Wie funktioniert die Zugprüfung?
Die Zugprüfung, auch als Spannungsprüfung bekannt, ist eine Art mechanischer Test, mit dem ermittelt wird, wie ein Material auf eine Dehnungskraft reagiert. Diese Prüfung hilft bei der Bewertung der mechanischen Eigenschaften eines Objekts, z. B. von Metallen, Polymeren, Verbundwerkstoffen und verschiedenen anderen Materialien.
Bei einem Zugversuch wird die Probe mit einer Last belastet, die schrittweise erhöht wird, bis sie versagt oder zerstört wird. Die Zugdaten werden mit Hilfe einer Spannungs-Dehnungs-Kurve analysiert.
Aufgrund ihrer hohen Präzision und Empfindlichkeit werden bei Zugprüfungen häufig Grenzflächenmessdosen eingesetzt. Sie arbeiten, indem sie die Dehnung in einem Material messen, die direkt mit der aufgebrachten Kraft zusammenhängt. Diese Dehnungsdaten werden dann in Kraftmessungen umgewandelt. Erfahren Sie mehr in Tension Load Cells 101.
Die Zugfestigkeitsprüfung ist ein grundlegendes Prüf- und Messverfahren. Sie wird von Forschern, Prüflabors und Ingenieuren in verschiedenen Branchen wie Infrastruktur, Medizin, Fertigung, Luft- und Raumfahrt, Konsumgüter, Automobil, Energie und Bauwesen eingesetzt.
Wie die Zugprüfung funktioniert
Zugversuche sind in der Materialwissenschaft und -technik unerlässlich, um das Verhalten eines Materials unter Spannung zu verstehen und seine Eignung für bestimmte Anwendungen sicherzustellen.
Zunächst wird eine Probe des Materials in einer bestimmten Form und mit bestimmten Abmessungen hergestellt. Diese Probe wird sorgfältig kontrolliert, damit sie die Prüfnormen gemäß dem Prüfplan erfüllt.
Interface liefert eine Vielzahl von Kraftmessdosen für diese Tests. Die Kraftmessdose wird in der Regel in eine Zugprüfmaschine eingebaut. Die Zugprüfmaschine hat zwei getrennte Backen, von denen sich eine während des Tests mit einer kontrollierten Geschwindigkeit von der anderen wegbewegt. Während sie sich wegbewegt, zieht sie an dem Material und dehnt es, bis die Prüfung abgeschlossen ist oder es bricht. Dies wird auch als Prüfung bis zum Versagen oder bis zur Zerstörung bezeichnet. Die kontrollierte Geschwindigkeit wird als Dehnungsgeschwindigkeit bezeichnet, und Materialien verhalten sich bei unterschiedlichen Dehnungsgeschwindigkeiten unterschiedlich.
Die Probe wird dann fest in eine Prüfmaschine eingespannt, die normalerweise als Zugprüfmaschine oder Universalprüfmaschine bezeichnet wird. Die Kraftmessdose wird so positioniert, dass sie die während der Prüfung auf die Probe ausgeübte Kraft trägt.
Kraftmessdosen werden in der Regel bei Zugprüfungen eingesetzt, um die Kraft oder Last zu messen und aufzuzeichnen, die während der Prüfung auf eine Probe ausgeübt wird. Diese Sensorgeräte sind entscheidend für die genaue Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von Materialien unter Spannung.
Die Prüfmaschine übt eine Zugkraft (Zugkraft) auf die Probe entlang ihrer Längsachse aus. Die Kraft wird allmählich mit einer konstanten Rate erhöht, wodurch sich die Probe dehnt.
Während die Zugprüfmaschine eine Zugkraft auf die Probe ausübt, misst die Kraftmessdose die Kraft in Echtzeit. Diese Kraftmessung wird normalerweise auf einem digitalen Messgerät angezeigt oder von einem Datenerfassungssystem aufgezeichnet.
Die aufgezeichneten Daten, einschließlich der aufgebrachten Kraft und der entsprechenden Dehnung oder Verformung der Probe, werden in der Regel zur Analyse auf einer Spannungs-Dehnungskurve aufgetragen. Die Spannungs-Dehnungs-Kurve liefert wertvolle Informationen über die mechanischen Eigenschaften des Materials, einschließlich der Zugfestigkeit, der Streckgrenze, des Elastizitätsmoduls und der Bruchdehnung.
