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Zugprüfmaschinen

Zugprüfmaschinen von 5 bis 2.500 kN zur Bestimmung der Zugfestigkeit eines Werkstoffs

Ein Zugprüfgerät oder eine Zugprüfmaschine wird verwendet, um die Festigkeit und das Verformungsverhalten eines Materials bis zum Bruch zu bestimmen. Die Wahl der richtigen Zugprüfmaschine hängt von dem Material ab, das Sie prüfen wollen und von der Norm, die Sie beachten müssen.

Was ist eine Zugprüfmaschine Arten von Zugprüfmaschinen Video: zwickiLine  Typische Bestandteile  Automatisierte Zugprüfung  Was ist ein Zugversuch?  Anwendungsbeispiele  Normen  Wahl des richtigen Geräts

Was ist eine Zugprüfmaschine?

Eine Zugprüfmaschine, auch als Zugprüfgerät oder Universalprüfmaschine (UPM) bezeichnet, ist ein elektromechanisches Prüfsystem, das eine Zugkraft auf ein Material ausübt, um die Zugfestigkeit und das Verformungsverhalten bis zum Bruch zu ermitteln.

Eine typische Zugprüfmaschine besteht aus einem Kraftaufnehmer, einer Traverse, einem Extensometer (Dehnungsaufnehmer), Probenhaltern, Elektronik und einem Antriebssystem. Sie wird von einer Prüfsoftware gesteuert, mit der die Maschinen- und Sicherheitseinstellungen festgelegt und die Prüfparameter der Prüfnormen wie ASTM und ISO gespeichert werden. Die auf die Maschine ausgeübte Kraft und die Dehnung der Probe werden während der gesamten Prüfung aufgezeichnet. Die Messung der Kraft, die erforderlich ist, um ein Material bis zur dauerhaften Verformung oder zum Bruch zu dehnen oder zu strecken, hilft Konstrukteuren und Herstellern bei der Vorhersage, wie sich die Materialien verhalten, wenn sie für den vorgesehenen Zweck eingesetzt werden.

ZwickRoell Zugprüfmaschinen, einschließlich der zwickiLine, ProLine, AllroundLine und der E-Serie, sind speziell auf die Anforderungen der Kunden hinsichtlich Prüfkapazität, Materialarten, Anwendungen und Industrienormen wie ASTM E8 für Metalle, ASTM D638 für Kunststoffe, ASTM D412 für Elastomere und viele mehr ausgelegt. Neben der Sicherheit und Zuverlässigkeit des Gesamtsystems legt ZwickRoell bei der Entwicklung und Konstruktion jeder Zugprüfmaschine besonderen Wert auf folgendes:

  • Ein hohes Maß an Flexibilität durch einfache Bedienung
  • Einfache Anpassungen an kunden- und normenspezifische Anforderungen
  • Zukunftssichere Erweiterungsmöglichkeiten, um mit Ihren Anforderungen zu wachsen

Verschiedene Arten von Zugprüfmaschinen

Video: zwickiLine Zugprüfmaschine

zwickiLine Universalprüfmaschine für kleine Prüfkräfte bis 5 kN

  • Tischmontage und einfacher Transport
  • Leistungsstark, flexibel und kostengünstig
  • Typische Anwendungen sind Zugfestigkeitsprüfungen für die Produktionsüberwachung, Wareneingangskontrollen, Qualitätssicherung sowie Demonstration und Unterricht an einer Universität oder einer anderen akademischen Einrichtung

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Was sind die typischen Bestandteile einer Zugprüfmaschine?

