Springe zum Seiteninhalt

Zeitstandversuch / Kriechversuch

Der Zeitstandversuch auch bekannt als Kriechversuch ist ein zerst├Ârendes Werkstoffpr├╝fverfahren zur Ermittlung der langfristigen Festigkeit und Warmfestigkeit eines Materials. Beim Zeitstandversuch wird eine Probe ├╝ber einen l├Ąngeren Zeitraum einer erh├Âhten Temperatur ausgesetzt und mit konstanter Zugkraft bzw. -spannung belastet. Dabei unterscheidet man zwischen Kurzzeitversuchen bis ca. 10.000 Stunden und Langzeitversuchen ab ca. 10.000 Stunden.

Das Ziel eines Zeitstandversuchs (Kriechversuchs) ist die Vorhersage der Lebensdauer eines Materials unter bestimmten Einsatzbedingungen.

Was versteht man unter Kriechen?

Als Kriechen bezeichnet man die ├╝ber einen l├Ąngeren Zeitraum andauernde plastische Verformung eines Werkstoffs. Schon geringe Belastungen und erh├Âhte Temperaturen ├╝ber eine l├Ąngere Zeitspanne k├Ânnen zu einer dauerhaften Verformung von Materialien wie z.B. Metall, Keramik, Kunststoff, etc. f├╝hren.

Folgende Faktoren beeinflussen das Kriechen ma├čgeblich:

  • Ausma├č der Belastung,
  • H├Âhe der Temperatur und
  • Dauer der Belastung.

Welche Kennwerte werden in einem Zeitstandversuch (Kriechversuch) ermittelt?

  • Zeit bis zum Bruch der Probe (Bruchzeit)
  • Bleibende Dehnung
  • Zeitbruchdehnung
  • Zeitbrucheinschn├╝rung
  • Kriechgrenzzeit
  • Dehngrenzzeit
  • Kriechmodul (Verh├Ąltnis von Spannung zu Dehnung in Funktion der Belastungszeit)
  • Zeitstandfestigkeit
  • Kriechdehnung
  • Relaxationsspannung

Was ist Zeitstandfestigkeit (Kriechfestigkeit)?

Die Zeitstandfestigkeit erm├Âglicht eine Aussage ├╝ber die Lebensdauer eines Werkstoffs unter bestimmten Einsatzbedingungen. Diese gibt an, welche mechanische Spannung bei konstanter Temperatur ├╝ber einen bestimmten Zeitraum zum Versagen des Werkstoffs f├╝hrt. Diese wird anhand von Zeitstandversuchen ermittelt und ist entscheidend f├╝r den Einsatz der Materialien in verschiedenen Anwendungen. Bauteile f├╝r die Luft- und Raumfahrt sowie Motorteile d├╝rfen sich auch bei hoher Belastung und Temperaturen nur gering verformen. Haben Bauteile einmal eine Kriechdehnung erfahren, werden diese auch nach Entlastung nicht mehr die urspr├╝ngliche Form einnehmen. Wird der Werkstoff ├╝ber einen langen Zeitraum zu stark belastet, kann es neben Rissen in weiterer Folge zum Bruch kommen.

Die drei Phasen des Kriechversuchs

Der Kriechversuch wird in drei Bereiche unterteilt - in den prim├Ąren, sekund├Ąren und terti├Ąren Kriechbereich. Diese Kriechkurven liefern Informationen ├╝ber das Kriechverhalten ├╝ber eine bestimmte Zeit.

Im prim├Ąren Kriechbereich nimmt die mechanische Festigkeit des Materials durch die plastische Verformung zu und die Kriechgeschwindigkeit daraufhin ab.

Bei fortgeschrittener Dehnung und Pr├╝fdauer stellen sich nach und nach die Ver- und Entfestigung ein. Dieser Bereich ist durch eine konstante Kriechgeschwindigkeit gekennzeichnet und wird als sekund├Ąrer Kriechbereich bezeichnet.

Im terti├Ąren Kriechbereich nimmt die Kriechgeschwindigkeit durch Sch├Ądigungen des Materials deutlich zu und endet mit dem Bruch der Probe. Der terti├Ąre Kriechbereich nimmt, gemessen an der Lebensdauer eines Materials, nur einen kleinen Zeitraum ein. Das sekund├Ąre Kriechen nimmt den gr├Â├čten Teil der Gesamtlebensdauer ein.

G├Ąngige Probenformen

  • Rundprobe mit Gewindekopf
  • Rundprobe mit Gewindekopf und Messschneiden
  • Gekerbte Rundprobe mit Gewindekopf
  • Flachprobe mit Schulterkopf und Bohrung
  • Flachprobe mit Schulterkopf und Messschneiden
  • Rohrsegmentproben
  • CT-Probe

Relevante Normen f├╝r Zeitstandversuche an Metall

  • ISO 204 Metallische Werkstoffe -Einachsiger Zeitstandversuch unter Zugbeanspruchung

  • ASTM E 139 Standard Test Methods for Conducting Creep, Creep-Rupture, and Stress-Rupture Tests of Metallic Materials

  • EN 2002-005 Pr├╝fvefahren f├╝r metallische Werkstoffe - Teil 005: Kriech- und Zeitstandversuch unter konstanter Zugbeanspruchung

  • ASTM E 328 Standard Test Methods for Stress Relaxation for Materials and Structures

  • ISO 15630-3 Steel for the reinforcement and prestressing of concrete - Test methods

  • ASTM G 129 Standard Practice for Slow Strain Rate Testing to Evaluate the Susceptibility of Metallic Materials to Environmentally Assisted Cracking

  • ASTM F 519 Standard Test Method for Mechanical Hydrogen Embrittlement Evaluation of Plating/Coating Processes and Service Environments

  • ASTM F 1624 Standard Test Method for Measurement of Hydrogen Embrittlement Threshold in Steel by the Incremental Step Loading Technique

  • ASTM E 1457 Standard Test Method for Measurement of Creep Crack Growth Times in Metals

  • ASTM E 2760 Standard Test Method for Creep-Fatigue Crack Growth Testing

  • ASTM E 647 Standard Test Method for Measurement of Fatigue Crack Growth Rates

  • ASTM E 2714 Standard Test Method for Creep-Fatigue Testing

  • ASTM E 606 Standard Test Method for Strain-Controlled Fatigue Testing

  • ISO 12106 Metallic materials - Fatigue testing - Axial-strain-controlled method

  • Validated Code-of-Practice for Strain-Controlled Thermo-Mechanical Fatigue Testing

  • ISO 12111 Metallic materials - Fatigue testing - Strain-controlled thermomechanical fatigue testing method

  • ASTM E 2368 Standard Practice for Strain Controlled Thermomechanical Fatigue Testing

Relevante Normen f├╝r Zeitstandversuche an Kunststoff

  • ISO 899-1 Bestimmung des Kriechverhaltens - Teil 1: Zeitstand-Zugversuch
  • ISO 899-2 Bestimmung des Kriechverhaltens - Teil 2: Zeitstand-Biegeversuch bei Dreipunkt-Belastung
  • ASTM D 2990 Standard Test Methods for Tensile, Compressive and Flexural Creep and Creep-Rupture of Plastics
  • ISO 16770 Plastics - Determination of environmental stress cracking (ESC) of polyethylene - Full-notch creep test (FNCT)
  • ISO 3384-1 Rubber, vulcanized or thermoplastic - Determination of stress relaxation in compression

Passende Pr├╝fmaschinen f├╝r Zeitstandversuche / Kriechversuche

Top