Technische Checkliste für Zugversuchspläne
- Identifizieren Sie den Zweck des Zugversuchs
- Auswahl des Materials und der Prüfnorm
- Definieren Sie die mechanischen Eigenschaften
- Bestimmen Sie die spezifischen mechanischen Eigenschaften für die Auswertung
- Zu den üblichen Eigenschaften gehören Zugfestigkeit, Streckgrenze, Elastizitätsmodul (E-Modul), Dehnung, Flächenverringerung, Merkmale der Spannungs-Dehnungskurve
- Festlegen der Testbedingungen
- Einschließlich Temperatur, Dehnungsrate und Prüfumgebung
- Definition der Anforderungen an Proben und Muster
- Anforderungen an die Messgenauigkeit festlegen
- Überprüfen Sie die Spezifikationen Ihrer Wägezelle
- Vorbereitung von Instrumenten und Ausrüstung
- Plan für Datenaufzeichnung und Berichterstattung
- Überprüfung der Konformitätsanforderungen und Sicherheitsstandards
- Testplan dokumentieren
- Verifizierungs- und Validierungsprozesse veröffentlichen
- Ergebnisse berichten
Die Festlegung von Messanforderungen für Zugprüfungen durch Spezifikationen ist ein entscheidender Schritt, um sicherzustellen, dass die Prüfungen die mechanischen Eigenschaften von Materialien genau und zuverlässig bewerten.
Begriffe der Zugprüfung
Spannung: Die Spannung ist die Kraft, die auf eine Querschnittsfläche der Probe einwirkt, und wird normalerweise in Druckeinheiten angegeben. Die Spannung wird berechnet, indem die gemessene Kraft durch die Querschnittsfläche der Probe geteilt wird. Die Kraftmessung der Wägezelle gewährleistet, dass die Spannungswerte genau und präzise sind. Einfach ausgedrückt, ist die Spannung der Betrag der Kraft, die auf einen Querschnitt ausgeübt wird.
Dehnung: Die Dehnung stellt die relative Verformung des Materials dar und ist die Änderung der Länge (Dehnung) geteilt durch die ursprüngliche Länge der Probe. Die Dehnung ist das Ausmaß der Dehnung einer Probe, wenn sie gedehnt oder gequetscht wird.
Elastischer Bereich: In der Spannungs-Dehnungskurve wird der anfängliche lineare Bereich, in dem die Spannung direkt proportional zur Dehnung ist, als elastischer Bereich bezeichnet. Hier kehrt das Material in seine ursprüngliche Form zurück, wenn die Last entfernt wird. Sobald ein Material überhaupt einer Belastung ausgesetzt wird, verformt es sich. Optisch ist die Verformung vielleicht nicht erkennbar, aber das Material verformt sich sofort. Es gibt zwei Arten der Verformung: elastisch (nicht dauerhaft) und plastisch (dauerhaft).
Streckgrenze: Die Streckgrenze ist die Spannung, bei der das Material beginnt, sich ohne Erhöhung der Last dauerhaft zu verformen. Sie markiert den Übergang von der elastischen zur plastischen Verformung.
Höchstzugkraft (UTS): Die UTS ist die maximale Spannung, die das Material aushalten kann, bevor es bricht. Sie ist der höchste Punkt auf der Spannungs-Dehnungs-Kurve. Wenn das Material bis zu seiner UTS belastet wird, kehrt es nie wieder in seine ursprüngliche Form zurück, aber sie kann bei technischen Berechnungen nützlich sein, da sie die maximale, einmalige Belastung angibt, der ein Material standhalten kann. Kraftmessdosen können den genauen Zeitpunkt des Versagens einer Probe, z. B. eines Bruchs oder einer Beschädigung, ermitteln. Diese Information ist entscheidend für die Bestimmung der endgültigen Zugfestigkeit und anderer mechanischer Eigenschaften des Materials.
Bruchdehnung: Die Bruchdehnung ist der Betrag, um den sich die Probe dehnt, bevor sie bricht, ausgedrückt in Prozent der ursprünglichen Länge.
Kraftmessdosen können auch für die Echtzeitüberwachung und -steuerung während der Prüfung verwendet werden. Die Prüfer können bestimmte Kraft- oder Dehnungsratenparameter einstellen, um den Betrieb der Prüfmaschine zu steuern und sicherzustellen, dass die Prüfung innerhalb der vorgegebenen Bedingungen durchgeführt wird.
Kraftmessdosen spielen eine Sicherheitsrolle, indem sie Rückmeldungen an das Steuerungssystem der Prüfmaschine liefern. Wenn die Last einen bestimmten Schwellenwert überschreitet oder die Wägezelle eine Anomalie feststellt, kann die Prüfmaschine so programmiert werden, dass sie anhält oder Korrekturmaßnahmen ergreift, um Schäden an der Ausrüstung zu verhindern oder die Sicherheit des Bedieners zu gewährleisten.
Wenn Sie mehr über die Produkte und Erfahrungen von Interface im Bereich der Zugfestigkeitsprüfung erfahren möchten, wenden Sie sich bitte an unsere weltweiten Vertreter vor Ort oder kontaktieren Sie uns. Wir sind immer für Sie da!