝ber die Versuchsl├ĄngeÔÇť (ÔÇ×open loopÔÇť, Verfahren A2). Die letztere wird in der Norm auch als ÔÇ×abgesch├Ątzte Dehngeschwindigkeit ├╝ber die  Versuchsl├ĄngeÔÇť bezeichnet. Im Fall der Dehnungsregelung wird die Dehngeschwindigkeit auf Le bezogen, basiert also auf dem Dehnungssignal, im Fall der Positionsregelung auf Lc, basiert also auf dem Traversenpositionssignal.

Video: Zugversuch an Metall bei erh├Âhten Temperaturen gem├Ą├č DIN EN ISO 6892-2

Zugversuch an Metall nach DIN EN ISO 6892-2 Verfahren A1

Anforderung an die Temperiereinrichtung und Temperaturregelung gem├Ą├č ISO 6892-2

Neben der Pr├╝fgeschwindigkeit hat auch die Temperatur einen gro├čen Einfluss auf die Materialkennwerte. Die DIN EN ISO 6892-2 widmet sich daher auch sehr detailliert der Temperiereinrichtung und der Temperaturregelung.

Die zur Erw├Ąrmung der Probe verwendete Temperiereinrichtung muss so beschaffen sein, dass die Probe auf die festgelegte Pr├╝ftemperatur T erw├Ąrmt werden kann. Ferner, muss die Temperiereinrichtung geeignete ├ľffnungen f├╝r Temperaturf├╝hler und Extensometerf├╝hlerarme aufweisen. Die zul├Ąssigen Abweichungen zwischen der festgelegten Pr├╝ftemperatur T und den angezeigten Temperaturen Ti, sowie die maximal zul├Ąssigen Temperaturdifferenzen ├╝ber die L├Ąnge der Probe sind in der Tabelle oben angegeben. Die zul├Ąssigen Abweichungen ├╝ber 1.100┬░C sind von den beteiligten Parteien separat zu vereinbaren.

Das Temperaturmesssystem (s├Ąmtliche Bestandteile der Messkette) muss eine Aufl├Âsung von mindestens 1┬░C und eine Fehlergrenze von ┬▒0,004*T oder ┬▒2┬░C haben, wobei der gr├Â├čere Wert gilt. Um den Versuch  normgerecht durchzuf├╝hren, m├╝ssen die Temperaturf├╝hler guten thermischen Kontakt mit der Oberfl├Ąche der Probe haben und in geeigneter Weise gegen Strahlung von der Wand der Temperiereinrichtung gesch├╝tzt  sein.

Die Anzahl der zu verwendenden Temperaturf├╝hler richtet sich nach der Gr├Â├če der Probe. Bei Anfangsmessl├Ąngen unter 50 mm ist die Temperatur an den Enden der Versuchsl├Ąnge mit jeweils einem Temperaturf├╝hler zu messen. Bei gr├Â├čeren Anfangsmessl├Ąngen ist zus├Ątzlich ein dritter Temperaturf├╝hler probenmittig zu verwenden. Die Anzahl Probenthermoelemente darf jedoch verringert werden, sofern die Gesamtanordnung von Temperiereinrichtung und Probe so gestaltet ist, dass erfahrungsgem├Ą├č die Temperaturdifferenzen ├╝ber die L├Ąnge der Probe die festgelegten zul├Ąssigen Abweichungen nicht ├╝berschreiten. Die Temperatur der Probe ist in jedem Fall mit mindestens einem Temperaturf├╝hler direkt zu messen.

Au├čerdem schreibt die Norm ISO 6892-2 vor, dass alle Bestandteile des Temperaturmesssystems im Abstand von h├Âchstens einem Jahr ├╝ber den gesamten Arbeitsbereich zu ├╝berpr├╝fen und zu kalibrieren sind. Wurde die Probe schlussendlich auf die Pr├╝ftemperatur T erw├Ąrmt, so ist vor der Belastung eine Durchw├Ąrmzeit von mindestens 10 min einzuhalten.

Anforderung an die Dehnungsmessung gem├Ą├č ISO 6892-2

Die ISO 6892-2 sieht vor, dass die L├Ąngen├Ąnderungs-Messeinrichtung zur Bestimmung der Dehngrenzen im relevanten Bereich mindestens der Klasse 1 nach ISO 9513 entspricht. Die Extensometer-Messl├Ąnge darf nicht geringer als 10 mm sein und muss mittig zur Versuchsl├Ąnge liegen. Alle Teile des Extensometers au├čerhalb der Temperiereinrichtung (Ofen, Temperierkammer usw.) m├╝ssen so ausgelegt oder vor Zugluft gesch├╝tzt werden, dass Schwankungen der Raumtemperatur nur minimale Auswirkungen auf die Messwerte haben. Allerdings gibt die Norm hier keine weitere Auskunft ├╝ber zul├Ąssige Auswirkungen von Raumtemperaturschwankungen.

Da die Versuche bei erh├Âhter Temperatur durchgef├╝hrt werden, ergeben sich in der Praxis mehrere M├Âglichkeiten die Anfangsmessl├Ąnge festzulegen, je nachdem ob die W├Ąrmeausdehnung der Probe w├Ąhrend des Aufheizens vor dem eigentlichen Versuchsstart ber├╝cksichtigt wird.

Anforderung an die Probe gem├Ą├č ISO 6892-2

Die Proben m├╝ssen so hergestellt werden, dass die Werkstoffeigenschaften nicht beeinflusst werden. Alle Bereiche, die bei der Probenherstellung durch Schneiden oder Stanzen kaltverfestigt worden sind, m├╝ssen - wenn sie die Eigenschaften beeinflussen - abgearbeitet werden.

Erzeugnisse mit gleichbleibendem Querschnitt (Profile, St├Ąbe, Dr├Ąhte usw.) sowie gegossene Probest├╝cke (z. B. Gusseisen, Nichteisen-Legierungen) d├╝rfen ohne Bearbeitung gepr├╝ft werden. Der Probenquerschnitt darf kreisf├Ârmig, quadratisch, rechteckig oder ringf├Ârmig sein oder in besonderen F├Ąllen auch einen anderen einheitlichen Querschnitt haben. Die zu bevorzugenden Proben besitzen ein bestimmtes Verh├Ąltnis von Anfangsmessl├Ąnge Lo zum Anfangsquerschnitt So, welches durch die Gleichung
Lo =k x ÔłÜSo ausgedr├╝ckt wird, wobei k der Proportionalit├Ątsfaktor ist. Der international festgelegte Wert f├╝r k ist 5,65.

Typische Probenformen f├╝r den Zugversuch gem├Ą├č DIN EN ISO 6892-2 sind:

  • Flachproben mit Absteckbolzen
  • Rundproben mit Gewindekopf

 

Die neue Norm DIN EN ISO 6892-2:2018

  • Etabliert weltweit die Erkenntnis, dass die Dehnungsregelung mit Messung der Dehnung an der Probe - mit einem Extensometer - die bessere Regelmethode ist.
  • ├ľffnet den Weg zu stabileren und sichereren Bestimmung von Dehn- und Streckgrenzen.
  • Schafft eine Verbesserung in der Reproduzierbarkeit der Ergebnisse zwischen Material-Pr├╝fmaschinen, zwischen Laboren, zwischen Lieferant und Abnehmer, bei der Zusammenarbeit mit Pr├╝finstitutionen und Zertifizierern.
  • Setzt f├╝r Dehngeschwindigkeiten die Toleranzgrenzen in allen Dehngeschwindigkeitsbereichen auf
    ┬▒20 % fest (Verfahren A).

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