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  • Automatisierte Prüfsysteme für verschiedene Anwendungsbereiche von Hegwald & Peschke
  • Längenmesstechnische Anlage von Hegewald & Peschke
  • Möbelprüfanlagen Calmar von Hegewald & Peschke
  • Die Universalprüfmaschinen von Hegewald & Peschke in der Werkshalle
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Kompetenz schafft Resultate
 

Glossar

(0-9) A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
 

A

 

ASTM E399-90
Beschreibung:
Standardtest-Methode für flache Belastung. Bruch-Härte der metallischen Materialien. ASTM International (ASTM - American Society for Testing and Materials) ist eine internationale Standardisierungsorganisation mit Sitz in den USA. Sie veröffentlicht technische Standards für Waren und Dienstleistungen. Die Verwendung von ASTM-Standards ist außer im öffentlich geförderten Bereich der USA freiwillig, wo ein Regierungsprogramm ihre Anwendung, wo immer möglich, vorschreibt.
ASTM-E1
Beschreibung:
Standardtestmethode für zyklische Bewegung und der Messung der Mindest- und Maximalbreite der Verbindung der Dehnungssysteme.

B

BCT-Wert
Beschreibung:
Der BCT-Wert (Box compression test) gibt die Kraft an, die ein Karton aus Wellpappe aufnehmen und abtragen kann ohne einzuknicken. Der BCT-Wert ist also ein Maß für die Stabilität eines Kartons. Dieser Wert ist abhängig von der Luftfeuchte bzw. Eigenfeuchte des Kartons sowie vom Materialaufbau der Wellpappe (Kartonsorte, Wellenlänge und Wellenhöhe, ein- oder zweiwellig, Kraftliner, Testliner, Fluting, Faserlänge). Mit dem ECT-Wert kann man näherungsweise mit der McKee-Formel den BCT-Wert errechnen. siehe auch: Flachstauchwiderstand
Biegeversuch
Beschreibung:
Der Biegeversuch ist eine Methode der zerstörenden Werkstoffprüfung. Er wird vornehmlich bei metallischen, synthetischen (Kunststoff) und keramischen Werkstoffen durchgeführt.
Detaillierte Informationen zum Biegeversuch
BIFMA X 5.1
Beschreibung:
Stuhlprüfung nach amerkanischer Norm; teilweise deutlich härter als DIN und EN (mehr Zyklen, höhere Lasten)
Brinell
Beschreibung:
Die vom schwedischen Ingenieur Johan August Brinell im Jahre 1900 entwickelte und auf der Weltausstellung in Paris präsentierte Methode der Härteprüfung kommt bei weichen bis mittelharten Metallen (DIN EN ISO 6506) wie zum Beispiel unlegiertem Baustahl oder Aluminiumlegierungen, bei Holz (ISO 3350) und bei Werkstoffen mit ungleichmäßigem Gefüge, wie etwa Gusseisen, zur Anwendung. Dabei wird eine Stahlkugel oder eine Hartmetallkugel mit einer festgelegten Prüfkraft F in die Oberfläche des zu prüfenden Werkstückes gedrückt. Nach dem letzten Stand der Normung ist eine Stahlkugel ab dem Jahr 2006 allerdings nicht mehr zulässig. Die Norm schreibt jetzt für alle Stoffe Kugeln aus Sinterhartmetall vor.

C

Cobb-Wert
Beschreibung:
Der Cobb-Wert gibt Auskunft über das Wasseraufnahmevermögen einer Voll- oder Wellpappe. Dieser Wert ist wichtig für die Berechnung der zu erwartenden Stabilität eines Kartons oder Faltschachtel. Im internationalen Warenumschlag, speziell in tropische Länder, dürfen Kartons nur eine geringe Feuchteaufnahme besitzen, da mit steigender Wasseraufnahmefähigkeit die Stabilität des Kartons sinkt. Je geringer der Cobb-Wert, desto stabiler bleibt die Verpackung auch bei hoher Luftfeuchtigkeit. Typische Angaben eines GC1-Vollpappekartons: Wasseraufnahme nach DIN EN 20535 bzw. ISO 535 (Cobb 60s): Vorderseite < 35 g/m² Das bedeutet, dass 1m² der Vorderseite eines GC1-Kartons nach 60 Sekunden bis zu 35 Gramm Wasser aufnimmt.

D

Dehnung
Beschreibung:
Die Dehnung (Formelzeichen: ε) ist eine Angabe für die relative Dimensionsänderung (Verlängerung bzw. Verkürzung) eines Körpers unter Belastung, beispielsweise durch eine Kraft oder durch eine Temperaturänderung (Wärmeausdehnung). Wenn die Abmessung des Körpers sich vergrößert, spricht man von einer positiven Dehnung, andernfalls von einer negativen Dehnung oder Stauchung.
DIN-Norm
Beschreibung:
Das DIN ist ein eingetragener Verein, wird privatwirtschaftlich getragen und ist laut eines Vertrages mit der Bundesrepublik Deutschland die zuständige deutsche Normungsorganisation für die europäischen und internationalen Normungsaktivitäten. Es bietet ein Forum für Hersteller, Handel, Industrie, Wissenschaft, Verbraucher, Prüfinstitute und Behörden, als so genannte interessierte Kreise im Konsensverfahren Normen zu erarbeiten.Durch die Entstehungsweise der Normen soll sichergestellt werden, dass die Inhalte und Verfahrenstechniken den allgemein anerkannten Regeln der Technik entsprechen. Die vom DIN herausgegebenen Normen werden über den Beuth-Verlag, ein Tochterunternehmen der DIN-Gruppe, in Normblättern in Papierform und als Download kostenpflichtig vertrieben. Der Verlag vertreibt auch Normdokumente anderer und ausländischer Normungsstellen.
DIN EN 14344 – Sicherheitstechnische Anforderungen und Prüfverfahren für Fahrrad-Kindersitze
Beschreibung:

Während beim Transport von Gepäck auf Fahrrädern vor allem dessen Gewicht von Belang ist, kommen beim Transport von Kindern eine Reihe sicherheitstechnischer Anforderungen hinzu. Diese und die dazugehörigen Prüfverfahren werden in der Norm DIN EN 14344 beschrieben.

Die Norm enthält die zum Teil unterschiedlichen Sicherheitsvorstellungen der CEN-Mitgliedstaaten sowie Elemente aus der Spielzeugnorm DIN EN 71 und wird auf Kinder von 9 kg bis 22 kg Gewicht eingeschränkt. In den Anwendungsbereich werden aber elektromotorisch unterstützte Fahrräder mit einbezogen.

Prüfstände von Hegewald und Peschke prüfen Fahrrad-Kindersitze nach der DIN EN 14344 in:

  • Senkrechtprüfung (DIN EN 14344 Absatz 8.9.3.5.2)
  • Seitenprüfung (DIN EN 14344 Absatz 8.9.3.5.3)
  • Quersteifigkeitsprüfung (DIN EN 14344 Absatz 8.9.3.6)

Prüfstand für Fahrrad-Kindersitze nach DIN EN 14344

DIN EN 14509 – Prüfung von Selbsttragenden Sandwich-Elementen mit beidseitigen Metalldeckschichten
Beschreibung:

Die Norm DIN EN 14509 legt Anforderungen an werkmäßig hergestellte selbsttragende Sandwichelemente mit beidseitigen Metalldeckschichten fest, die für elementweise Verlegung mit übergreifenden oder überlappenden Längsfugen in den folgenden Anwendungen bestimmt sind:
a) Dächer und Dachdeckungen;
b) Außenwände und Wandbekleidungen;
c) Wände (einschließlich Trennwänden) und (Unter-)Decken innerhalb der Gebäudehülle.

