„Druckversuch“ – Versionsunterschied

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Aktuelle Version vom 22. Oktober 2022, 16:47 Uhr

Der Druckversuch ist von der Kraftrichtung her gesehen die Umkehrung des Zugversuches und wird hauptsächlich eingesetzt zur Bestimmung der Fließkurven spröder Baustoffe und Metalle – beispielsweise von Gusseisen.

Weitere Anwendung von Druckversuchen ist die Messung der Brisanz von Sprengstoffen nach Heß/Kast mittels Stauchversuch^[1].

Versuchsarten

Zylinderstauchversuch

Zur Prüfung metallischer Werkstoffe werden im Zylinderstauchversuch zylindrische Proben mit einem Verhältnis von Höhe (h₀) und Durchmesser (d₀) von 1 bis 2 verwendet:

1\leq {\frac {h_{0}}{d_{0}}}\leq 2

.

Bei Lagermetallen wird ein Durchmesser von 20 mm verwendet, das Verhältnis muss 1 betragen:

{\frac {h_{0}}{d_{0}}}=1,0\qquad h_{0}=20\,{\text{mm}}

Bei Stählen wird ein Durchmesser von 10 bis 30 mm verwendet, das Verhältnis muss 1,5 betragen:

{\frac {h_{0}}{d_{0}}}=1,5\qquad h_{0}=15\dots 45\,{\text{mm}}

Bei Baustoffen kommen würfelförmige Proben zum Einsatz.

Kraftversuch

Beim Kraftversuch werden die Proben (Querschnittsfläche $S_{0}$ ) mit stetig ansteigender Kraft zwischen zwei parallelen Druckplatten belastet. Die Belastung wird so lange erhöht, bis es

bei spröden Werkstoffen zum Bruch kommt
bei duktilen Werkstoffen zu einem Anriss auf der Oberfläche kommt
wenn eine vereinbarte Gesamtstauchung $\varepsilon _{dt}$ erreicht ist (s. u.).

Die dabei aufgebrachte Kraft $F_{B}$ wird ermittelt und daraus die Druckfestigkeit in N/mm² bestimmt:

\sigma _{dB}={\frac {F_{B}}{S_{0}}}.

Ist bei einem verformbaren Werkstoff eine Stauchung von 50 % eingetreten

\varepsilon _{dt}={\frac {\Delta L}{L_{0}}}=50\,\%,

so wird der Versuch abgebrochen. Die Druckfestigkeit wird dann angegeben mit

\sigma _{d50}={\frac {F_{50}}{S_{0}}}.

Bei Baustoffen und Holz wird meistens $\sigma _{d10}$ bestimmt.

Das Spannungs-Dehnungs-Diagramm des Druckversuchs von metallischen Werkstoffen zeigt am Übergang von vorwiegend elastischer Verformung zur überwiegend plastischen Verformung meist eine Unstetigkeit auf. Diese wird Quetschgrenze $\sigma _{dF}$ genannt und entspricht der Streckgrenze im Zugversuch. Weist die Kurve diese Unstetigkeit nicht auf, so kann bei Bedarf die technische Stauchgrenze $\sigma _{0,2}$ bestimmt werden.

Die umgekehrte Kraftrichtung zum Zugversuch darf jedoch nicht über prinzipielle Unterschiede hinwegtäuschen. So behindert die zwischen der Probe und den Druckplatten auftretende Reibung die Verformung der Proben, es kommt somit zu einer tonnenförmigen Ausbauchung (engl.: barreling). Es liegt keine Gleichmaßstauchung und keine der Einschnürung im Zugversuch analoge Ausbauchung vor. Die Verformungsbehinderung setzt sich kegelförmig ins Probeninnere fort, weshalb nur ein Teil des Probenvolumens plastisch verformt wird (vgl. Abbildung).

Druckversuch nach Rastegajew

Der Druckversuch nach Rastegajew, manchmal auch englisch Rastegaev geschrieben, ist ein Verfahren der Werkstoffprüfung. Hierbei wird eine Stauchprobe an beiden Stirnflächen mit einer kleinen Topfbohrung versehen. Diese Bohrung wird mit einem Schmiermittel – beispielsweise ein Fett oder handelsübliche Vaseline – gefüllt. Wird die Probe im Versuch gestaucht, verringert das Schmiermittel die Reibung zwischen der Probe und den Kontaktflächen der Prüfmaschine, Stempel und Aufstandsfläche (im Bild die Druckplatten) auf ein Minimum. Da sich die Kontaktflächen der Probe fast ungehindert vergrößern können, wird ein „Ausbauchen“ der Probe nahezu verhindert und es ist möglich, die wahre Druckspannung während des Versuchs zu messen.

Siehe auch

Flachstauchversuch

Weblinks

Druckprüfung von Polystyrolproben Youtube-Video: vollautomatische Druck- und Biegeversuche – full automated pressure- and bending tests

Einzelnachweise

↑ Josef Köhler, Rudolf Meyer, Axel Homburg: Explosivstoffe. 10. Auflage. John Wiley & Sons, 28. Februar 2012.

