28. JULI 2016

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Kleinste Dehnungen präzise messen


Technik/Messen und Prüfen

Die Messung der Umformeigenschaften von Metallen bei Zug-, Druck und Biegeversuchen stellt hohe Anforderungen an die eingesetzten Extensometer. Zwick zeigt, wie mit berührenden und berührungslos messenden Dehnungsaufnehmern sehr präzise Ergebnisse erzielt werden, auch bei automatisierten Messungen.
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Materialtests mit Zug-, Druck- und Biegeversuchen gehören zu den zentralen Aufgaben der Qualitätssicherung. Bei Zugversuchen, zur Messung der Dehnung, werden Extensometer eingesetzt. Die am häufigsten genutzte Messmethode ist die berührende Messung. Das hängt sowohl mit den geringen Kosten als auch mit der hohen Präzision der berührenden Differenzwegmessung zusammen. Typische Parameter bei Zugversuchen zur Charakterisierung von Umformeigenschaften an Metallen sind die r- und n-Werte: Der n-Wert beschreibt die Verfestigung, genauer: den Spannungsanstieg während der plastischen Verformung bis zur Gleichmaßdehnung und wird aus den Zugspannungsdaten und Dehnungswerten ermittelt. Der r-Wert beschreibt die senkrechte Anisotropie und muss zusätzlich über eine Breitenänderung während des Zugversuchs bestimmt werden. Wie Längen- und Breitenänderungen unter Last effizient bestimmt werden können und welche Genauigkeit erreicht wird, zeigen berührend und berührungslos messende Extensometer.

Automatisierte Prüfsysteme

Das von Zwick, Ulm, entwickelte und modular aufgebaute Extensometer Makro-X-tens gehört zu den berührenden Systemen. Seine Stärke ist der Einsatz sowohl in manuell bedienten als auch in automatisierten Prüfanlagen. Die Übertragung einer gemessenen Längenänderung zum Auswertesystem erfolgt über Messfühler und Messschneiden. Diese Methode kombiniert die Möglichkeit einer automatischen Betätigung mit den Vorteilen, große Dehnungen mit hoher Genauigkeit zu messen. Die Messfühler sind sehr leichtgängig, belasten die Probe nur minimal und der Einfluss von Biegespannungen wird durch das beidseitige Ansetzen weitgehend kompensiert.

Sowohl Messfühler als auch Messschneiden sind steckbar und daher schnell und komfortabel an die jeweilige Versuchsart, den zu prüfenden Werkstoff und die Form der Probe anzupassen. Das reduziert Wechsel- und Rüstzeiten deutlich. Die Längenmessaufnehmer für hochgenaue Prüfungen sind ab einem Messweg von 20 µm in der Klasse 0,5 kalibriert. Der maximale Fehler in der Differenzweg-Messung zwischen zwei Messpunkten im Bereich 20 bis 200 µm beträgt nur ± 1 µm.

Der Makro-X-tens gibt es als P- und HP-Variante sowie mit drei unterschiedlichen Fühlerarmlängen 300, 450 und 600 mm.

Anfangsmessbereich

Die HP-Variante ermöglicht eine noch höhere Auflösung und einen geschlossenen Regelkreis für die Dehngeschwindigkeitsmessung nach ISO 6892-1 (Verfahren A1) und ASTM E 8-09 (Verfahren B). Eine ›intelligente‹ Mitnahmevorrichtung erhöht die Genauigkeit im Anfangsmessbereich. Optional sind auch Feindehnungsmessungen möglich, etwa zur Ermittlung des Elastizitätsmoduls und der technischen Elastizitätsgrenze (0,01-%-Dehngrenze). Der erfasste Dehnungsbereich liegt zwischen 0,05 und 0,25 % (Folien bis 1 %).

Die Bestimmung des r-Wertes bei Zugversuchen erfordert zusätzlich die Bestimmung der Breitenänderung. In diesem Falle wird ein optionaler Aufnehmer eingesetzt, der entweder manuell oder automatisch über die von Zwick entwickelte Prüfsoftware Test-X-pert II bedient wird. Gemessen wird in ein, zwei oder vier Querschnittsebenen. Für diese Messung kann ein berührungslos arbeitender Breitenänderungsaufnehmer wie der Video-X-tens von Zwick eingesetzt werden.


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bbr 06/2013
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