Prüfsystem für Biege-, Druck- und Zugversuche nach DIN EN 14509

DIN EN ISO 13968 – Bestimmung der Ringflexibilität von Rohren aus Thermoplasten
Beschreibung:

Die DIN EN ISO 13968 beschreibt Prüfverfahren zur Analyse der Ringflexibilität von Rohren. Der Test erfolgt an Rohrstücken mit einem vorgegebenen Durchmesser und einer definierten Wandstärke.
Detaillierte Informationen zur DIN EN ISO 13968

DIN EN ISO 2234 – Verpackung - Stapelprüfung unter statischer Last
Beschreibung:

Druckversuche nach DIN EN ISO 2234 werden durchgeführt um u.a. das Stapelverhalten an Pappkartons zu prüfen. Es wird die Festigkeit der Packstücke ermittelt sowie der Schutz beurteilt, den die Verpackung dem Inhalt bietet.
Prüfmaschinen für die Druckprüfung an Verpackungen nach DIN EN ISO 2234

DIN EN ISO 376 - Kalibrierung von Kraftmessgeräten
Beschreibung:

Die DIN EN ISO 376 beschreibt die Kalibrierung von Kraftmessgeräten für die Prüfung von Prüfmaschinen mit einachsiger Beanspruchung. Für diese Prüfung kann eine inspekt Kalibriermaschine für Referenzaufnehmer im Messbereich bis 50 kN eingesetzt werden.
Informationen zur Kalibriermaschine für die Prüfung von Kraftsensoren, Kraftaufnehmern und Kraftmessdosen

DIN EN ISO 527 – Zugfestigkeitseigenschaften von Kunststoffen
Beschreibung:

Die DIN EN ISO 527 beschreibt die Bestimmung der Zugeigenschaften von Kunststoffen und Kunststoff-Verbunden unter festgelegten Bedingungen.
Detaillierte Informationen zur DIN EN ISO 527-1

DIN EN ISO 6892 – Metallzugversuch bei Raum- und erhöhter Temperatur
Beschreibung:

Die vierteilige Norm DIN EN ISO 6892 beschreibt die Ermittlung der Zugeigenschaften von metallischen Proben unter festgelegten Bedingungen.
Detaillierte Informationen zur DIN EN ISO 6892-1

DIN EN ISO 9969 – Bestimmung der Ringsteifigkeit von Thermoplastischen Rohren
Beschreibung:

Die Ringsteifigkeit nach DIN EN ISO 9969 beschreibt den Widerstand eines Rohres gegen Verformung durch eine senkrecht einwirkende Kraft. Das Rohr wird dabei mit einer konstanten Verformungsgeschwindigkeit gestaucht.

Detaillierte Informationen zur DIN EN ISO 9969
DIN ISO 7800 – Einfacher Verwindeversuch an metallischen Drähten
Beschreibung:

Bestimmung des Widerstandes gegen das Verwinden eines metallischen Drahtes (Runddraht oder Profildraht). Dabei wird die Probe solange um ihre eigene Achse verdreht, bis der Probenbruch eintritt oder die geforderte Mindestanzahl an Umdrehungen erreicht ist.

Als Prüfergebnis für den einfachen Verwindeversuch dient die Anzahl der vollständigen Umdrehungen. Zusätzlich kann eine visuelle Bewertung und Einstufung des Bruchbildes anhand von Schaubildern aus dem Normanhang erfolgen.

Torsionsprüfgerät für die Prüfung nach DIN ISO 7800

E

EN 1022
Beschreibung:

Möbel - Sitzmöbel - Bestimmung der Standsicherheit; Deutsche Fassung EN 1022:2018.

Die Prüfnorm DIN EN 1022 legt Anforderungen und Prüfverfahren zur Bestimmung der Standsicherheit für alle Arten von Sitzmöbeln für Erwachsene mit einem Gewicht von bis zu 110 kg ohne Rücksicht auf Gebrauch, Materialien, Design/Bauart oder Fertigungsprozess fest.
Standsicherheitsprüftisch für die Prüfung nach DIN EN 1022

EN 1335 – Büromöbel - Büro-Arbeitsstuhl
Beschreibung:

Die Norm EN 1355-1 legt im ersten Teil Maße für vier Typen von Büro-Arbeitsstühlen und Prüfverfahren für deren Bestimmung fest. Im zweiten Teil legt sie Anforderungen an die Sicherheit, Festigkeit und Dauerhaltbarkeit für Büro-Arbeitsstühle fest.

Sie gilt nicht für Kindersitze und andere Sitzmöbel im Bürobereich, für die andere Europäische Normen vorliegen. Die Anforderungen berücksichtigen eine Benutzung von täglich acht Stunden durch Personen mit einem Gewicht von bis zu 110 kg.
Teil 1: Maße - Bestimmung der Maße; Deutsche Fassung EN 1335-1:2020
Teil 2: Sicherheitsanforderungen; Deutsche Fassung EN 1335-2:2020

Vermessungsplatz für Büro-Arbeitsstühle nach EN 1335
Prüfstand für die Prüfung von Büro-Arbeitsstühlen nach EN 1335
EN 1728 – Möbel - Sitzmöbel - Prüfverfahren zur Bestimmung der Festigkeit und Dauerhaltbarkeit;gewiert
Beschreibung:

Die Norm EN 1728 legt Prüfverfahren zur Festigkeit und Dauerhaltbarkeit der Konstruktion aller Arten von Sitzmöbeln fest, ohne Berücksichtigung von Werkstoffen, Gestaltung/Konstruktion oder Herstellungsverfahren. Sie gilt nicht für Kinderhochstühle, Tischhängesitze und Badesitze, die von anderen Europäischen Normen abgedeckt werden. Ebenso enthält sie keine Prüfverfahren zur Bestimmung von Alterung, Qualitätsminderung und elektrischer Funktion der Sitzmöbel.

Übersicht über Möbelprüfstände für die Prüfung nach EN 1728
EN 1730 – Möbel - Tische - Prüfverfahren zur Bestimmung der Standsicherheit, Festigkeit und Dauerhaltbarkeit
Beschreibung:

Die Norm EN 1730 legt Prüfverfahren der Standsicherheit, Festigkeit und Dauerhaltbarkeit der Konstruktion für alle Arten von Tischen fest, ohne Berücksichtigung von Werkstoffen, Gestaltung/Konstruktion oder Herstellungsverfahren. Sie gilt nicht für Wickeleinrichtungen, die von anderen Europäischen Normen abgedeckt werden. Ebenfalls nicht enthalten sind Prüfverfahren zur Bestimmung von Alterung, Verwitterung sowie die Festigkeit und Dauerhaltbarkeit von etwaigen Aufbewahrungsfunktionen und die elektrische Sicherheit.

Tischprüfstand für die Prüfung von Tischen nach EN 1730
EN 527 – Büromöbel - Büro-Arbeitstische
Beschreibung:

Die Norm EN 527 legt Maße und Anforderungen an die Sicherheit, Festigkeit und Dauerhaltbarkeit von Arbeitstischen und Tischen für Bürotätigkeiten in sitzender, stehsitzender oder stehender Position fest. Es gilt nicht für andere Tische im Bürobereich, die durch andere Normen abgedeckt sind.
Teil 1: Maße; Deutsche Fassung EN 527-1:2011.
Teil 2: Anforderungen an die Sicherheit, Festigkeit und Dauerhaltbarkeit; Deutsche Fassung EN 527-2:2016+A1:2019.

Tischprüfstand für Prüfanforderungen nach EN 527
EN 581-2 – Sitzmöbel und Tische für den Wohn-, Objekt- und Campingbereich
Beschreibung:

Die Norm EN 581-2 (Teil 2) legt Mindestanforderungen an die Sicherheit, Festigkeit und Dauerhaltbarkeit für alle Arten von Außensitzmöbeln für Erwachsene (Körpergewicht bis zu 110 kg), unabhängig von Werkstoffen, Design/Konstruktion oder Herstellungsprozessen, fest. Sie gilt nicht für öffentlich aufgestellte Straßenmöbel sowie abnehmbare Polster und Bezüge.

Doppelprüfstand für die Prüfung von Sitzmöbeln nach EN 581-2
EN ISO 9001
Beschreibung:
EN ISO 9001 legt die Mindestanforderungen an ein Qualitätsmanagementsystem (QM-System) fest, denen eine Organisation zu genügen hat, um Produkte und Dienstleistungen bereitstellen zu können, welche die Kundenerwartungen sowie allfällige behördliche Anforderungen erfüllen. Zugleich soll das Managementsystem einem stetigen Verbesserungsprozess unterliegen. Die acht Grundsätze des Qualitätsmanagements sind
  1. Kundenorientierung
  2. Verantwortlichkeit der Führung
  3. Einbeziehung der beteiligten Personen
  4. Prozessorientierter Ansatz
  5. Systemorientierter Managementansatz
  6. Kontinuierliche Verbesserung
  7. Sachbezogener Entscheidungsfindungsansatz
  8. Lieferantenbeziehungen zum gegenseitigen Nutzen
Die Einführung eines Qualitätsmanagementsystems ist eine strategische Entscheidung für eine Organisation. Wenn sich eine Organisation stärker an ihren Kunden orientieren will, um Wettbewerbsvorteile zu erlangen, hat sie mit dieser Norm einen Mantel, mit dem sie sich kleiden kann. Die Norm gibt nur einen bestimmten Rahmen vor, der viel weiter gefasst ist als die Vorgängernormen. Der prozessorientierte Ansatz basiert auf den vier Hauptprozessen einer Organisation, welche einen Input in einen Output umwandelt. Die Norm betrachtet diese Prozesse (Vorgänge) und vergleicht die Sollvorgaben (Planungen) mit den Istwerten. Bei Abweichungen werden Verbesserungen und Veränderungen definiert und geplant. Somit schließt sich der Kreis Plan – Do – Check – Act, auch PDCA-Zyklus genannt.