  • KRAFTAUFNEHMER (1)
    Der Kraftaufnehmer wandelt die Zugkraft in ein elektrisches Signal um, das gemessen werden kann. ZwickRoell-Kraftaufnehmer gewährleisten nicht nur eine hohe Produktqualität, sondern auch eine reibungslose Kompatibilität mit allen unseren Maschinenkomponenten.
  • EXTENSOMETER (2)
    Ein Dehnungsaufnehmer oder Extensometer ist ein Dehnungsmessgerät, das die Dehnung einer Probe misst, auch bekannt als Dehnungsmessung. Fast alle Normen zur Zugprüfung wie ASTM und ISO verlangen eine Dehnungsmessung.
  • PROBENHALTER (3)
    Die Probenhalter bilden die mechanische Verbindung zwischen der Probe und der Zugprüfmaschine. Ihre Funktion ist es, die Bewegung der Traverse auf die Probe zu übertragen und die in der Probe erzeugte Prüfkraft auf den Kraftaufnehmer zu übertragen.
  • FAHRTRAVERSE (4)
    Bei der beweglichen Traverse handelt es sich im Wesentlichen um eine Traverse, die so gesteuert wird, dass sie sich nach oben oder unten bewegt. Bei einem Zugversuch steht die Traversengeschwindigkeit der Prüfmaschine in direktem Zusammenhang mit der Dehnungsrate in einer Probe.
  • ELEKTRONIK (5)
    Die Elektronik steuert die beweglichen Teile der Zugprüfmaschine. Die Geschwindigkeit der Traverse und damit die Belastungsrate kann von einem Mikroprozessor im Servoregler (Motor, Rückkopplungseinrichtung und Regler) gesteuert werden.
  • SOFTWARE (7)
    Unsere Prüfsoftware ist eine äußerst benutzerfreundliche, assistentengesteuerte und Windows-basierte Lösung, die es den Benutzern ermöglicht, das Prüfsystem einzurichten, Prüfungen zu konfigurieren und durchzuführen und die Ergebnisse anzuzeigen.
  • ANTRIEBSSYSTEM (6)
    Das Antriebssystem versorgt den Motor der Zugprüfmaschine mit Strom in unterschiedlicher Stärke und Frequenz und steuert so indirekt die Motordrehzahl und das Drehmoment.

Alle Komponenten einer ZwickRoell-Zugprüfmaschine sind so konzipiert, dass sie reibungslos zusammenarbeiten.

Automatisierte Zugprüfung

Für automatisierte Zugversuche wird die Prüfmaschine durch ein Roboter-Prüfsystem ergänzt, das Proben aus einem Magazin entnimmt und in die Probenhalter der Maschine einlegt. Zusätzlich können ein 2D-Codeleser, ein Querschnittsmessgerät oder, je nach Prüfung, ein Härteprüfer oder ein Rauheitsmesssystem angeschlossen werden. Die Entsorgung der Probenreste übernimmt ebenfalls das automatische Zugprüfsystem. 

Die Vorteile von Roboter-Prüfsystemen gelten sowohl für große als auch für kleine Testreihen:

  • Bislang wurde die automatisierte Zugprüfung vor allem von Laboren mit hohem Probenaufkommen genutzt. Das vollautomatische Zugprüfsystem kann ohne Anwesenheit eines Bedieners in Nachtschichten und am Wochenende mit gleichbleibend hoher Effizienz rund um die Uhr eingesetzt werden.
  • Schon bei kleinen Versuchsreihen ab etwa 10 Proben lohnt sich ein automatisiertes Zugprüfsystem. Durch den Einsatz eines einfachen Roboterprüfsystems für Zugversuche wird qualifiziertes Laborpersonal von Routineaufgaben entlastet und steht somit für anspruchsvollere Aufgaben zur Verfügung.

Der vollautomatische Zugversuch verhindert subjektive Einflüsse des Bedieners, wie z.B. Handwärme oder schiefes Einspannen der Probe auf Prüfaufbau und Probe. Dies führt zu einem hohen Maß an Genauigkeit und Reproduzierbarkeit, was die Qualität der Prüfergebnisse deutlich verbessert.

ZwickRoell ist ein weltweit führendes Unternehmen in der Materialprüfung und bietet ein hohes Maß an Fachwissen im Bereich der automatisierten Zugprüfung. Wir haben weltweit mehr als 600 automatisierte Prüfsysteme geliefert und installieren weiterhin etwa 40 Systeme pro Jahr. Wir sind stolz auf unsere Fähigkeit, die richtige Prüflösung für die individuellen Geschäftsanforderungen jedes Kunden zu finden und maßgeschneiderte Lösungen anzubieten, die durch langfristige Service- und Supportpartnerschaften unterstützt werden.

Wenn Sie mehr über die richtige Roboter-Zugprüfungslösung für Ihre Prüfaufgaben erfahren möchten, wenden Sie sich bitte an unser Team.

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Was ist ein Zugversuch?

Ein Zugversuch ist ein Prüfverfahren, mit dem festgestellt wird, wie ein Material auf eine angewandte (ziehende) Kraft reagiert. Eigenschaften, die bei der Durchführung eines Zugversuchs direkt gemessen werden, sind die Zugfestigkeit, die maximale Dehnung und die Brucheinschnürung. Aus diesen Messungen lassen sich auch die folgenden Eigenschaften bestimmen: Elastizitätsmodul (E-Modul), Verformung (Poissonzahl), Streckgrenze und Verfestigungseigenschaften.

