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Schnellzerrei├čversuch / Hochgeschwindigkeitszugversuch

SEP 1230, DIN EN ISO 26203-2, ISO 18872, SAE J2749, ISO 82568, ASTM D1822, Normungsprojekt ISO/CD 22183

Das Bruchverhalten von Werkstoffen ist unter anderem auch von der Belastungsgeschwindigkeit abh├Ąngig. Schnellzerrei├čversuche, auch Hochgeschwindigkeitszugversuche genannt, liefern eine Charakterisierung der Zugeigenschaften von Metallen oder Kunststoffen bei hohen Dehnraten. Vor allem f├╝r die Crash-Simulation sind diese Parameter besonders wertvoll.

Beim Schnellzerrei├čversuch werden Zugversuche an flachen Schulterproben mit Belastungsgeschwindigkeiten von bis zu 20 m/s durchgef├╝hrt. Auch der Einsatz einer direkten L├Ąngen├Ąnderungsmessung an der Probe ist m├Âglich, was die Erzeugung von aussagekr├Ąftigen Spannungs-Dehnungs-Diagrammen erlaubt. 

Die Schnellzerrei├čversuche werden mit einer Hochgeschwindigkeitspr├╝fmaschine durchgef├╝hrt. Diese servohydraulischen Pr├╝fmaschinen erreichen an den Proben Abzugsgeschwindigkeiten von bis zu 20 m/s bei Kr├Ąften von bis zu 160 kN.

Crash-Tests sind bereits in der Konstruktion hilfreich

Man wei├č seit l├Ąngerem, dass die mechanisch-technologischen Werkstoffeigenschaften u.a. auch von der Belastungsgeschwindigkeit, sprich Dehnrate, abh├Ąngen. In der Realit├Ąt f├╝hren aber gerade sto├č- oder schlagartige Beanspruchungen h├Ąufig zum Bauteilversagen. So stellten die Konstrukteure schnell fest, als sie begannen die Autos crashsicher auszulegen, dass sie bei Verwendung von Materialkennwerten, gewonnen aus quasistatischen Versuchen, zu falschen Ergebnissen kamen. Erst mit den Daten aus Schnellzerrei├čversuchen kam es zu einer guten ├ťbereinstimmung von numerischer Simulation und Realit├Ąt.

Da auch f├╝r die Auslegung von Umformprozessen (Blechumformen, Schmieden) zunehmend die numerische Simulation eingesetzt wird, ist die Kenntnis der Flie├čkurven in Abh├Ąngigkeit der Umformgeschwindigkeit unabdingbar. Der Werkstoff-Wissenschaftler spricht in diesem Zusammenhang immer von Dehnraten. Da diese von der Probenform, dem lo, abh├Ąngen, sind sie nicht geeignet f├╝r die Spezifikation der Maschineneigenschaft. Daher geben die Maschinenhersteller eine Kolbengeschwindigkeit an.

Der Schnellzerrei├čversuch

Schnellzerrei├čversuch bei 1000 ┬░C mit einer Hochgeschwindigkeitspr├╝fmaschine 160 kN / 20 m/s

Normen f├╝r Schnellzerreissversuche

  • SEP 1230: Ermittlung mechanischer Eigenschaften an Blechwerkstoffen bei hohen Dehnraten im Hochgeschwindigkeitszugversuch
  • DIN EN ISO 26203-2: Metallische Werkstoffe ÔÇô Zugversuch bei hohen Dehngeschwindigkeiten ÔÇô Teil 2: Servohydraulische und andere Systeme
  • Normungsprojekt ISO/CD 22183: Plastics ÔÇô Determination of tensile properties at high rate using a servo-hydraulic testing machine
  • ISO 527-1, ISO 527-2; ASTM D638: Bestimmung der Zugeigenschaften (deckt nur den Bereich geringer Dehnraten ab)
  • SAE J2749 Nov2008: High Strain Rate Tensile Testing of Polymers
  • ISO 18872: Kunststoff ÔÇô Bestimmung der Zugeigenschaften bei hohen Dehnraten
  • ISO 82568, ASTM D1822: Bestimmung der Schlagzugz├Ąhigkeit (Kunststoff)

Messdatenerfassung

Bei Schnellzerrei├čversuchen werden h├Ąufig die Proben mit Dehnungsmessstreifen versehen, um eine genauere Kraftmessung zu bekommen. Dazu wird die Probe in einem Bereich, der sich nur elastisch verformt, auf zwei Seiten vorne und hinten, mit DMS appliziert, die diagonal als Halbbr├╝cke verschaltet werden. Das Messsignal weist deutlich weniger Schwingungen auf als das Kraftsignal vom Piezo-Kraftaufnehmer.
Zus├Ątzlich kann die Probe im Pr├╝fquerschnitt mit DMS appliziert werden f├╝r eine genaue Dehnungsmessung. Hierf├╝r wird ein DMS als Viertelbr├╝cke geklebt. Da die Versuchszeiten sehr kurz sind, nur ein paar Millisekunden, werden sehr schnelle Messverst├Ąrker ben├Âtigt und eine zus├Ątzliche Transientenkarte.

Produkte f├╝r den Schnellzerrei├čversuch

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