Die TÜV Rheinland Cert GmbH bescheinigt, dass Hegewald und Peschke alle Forderungen der ISO 9001:2015 erfüllt.

ECT-Wert
Beschreibung:
Der ECT-Wert (Edge Compression Test), zu deutsch Kantenstauchwiderstand, gibt Auskunft darüber, wie viel Kraft eine Wellpappenprobe mit einer definierten Länge und Höhe ohne Schäden abtragen kann. Dieser Wert kann zur näherungsweisen Berechnung des BCT-Wertes herangezogen werden, um die Stapelstauchfähigkeit eines Kartons zu berechnen. Am einfachsten und ungenauesten ist die Formel nach McKee. McKee-Formel: BCT = 5,876 x ECT (kN/m) Wurzel aus Schachtelumfang (mm) x Wellpappendicke (mm)
Einsatzhärtetiefe (EHT) // Case hardness depth CHD)
Beschreibung:

Unter dem Einsatzhärten von Werkstücken aus Stahl versteht man die Wärmebehandlung der Oberfläche. Dabei wird das Werkstück aufgekohlt, gehärtet und im Anschluss angelassen. Als Ergebnis erhält man einen weichen Kern bei einer gleichzeitig harten Oberfläche. Die Randschicht des Werkstücks wird bei einer Temperatur von 850°-950°C mit Kohlenstoff angereichert. Der Kohlenstoff diffundiert von der angereicherten Randschicht in den Kern. In der Folge stellt sich ein Kohlenstoffprofil ein, das vom Rand zum Inneren des Werkstücks hin, einen abnehmenden Kohlenstoffgehalt aufweist. Im Anschluss an die Aufkohlung wird das Bauteil gehärtet und angelassen.

Als Einsatzhärtetiefe (CHD) wird der senkrechte Abstand von der Probenoberfläche bis zu der Schicht genannt, deren Grenzhärte 550 HV betragen sollte. Die Grenzhärte leitet sich grafisch aus einer Härteverlaufskurve ab. Letztere stellt die Härte in Abhängigkeit des Abstands von der Probenoberfläche (Randabstand) dar. Die Einsatzhärtetiefe wird in mm angegeben. 

An der fein bearbeiteten Probenoberfläche werden in exakt definierten Abständen Probeneindrücke aufgebracht. Als Prüfverfahren kann sowohl Vickers als auch Knoop mit einer Prüfkraft zwischen 0,98-9,8 N zum Einsatz kommen.

Durch Ausmessen des Randabstands bis zur Grenzhärte von 550 HV bzw. den entsprechenden Knoop-Härtewert erhält man die Einsatzhärtetiefe (CHD-Wert).

F

Feindehnungsmessung
Beschreibung:
Festigkeit ist eine Werkstoffeigenschaft und beschreibt den mechanischen Widerstand, den ein Werkstoff einer Verformung oder Trennung entgegensetzt. Aus dem Spannungs-Dehnungs-Diagramm werden die technisch relevanten Festigkeitskennwerte ermittelt. Je nach Werkstoff, Werkstoffzustand, Temperatur, Belastung und Belastungsgeschwindigkeit können unterschiedliche Festigkeiten erreicht werden. Je nach Art der angreifenden Belastung unterscheidet man
  • statische und dynamische Festigkeit: z.B. ruhende, ansteigende, Zeit- oder Dauerfestigkeit,
  • nach der Richtung der Last: vor allem Zug- und Druckfestigkeit,
  • aber auch Biege-, Knick- und Scherfestigkeit.
Bei einer Zugbeanspruchung unterscheidet man zwischen den Begriffen
  • Zugfestigkeit 
    • Formelzeichen (bei Metallen): Rm
    • Einheitenzeichen: N/mm² (= MPa)
     
  • und der Fließgrenze (Dehngrenze bzw. Streckgrenze) 
    • Formelzeichen (bei Metallen): Rp bzw. Re
    • Einheitenzeichen: N/mm² (= MPa)
     
Die Dehngrenze wird dabei einer bestimmten plastischen Verformung, z.B. 0,2%, zugeordnet. Man schreibt dann Rp0,2. Die (ausgeprägte) Streckgrenze spielt nur bei un- und niedriglegierten Stählen in bestimmten Wärmebehandlungszuständen eine Rolle, insbesondere bei Baustahl. In die mechanische Auslegung von Bauteilen fließt der Mindestwert bzw. gewährleistete Wert der Festigkeiten ein. Die Mindestzugfestigkeit liegt beispielsweise bei einem Stahl (S235JR - früher St37-2), der im Stahlhochbau Verwendung findet, je nach Qualität bei 370 N/mm². Seine Mindeststreckgrenze hingegen bei 235 N/mm². Würde man nun in einem Zugversuch eine Probe dieses Stahls, welche einen Querschnitt von 1 mm² hat, mit einer Kraft belasten, müsste diese bei mindestens 370 N liegen um die Probe zu zerreißen. 370 N entsprechen auf der Erde dem Gewicht einer Masse von 37,7 kg. Daraus kann geschlossen werden, dass beim Versuch, mit diesem Stahldraht eine Masse von 37,7 kg oder größer zu heben, ein Versagen des Werkstoffes nicht mehr ausgeschlossen werden kann. Bei dieser Belastung wird der Draht bereits bleibend (plastisch) verformt. Da dies meistens nicht zugelassen werden soll, verwendet man bei der mechanischen Auslegung von Bauteilen häufig die Mindeststreckgrenze (Re). Dieser Wert gibt die Spannung im Werkstoff an bis zu der nur eine elastische Verformung stattfindet. Das heißt bei einer Zugkraft Fz von 235 N auf eine Probe mit einem Querschnitt von 1 mm² dehnt sich diese Probe zwar, sie kehrt aber, ohne sich bleibend (plastisch) zu verformen, in ihren Ursprungszustand zurück. Hier lässt sich eine Masse von 23,9 kg ermitteln, mit deren Gewicht dieser Werkstoff im Zugversuch belastet werden kann, sich aber elastisch verhält. Aus Sicherheitsgründen werden die genannten Kennwerte in der technischen Anwendungen grundsätzlich noch durch einen Sicherheitsfaktor dividiert, der die Unsicherheiten bei der Beurteilung der Beanspruchung und die Streuung der Widerstandsgrößen berücksichtigt, aber auch vom möglichen Schaden bei Versagen des Bauteils abhängt. Im Stahlbau liegt der Sicherheitsfaktor für das Material in der Regel bei 1,1. Dabei ist zu beachten, dass die Belastungen jeweils durch eigene Faktoren abgesichert werden (Teilsicherheitskonzept). Da die Kennwerte immer nur im einachsigen Zugversuch ermittelt werden, Bauteile aber oft mehrachsig beansprucht werden (z.B. Wellen auf Biegung und Torsion, wobei die Biegung an sich strenggenommen bereits eine mehrachsige Beanspruchung bedeutet) gilt es, unter Zuhilfenahme einer Festigkeitshypothese eine einachsige Vergleichsspannung zu ermitteln, die dann mit der bekannten Festigkeit verglichen werden kann. Schwingende und auch viele sich allgemein bewegende Bauteile werden periodisch belastet. Diese Belastungen können nicht hinreichend mit Hilfe der oben genannten Kennwerte beschrieben werden, da es dort bereits bei deutlich geringeren Belastungen zum Versagen des Werkstoffs kommt. Solche Belastungen werden mit Hilfe der Dauerschwingfestigkeit erfasst.
Festigkeitslehre
Beschreibung:
Festigkeitslehre ist ein Teilgebiet der technischen Mechanik und befasst sich mit der Wirkung von Kräften auf deformierbare Festkörper. Im Gegensatz zur Statik sind hier materialabhängige Parameter wie der Elastizitätsmodul oder die Dehngrenze von Bedeutung. Hauptinhalt der Festigkeitslehre ist es, vorauszusagen, ob ein Bauteil der aufgebrachten Belastung standhält. Die allgemeine Beschreibung des Verhaltens der Festkörper wird Kontinuumsmechanik genannt. Es gibt verschiedene Ansätze der Festigkeitslehre. Alle Ansätze stellen den auftretenden Belastungen die Widerstandsfähigkeit des Körpers gegenüber. Hauptunterschiede zwischen den Ansätzen sind die Aufteilung der Parameter auf die Bereiche Belastung und Widerstandsfähigkeit. Im folgenden wird der heute am weitesten verbreitete Ansatz beschrieben. Auftretende Belastungen Die auftretenden Belastungen werden nach den Gesetzen der Mechanik berechnet. In einigen Fällen werden auch die Gesetze der Fluidmechanik, der Thermodynamik oder des Wärmetransports genutzt, um Randbedingungen oder Belastungen zu berechnen. Wichtig ist hierbei, dass die Belastungen meist analytisch unter vereinfachenden Annahmen (z. B. Weglassen der Schwere) bestimmt wird. In jüngster Zeit werden jedoch immer häufiger numerische Methoden wie die Finite-Elemente-Methode (FEM) verwendet. Die bei einer äußeren Belastung im Körper auftretenden Spannungen sind abhängig von:
  • Beanspruchungsart: Zug1), Druck1), Schub, Biegung, Torsion oder eine Kombination (zusammengesetzte Beanspruchung)
  • Richtung der äußeren Belastungen
  • Betrag der äußeren Belastungen
  • Ort der äußeren Belastungen
  • Geometrie des Körpers
  • Zeitliches Verhalten der Belastungen (z. B. schwellend, wechselnd)
1) Zug und Druck werden i. A. als eine Belastungsart (der Normalspannung) angesehen.

