Der Zugversuch ist ein Verfahren für die Werkstoffprüfung zur Bestimmung von der Streckgrenze, Zugfestigkeit, der Bruchdehnung, Zugkraft, Brucheinschürung und weiteren Werkstoffwerten. Es ist ein zerstörendes Prüfverfahren.
Es wurden vier Proben genommen (Baustahl, Aluminium, Messing und Kupfer), diese Proben wurden bis zum Bruch gedehnt. Hierbei werden zwei Werte, einmal die Kraft F und die Längenveränderung Delta L, gemessen und durch den Computer protokolliert. Für den Zugversuch werden genormte Rund- oder Flachproben verwendet.
Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Aufgabe 1) Werte aufnehmen:
Aufgabe 2) Zu berechnende Werte:
Aufgabe 3) Beschreibung des Versuchsaufbaus
Aufgabe 4) Geben Sie die Definition der aufgenommenen und berechneten Werte an.
Aufgabe 5) Erklären Sie den Unterschied zwischen technischer und wahrer Spannung.
Aufgabe 6) Es sollen Proben aus der Stahlsorte C60 (Werkstoffnummer 1.0601) geprüft werden. Welcher max. Probendurchmesser kann auf der vorhandenen Maschine geprüft werden?
Aufgabe 7) Warum wird für die Bestimmung des E-Moduls die Verformung direkt an der Probe gemessen?
Aufgabe 8) Wie wird die 0,2% Dehngrenze grafisch ermittelt? Wann wird diese als Kennwert herangezogen?
Zielsetzung und Themen
Die Arbeit befasst sich mit der Durchführung und Auswertung des Zugversuchs als zentrales Verfahren der zerstörenden Werkstoffprüfung. Ziel ist es, durch die Analyse verschiedener Probenmaterialien mechanische Kennwerte zu bestimmen, den Versuchsaufbau zu systematisieren und die zugrunde liegende Theorie, insbesondere die Unterscheidung von Spannungsarten und Verformungsverhalten, detailliert darzulegen.
- Methodik der Werkstoffprüfung mittels Zugversuch
- Berechnung und Definition zentraler Werkstoffkennwerte (Zugfestigkeit, Streckgrenze, Bruchdehnung)
- Strukturierter Versuchsaufbau und Prozessschritte
- Differenzierung zwischen technischer und wahrer Spannung
- Grafische Ermittlung der 0,2%-Dehngrenze
Auszug aus dem Buch
Aufgabe 3) Beschreibung des Versuchsaufbaus
Schritt: 1 Vorbereitung der Proben
Bevor die Versuche durchgeführt werden können müssen die Proben entsprechend vorbereitet werden. In dieser Phase werden die Proben zunächst mal auf äußerlichen Schäden begutachtet und ob sie der Norm entsprechen.
Anschließend werden die Proben beschriftet: Es wird eine Markierung von 80 mm gemacht.
Schritt: 2 Einstellung der Prüfmaschine
Nun kann der eigentliche Zugversuch stattfinden. In der Prüfmaschine wird eine Probe eingespannt und mit einer Vorspannkraft belastet. (Die Prüfmaschine selber kann eine Kraft von bis zu 50 KN aufbringe). Dies dient dazu, dass die Spannbacken richtigen Halt bekommen und sicher fest packen können um eine späteres nachrutschen zu vermeiden bzw. sehr gering zu halten. Als Vorspannkraft wählten wir 100 N.
Außerdem werden Einstellungen am Rechner vorgenommen. Man gibt die Bezeichnung des Werkstoffes ein und stellt den Rechner auf Spannungszunahme und Geschwindigkeit.
Anschließend wird die Prüfmaschine auf Start Position gefahren und es kann starten.
Schritt: 3 Die Messung
Um konkrete Messergebnisse zu bekommen wird ein Feindehnungsmessgerät an der Probe befestigt. Am besten positioniert man das Gerät an dem vorher markierten Stellen, damit man es am Genausten messen kann.
Das Feindehnungsmessgerät dient dazu die wirkliche Längenänderung zu messen ansonsten würden Fehler entstehen, zum Beispiel würde der Traversenweg als Verlängerung der Probe gemessen werden, damit wäre die Längenänderung verfälscht. Hinzu kommt das Nachrutschen der Spannbacken die das Ergebnis ebenfalls verfälschen würde.
Die Prüfmaschine erhöht ihre Zugkraft konstant und misst wie sich die Proben verhalten, währenddessen wird ein Spannungsdehnungsdiagramm erstellt und zum Schluss ausgedruckt.
