ASTM E8 | ASTM E8M Standard Prüfmethode für den Zugversuch an metallischen Werkstoffen

Für die Probenvorbereitung werden wichtige Hinweise gegeben, die sicherstellen sollen, dass durch die Probenentnahme am Produkt und bei der folgenden Probenfertigung keine Einflüsse auf den Werkstoff einwirken, die die Ergebnisse aus dem Zugversuch beeinträchtigen könnten. 

Die Formen für Zugproben können sehr vielfältig sein. Die ASTM E8 / ASTM E8M führt Standardflachproben für Bleche und Dünnbleche, für Rohrprodukte, für spezielle Probenhalter sowie Standardrundproben für andere Metallprodukte auf und spezifiziert die entsprechenden Anfangsmesslängen, auf die sich alle Dehnungswerte beziehen. Bis auf wenige Ausnahmen werden alle Vermaßungen, die für eine Probenfertigung benötigt werden, festgelegt oder aber Mindestmaße angegeben. 

Sowohl die Probenform als auch die Probenherstellung sind in der Prüfnorm ASTM E8 definiert. Die Proben müssen so hergestellt werden, dass die Materialeigenschaften nicht beeinflusst werden. Alle Bereiche, die bei der Probenherstellung durch Schneiden oder Stanzen kaltverfestigt worden sind, müssen - wenn sie die Eigenschaften beeinflussen – entsprechend bearbeitet werden.

Erzeugnisse mit gleichbleibendem Querschnitt (Profile, Stäbe, Drähte, etc.) sowie gegossene Probestücke (z. B. Gusseisen, Nichteisen-Legierungen) dürfen ohne Bearbeitung geprüft werden. Bevorzugte Probenformen gemäß ASTM E8 sind Flachproben (Schulterproben) und Rundproben.

Ein besonderes Augenmerk wird auf die Prüfgeschwindigkeit gelegt. Die ASTM E8 und ASTM E8M lassen fünf verschiedene Arten der Festlegung von Prüfgeschwindigkeiten zu. Sie sind benannt als

• (a) Dehnungsrate oder Dehngeschwindigkeit an der Probe,
• (b) Spannungsrate oder Spannungszunahme an der Probe,
• (c) Querhaupt- oder Traversengeschwindigkeit,
• (d) verstrichene Zeit bis zum Ende eines Prüfabschnitts oder der gesamten Prüfung und
• (e) freilaufende Querhaupt- oder Traversengeschwindigkeit, d.h. die Geschwindigkeitsangabe ohne eine Belastung von Querhaupt oder Traverse. 

Für die Bestimmung der sogenannten „Yield Properties“, das sind Streckgrenze, Streckgrenzen-Verlängerung und Dehngrenzen, allgemein alle Kennwerte, die in Bezug zur Änderung des Materialverhaltens von elastisch zu plastisch stehen, ist es wichtig, eine geeignete Regelung der Prüfgeschwindigkeit festzulegen. Denn bei metallischen Werkstoffen können diese Kennwerte deutlich von der tatsächlichen Prüfgeschwindigkeit abhängen, daher müssen die Prüfgeschwindigkeiten in vorgegeben Toleranzen gehalten werden. Die ASTM E8 und ASTM E8M tragen dem Rechnung mit drei verschiedenen Regelungsmethoden. Sie sind mit Methode A, B und C bezeichnet.

Alle Zahlenangaben für die im folgenden beschriebenen drei Methoden sind anzuwenden, wenn nicht Produktnormen oder Normen für spezielle Anwendungen andere Zahlenwerte vorgeben. 

Wenn die Bestimmung der Streckgrenze und Dehngrenzen abgeschlossen ist (oder auch gar nicht bestimmt werden sollen) und eine Dehnung der Probe von mehr als 5 % erwartet wird, kann die Prüfgeschwindigkeit auf 0,05 bis 0,5 in./in./min (oder mm/mm/min*)) heraufgesetzt werden. Diese Angabe bezieht sich entweder auf die Anfangsmesslänge des noch messenden Extensometers oder aber auf die anfängliche parallele Länge der Probe. Die Prüfgeschwindigkeit ist also als eine Dehnrate oder Dehngeschwindigkeit angegeben. Bei dieser Prüfgeschwindigkeit werden dann alle anderen Kennwerte des Zugversuches nach ASTM E8 / ASTM E8M bestimmt. 

Methode A basiert auf der Zunahme der Zugspannung während der Belastung.

• Im linear elastischem Teil des Zugversuches, also ganz zu Beginn des Versuches, muss eine Spannungszunahme im Bereich von 1,15 und 11,5 MPa/sec erreicht werden (das entspricht 10000 und 100000 psi/min).
• Es wird in der ASTM E8 bzw. ASTM E8M aber deutlich darauf hingewiesen, dass diese Vorgaben und die Methode nicht bedeuten, dass die Spannungszunahme bis zum plastischen Verhalten konstant gehalten werden soll oder die Regelung der Kraftzunahme im geschlossenen Regelkreis über den linear elastischen Bereich hinaus angewandt werden darf. 

Methode B basiert auf der Regelung der Dehngeschwindigkeit oder Dehnrate (Dehnratenregelung) während der Belastung.

• Die Prüfmaschine hält die Dehnrate oder Dehngeschwindigkeit im geschlossenen Regelkreis „closed loop“ konstant, indem ein Extensometer kontinuierlich Dehnungswerte liefert, die zur Berechnung der präzisen Dehngeschwindigkeit herangezogen werden.
• Die Dehnrate ist durch die Norm auf 0,015 ± 0,006 in./in./min oder mm/mm/min festgelegt, das entspricht einer Toleranz von 40% für die Einstellung der Dehngeschwindigkeit.