Baustoffkunde 2. Semester - THM · 2011. 3. 29. · 1. Zugversuch an Proportionalstäben aus St 37 und St 52 1.1 Allgemeines Stahl ist eine Legierung (= Mischung) aus Eisen und anderen

Baustoffkunde 2. SemesterLaborbericht

Stahl

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Laborübung 2. Semester Prüfen des Baustoffes Stahl Seite: 47

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Inhaltsverzeichnis

1. Zugversuch nach DIN EN 10 002, Teil 1 an Proportionalstäben aus St 37 und St 52

1.1 Allgemeines Seite: 50

1.2 Versuchsdurchführung Seite: 53

1.3 Versuchsauswertung Seite: 54

2. Zugversuch nach DIN EN 10 002, Teil 1 mit kaltverformten Proben

2.1 Allgemeines Seite: 63

2.2 Versuchsdurchführung Seite: 63

2.3 Versuchsauswertung Seite: 63


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1. Zugversuch an Proportionalstäben aus St 37 und St 52

1.1 Allgemeines

Stahl ist eine Legierung (= Mischung) aus Eisen und anderen Elementen, und zwar nichtmetallischen,wie Kohlenstoff, Silicium, Phosphor und Schwefel, und metallischen, wie z.B. Mangan, Chrom, Nickel,Molybdän. Wichtigstes Legierungselement ist der Kohlenstoff, der bei Stahl mit Ausnahme einigerchromreicher Stähle höchstens 2 % beträgt. Bei C-Gehalten über 2 % spricht man allgemein vonGusseisen.

Die Einteilung der Stähle ist in der DIN EN 10 020 (Begriffsbestimmung für die Einteilung der Stähle;2000-07) genormt. Danach unterscheidet man

1. Nach der chemischen Zusammensetzung unlegierte und legierte Stähle

2. Nach der Güte Qualitäts- und Edelstähle, die unlegiert oder legiert sein können.

Warmgewalzte unlegierte Baustähle (früher "allgemeine Baustähle") für Flacherzeugnisse undLangerzeugnisse sind in der DIN EN 10 025 (Warmgewalzte Erzeugnisse aus unlegierten Baustählen- Techn. Lieferbedingungen, 1994-03) genormt. Diese Norm benutzt die neuen Kurznamen für Stahl-sorten (S185, S235JR usw.) nach der DIN EN 10 027 (Bezeichnung für Stähle; Teil 1: Kurznamen,Hauptsymbole; Teil 2: Nummernsystem; 1992-09). Heute werden allerdings oft noch die früherenBezeichnungen (St 37-2, St 52-3 usw.) nach der DIN 17 100 (Allgemeine Baustähle;Gütevorschriften, 1980) verwendet. Diese Bezeichnungen finden sich auch in der DIN 18 800-1(Stahlbauten; Bemessung und Konstruktion; 1990-11; Änderung A1, 1996-02).

Die grundlegenden mechanischen Kenngrößen, wie z.B. Zugfestigkeit, Streckgrenze und Bruchdeh-nung lassen sich aus den im einachsigen Zugversuch ermittelten Spannungs-Dehnungs-Linienablesen. Es wird unterschieden zwischen Stählen mit unstetig verlaufenden σ−ε−Linien, mit ausge-dehnter Streckgrenze und Stählen mit stetig verlaufender σ−ε−Linie ohne ausgeprägte Streckgrenze.

Beim Zugversuch wird eine Probe im allgemeinen bis zum Bruch gedehnt. Dabei werden mehrere dernachstehend beschriebenen Verformungskenngrößen bestimmt.

Um das Kraft-Verformungsverhalten unterschiedlicher Stahlsorten bzw. Stahlgüten zu veranschauli-chen, wird für die Prüfung der Zugfestigkeit und der einhergehenden Verformung jeweils eine Probeaus St 37-2 (Werkstoff-Nr.: 1.0037) und St 52-3 (Werkstoff-Nr.: 1.0570) zur Verfügung gestellt.

Der Probenquerschnitt darf kreisförmig, quadratisch, rechteckig oder ringförmig sein oder, in beson-deren Fällen auch eine andere Form haben. Im allgemeinen werden sogenannte proportionaleProben eingesetzt, bei denen das Verhältnis Anfangsmesslänge zu Anfangsquerschnitt durch dieGleichung ausgedrückt wird. Die Anfangsmesslänge ist als Ausgangslänge zur ErmittlungL0 = k $ S0

von Dehnungen wichtig. Der international festgelegte Wert für k ist 5,65, d.h. hier ist das Verhältniszwischen Anfangsmesslänge L0 und dem Durchmesser d0 des kreisrund gedachten Querschnitts S0:

L0 : d0 = 5 e L0 = 5 $ 4$S0 = 5,65 $ S0 .