Widerstandsfähigkeit des Körpers

Die Widerstandsfähigkeit eines Körpers wird in vielen Fällen ermittelt, indem man die Materialkennwerte einer genormten Probe auf die Kennwerte des Körpers umrechnet. Dabei bedient man sich im Allgemeinen der Elastizitätstheorie bzw. auch der Plastizitätstheorie. Für einfach geformte (z. B. stabförmige Körper) können daraus Formeln theoretisch abgeleitet werden. Für kompliziertere Körper verwendet man vorwiegend Computerprogramme, u. a. Anwendungen der Finite-Elemente-Methode. Weitere Einflüsse (außer Form, Belastungsart und Materialkennwerte) sind:
  • der Größeneinfluss (bedingt durch den unterschiedlichen Einfluss von Materialfehlern)
  • der Oberflächeneinfluss, bedingt z. B. durch Rauhheit oder Verfestigung der Oberfläche
  • Einfluss sonstiger Randbedingungen, z. B. Temperatur (soweit nicht schon im Berechnungsmodell berücksichtigt), trockene Reibung oder aggressive Medien.
Diese Einflüsse werden z. T. durch empirisch gewonnene Faktoren berücksichtigt. In manchen Fällen wird die Widerstandsfähigkeit der Körper rein empirisch entwickelt, d. h. durch Experimente an gleichartigen Körpern oder Modellen. Bei der Verwendung von Modellen müssen die Gesetze der Ähnlichkeitstheorie berücksichtigt werden. In einigen Bereichen z. B. Maschinenbau oder Bauwesen existieren einheitliche Berechnungsverfahren, die größtenteils genormt sind.

Ergebnisse der Festigkeitsberechnung

Die Ergebnisse sind dimensionslose Werte (Werte ohne physikalische Einheiten), die Sicherheiten genannt werden. Sie werden als Verhältnis von Widerstandsfähigkeit zur auftretenden Belastung berechnet. Die Sicherheiten müssen größer als die Mindestwerte sein. Die Höhe dieser Mindestwerte hängt im Wesentlichen von folgenden Einflüssen ab:
  • Genauigkeit des gewählten Berechnungsmodelles
  • Wahrscheinlichkeit des gleichzeitigen Auftretens von Höchstwerten unabhängiger Belastungen
  • Wahrscheinlichkeitsverteilung der Werkstoff-Widerstandswerte
  • Auswirkung des Versagens von Bauteilen auf das gesamte Tragwerk
In vielen Fällen muss die Sicherheit gegen mehrere Versagensarten nachgewiesen werden, z. B.:
  • Sicherheit gegen Bruch
  • Sicherheit gegen Funktionsverlust durch unzulässige Verformung
  • Sicherheit gegen Ermüdung (Bruch nach häufigen Belastungsänderung, z. B. bei Fahrzeugachsen)
  • Sicherheit gegen Stabilitätsverlust, z. B. gegen Knicken oder Beulen

Beispiel

Als einfachstes Beispiel ist ein Stab zu betrachten, der von beiden Seiten mit der Kraft F gezogen wird. Mit der Querschnittsfläche A ergibt sich die Spannung s. (s =F/A). Besteht der Stab aus dem Stahl S235, so kann nun die Spannung s mit der Streckgrenze dieses Stahls verglichen werden (ca. 235 N/mm2). Ist die Spannung kleiner als die Streckgrenze, verformt sich der Stab nicht dauerhaft.

Berechnungsverfahren

Es werden insbesondere die Berechnungsverfahren der Technischen Mechanik und der Baustatik benutzt; dazu gehörten bis ins 20. Jahrhundert hinein vor allem graphische Verfahren, wie
  • der Mohrsche Spannungskreis zur Bestimmung der Komponenten des Spannungstensors,
  • das Seileckverfahren zur Bestimmung der Lage und Größe der Resultierenden bei mehreren Kräften,
  • der Cremonaplan zur Bestimmung der Stabkräfte in Fachwerken.
Hinzu kamen analytische Verfahren der Kraftgrößenmethode, wie
  • das Rittersche Schnittverfahren zur Berechnung einzelner Stabkräfte in Fachwerken oder
  • die Anwendung der Sätze von Castigliano zur Berechnung der Auflagerkräfte und Schnittreaktionen in statisch unbestimmten Tragwerken.
Heute haben sich in der Hauptsache computergestützte Methoden durchgesetzt, die die Analyse auch komplizierter Systeme mit verhältnismäßig geringem Aufwand ermöglichen. Dazu gehören vor allem
  • die Finite-Elemente-Methode und
  • die Rand-Elemente-Methode.

G

Gleichmaßdehnung
Beschreibung:
Der Zugversuch ist ein nach DIN EN 10 002 für metallische Werkstoffe genormtes Standardverfahren der Werkstoffprüfung. Beim Zugversuch ist die Gleichmaßdehnung Ag die auf die Anfangslänge L0 bezogene plastische Längenänderung Lpm bei Beanspruchung der Zugprobe mit der Höchstkraft Fm. A_g=\frac {L_{pm}-L_0}{L_0}\cdot100\%

H

Härte
Beschreibung:
Härte ist der mechanische Widerstand, den ein Körper dem Eindringen eines anderen Körpers entgegensetzt. Härte ist nicht nur der Widerstand gegen härtere Körper, sondern auch der Widerstand gegen weichere und gleich harte Körper. Die Definition der Härte ist anders als bei der Festigkeit, wo von der Widerstandsfähigkeit eines Stoffes gegenüber inneren oder äußeren Kräften gesprochen wird. Die Härte eines Körpers lässt Rückschlüsse auf vielerlei Eigenschaften zu, wobei sich diese nach der Art des Körpers richten. Ein Beispiel ist das Verschleißverhalten. Harte Brillengläser zerkratzen weniger, harte Zahnräder nutzen sich langsamer ab. Bei der Auswahl von Werkzeugschneiden wie Fräskopf oder Drehmeißel ist die Härte von besonderer Bedeutung, denn harte Schneiden bleiben länger scharf. Vielfache Anwendung und je nach fachlichem Schwerpunkt andere Akzentsetzung findet der Begriff der Härte in der Festkörperphysik, der Materialwissenschaft bei der Analyse von Werkstoffen und in den Geowissenschaften bei der Charakterisierung von Gesteinen und Mineralen. Beide überschneiden sich diesbezüglich auch mit den Ingenieurwissenschaften, wobei die Härte vor allem in der Ingenieurgeologie eine größere Rolle spielt. Die Härte gehört mit der Risszähigkeit, Festigkeit, Duktilität, Steifigkeit, Dichte und der Schmelztemperatur zu den Werkstoffeigenschaften eines Werkstoffes.
Härteprüfung
Beschreibung:
Die Härte lässt sich nur durch den Vergleich von mehreren Werkstoffen oder Werkstoffzuständen ermitteln.Gibt Unterschiedliche Härteskalen ( Brinell, Rockwell, Vickers).

I

IK-Stoßfestigkeitsgrad
Beschreibung:
Der IK-Stoßfestigkeitsgrad ist ein Maß für die Widerstandsfähigkeit eines Bauteiles gegen Stoßbeanspruchung. Er ist nach CEI EN 50102 genormt und beschreibt, wie viel Schlagenergie in Joule das Bauteil aushält, ohne zu brechen. Es gibt 10 Klassen:
  • K00 keine Stoßfestigkeit
  • IK01 bis zu 0,150 J
  • IK02 bis zu 0,2 J
  • IK03 bis zu 0,35 J.
  • IK04 bis zu 0,5 J.
  • IK05 bis zu 0,7 J.
  • IK06 bis zu 1 J.
  • IK07 bis zu 2 J.
  • IK08 bis zu 5 J.
  • IK09 bis zu 10 J.
  • IK10 bis zu 20 J.
ISO
Beschreibung:
Übersetzungen des Namens Internationale Organisation für Normung ergeben verschiedene Abkürzungen, abhängig von der Sprache, zum Beispiel: IOS (International Organization for Standardization) auf Englisch oder OIN (Organisation internationale de normalisation) auf Französisch. Deshalb wählte man die einheitliche Kurzbezeichnung ISO, die vom griechischen Wort „isos“ abstammt, das „gleich“ bedeutet. Somit ist die Kurzbezeichnung in jedem Land und jeder Sprache einheitlich.
ISO 37 - Zugfestigkeitseigenschaften von Elastomeren
Beschreibung:

Die ISO 37 beschreibt eine Methode zur Bestimmung der Zugfestigkeitseigenschaften von thermoplastischen sowie klassischen Elastomeren, wie beispielsweise Gummi. Bei Thermoplastischen Elastomeren handelt es sich um Kunststoffe, welche sich bei Raumtemperatur wie die klassischen Elastomere verhalten, bei Wärmezufuhr allerdings eine plastische Verformung zulassen.

