Zugversuch

Werkstoffkenngrößen bei der Belastung auf Zug

Bei der Belastung eines Werkstoffes auf Zug lassen sich drei Belastungsbereiche unterscheiden:

1. Elastische Verformung: Der Werkstoff verformt sich (Verlängerung) während einer Belastung, geht danach aber wieder in seine Ausgangsposition zurück.
2. Plastische Verformung: Bauteil bleibt dauerhaft verformt, ist aber nicht zerstört. Die Streckgrenze (R_e) ist die Grenze zwischen elastischer und plastischer Verformung
3. Reißen / Bruch, die Zugfestigkeit (R_m) ist die max. Belastung vor dem Reißen

Als Grenzwert für die Dimensionierung von Bauteilen gilt stets die Streckgrenze!

Zugversuch

An einer hydraulischen Zerreißmaschine ("Universalprüfmaschine", Zugprüfmaschine") kann ein Probestab auf Zug belastet werden. Bei einem Durchmesser von 10 mm wird eine Zerreißkraft von 25.000 N ermittelt.

1. Wie groß ist der belastete Spannungquerschnitt?
2. Welche Zugfestigkeit besitzt der Probestab?

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 R_m in N/mm²

R_m = F_Z : A

R_m = 25.000 N : 78,5 mm²

R_m = 25.000 N : 78,5 mm²

R_m = 312,45 N/mm²

In welchem Verhältnis stehen Zugfestigkeit und Streckgrenze bei Stahl?

Stahlsorte	S 235JR	X2 Cr Ni 12	S 185
Streckgrenze (Re) in N/mm²	235	260	185
Zugfestigkeit (Rm) in N/mm²	340...470	450...600	290...510
Mittelwert in N/mm²	405	525	400
Rm/Re	1,72	2,02	2,16

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

--Frithjof Dewald, MET U 4