Der Zugversuch ist in der DIN EN 10002 beschrieben. Die Angaben dieser Norm sind bei derVersuchsdurchführung und Versuchsauswertung zu beachten.


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Tab 1:


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Tab 2:

Tab 3:


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1.2 Versuchsdurchführung

1.2.1 Abmessungen der Zugproben

Für die Bestimmung der Bruchdehnung der Prüfstäbe wird die Prüflänge L0 der Stäbe mit Markie-rungsstrichen in fünf gleiche Abschnitte unterteilt. Die Prüflänge L0 der Proportionalstäbe beträgt ca.50 mm. Die Prüfabschnitte werden mit der Messlupe mit einer Genauigkeit von ! 0,01 mm gemessen.Die Prüfabschnitte sind eindeutig zu benennen, damit die nachfolgenden Messungen immer demrichtigen Prüfabschnitt zugeordnet werden können.

Der Prüfquerschnitt (Durchmesser) der Stäbe wird an den Enden der Prüflänge L0 und in

Probenmitte, jeweils zwei mal, um 90° versetzt, gemessen und daraus das arithmetische Mittelerrechnet. Die erforderliche Genauigkeit beträgt ! 0,01 mm.

Die Messergebnisse sind in die für die Stäbe 1 und 2 vorgesehenen Tabellen (unten) einzutragen.

Für die Berechnung der Bruchdehnung werden die beiden Bruchstücke der Probe sorgfältig sozusammengelegt, dass ihre Achsen eine Gerade bilden. Es ist insbesondere darauf zu achten, dassdie Bruchflächen der beiden Bruchstücke der Probe bei der Messung der Messlänge nach demBruch möglichst gut ineinander passen.

1.2.2 Belastungsgeschwindigkeit für den Zugversuch

Zur Vorbereitung des Zugversuchs ist die Prüfgeschwindigkeit zu berechnen und einzustellen. Dienach DIN EN 10 002 größte zulässige Spannungszunahme-Geschwindigkeit im elastischen Bereichbeträgt 30 [N/(mm² s)]. Die kleinste zulässige Spannungszunahme-Geschwindigkeit beträgt6 [N/(mm² s)]. Bei einem Probenquerschnitt von ca. 78 mm² errechnet sich daraus eine maximaleLastzunahme von 2,34 kN/s und eine minimale Lastzunahme von 0,47 kN/s. Die maximal zulässigeBelastungsgeschwindigkeit ist sehr hoch. Sie wird nur für Routineprüfungen in etwa dieser Höhegewählt, um den Zeitaufwand möglichst klein zu halten. Für die Laborprüfung wählen wir daher eineBelastungsgeschwindigkeit zwischen 0,80 und 1,50 kN/s.

Nach DIN EN 10002 T1 ist zur Bestimmung der Streckgrenze und der Zugfestigkeit der Versuchdehnungsgeregelt zu fahren. Eine Umstellung der kraftgeregelten Steuerung zur dehnungsgesteuer-ten Regelung ist bei der vorhandenen Maschinensteuerung ohne Weiters nicht möglich. Der Versuchwird deshalb durchweg mit konstanter Kraftzunahme durchgeführt!

1.2.3 Einspannen der Zugprobe

Um beim Zugversuch reine Zugfestigkeitswerte zu erhalten, ist es unbedingt notwendig, durch zentri-sches Einspannen der Probe in die Maschine zu verhindern, dass Biegespannungen in die Probeeingeleitet werden können.

Insbesondere die obere Streckgrenze wird von Biegespannungen verfälscht oder sogar unterdrückt.

1.2.4 Versuchsablauf

Der Zugversuch umfasst die Prüfung zweier Proben aus Baustahl unterschiedlicher Güte. Die Probe1 ist aus St 37-2 und die Probe 2 ist aus St 52-3.

Während der Belastung des Stabes wird die Kraft und der Verformungsweg auf einem XY-Schreiberbzw. vom Computer aufgezeichnet, sodass am Ende jeder Prüfung zu jeder Probe ein Kraft-Verfor-mungs-Diagramm zur Auswertung vorliegt. Zusätzlich wird die elastische Dehnung der Stäbe miteinem Dehnungsmesser während des Versuchs gemessen.