Bei einem Zugversuch nach ISO 37 können folgende Eigenschaften bestimmt werden:

  • Zug- und Reißfestigkeit
  • Bruch- und Reißdehnung
  • Streck-/Dehngrenze
  • Spannung bei vorgegebenen Dehnungswerten

Die Norm beschreibt als zulässige Prüfkörper-Geometrien hantelförmige Flachproben sowie Ringe, welche weitestgehend den Abmessungen aus der DIN 53504 entsprechen.

ISO 7500
Beschreibung:
Eine ISO-Norm ist ein vom Internationale Organisation für Normung (ISO) publizierte Norm. • Als Europäische Norm übernommen ISO-Normen (EN ISO) siehe Kategorie:Europäische Norm, zahlreiche ISO-Normen sind auch als DIN ISO umgesetzt und in DIN eingetragen, wenn sie keine Europäische Norm (DIN EN ISO) sind • Bitte alphabetisch unter der Nummer eintragen: [[Kategorie:ISO-Norm|Nummer]]. (Wenn der zugehörige Artikel einen anderen Titel hat, den passenden Redirect kategorisieren.) Metalische Werkstoffe - Prüfung von Prüfmaschinen für statische einachsige Beanspruchung Teil 1: Zug- und Druckprüfmaschinen - Prüfung und Kalibrierung .

J

J-Integral
Beschreibung:
Anschaulisch kann das J.Integral als die auf die Probendicke B bezogene Energieänderung U bei einer Änderung der Risslänge um a interpretiert werden. J= - (1/B)*( U/a) Mit diesem Energiekriterium ist es möglich, aus Kraft-Verschiebungskurven das J-Integral experimental zu bestimmen.

K

Kerbwirkung
Beschreibung:
Die Kerbwirkung entsteht an eingeschnittenen oder gekerbten Körpern, die auf Zug, Scherung oder Torsion belastet werden. Durch die Kerbe entstehen lokale Spannungsspitzen, welche die Festigkeit des Körpers mindern. Technische Bedeutung Die Kerbwirkung ist häufig unerwünscht, da sie Bauteile in technischen Anwendungen höher beansprucht, so dass diese, um ihre bestimmungsgemäße Lebensdauer zu erreichen, größer gebaut werden müssen oder ansonsten vorzeitig versagen. Andererseits wird die Kerbwirkung gezielt eingesetzt. Gezielte Anwendung Entlastungskerben: Wenn Bauteile große Durchmesseränderungen haben, kann man Entlastungskerben einbringen, die den Übergang vom großen Durchmesser auf den kleinen Durchmesser elastischer machen.
  • Um bei Überlastungen einen unvermeidbaren Bruch gezielt nur an einer bestimmten Stelle auftreten zu lassen, werden Kerben als Sollbruchstellen platziert. Bei der Konstruktion achtet man dann darauf, dass die Bruchstelle einfach erreichbar und das geschädigte Bauteil kostengünstig ersetzbar ist, sowie auch weitergehende Schadensrisiken vermieden werden.
  • Verpackungen, wie z.B. Konservendosen oder Getränkedosen mit Aufreißlaschen oder Folienverpackungen werden mit vorgestanzten Kerben versehen, um das Öffnen zu erleichtern Kerbwirkung als Störfaktor Kerben, die zu einem unerwünschten Ausfall führen, können zahlreiche Ursachen haben:
  • Viele natürliche Vorgänge hinterlassen Kerben, wie z.B. Rost an der Oberfläche von Stahlbauteilen. Bei solchen Konstruktionen wird so die Struktur geschwächt; bei fortschreitender Schädigung beendet dann ein Riss spontan die Tragfähigkeit.
  • Die Kerbwirkung geht von rauhen Oberflächen aus. Oftmals kann man ihr mit geglätteten oder polierten Oberflächen entgegenwirken.
  • Einschlüsse im Körper, z.B. Lunker oder Graphit in Grauguss, wirken als Kerben.
  • Die Art des Fügeverfahrens, z.B. Nieten statt Kleben, beeinflusst die Kerbwirkung an der Nahtstelle.
  • Die Geometrie des Bauteils kann Kerbenwirkung hervor rufen, z.B. ein Wellenabsatz oder eine Änderung des Querschnitts bei rotationssymmetrischen (runden) Bauteilen. Berechnung Die Abschätzung der Kerbwirkung geschieht in der Konstruktion auf mehrere Arten:
  • Einfache Probleme werden mit Vergleichszahlen abgeschätzt, welche den Werkstoff und die geometrischen Bedingungen berücksichtigen.
Mit Hilfe der Finiten Elemente Methode (FEM) können Kerbwirkungen berechnet werden Mechanismus Kerbwirkung Die vier Bilder zeigen, wie die Kerbwirkung entsteht: 1. Ausgangslage: Ein normaler Rundstab, der nicht belastet wird und eine zylindrische Form hat. 2. Wird an den Enden eine Zugkraft längs der Bauteilachse aufgebracht, dann verlängert sich der Stab unter dem Einfluss der Zugkraft. Gleichzeitig zieht er sich quer zur Zugrichtung (rote Pfeile) zusammen (Querkontraktion). Wie sehr er sich in Querrichtung zusammenzieht, wird von der Querdehnungszahl (Poissonzahl) beschrieben. 3. Schweißt man an den Rundstab eine Hülse an (gelb hinterlegt) und belastet ihn wiederum auf Zug, so ändert sich nichts Wesentliches an den Verhältnissen. Auch hier zieht sich der Stab in Querrichtung zusammen. 4. Wenn allerdings die Hülse mit dem Rundstab über die gesamte Länge fest (stoffschlüssig) verbunden wäre oder -was von der Wirkung analog wäre- der Zugstab eingekerbt wird, ergeben sich zusätzliche Spannungen. Die gelb markierten Zonen werden von der Zugkraft in Längsrichtung nicht gedehnt, deshalb ziehen sie sich nicht in Querrichtung zusammen. Andererseits möchte sich das Kernmaterial (grau hinterlegt), welches die Zugkraft weiterleitet nach innen zusammenziehen (rote Pfeile). Die gelb markierten Zonen sacken aber nicht nach und erzeugen statt dessen eine Querkraft, die nach außen gerichtet ist und das Kernmaterial an der Querkontraktion hindern will. 5. Hier ist die Spannungsverteilung in einer Welle dargestellt, die auf Zug belastet wird. Die Spannungen verteilen sich einigermaßen gleichmäßig über den gesamten Querschnitt. 6. Wählt man eine dickere Welle und versieht sie mit einem Einstich, so dass der Restquerschnitt den gleichen Durchmesser d hat, wie die vorige Welle, dann ergibt sich an den Übergangsstellen eine Spannungsüberhöhung. In dieser Situation entstehen nicht nur Zugspannungen in Längsrichtung, sondern die Kerbe erzeugt auch Zugspannungen in Querrichtung. Das tragende Kernmaterial wird zusätzlich belastet und der nun mehrachsige Spannungszustand führt zu lokalen Spannungsspitzen. Die Welle mit der Kerbe ist also weniger tragfähig als die ungekerbte, schmale Welle, obwohl sie eine größere Masse hat. Nimmt man an, dass in Bild (4) der größte Durchmesser D und der engste Durchmesser d ist, dann reißt dieser gekerbte Stab bei geringeren Zugspannungen als ein Stab, der über die gesamte Länge nur den Durchmesser d hat. Wie stark eine Kerbe die Spannung überhöht, hängt von mehreren Faktoren ab: • Der Werkstoff kann besonders empfindlich sein, z.B. spröde Werkstoffe. Zähe (duktile) Werkstoffe hingegen können durch plastische Deformation (Fließen) die Kerbspannungen herabsetzen. • Die Form der Kerbe: Spitze oder tiefe Kerben wirken stärker als gut ausgerundete oder flache Kerben. • Die Art der Belastung, z.B. ruhend, schwellende Zugbelastung oder wechselnde Druck- und Zugbelastungen

L

M

 

