Prüfung von Stangen und Stäben

Zugversuche an Stangen und Stäben werden in aller Regel nach den international anerkannten und sehr verbreiteten Normen ISO 6892-1 und ASTM E 8 durchgeführt. Die Norm ISO 6892-1 ist auch eine europäische Norm (EN ISO 6892-1) und damit auch in den Nationen der Europäischen Union gültig (z. B. in Deutschland als DIN EN ISO 6892-1). Je nach Erzeugnisform oder wie in Erzeugnisnormen festgelegt, werden dem Produkt Proben entnommen und für die Zugprüfung hergestellt. Dabei können als Proben auch Abschnitte der Produkte direkt für die Prüfung verwendet werden, wenn der Querschnitt des Produkts dies zulässt. Die erforderlichen Zugkräfte erreichen dabei schnell Bereiche von über 2.500 kN. ZwickRoell hat kundenspezifische Systeme bis 5.000 kN bereits erfolgreich im Einsatz. An die Probenhalter und die Klemmung der Proben werden in solchen Fällen besondere Anforderungen gestellt. ZwickRoell entwickelt hierfür nicht nur neue Probenhalter, sondern auch neue Techniken, damit die Proben nicht aufgrund von Klemmwirkungen frühzeitig versagen.

Die Normen ISO 6892-1 sowie ASTM E 8 erlauben seit 2009, die Prüfgeschwindigkeit über die Dehngeschwindigkeit (auch als Dehnrate bezeichnet) automatisch zu steuern und zu regeln. Die in den Normen für die Dehngeschwindigkeitsregelung (insbesondere die der „closed loop“ Dehngeschwindigkeitsregelung) geforderten Toleranzen können mit beiden Extensometern, makroXtens und laserXtens, sehr gut erfüllen werden.

Die parallel schließenden, hydraulischen Probenhalter aus dem Hause ZwickRoell sorgen nachhaltig für perfekte Klemmung und Führung der Proben während des gesamten Versuches. Rutschen der Probe in den hydraulischen Probenhaltern kann in allen Fällen vermieden werden. Die normgerechte Dehnungsmessung erfolgt in den meist mit automatischen taktilen oder optischen (berührungslosen) Extensometern. Die klassische und über viele Jahre bewährte Lösung für einen Längenänderungsaufnehmer zur Prüfung von Stangen und Stäben ist der makroXtens. Er verbindet aufgrund seiner mechanischen Konstruktion hohe Auflösung und hohe Genauigkeit mit sehr hoher Robustheit. Aufgrund der sehr robusten mechanischen Konstruktion kann die Dehnungsmessung dauerhaft bis zum Bruch der Probe erfolgen. Damit ist die Bestimmung der Bruchdehnung automatisch möglich, ohne mühsames Anreißen der Probe und manuelles Vermessen nach Zusammenlegen der Probenreste.

Die innovative Lösung zur Dehnungsmessung bis zum Bruch der Probe ist der laserXtens, welcher mit Bravour die Normanforderungen (ISO 6892-1, ASTM E8 sowie ISO 9513 und ASTM E83) für Stangen und Stäbe erfüllt. Der laserXtens benötigt keine Markierungen auf der Probe; aufgrund des Messprinzips kann er das durch das Laserlicht selbst erzeugte Muster auf der Oberfläche als Markierungen nutzen. Die optische Auswertung dieser „Selbstmarkierung“ erfolgt auf eine Weise, dass selbst Zunder und das gelegentliche Abplatzen von Zunder die „Selbstmarkierung“ nicht stört.

ZwickRoell hat für alle geforderten Verfahren zur Härteprüfung entsprechende Härteprüfmaschinen im Produktportfolio, insbesondere auch für die automatisierte Jominy-Härteprüfung.

Das ZwickRoell Produktportfolio stellt für alle Anwendungen und für alle Verfahren Härteprüfmaschinen und Härteprüfgeräte zur Verfügung. Die ZwickRoell Härteprüfmaschinen und -geräte erfüllen die gängigen internationalen Normen und können auch nach den entsprechenden internationalen Normen kalibriert werden. ZwickRoell ist für die Kalibrierung von Härteprüfmaschinen als Kalibrierlabor durch die DAkkS akkreditiert. 

Ein weiterer Aspekt der Härteprüfung ist die Überprüfung und Sicherstellung der mittleren globalen Härte nach dem Walzen. Das Walzen ist ein thermo-mechanischer Prozess, mit dem neben der Breiten- und Dickeneinstellung auch mechanische Eigenschaften bestimmt werden. Für diese Härteprüfung werden Härteprüfverfahren eingesetzt, die mit höheren Kräften arbeiten, um über das bisweilen grobe Gefüge zu mitteln. Vorzugsweise werden also Brinellverfahren oder Rockwellverfahren eingesetzt. Bei Stangen und Stäben kommen nicht selten auch portable Härteprüfgeräte zum Einsatz, die vor Ort am Originalteil angewandt werden können.

Ein weiterer Aspekt der Härteprüfung ist die Überprüfung des Gefüges mit Härteprüfungen an Gefügebestandteilen. Wegen der geringen Größe der Gefügebestandteile kommen hier Härteprüfmaschinen mit kleinen bis sehr kleinen Kräften zum Einsatz, in der Regel stationäre Mikrohärteprüfgeräte, deren Eindruckgrössen und –tiefen den Abmessungen der Gefügebestandteile über die Eindringkräfte angepasst werden können. 

Die Einsatzbereiche der Produkte in der Verkehrs- und Energietechnik stellen besondere Anforderungen an die Sicherheit der Produkte und daraus gefertigter Bauelemente. In Ermüdungsversuchen werden Kennwerte zur Betriebsfestigkeit und Dauerfestigkeit ermittelt, die bei der Materialwahl und der konstruktiven Auslegung von Teilen eine nicht selten sicherheitsrelevante Bedeutung haben. Geprüft werden die Proben unter Wechsellastbedingungen, auch unter wechselnden Druck-Zug-Belastungen. ZwickRoell bietet hier standardmäßig Schwingfestigkeitprüfmaschinen mit elektromagnetischem Antrieb bis 1.000 kN an. Die größte servohydraulische Prüfmaschine im Einsatz reicht bis an Kräfte von 5.000 kN.

• Robuste, in der Praxis erprobte, servohydraulische Anlagen
• Robuste Anlagen mit elektromagnetischem Resonanzantrieb
• Probeneinspannungen für alle relevanten Versuche
• Regelung, Steuerung, Auswertung entwickelt und gebaut/programmiert bei ZwickRoell

Weil Beton zwar sehr druckbeständig aber weniger zugbelastbar ist, wird er mit in ihm eingebettetem Stahl verstärkt. Die Armierungsstähle werden hauptsächlich in einem Durchmesserbereich von ca. 5 mm bis ca. 60 mm hergestellt. Die kleineren Durchmesser werden dann weiter zu Matten oder Gitterträgern verarbeitet bevor sie vor Ort mit Beton vergossen werden.

Eine besondere Herausforderung ist das Prüfen dieser gerippten Stähle, weil außer dem Ablängen keine weitere mechanische Probenvorbereitung stattfindet.