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1.3 Versuchsauswertung:

Die Ausarbeitung des Diagramms beinhaltet gemäß Abb. 1 und Abb. 2:ÜberschriftSkalierung der Koordinatenachsen entsprechend der vom Labor vorgegebenen Maßstäbe in kNund mm, parallel dazu eine Skalierung zum Spannungs-Dehnungs-Diagramm (Ordinate:Spannung in N/mm² aus F/S0; Abszisse: Dehnung in % aus ; L'0 ist dabei als= L ∏

L0∏ $ 100%

Abstand der Klemmbacken, zwischen denen die Probe eingespannt ist, zu messen und ΔL' ist dieLängenänderung während der Prüfung)

F = Zugkraft [kN]S0 = Anfangsquerschnitt innerhalb der Versuchslänge [mm²]ε = Dehnung [%] (in Abweichung von der Norm: siehe Hinweis, unten)

Hinweis: Die während des Versuchs vom Aufzeichnungsgerät (X-Y-Schreiber bzw. Computer)aufgezeichnete Verformung bezieht sich auf die Länge zwischen den Klemmbacken der Proben-Einspannvorrichtung, da die Maschine die absolute Verformung während der Belastung misst. Esist daher zu berücksichtigen, dass die Darstellung der Verformung in dem Kraft-Verformungs-Dia-gramm nicht auf die Ausgangsmesslänge zu beziehen ist. Folglich ist auch die Einzeichnung derzweiten Abszissenachse mit Darstellung der Dehnung ε in oben angegebener Weise nichtgänzlich richtig. Qualitativ kann die Dehnungslinie jedoch ermittelt werden. Zur Ermittlung derDehnungswerte, ist als Ausgangsmesslänge der Abstand zwischen den Klemmbacken zuVersuchsbeginn zu messen. Diese ergeben sich dann aus der gemessenen Gesamtverformungbezogen auf den Klemmbackenabstand. Zur exakten Bestimmung der Dehnungen im linearen Bereich und zur Ermittlung des E-Modulswird deshalb vom Versuchsstart bis zum Fließbereich innerhalb der Anfangsmesslänge einMesswertaufnehmer mit der Gerätemesslänge le = 40 mm angebracht, der die Dehnung in diesemBereich misst. Da etwas oberhalb des Fließbereichs die maximale Dehnung des Messwertaufneh-mers erreicht wird, wird dieser bei Erreichen der Fließgrenze abgenommen und zur weiterenAuswertung die Daten des X-Y-Schreibers verwandt.Die Messwerte sind in die dazugehörige Auswerttabelle (unten) einzutragen.

Abb. 1: Spannungs-Dehnungs-Linien (qualitativ) Abb. 2: Spannungs-Dehnungs-Linien (qualitativ) Stahl mit ausgeprägter Streckgrenze Stahl ohne ausgeprägte Streckgrenze


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Bestimmung und Eintragung der ableserelevanten Messwerte (siehe Abb.1, Abb. 2):

σ = F / S0 = Spannung [N/mm²]

Kraft dividiert durch Anfangsquerschnittsfläche des Probestabes

ε = Δl / L0 = Dehnung; dimensionslos oder % (x100) bzw. l (x 1000)

Längenänderung dividiert durch Ausgangsmesslänge des Probestabes

ReH = Obere Streckgrenze

Die Obere Streckgrenze ist die Spannung in dem Moment, in dem der erste deutlicheKraftabfall auftritt (Abb. 1).

Mit Erreichen der Streckgrenze Re setzt bei unbehandelten Stählen ausgeprägtesFließen ein, d.h. der Stahl verformt sich ohne erkennbaren Widerstand bei praktischgleichbleibender Zugspannung so lange, bis infolge Gefügeveränderungen dieSpannung bei zunehmender Verformung wieder ansteigt. Der Stahl befindet sich ineinem Verfestigungsbereich, in dem jede weitere Verformung eine erhöhte Spannung-saufnahme bewirkt. Der Stahl wird kalt verfestigt (siehe Versuch: Zugversuch mitkaltverformten Proben).

ReL = Untere Streckgrenze

Die Untere Streckgrenze ist die kleinste Spannung im Fließbereich, wobeiEinschwingerscheinungen nicht berücksichtigt werden.

R0,2 = 0,2 %-Dehngrenze (Punkt V)

Die 0,2 %-Dehngrenze ist die Spannung, die nach Entlastung des Stabes einebleibende Dehnung von 0,2 % verursacht.

Kaltverformte Stähle und auch höher gütigere Stähle zeigen häufig keine ausgeprägtenatürliche Streck- oder Fließgrenze. An deren Stelle wird dann die 0,2 %-Dehngrenze(technische Streckgenze) R0,2 definiert.