Materialprüfungsanstalt
Beschreibung:
Abkürzung für Materialprüf(ungs)anstalt oder Materialprüfungsamt (MPA) MPAs sind unabhängige Prüflaboratorien auf dem Gebiet der Werkstofftechnik und Baustofftechnik insbesondere der Werkstoffprüfung und Baustoffprüfung. Häufig sind die MPAs Instituten an Universitäten und Hochschulen angegliedert. Neben der Materialprüfung werden auch Forschungsvorhaben und gutachterliche Tätigkeiten von den MPAs wahrgenommen. Die MPAs bieten daher ein Betätigungsfeld für Wissenschaftler, Ingenieure und technische Mitarbeiter wie Werkstoffprüfer und Baustoffprüfer oder Assistenten.
Messtechnik
Beschreibung:
Die Messtechnik befasst sich mit Geräten und Methoden zur Bestimmung (Messung) physikalischer Größen wie beispielsweise Länge, Masse, Kraft, Druck, Drehzahl, Ladung, Strom, Spannung, Temperatur oder Zeit. Wichtige Teilgebiete der Messtechnik sind die Entwicklung von Messsystemen und Messmethoden, sowie die Erfassung, Modellierung und Reduktion (Korrektur) von Messfehlern und unerwünschten Einflüssen. Dazu gehört auch die Justierung und Kalibrierung von Messgeräten. Die für die Messtechnik grundlegende Norm ist in Deutschland die DIN 1319. Zu den entsprechenden Regelungen in Österreich siehe das dortige Normungsinstitut und die ÖNORM. Die Messtechnik ist in Verbindung mit Steuerungs- und Regelungstechnik eine wichtige Grundlage der modernen Automatisierungstechnik. Für die Methoden und Produkte der industriellen Fertigung kennt man den Begriff der Fertigungsmesstechnik.
Metallzugversuch an Aluminium Walzprodukten – Anforderungen nach GDA / VDA
Beschreibung:

Die Richtlinie des Gesamtverbandes der Aluminiumindustrie (GDA) und des Verbandes der Automobilindustrie (VDA) umfasst tiefergehende Anforderungen an die Auswertung des Metallzugversuches an Aluminium Walzprodukten nach DIN EN ISO 6892-1. Neben den Vorgaben der Norm, fordert Sie zur Sicherung der Produktqualität unter anderem die Erfüllung der folgenden zusätzlichen Punkte:

  • Messung von Längs- und Querdehnung
  • Darstellung technischer und wahrer Spannungs-Dehnungs-Diagramme
  • Gegenüberstellung von Dehn- und Traversengeschwindigkeit
  • Auswertung des Verfestigungsexponenten n nach DIN EN ISO 10275 (n-Wert)
  • Auswertung vertikale Anisotropie r nach DIN EN ISO 10113 (r-Wert)
  • Plausibilitätsprüfung Dehnungsmessung

tiefergehende Informationen

Quelle:
Pendelhammer
Beschreibung:
Ein Pendelhammer wird für den Kerbschlagbiegeversuch eingesetzt. Es handelt sich um ein keilförmig geformtes Massestück, das an einem freischwingenden Pendel aufgehängt ist. Der Prüfkörper - meistens aus Kunststoff oder Metall - zerbricht beim Aufprall des Pendelhammers. Je nach Materialverhalten wird dabei das Pendel mehr oder weniger abgebremst bzw. ausgelenkt. Der Werkstoffprüfer erkennt aufgrund der Auslenkung welche Energie der Prüfling absorbiert hat und kann so die Zähigkeit des Materials errechnen. Das Pendel ist in einem Pendelschlagwerk eingebaut. Mit den heutigen Pendelschlagwerken wird die Auslenkung elektronisch gemessen und ausgewertet.

Arten

Je nach DIN-Norm ist der Pendelhammer unterschiedlich ausgeführt. Er unterscheidet sich nach Form, Masse und Pendellänge.

Charpy-Hammer

Im Bild ist ein Charpypendel nach DIN EN ISO 179 (Norm für Kunststoffe zur Bestimmung der Charpy-Schlagzähigkeit) abgebildet. In der DIN EN ISO 179 sind Pendel mit 50 J (Joule), 25 J, 15 J, 7,5 J, 4 J und 1 J einzusetzen. Wie im Bild zu erkennen, wird bei einem Charpypendel die Probe an beiden Seiten gehalten und in der Mitte durchgeschlagen. Das Verfahren ist üblicherweise nicht für harte Schaumstoffe und Schichtverbundstoffe mit Schaumstoffkern geeignet. Die Norm ASTM D 256, Methode B Charpy, schreibt die Pendel 2,7 J, 5,4 J, 10,8 J, 21,6 J vor. Bei dieser Norm erreicht der Pendelhammer beim Aufprall eine Geschwindigkeit von 3,46 m/s.

Izod-Hammer

Im Gegensatz zum Izod Pendel nach DIN EN ISO 180 (Norm für Kunststoffe zur Bestimmung der Isod-Schlagzähigkeit) wird der Prüfkörper hochkant eingespannt. Izod-Pendel gibt es nach DIN EN ISO 180 in folgenden Varianten (Aufprallenergien): 22 J, 5,5 J und 1 J.

Schlagzug

Eine dritte Variante des Pendelhammers ist der Schlagzug-Hammer nach ISO 8256. Bei dieser Prüfung wird die Probe gestreckt, ähnlich wie bei einem Zugversuch. Hierzu werden Pendel mit 2 J und 4 J verwendet. Hier sind Geschwindigkeiten zwischen 2,6 und 3,2 m/s einzuhalten. Bei den Pendeln 7,5 J, 15 J, 25 J und 50 J sind Geschwindigkeiten von 3,4 bis 4,1 m/s einzuhalten.