[1] Josef Köhler, Rudolf Meyer, Axel Homburg: Explosivstoffe. 10. Auflage. John Wiley & Sons, 28. Februar 2012.

[1]

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+Der '''Druckversuch''' ist von der Kraftrichtung her gesehen die Umkehrung des [[Zugversuch]]es und wird hauptsächlich eingesetzt zur Bestimmung der [[Fließkurve]]n [[Sprödigkeit|spröder]] [[Baustoff]]e und [[Metalle]] –&nbsp;beispielsweise von [[Gusseisen]].
-[[Bild:Druckversuch schematisch.png|framed|Druckversuch schematisch]]
+Weitere Anwendung von Druckversuchen ist die Messung der Brisanz von [[Sprengstoff]]en nach Heß/Kast mittels Stauchversuch<ref>{{Literatur|Autor=Josef Köhler, Rudolf Meyer, Axel Homburg|Titel=Explosivstoffe|Hrsg=|Sammelwerk=|Band=|Nummer=|Auflage=10|Verlag=John Wiley & Sons|Ort=|Datum=2012-02-28|Seiten=|ISBN=}}</ref>.
-Der '''Kraftversuch''' ist von der Kraftrichtung aus gesehen, die Umkehrung des [[Zugversuch|Zugversuches]] und wird hauptsächlich bei spröden Metallen, z.B. Gusseisen und Baustoffen eingesetzt. Zur Prüfung metallischer Werkstoffe werden zylindrische Proben mit einem Verhältnis von Höhe (h<sub>0</sub>) und Durchmesser (d<sub>0</sub>) von 1 bis 3 verwendet (<math>1\le\frac{h_0}{d_0}\le3</math>). Bei Stählen wird ein Durchmesser von 10 bis 30&nbsp;mm verwendet, das Verhältnis muss 1,5 betragen (<math>\frac{h_0}{d_0}=1{,}5</math>). Bei Baustoffen kommen würfelförmige Proben zum Einsatz.
-Beim Kraftversuch werden die Proben (Querschnitt S<sub>0</sub>) mit stetig ansteigender Kraft zwischen zwei parallelen Druckplatten belastet. Die Belastung wird so lange erhöht, bis es bei spröden Werkstoffen zum Bruch kommt, bis es bei duktilen Werkstoffen zu einem Anriss auf der Oberfläche kommt oder wenn eine vereinbarte '''Gesamtstauchung''' <big><math>\epsilon</math></big><sub>dt</sub> erreicht ist. Die dabei aufgebrachte Kraft wird ermittelt und die '''Festigkeit''' <big><math>\sigma</math></big><sub>dB</sub> in <math>N/mm^2</math> bestimmt (<math>\sigma_{dB}=\frac{F_B}{S_0}</math>). Ist bei einem verformbaren Werkstoff eine Stauchung von 50% (<math>\epsilon_{dt}=\frac{\Delta L}{L_0}=50\%</math>) eingetreten, wird der Versuch abgebrochen. Die Festigkeit wird dann mit <math>\sigma_{d50}=\frac{F_{50}}{S_0}</math> angegeben. Bei Baustoffen und Holz wird meistens <big><math>\sigma</math></big><sub>d10</sub> bestimmt.
+== Versuchsarten ==
-Das Kraftspannungs-Dehnungs-Diagramm von metallischen Werkstoffen zeigt am Übergang von vorwiegend elastischer Verformung zur überwiegend plastischen Verformung meist eine Unstetigkeit auf. Diese wird '''Quetschgrenze''' <big><math>\sigma</math></big><sub>dF</sub> genannt und entspricht der [[Streckgrenze]] im Zugversuch. Weist die Kurve diese Unstetigkeit nicht auf, so kann bei Bedarf die technische Stauchgrenze <big><math>\sigma</math></big><sub>0,2</sub> bestimmt werden.
+=== Zylinderstauchversuch ===
-Die umgekehrte Kraftrichtung zum Zugversuch darf über prinzipielle Unterschiede nicht hinweg täuschen. Die zwischen der Probe und den Druckplatten auftretende Reibung behindert die Verformung der Proben, es kommt somit zu einer tonnenförmigen Ausbauchung (engl: barreling). Es liegt keine Gleichmaßstauchung und keine der [[Brucheinschnürung|Einschnürung]] im Zugversuch analoge Ausbauchung vor. Die Verformungsbehinderung setzt sich kegelförmig ins Probeninnere fort, weshalb nur ein Teil des Probenvolumens plastisch verformt wird.
+[[Datei:Druckversuch schematisch.svg|miniatur|Druckversuch schematisch]]
+{{Hauptartikel|Zylinderstauchversuch}}
+Zur Prüfung metallischer Werkstoffe werden im Zylinderstauchversuch [[zylindrisch]]e Proben mit einem Verhältnis von Höhe&nbsp;(h<sub>0</sub>) und Durchmesser&nbsp;(d<sub>0</sub>) von&nbsp;1 bis&nbsp;2 verwendet:
+:<math>1 \le \frac{h_0}{d_0} \le 2</math>.
+Bei [[Lagermetall]]en wird ein Durchmesser von 20&nbsp;mm verwendet, das Verhältnis muss 1 betragen:
+:<math>\frac{h_0}{d_0} = 1,0 \qquad h_0 = 20 \, \text{mm}</math>
+Bei [[Stahl|Stählen]] wird ein Durchmesser von&nbsp;10 bis 30&nbsp;mm verwendet, das Verhältnis muss 1,5 betragen:
+:<math>\frac{h_0}{d_0} = 1,5 \qquad h_0 = 15 \dots 45 \, \text{mm}</math>
+Bei Baustoffen kommen [[Würfel (Geometrie)|würfel]]förmige Proben zum Einsatz.
+=== Kraftversuch ===
+Beim Kraftversuch werden die Proben ([[Querschnittsfläche]] <math>S_0</math>) mit stetig ansteigender [[Kraft]] zwischen zwei parallelen [[Druckplatte]]n belastet. Die Belastung wird so lange erhöht, bis es
+* bei spröden Werkstoffen zum [[Bruchmechanik|Bruch]] kommt
+* bei [[duktil]]en Werkstoffen zu einem Anriss auf der Oberfläche kommt
+* wenn eine vereinbarte [[Gesamtstauchung]] <math>\varepsilon_{dt}</math> erreicht ist (s.&nbsp;u.).
+Die dabei aufgebrachte Kraft <math>F_B</math> wird ermittelt und daraus die [[Druckfestigkeit]] in&nbsp;N/mm² bestimmt:
+:<math>\sigma_{dB} = \frac{F_B}{S_0}.</math>
+Ist bei einem verformbaren Werkstoff eine Stauchung von 50 % eingetreten
+:<math>\varepsilon_{dt} = \frac{\Delta L}{L_0} = 50\,\%,</math>
+so wird der Versuch abgebrochen. Die Druckfestigkeit wird dann angegeben mit
+:<math>\sigma_{d50} = \frac{F_{50}}{S_0}.</math>
+Bei Baustoffen und [[Holz]] wird meistens <math>\sigma_{d10}</math> bestimmt.
+Das [[Spannungs-Dehnungs-Diagramm]] des Druckversuchs von metallischen Werkstoffen zeigt am Übergang von vorwiegend [[Elastizität (Physik)|elastischer Verformung]] zur überwiegend [[plastische Verformung|plastischen Verformung]] meist eine [[Unstetigkeit]] auf. Diese wird '''Quetschgrenze''' <math>\sigma_{dF}</math> genannt und entspricht der [[Streckgrenze]] im Zugversuch. Weist die Kurve diese Unstetigkeit nicht auf, so kann bei Bedarf die technische Stauchgrenze <math>\sigma_{0,2}</math> bestimmt werden.
+Die umgekehrte Kraftrichtung zum Zugversuch darf jedoch nicht über prinzipielle Unterschiede hinwegtäuschen. So behindert die zwischen der Probe und den Druckplatten auftretende [[Reibung]] die [[Verformung]] der Proben, es kommt somit zu einer [[Fass|tonnenförmigen]] Ausbauchung (engl.: barreling). Es liegt ''keine'' Gleichmaßstauchung und keine der [[Brucheinschnürung|Einschnürung im Zugversuch]] analoge Ausbauchung vor. Die Verformungsbehinderung setzt sich [[Kegel (Geometrie)|kegelförmig]] ins Probeninnere fort, weshalb nur ein Teil des Probenvolumens plastisch verformt wird (vgl. Abbildung).
+=== Druckversuch nach Rastegajew ===
+Der Druckversuch nach Rastegajew, manchmal auch englisch Rastegaev geschrieben, ist ein Verfahren der [[Werkstoffprüfung]]. Hierbei wird eine Stauchprobe an beiden Stirnflächen mit einer kleinen Topfbohrung versehen. Diese Bohrung wird mit einem [[Schmiermittel]] –&nbsp;beispielsweise ein [[Fette|Fett]] oder handelsübliche [[Vaseline]]&nbsp;– gefüllt. Wird die Probe im Versuch gestaucht, verringert das Schmiermittel die [[Reibung]] zwischen der Probe und den Kontaktflächen der Prüfmaschine, Stempel und Aufstandsfläche (im Bild die Druckplatten) auf ein Minimum. Da sich die Kontaktflächen der Probe fast ungehindert vergrößern können, wird ein „Ausbauchen“ der Probe nahezu verhindert und es ist möglich, die wahre [[Fließspannung|Druckspannung]] während des Versuchs zu messen.
+== Siehe auch ==
+* [[Flachstauchversuch]]
+== Weblinks ==
+* [https://www.youtube.com/watch?v=xWlOFLkNUlo Druckprüfung von Polystyrolproben] Youtube-Video: vollautomatische Druck- und Biegeversuche – full automated pressure- and bending tests
+== Einzelnachweise ==
+<references />
 [[Kategorie:Werkstoffprüfung]]

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