Zugversuch: Unterschied zwischen den Versionen

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(Spannungs-Dehnungs-Diagramm und Werkstoffkenngrößen bei der Belastung auf Zug)
(Spannungs-Dehnungs-Diagramm und Werkstoffkenngrößen bei der Belastung auf Zug)
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Gleichzeitig wird eine für den Werkstoff charakteristische Kennlinie, das sogenannte '''Spannungs-Dehnungs-Diagramm''' aufgenommen.
 
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== Spannungs-Dehnungs-Diagramm und Werkstoffkenngrößen bei der Belastung auf Zug ==
 
== Spannungs-Dehnungs-Diagramm und Werkstoffkenngrößen bei der Belastung auf Zug ==

Version vom 11. Dezember 2009, 22:02 Uhr

Zugversuch
vernetzte Artikel
Zugfestigkeit Stahl

Bedeutung

Universalprüfmaschine

Der Zugversuch ist einer der wichtigsten Versuche in der Werkstoffprüfung. Mit diesem Prüfverfahren werden Festigkeitskennwerte und Verformungskennwerte wie Streckgrenze, Zugfestigkeit und Bruchdehnung bestimmt. Diese Werkstoffkenngrößen sind die Grundlage für die Dimensionierung statisch beanspruchter Bauteile.

Im Zugversuch wird das Werkstoffverhalten bei stetig zunehmender Zugbeanspruchung untersucht, d. h. die fest eingespannte Zugprobe wird in einer hydraulischen Zerreißmaschine ("Universalprüfmaschine", Zugprüfmaschine") stoßfrei und gleichmäßig gedehnt, bis ein Bruch eintritt.

Gleichzeitig wird eine für den Werkstoff charakteristische Kennlinie, das sogenannte Spannungs-Dehnungs-Diagramm aufgenommen.


Spannungs-Dehnungs-Diagramm und Werkstoffkenngrößen bei der Belastung auf Zug

Spannungsdehnungsdiagramm.gif

Das Spannungs-Dehnungs-Diagramm bzw. Kraft-Verlängerungs-Diagramm dient zur Bestimmung der Festigkeits- und Verformungskenngrößen bei der Belastung eines Werkstoffes auf Zug. Bedeutsam sind die folgenden Bereiche:

  1. Elastische Verformung: Zu Beginn der Lastaufbringung erfolgt die Dehnung der Probe elastisch, d. h. nach Entlastung nimmt der Stab seine Ausgangslänge L0 wieder ein. Im Diagramm stellt sich dieser Bereich als Gerade dar. Spannung und Dehnung ändern sich verhältnisgleich. Diesen Zusammenhang erkannte erstmals der Physiker Hooke, nach dem dieser Bereich auch Hookescher Bereich des Werkstoffs genannt wird.
  2. Streckgrenze: Die Streckgrenze Re ist die Grenze zwischen elastischer und plastischer Verformung. Im Spannungs-Dehnungs-Diagramm ist sie oberhalb der Hookeschen Gerade als markanter Wendepunkt zu erkennen, da beim Überschreiten der Zusammenhangskräfte zwischen den Atomen der Werkstoff „zu fließen“ beginnt, d.h. sich plötzlich schneller verformt, als dies bei entsprechender Steigerung der Zugbelastung zu erwarten wäre. Als Grenzwert für die Dimensionierung von Bauteilen gilt stets die Streckgrenze, da bei plastischer Verformung das Werkstoffgefüge zerstört wird!
  3. Plastische Verformung: Bauteil bleibt dauerhaft verformt, ist aber augenscheinlich nicht zerstört.
  4. Reißen / Bruch, die Zugfestigkeit (Rm) ist die max. Belastung vor dem Reißen.

Beispiel

Im Zugversuch wird ein Probestab auf Zug bis zum Zerreißen belastet. Bei einem Anfangsdurchmesser von 10 mm wird eine Zerreißkraft von 25.000 N ermittelt.

  1. Wie groß ist der belastete Spannungquerschnitt?
  2. Welche Zugfestigkeit besitzt der Probestab?
Datei:A Zugprobe.png
Zugprobe Form A
Zugprobe Form E

1. Berechnung des Spannungsquerschnittes A in mm²

A = d2 · π · 0,25

A = (10 mm)2 · π · 0,25

A = 78,5 mm²

2. Berechnung der Zugfestigkeit Rm in N/mm²

Rm = FZ : A

Rm = 25.000 N : 78,5 mm²

Rm = 25.000 N : 78,5 mm²

Rm = 312,45 N/mm²



In welchem Verhältnis stehen Zugfestigkeit und Streckgrenze bei Stahl?


StahlsorteS 235JRX2 Cr Ni 12S 185
Streckgrenze (Re) in N/mm²235260185
Zugfestigkeit (Rm) in N/mm²340...470450...600290...510
Mittelwert in N/mm²405525400
Rm/Re1,722,022,16


Die Streckgrenze beträgt also nur ca. die halbe Zugfestigkeit!

Übung

Eine Schraube mit 30 mm Durchmesser wird auf Zug belastet. Wie groß ist die belastete Fläche?

Lösung:
Zugversuch: Lösung


Weblinks