Halbkugel

Ein Pendelhammer wird auch bei der Bestimmung der Rückprallelastizität für Gummi und Kautschuk verwendet. Der Hammer wird hierfür auch als Hammerfinne (Halbkugel) bezeichnet und hat eine Aufprallenergie von 0,5 J.
Prüfkörper / Probekörper
Beschreibung:
Probekörper oder Prüfkörper finden in Prüf- und Messverfahren Anwendung, und zwar entweder als Prüfgegenstand oder als Prüfmittel:
  • In der Werkstoffprüfung sind Probekörper speziell angefertigte und geformte Materialproben; sie sind insofern Gegenstand der Prüfung.
  • Als Probekörper werden aber auch Objekte bezeichnet, die - ohne selbst Prüfgegenstand zu sein - in zu prüfende Systeme eingebracht werden. Hier haben sie die Funktion eines Prüfmittels.
Sind die Eigenschaften von Probekörpern in entsprechenden DIN-Vorschriften beschrieben, spricht man von Normprüfkörpern. Es gibt Firmen, die auf den Vertrieb unterschiedlichster Probekörper spezialisiert sind.
Prüfmaschine
Beschreibung:
Die Prüfmaschine bzw. Universalprüfmaschine, dient der Untersuchung von Werkstoffen. Bei der Untersuchung werden Kennwerte erhoben, die in einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm festgehalten werden. Gängige Prüfverfahren sind Zugversuche, Druckversuche oder Biegeversuche, wobei Zugversuche am häufigsten sind.
Aufbau:
  • Die Zugprüfmaschine besteht grundlegend aus zwei Traversen von denen eine feststeht und eine bewegt wird. Die Bewegung erfolgt durch den elektrischen oder hydraulischen Antrieb einer (bzw.) zwei Spindeln. Die Traverse wird mit einer in der Prüfvorgabe definierten Geschwindigkeit in eine Zugrichtung bewegt, um die Probe die durch Spannzeuge gehalten wird, zu zerreißen. Dabei werden die benötigte Kraft mit einem Kraftaufnehmer und die Verformung der Probe über einen Dehnungssensor oder den Traversenweg aufgezeichnet. Mittels der Probenmaße können aus diesen Werten die Spannungen und Dehnungen berechnet werden.
Anforderungen:
  • EN ISO 7500-1 Metalische Werkstoffe - Prüfung von Prüfmaschinen für statische einachsige Beanspruchung Teil 1: Zug- und Druckprüfmaschinen - Prüfung und Kalibrierung
  • ISO 5893 Prüfgeräte für Kautschuk und Kunststoffe
  • DIN 51220 Allgemeines zur Anforderung an Werkstoffprüfmaschinen und zu deren Prüfung und Kalibrierung
Relaxation
Beschreibung:
Relaxation bezeichnet die Entspannung nach einer Anspannung. Stabile physikalische Systeme kehren nach einer äußeren Störung über Relaxationsprozesse in ihren Grundzustand zurück. Als Relaxationszeit bezeichnet man eine Zeitkonstante, die für einen gegebenen Relaxationsprozess charakteristisch ist. Wenn die Relaxation einer Größe f(t) einem exponentiellen Gesetz f(t) = exp( - t / t) * f(t = 0) folgt, dann ist t die zugehörige Relaxationszeit. Im Falle komplizierterer Zeitabhängigkeiten kann man die Relaxationszeit als \langle\tau\rangle = \int_0^\infty {\rm d}t f(t)/f(0) definieren. In der Festigkeitslehre versteht man unter Relaxation eine Abnahme der Spannung bei konstanter Dehnung (z.B. erschlaffende Schraubenfeder bei konstanter Federstrecke).
Für spezifische Information zu einzelnen Relaxationsprozessen siehe
  • in der Physik:
    • Relaxation (NMR) in der Kernspinresonanz ("Spin-Spin-Relaxation", "Spin-Gitter-Relaxation")
    • Relaxation (Hydrodynamik)
  • in der Chemie:
    • Relaxationszeit einer Reaktion
  • in Biologie / Medizin:
    • Muskelrelaxation
  • im Operations Research (Relaxierung):
    • Das Weglassen von Bedingungen in Optimierungsmodellen, um ein einfacher lösbares Modell zu erhalten, welches das ursprüngliche Problem enthält.
      • Bei der LP-Relaxierung wird beispielsweise ein gemischt-ganzzahliges Optimierungsproblem dadurch relaxiert, dass die Ganzzahligkeitsforderung ignoriert wird.
      • Bei der Lagrange-Relaxierung werden Nebenbedingungen mit Strafkosten für deren Verletzung in die Zielfunktion aufgenommen.
  • In der Numerischen Mathematik dient die Relaxation bei der Lösung von komplexen Gleichungssystemen, die mit Iterationsverfahren gelöst werden, als Hilfsmittel.
Rockwell
Beschreibung:
Es existieren mehrere von dem amerikanischen Ingenieur und Firmengründer Stanley Rockwell im Jahre 1920 entwickelte Härteprüfverfahren, die für bestimmte Einsatzbereiche spezialisiert sind. Die unterschiedlichen Verfahren werden mit HR und einer anschließenden Kennung gekennzeichnet; Beispiele für eine Rockwellbezeichnung sind HRA, HRB, HRC oder HR15N; Bei Härteprüfung an Blechen bis zu einer Dicke von 0,20 mm HR15T und darüber hinaus HR30Tm. Die Rockwellhärte eines Werkstoffes ergibt sich aus der Eindringtiefe eines kegelförmigen Prüfkörpers aus Diamant. Sie ist in der Norm DIN EN ISO 6508 (DIN EN 10109) festgelegt und wird mit HRC abgekürzt; das C steht dabei für das englische Wort cone für „Kegel“. Mit einer festgelegten Prüfkraft wird dieser Kegel, der einen Spitzenwinkel von 120° und eine abgerundete Spitze mit einen Radius von 0,2 mm besitzt, in die Oberfläche des zu prüfenden Werkstückes vorbelastet. Die eingedrungene Tiefe des Eindringkörpers dient hierbei als Bezugsebene. Danach wird der Eindringkörper über einen Zeitraum von mindestens zwei Sekunden und maximal sechs Sekunden mit der Hauptlast belastet. Anschließend wird diese wieder entfernt, so dass nur noch die Vorlast wirksam ist. Die Differenz der Tiefen vor und nach Auflegen der Hauptlast ist das Maß für die Rockwellhärte des Werkstoffes. Die Eindringtiefe des Diamantkegels wird direkt mit einer Messuhr, die mit der Prüfspitze verbunden ist, festgestellt. Auf der Skala der Uhr kann man die Härtewerte in Rockwelleinheiten (HRC) unmittelbar ablesen. Dieses Prüfverfahren kommt vor allem bei sehr harten Werkstoffen zum Einsatz. Als weitere Rockwelleindringkörper werden Hartmetallkugeln mit einem Durchmesser von 1,5875 Millimetern (HRB, HRF, HRG) oder 3,175 Millimetern (HRE, HRH und HRK) verwendet.
Scherversuch
Beschreibung:
Der Scherversuch dient der Untersuchung der Belastungsfähigkeit eines Werkstoffs gegen Abscherung. Dazu wird ein definierter Rundstab in eine Schervorrichtung eingespannt und einer ständig wachsenden Scherkraft ausgesetzt, bis dieser abgeschert ist. Die Abscherkraft Fm wird gemessen und auf die beiden Scherflächen S0 aufgeteilt. Daraus ergibt sich die Scherfestigkeit τ.
Spannungs-Dehnungs-Diagramm
Beschreibung:
Das Spannungs-Dehnungs-Diagramm beinhaltet wichtige Kenngrößen, die beim Zugversuch eines Werkstoffes ermittelt werden. Detaillierte Informationen zum Spannungs-Dehnungs-Diagramm
Streckspannung
Beschreibung:
Die Streckspannung ist nach EN ISO 527-1 (Bestimmung der Zugeigenschaften bei Kunststoffen) im Spannungs-Dehnungs-Diagramm der erste Spannungswert, bei dem ein Zuwachs der Dehnung ohne Steigerung der Spannung ( ) auftritt. Im allgemeinen wird sie in Megapascal (MPa) angegeben und kann kleiner als die maximale Spannung beim Bruch der Probe sein. Im Gegensatz zur Streckgrenze bei metallischen Werkstoffen findet bei Kunststoffen auch bei Spannungen unterhalb der Streckspannung eine bleibende Verformung statt. Sie ist deshalb keine äquivalente Dimensionierungsgröße. Stattdessen wird dafür häufig die Spannung bei x % Dehnung oder aber ein aus Zeitstandversuchen ermittelter Wert verwendet.
Thermische Analyse
Beschreibung:
Die Thermische Analyse ist eine Untersuchungsmethode zur Messung von physikalischen und chemischen Eigenschaften von Elementen und Verbindungen.

Einteilung

Bei der dynamischen Thermischen Analyse wird der zu untersuchende Stoff langsam, d.h. im Thermodynamischen Gleichgewicht, erhitzt beziehungsweise abgekühlt. Gleichzeitig ermittelt ein Thermoelement ständig die Temperatur.

Verfahren der dynamischen Thermischen Analyse sind Thermogravimetrie, Dynamische Differenzkalorimetrie, Differenzthermoanalyse und die Emmissionsgas-Thermoanalyse.

Die statische Thermische Analyse wird unter anderem in der Mineralogie gebraucht. Die zu untersuchende Mineralprobe wird dabei über Stunden oder Tage auf eine konstante Temperatur gebracht. Während dieser Zeit wird der Wasser- beziehungsweise Glühverlust erfasst und aufgezeichnet.

Auf diese Weise lassen sich Umwandlungspunkte von fest nach flüssig bis gasförmig (Schmelz- und (Siedepunkt) bei Temperaturänderungen ermitteln. (siehe auch: Aggregatzustand)

Bedeutung für die Werkstoffkunde

Abkühlkurven verschiedener Stoffe

Von besonderem Interesse sind bei Metallen, Legierungen und Kunststoffen die Übergänge von fest nach flüssig sowie eventuelle Temperaturänderungen im festen Zustand, da sich auch Umwandlungen des Kristallsystems durch Haltepunkte bemerkbar machen. Kristallsystem-Umwandlungen lassen sich nutzen, um Metalle und Legierungen zu härten.

Die Messergebnisse werden in Temperatur-Zeit-Diagramme eingetragen. Die miteinander verbundenen Punkte ergeben die Aufheiz- beziehungsweise Abkühlkurven.

Die nebenstehenden Abkühlkurven sind beispielsweise charakteristisch für amorphe Stoffe (1), ein reines Element oder eine eutektische Legierung (Eutektischer Punkt) (2), eine Legierung mit Mischkristallbildung (3) und eine naheutektische Legierung (4)
Kurven 2,3 und 4 siehe auch Legierung

Universalprüfmaschine
Beschreibung:
Die Universalprüfmaschine, auch Zugprüfmaschine oder Zug-Druck-Prüfmaschine genannt, wird zur Bestimmung von Spannungs-Dehnungs-Diagrammen bzw. Kennwerten daraus für Werkstoffe verwendet. Im Einzelnen können Zugversuche, Druckversuche oder Biegeversuche durchgeführt werden, wobei Zugversuche am häufigsten sind.

