Zugversuch

Historisches

Die Prüfung der festigkeit von Werkstoffen reicht nachweislich bis in das 15. Jahrhundert zurück. Von 1411 existiert die älteste Bildliche Darstellung einer technologischen Werkstoffprüfung auf Gebrauchseigenschaft, die Prüfung einer Steinbüchse, Leonardo da Vinci beschreibt die Prüfung der Festigkeit von Draht und eine solche Prüfvorrichtung dokumentiert. Empfohlen als Quelle wird.

Älteste bildliche Dartsellung	Leonardo da Vinci

Einleitung

Der Zugversuch ist eines der wichtigsten mechanischen Prüfverfahren. Aus dem Zugversuch werden Kennwerte unter einachsiger Belastung bei konstanter Temperatur (meist  Raumtemperatur) bestimmt. Dazu wird ein glatter, d.h. ungekerbter  Prüfstab in eine Zugprüfmaschine eingespannt und in Richtung der Stabachse  mit konstanter Verformungsgeschwindigkeit bis zum Zerreißen gedehnt. Die Zugprüfmaschine erfasst den Zusammenhang zwischen Zugkraft F und Verlängerung ΔL der Probe als Kraft‐Verlängerungs‐Diagramm, mit unter auch als Maschinendiagramm bezeichnet. Kraft und Verlängerung sind aber nicht werkstoffspezifisch, sondern werden von der Probengeometrie (Anfangsmesslänge, Anfangsquerschnitt) bestimmt. Indem die Zugkraft auf den Probenquerschnitt und die Verlängerung auf die Probenlänge bezogen werden, erhält man das Spannungs‐Dehnungs-Diagramm für  den entsprechenden Werkstoff. Bei diesen Diagrammen unterscheidet man das technische Spannungs‐Dehnungs‐Diagramm, das wahre Spannungs‐Dehnungs‐Diagramm und die Fließkurve.

Die Probe wird mit einer Normalspannung (senkrecht zur Querschnittfläche wirkenden Kraft) belastet. Das Prüfprinzip ist relativ simpel, die Probe wird-

• angefertigt
• vermessen
• eingespannt
• gezogen

Die Proben für die Versuchsdurchführung sind genormt, es gibt Flach- und Rundzugproben, sowie Proben in Sonderform ohne Normung.

Durchführung des Zugversuches

Der Zugversuch wird in der Regel an einer genormten Probe des zu prüfenden Werkstoffes durchgeführt. Hierzu wird die Probe in eine hydraulische oder mechanisch arbeitende Zugprüfmaschine eingespannt und mit zunehmender Zugkraft so lange verformt, bis der Bruch der Probe eintritt. Die erforderliche Zugkraft F wird in abhängigkeit der Probenverlängerung ΔL kontinuierlich registriert und mann erhält das Kraft-Verlängerungs-Diagramm.

Sowohl die Zugkraft als auch die Probenverlängerung ist von der Probenabmessung abhängig. Das Kraft-Verlängerungs-Diagramm lieferet daher keine Werkstoffkennwerte mit dessen Hilfe ein quantitativer Werkstoffvergleich möglich wäre. Um von der Probengeometrie unabhängige Kenngrößen zu ermitteln, bezieht man die Zugkraft F daher auf die Probenquerschnittsfläche So der Probe vor der Prüfung und spricht von der (mechanischen) Spannung σ-

In analoger Weise geht man von der Probenverlängerung ΔL auf die Probengröße (Messlänge) ebenfalls unabhängige Dehnung ε über-

Ermittelte Parameter

Folgende Kennwerte werden im Zugversuch ermittelt

Was	Kurzzeichen	Dimension	Beschreibung
Zugfestigkeit	Rm	MPa
Streckgrenze	Re	MPa	meist ReH , bei Werkstoffen mit ausgeprägter oberer Streckgrenze - ReH obere Streckgrenze - ReL untere Streckgrenze
Dehngrenzen	Rp	Mpa	Rp0,2 bei Werkstoffen ohne ausgeprägte Streckgrenze
Dehnung	A	%	Bruchdehnung
Einschnürung	Z	%	Brucheinschnürung (Verformungszähigkeit)
Elastizitätzmodul	E	Mpa	Proportionalitätsfaktor E, er ist ein Maß für den Widerstand, den ein Werkstoff seiner elastischen Verformung entgegensetzt.

Normung des Zugversuches

Folgende Normen regeln den Zugversuch an metallischen Werkstoffen

Norm	Bezeichnung	Teile
DIN 50125	Prüfung metallischer Werkstoffe – Zugproben
DIN EN ISO 6892	Metallische Werkstoffe – Zugversuch	Teil 1 - Prüfverfahren bei Raumtemperatur Teil 2 - Prüfverfahren bei erhöhter Temperatur Teil 3 - Prüfverfahren bei tiefen Temperaturen Teil 4: Prüfverfahren in flüssigem Helium (nur ISO Norm)

Einzelnachweise

<references>