  • Zugfestigkeit - die maximale mechanische Zugspannung, die ein Material aushalten kann, bevor es bricht
  • Maximale Dehnung - die maximale Dehnung, die ein Material durchlaufen kann, bevor es versagt
  • Brucheinschnürung - Vergleich der Anfangsquerschnittsfläche einer Probe und der kleinsten Querschnittsfläche derselben Probe nach vollständigem Bruch. Dies dient als Indikator dafür, wie stark sich ein Material bei Zugbelastung verformt.
  • Elastizitätsmodul - im Wesentlichen die Steifigkeit eines Materials. Das heißt, es gibt an, wie leicht sich ein Material biegen oder dehnen lässt:
    • Elastizitätsmodul = Spannung/Dehnung
    • Spannung = Kraft/Querschnittsbereich
    • Dehnung = Veränderung der Länge/ursprüngliche Länge
  • Poisson Zahl – das Verhältnis zwischen der Änderung der Breite und der Änderung der Länge in Richtung der Streckkraft. 
  • Streckgrenze – die maximale Zugspannung, die ein elastisches Material aushalten kann, bevor es sich dauerhaft verformt.
  • Eigenschaften der Kaltverfestigung - Die Kaltverfestigung (strain hardening) tritt auf, wenn ein Werkstoff über die Streckgrenze hinaus gedehnt wird. Die Kaltverfestigung erhöht die mechanische Festigkeit und Härte, verringert aber die Verformbarkeit. Hersteller können diese Informationen nutzen, um das Material zu bestimmen, das ihre Anforderungen an die Verformbarkeit erfüllt und gleichzeitig die höchstmögliche Festigkeit aufweist.

Die bei einem Zugversuch gewonnenen Daten können in einem Diagramm aufgezeichnet werden, um eine Spannungs-/Dehnungskurve zu erstellen.

Das Spannung-Dehnung-Diagramm zeigt eine Kurve mit hoher Verfestigung (1) und mit sehr geringer Verfestigung (2) nach der Streckgrenze.

Hersteller aller Industriezweige, von Kunststoff und Verbundwerkstoffen über die Automobil-, Lebensmittel- und Getränkeindustrie bis hin zur stark regulierten medizinischen und pharmazeutischen Industrie, verwenden Zugprüfgeräte zur Durchführung von branchenüblichen Prüfungen, um die charakteristischen Eigenschaften ihrer Materialien präzise zu messen, die Einhaltung von Normen zu gewährleisten und letztendlich die Qualität und Sicherheit ihrer Produkte garantieren zu können.

Anwendungsbeispiele für die Zugprüfung:

  • Kunststoffverpackungen - eine Zugkraft wird auf eine Kunststoffprobe ausgeübt, um Herstellern die Ermittlung der Schutzeigenschaften des Kunststoffs zu ermöglichen, wenn dieser Zugkräften ausgesetzt ist, wie sie beispielsweise bei Versandvorgängen auftreten.
  • Betonstahl - Zugversuche an Metallproben dienen der Bestimmung verschiedener mechanischer Eigenschaften wie Streckgrenze, Zugfestigkeit, Dehnung und Brucheinschnürung, damit die Hersteller nicht nur die vorgeschriebenen Qualitäts- und Hochleistungsspezifikationen erfüllen, sondern auch die Industrienormen einhalten können, um sicherzustellen, dass die Produkte sicher auf den Markt gebracht werden können.
  • Gummiverbindungen für die Verwendung in Reifen - die Dehnung und Zugfestigkeit von Reifengummi wird zu Zwecken der Qualitätskontrolle geprüft, um Reifenschäden wie Profilablösungen und geplatzte Reifen zu vermeiden.

Allgemeine Normen für die Prüfung der Zugfestigkeit

ASTM und ISO sind zwei gängige Normen für die Materialprüfung. Hier sind einige der gebräuchlichsten Normen für die Zugfestigkeitsprüfung:

Wir suchen und finden für jede Ihrer Anforderung die optimale Prüflösung.

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Worauf muss ich bei der Auswahl einer Zugprüfmaschine achten?