Aufbau:
  • Die Zugprüfmaschine besteht im allgemeinen aus einer feststehenden und einer bewegten Traverse, welche mittels einer (bzw.) zwei Spindeln elektrisch oder durch einen Hydraulikzylinder angetrieben wird. Die Traverse wird mit einer definierten Geschwindigkeit (je nach Prüfvorgabe) in eine Richtung bewegt, um die Zugprobe, die durch Probenhalter zwischen den Traversen gehalten wird, zu zerreißen. Dabei werden die Verformung der Probe über den Traversenweg oder einen Dehnungssensor und die benötigte Kraft mit einem Kraftaufnehmer aufgezeichnet. Mit Hilfe der Probenabmessungen können daraus die Spannungen und Dehnungen berechnet werden.
Anforderungen:
  • DIN 51220 Allgemeines zur Anforderung an Werkstoffprüfmaschinen und zu deren Prüfung und Kalibrierung
  • EN ISO 7500-1 Metallische Werkstoffe - Prüfung von Prüfmaschinen für statische einachsige Beanspruchung Teil 1: Zug- und Druckprüfmaschinen - Prüfung und Kalibrierung
  • ISO 5893 Prüfgeräte für Kautschuk und Kunststoffe
Verfestigung
Beschreibung:
Als Verfestigung bezeichnet man die Zunahme der mechanischen Festigkeit eines Werkstoffs durch plastische Verformung. Insbesondere bei Metallen tritt Verfestigung auf, wenn sie, ggf. auch lokal, über die Elastizitätsgrenze hinaus plastisch verformt werden. Im Zugversuch macht sich das dadurch bemerkbar, dass die wahre Spannungs-Dehnungs-Kurve nach Überschreiten der Elastizitätsgrenze nicht horizontal, sondern ansteigend verläuft (siehe Grafik). Bild:SpannungDehnung.png Eine Verfestigung kann auch lokal durch Kugelstrahlen, Festwalzen und andere mechanische Bearbeitungsverfahren erzeugt werden. Die Verfestigung kommt dadurch zustande, dass bei der plastischen Verformung im Kristallgitter sog. Versetzungen erzeugt und durch das Kristallgitter bewegt werden. Diese Versetzungen können sich an Gitterfehlern oder an anderen Versetzungen aufstauen, so dass ihre Bewegung durch das Kristallgitter gehemmt wird. In Folge dessen steigt die Spannung, die für die weitere plastische Verformung notwendig ist, immer weiter. Wenn sich die Versetzungen im Kristallgitter nicht mehr bewegen können, kommt es zur Werkstofftrennung, zum Bruch.
Vickers
Beschreibung:
Der Brinellprüfung sehr ähnlich ist die im Jahr 1925 von Smith und Sandland entwickelte und nach der britischen Flugzeugbaufirma Vickers benannte Härteprüfung, die zur Prüfung harter und gleichmäßig aufgebauter Werkstoffe dient, aber auch zur Härteprüfung an dünnwandigen oder oberflächengehärteten Werkstücken und Randzonen eingesetzt wird. Sie ist in der Norm nach DIN EN ISO 6507 geregelt. Im Gegensatz zur Rockwellprüfung wird eine gleichseitige Diamantpyramide mit einem Öffnungswinkel von 136° unter einer festgelegten Prüfkraft in das Werkstück eingedrückt. Aus der mittels eines Messmikroskops festgestellten Länge der Diagonalen des bleibenden Eindrucks wird die Eindruckoberfläche errechnet. Das Verhältnis von Prüfkraft in der Einheit Newton zur Eindruckoberfläche (d in Millimetern) ergibt mit dem Faktor 0,1891 multipliziert die Vickershärte (HV).

Die Härteprüfung nach Vickers ist in drei Bereiche zu unterteilen:
1) Vickers-Härteprüfung --> F>49N
2) Vickers-Kleinkraftprüfung --> 1,961N<F<49N
3) Vickers-Mikrohärteprüfung --> 0,09807N<F<1,961N.
Werkstoffprüfung
Beschreibung:
Die Werkstoffprüfung umfasst verschiedenste Prüfverfahren, mit denen das Verhalten und die Werkstoffkenngrößen von normierten Werkstoffproben oder fertigen Bauteilen (Bauteilprüfung) unter mechanischen, thermischen oder chemischen Beanspruchungen ermittelt werden. Ein Werkstoff wird dabei hinsichtlich seiner Reinheit, Fehlerfreiheit oder Belastbarkeit überprüft. Nach der Art werden die gängigen Prüfverfahren in zwei Hauptbereiche aufgeteilt: zerstörende und zerstörungsfreie Werkstoffprüfung. Die auf die Abschätzung der Lebensdauer von Produkten und Werkstoffen gerichteten Prüfungen fallen in das Gebiet der Umweltsimulation.
Zeitstandversuch
Beschreibung:
Der Zeitstandversuch (engl. creep rupture test) ist ein Werkstoffprüfverfahren zur Ermittlung des Werkstoffverhaltens bei konstanter Prüftemperatur oberhalb Raumtemperatur und nach längerem Einwirken einer konstanten Zugkraft (DIN 50118). Man unterscheidet zwischen dem unterbrochenen und dem nicht unterbrochenen Zeitstandversuch
Zug-Druck-Torsion-Prüfung
Beschreibung:
Die Zug-Druck-Torsion-Prüfung (ZDT-Prüfung) ist ein Prüfverfahren, um die fasersenkrechten Festigkeiten und die Schubfestigkeit von Faser-Kunststoff-Verbunden zu ermitteln. Bei der Prüfung können Quer- und Schubbelastung kombiniert werden, so dass der Einfluss der unterschiedlichen Belastungarten auf die Festigkeiten ermittelt werden kann.
Als Prüfkörper werden dünnwandige rohrförmige Körper verwendet.
Prüfkorper für die ZDT-Prüfung von Faser-Kunststoff-Verbunden

Prüfkorper für die ZDT-Prüfung von Faser-Kunststoff-Verbunden

Durchführung

Die Prüfköper werden an den aufgedickten Enden eingespannt. Die Prüfmaschine tordiert den rohrförmigen Körper, wobei ein konstanter Schubspannungszustand in der Rohwand entsteht. Gleichzeitig kann der Rohrkörper mit axialem Druck oder Zug beaufschlagt werden. Dadurch wird dem Schubspannungszustand Querdruck oder Querzug überlagert. Mittels Dehnungsmesstreifen oder Kraft- und Momentenaufnehmer werden die ertragenen Dehnungen bzw. Lasten aufgezeichnet.

Hintergrund der Prüfung

Bei Faser-Kunststoff-Verbunden hängt der ertragbare Spannungszustand von der anliegenden Spannungskombination ab. Daher müssen unterschiedliche Kombinationen von Querzug und Schub bzw. Querdruck und Schub überprüft werden. Mit der ZDT-Prüfung lassen sich somit die matrixdominierten Grundfestigkeiten einer UD-Schicht direkt ermitteln.

Neben der reinen Bruchlast lassen sich mit der ZDT-Prüfung auch Elastizitätsgrößen bestimmen.

Mit Flachzugproben oder Proben in Schubrahmen können kombinierte Spannungsfälle praktisch nicht ermittelt werden. Zusätzlich besteht bei Flachproben die Problematik des ungleichmäßigen Spannungszustands in der Klemmung. Dies bedingt oft ein Versagen in der Einspannung und nicht im freien Bereich.

Probekörper

Die Probekörper bestehen aus einer reinen Umfangswicklung der zu prüfenden Faser-Matrix-Kombination. An den Enden werden Verdickungen angewickelt, die das Einspannen vereinfachen. Die Probekörper lassen sich im Nasswickelverfahren oder auch aus Prepreg herstellen. Im Nasswickelverfahren sind sowohl warm- als auch kalthärtende Harze einsetzbar. Damit ist die ZDT-Prüfung nicht auf einen bestimmten Matrix- oder Fasertyp beschränkt.

Ergebnisse

Ergebnis der ZDT-Prüfung. Punkte stellen die Mittelwerte der gemessenen maximalen Spannungen dar. Die Darstellung wird als Bruchkurve bezeichnet.

Ergebnis der ZDT-Prüfung. Punkte stellen die Mittelwerte der gemessenen maximalen Spannungen dar. Die Darstellung wird als Bruchkurve bezeichnet.

Die Ergebnisse der Prüfung werden zumeist auf Spannungen umgerechnet und im \sigma_{\perp}-\tau_{\perp\|}-Raum aufgezeichnet. Interpoliert man die Messpunkte erhält man eine sogenannte Bruchkurve. An dieser Bruchkurve lassen sich die jeweils maximal ertragbaren Spannungskombinationen ablesen.

Zugfestigkeit
Beschreibung:
Die Zugfestigkeit (engl. tensile strength) ist ein materialspezifischer Kennwert, der eine allgemeine Aussage über das Festigkeitsverhaltens eines Werkstoffes ermöglicht. Sie ist definiert als die maximale mechanische Zugspannung die ein Material/ ein Werkstoff aushält, bevor es versagt. Detaillierte Informationen zur Zugfestigkeit
Zugversuch
Beschreibung:
Der Zugversuch ist ein genormtes Standardverfahren der Werkstoffprüfung zum Messen der Zugfestigkeit und weiterer Werkstoffkennwerte. Er zählt zu den quasistastischen Prüfverfahren. Detaillierte Informationen zum Zugversuch
 
 

Sichere Prüfresultate:

Zertifizierungen