Schritt: 4 Nachmessen
Jetzt werden die gebrochenen Proben zusammengesetzt und es wird die Längenänderung Delta L gemessen. Außerdem wird auch der kleinste Durchmesser an der Einschnürung gemessen und protokolliert. Zum Schluss kann man die Bruchfläche begutachten und einer Spezialen Bruchform zu ordnen.
Zusammenfassung der Kapitel
Einleitung: Einführung in den Zugversuch als zerstörendes Verfahren zur Bestimmung grundlegender mechanischer Eigenschaften.
Aufgabe 1) Werte aufnehmen: Auflistung der im Zugversuch erfassten Rohdaten und Prüfprotokolle verschiedener Werkstoffe.
Aufgabe 2) Zu berechnende Werte: Darstellung der mathematischen Grundlagen und Berechnungsergebnisse für Kenngrößen wie Bruchdehnung und Querschnittsänderung.
Aufgabe 3) Beschreibung des Versuchsaufbaus: Detaillierte Erläuterung der operativen Schritte von der Probenvorbereitung bis zur finalen Messung.
Aufgabe 4) Geben Sie die Definition der aufgenommenen und berechneten Werte an.: Definition der physikalischen Parameter, die den Zugversuch charakterisieren.
Aufgabe 5) Erklären Sie den Unterschied zwischen technischer und wahrer Spannung.: Theoretische Gegenüberstellung zweier unterschiedlicher Ansätze zur Spannungsbetrachtung im Zugversuch.
Aufgabe 6) Es sollen Proben aus der Stahlsorte C60 (Werkstoffnummer 1.0601) geprüft werden. Welcher max. Probendurchmesser kann auf der vorhandenen Maschine geprüft werden?: Exemplarische Berechnung zur Ermittlung der Kapazitätsgrenzen einer Prüfmaschine.
Aufgabe 7) Warum wird für die Bestimmung des E-Moduls die Verformung direkt an der Probe gemessen?: Begründung für die Notwendigkeit präziser Messtechnik zur Vermeidung von Messfehlern.
Aufgabe 8) Wie wird die 0,2% Dehngrenze grafisch ermittelt? Wann wird diese als Kennwert herangezogen?: Erklärung des grafischen Verfahrens zur Bestimmung des Übergangs zwischen elastischer und plastischer Verformung.
Schlüsselwörter
Zugversuch, Werkstoffprüfung, Streckgrenze, Zugfestigkeit, Bruchdehnung, Brucheinschnürung, Elastizitätsmodul, technische Spannung, wahre Spannung, Spannungs-Dehnungs-Diagramm, plastische Verformung, Prüfmaschine, Werkstoffkunde, Probekörper, 0,2%-Dehngrenze.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit?
Die Arbeit behandelt die Durchführung des Zugversuchs an verschiedenen metallischen Werkstoffen, um deren mechanische Belastbarkeit zu untersuchen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen auf der Versuchsplanung, der messtechnischen Erfassung von Dehnungen und Kräften sowie der anschließenden mathematischen Auswertung der Werkstoffkennwerte.
Welches ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel ist die Bestimmung charakteristischer Festigkeits- und Verformungswerte, die für die Beurteilung der Materialeignung in der Praxis entscheidend sind.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es wird das standardisierte Verfahren des zerstörenden Zugversuchs angewendet, ergänzt durch präzise Dehnungsmessungen direkt am Probekörper.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die praktische Durchführung, die Definition der relevanten Kennzahlen und die theoretische Fundierung der Spannungsanalyse.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die wichtigsten Begriffe sind Zugversuch, Streckgrenze, Bruchdehnung, Spannungs-Dehnungs-Diagramm und Werkstoffprüfung.
Warum ist die direkte Messung der Verformung an der Probe wichtig?
Dies ist notwendig, um Fehler durch den Traversenweg der Maschine oder das Durchrutschen der Spannbacken auszuschließen und exakte Materialdaten zu erhalten.
Wie unterscheidet sich die technische von der wahren Spannung?
Die technische Spannung bezieht sich auf den konstanten Anfangsquerschnitt, während die wahre Spannung den mit der Verformung abnehmenden, momentanen Querschnitt berücksichtigt.
Wie wird die 0,2%-Dehngrenze grafisch bestimmt?
Sie wird durch einen Schnittpunkt einer Parallelen zur Hooke'schen Geraden bei einem Dehnungswert von 0,2 % mit der Spannungs-Dehnungskurve ermittelt.
- Arbeit zitieren
- Anonym (Autor:in), 2014, Eine Werkstoffprüfung anhand des WP14 Zugversuchs, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/388066