Neben der Qualität, der Zuverlässigkeit der Prüfergebnisse, den Kosten und der Anwendung gibt es noch viele weitere Faktoren, die bei der Wahl Ihres Geräts berücksichtigt werden sollten:

  • Flexibilität - die Möglichkeit, eine breite Palette von Materialien in einem großen Lastbereich zu prüfen, die Integration und der einfache Wechsel zwischen Zubehörteilen, die speziell für einzelne Industrienormen, Materialarten und Anwendungen entwickelt wurden, die Option, die Maschine mit oder ohne PC zu betreiben und die mechanische Modularität, die eine Erweiterung und Anpassung Ihrer Maschine mit vielen verfügbaren Prüfwerkzeugen und Probenhaltern ermöglicht, tragen alle zur Gesamtflexibilität Ihrer Prüfmaschine bei.
  • Sicherheit - die Sicherheit Ihrer Zugprüfmaschine ist von entscheidender Bedeutung und erstreckt sich von der Einrichtung von physikalischen Sicherheitsmerkmalen wie äußeren Sicherheitstüren, Sicherheitsabdeckungen, Sicherheitsverriegelungen und Endschaltern bis hin zur Software-Systemüberwachung und Benutzerverwaltung. ZwickRoell legt bei der Entwicklung seiner Prüfsysteme größten Wert auf die Sicherheit des Bedieners und der Maschine.
  • Benutzerfreundlichkeit - der Schlüssel liegt in der Wahl eines Prüfsystems, das sowohl vom Aufbau als auch von der Bedienbarkeit her anspruchsvoll ist und gleichzeitig den Bedienern die einfache Installation von Prüfvorrichtungen, die Einrichtung von Prüfkonfigurationen, die Implementierung von Prüfprogrammen, die Durchführung von Prüfungen und die Auswertung der Ergebnisse ermöglicht.
  • Anpassungsfähigkeit - Marktentwicklungen und Normanforderungen entwickeln sich ständig weiter. Wenn Sie sich für eine Zugprüfmaschine entscheiden, sollten Sie darauf achten, dass Ihr Gerät in der Lage ist, sich an diese Veränderungen anzupassen - vom Zubehör und den Vorrichtungen bis hin zur Elektronik und den Softwareprogrammen.
  • Software - Die Prüfsoftware soll den Prüfprozess für den Bediener erleichtern und einheitliche und normgerechte Prüfkonfigurationen gewährleisten. Unsere Prüfsoftware wurde im Hinblick auf den Benutzer und den Arbeitsablauf im Labor entwickelt.
    • Normenbibliothek - unsere Prüfsoftware enthält über 600 Standardprüfprogramme, die es Ihnen ermöglichen, das richtige normgerechte Programm für Ihre Anwendung auszuwählen, was die Einrichtung und Konfiguration der Prüfung vereinfacht und Ihnen letztendlich Zeit und Mühe spart und die Möglichkeit von Fehlern verringert. Für Prüfungen, die über die Norm hinausgehen, oder für die Möglichkeit, den Prüfablauf Ihrer Maschine frei zu konfigurieren, bietet unsere Software vorgefertigte Master-Prüfprogramme.
    • Intelligenter Assistent - ein intelligenter Assistent führt den Benutzer durch die Prüfkonfiguration. Die Daten werden automatisch auf Plausibilität geprüft.
    • Datenauswertung - ob einfach oder individuell, unsere Software ermöglicht es Ihnen, Berichte mit praktisch unbegrenzten Möglichkeiten zu definieren, zusammen mit der Option zu speichern, zu exportieren und zu drucken.
  • Automatisierung - der Einsatz von Automatisierung in der Materialprüfung nimmt immer mehr zu, zumal schon kleinste Störungen die Messwerte verändern können. ZwickRoell bietet ein breites Spektrum an Möglichkeiten zur Automatisierung in der Materialprüfung. Die Prüfsysteme reichen von der effizienten Automatisierung von Kleinserienprüfungen mit zusammenarbeitenden Robotern im Labor bis hin zu vollautomatischen Prüflaboren, die rund um die Uhr arbeiten.
  • Service und Dienstleistungen - ZwickRoell bietet individuell zugeschnittene Dienstleistungen und Support während des gesamten Lebenszyklus unserer Prüfmaschinen. Wir bieten kompetente Kalibrierdienstleistungen, vorbeugende Wartung und Inspektion, Schulungen, Maschinenumzüge, Qualifizierungsleistungen, eine Hotline und Kundenbetreuung sowie eine garantierte Ersatzteilverfügbarkeit für mindestens 10 Jahre nach Auslauf eines Produktes.
  • Unternehmensstabilität - Die Geschichte von ZwickRoell reicht mehr als 160 Jahre zurück. Wir sind stolz auf ein solides Fundament von 187 Produkt- und Branchenexperten, 347 Servicemitarbeitern, 80.000.000 Prüfungen, die jährlich an unseren Maschinen durchgeführt werden.
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