Die Dehngrenze bei nichtproportionaler Dehnung wird aus dem Kraft-Verformungs-Dia-gramm bestimmt, indem eine Parallele zum geraden Teil der Kurve in einem Abstandgezeichnet wird, der der nichtproportionalen Dehnung 0,2 % entspricht. Die Ordinatedes Schnittpunktes dieser Parallelen mi der Kurve ergibt die der gewünschtenDehngrenze bei nichtproportionaler Dehnung entsprechende Kraft. Die Dehngrenze R0,2

wird durch Dividieren dieser Kraft durch den Anfangsquerschnitt der Zugprobe (S0)errechnet.

Rm = Zugfestigkeit (Punkt IV)

Die Zugfestigkeit ist die Spannung, die der Höchstzugkraft entspricht.

Mit erreichen der Höchstzusgspannung Rm ist die plastische Verformung beendet. Beiweiterer Zugbeanspruchung schnürt sich der Stahl an einer Stelle stark ein (Einschnür-bereich). Die auf den Anfangsquerschnitt der Zugprobe bezogene Spannung nimmt ab,die Dehnung nimmt weiter zu, bis es an der eingeschnürten Stelle zum Reißen derProbe kommt (RR = Reißfestigkeit).

Ru = Bruchspannung


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Die Bruchspannung errechnet sich aus der Bruchkraft Fu und dem BruchquerschnittSU.

Bereich I = 0,1-Grenze = R0,1 = Technische Elastizitätsgrenze = diejenige Spannung in N/mm²,

bei der nach Entlastung eine bleibende Verformung (bzw. nichtproportionale) Dehnung von 0,1 % auftritt

Bereich II bis III = Fließbereich; Re = (natürliche) Streckgrenze in N/mm²

Man unterscheidet ReH (obereStreckgrenze) und ReL (untere Streckgrenze): siehe oben

Ag = Nichtproportionale Dehnung bei Höchstkraft Fm [%] (= Gleichmaßdehnung)

A = Gesamte Dehnung beim Bruch

Die Bruchdehnung At kennzeichnet die bleibende Dehnung einer Probe nach demBruch. Sie setzt sich aus der Gleichmaßdehnung und der Einschnürdehnung zusam-men. Da der Einfluss der Einschnürdehnung bei einer kurzen Probe wesentlichgrößer ist als bei einer langen Probe, muss die Messlänge L0 auf die die Bruchdeh-nung bezogen wird, festgelegt werden.

εel = elastische Dehnung; geht bei Entlastung zurück

εbl = plastische oder bleibende Dehnung; geht nach Entlastung nicht zurück.

Die tatsächliche Entlastungslinie verläuft im unteren Bereich leicht gekrümmt nachlinks, so dass εbl in Wirklichkeit etwas kleiner wird. Bei geradlinig angenommenenVerlauf spricht man von nicht proportionaler Dehnung εp, εbl < εp

εges = Gesamtdehnung = εel + εbl


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1.3.1 Abmessungen der Zugproben nach DIN EN 10 002 T1, Anhang C

Abb. 3: Maße proportionaler Proben mit rundem Querschnitt

d0 = Probendurchmesser in der Versuchslänge der Rundprobe [mm] (zul. Toleranz: ! 0,075 mm t gilt nur, wenn der Anfangsquerschnitt (S0) als Nennwert in die Berechnung einbezogen wird und nicht als aus gemessenen Maßen berechneter Wert)

L0 = Anfangsmesslänge [mm]

LC = Versuchslänge = min 55 mm

Lt = Gesamtlänge Lt > LC + 2d0 (Stäbe im Labor: 140 mm)

h = 35 mm

d1 = 12 mm

Abstand der Klemmbacken der Prüfmaschine vor Versuchsbeginn l0' = mm

L0 = Σ l1...l5 = mmL0 = Σ l1...l5 = mm

l5l4l3l2l1l5l4l3l2l1

Messlängen der Stababschnitte [mm]

d0 =d0 =

d6d5d4d3d2d1d6d5d4d3d2d1

Durchmesser [mm]

Vor dem Zugversuch

Stab Nr. 2: St 52-3Stab Nr. 1: St 37-2

Lu = Σ lu1...lu5 = mmLu = Σ lu1...lu5 = mm

lu5lu4lu3lu2lu1lu5lu4lu3lu2lu1

Messlängen der Stababschnittte [mm]

du =du =

du4du3du2du1du4du3du2du1

Durchmesser [mm]

Nach dem Zugversuch


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1.3.2 Messergebnisse des Stabes 1: St 37 - 2 Prüfdatum:

[%]Z = S0 − SuS0

$ 100 =ZBrucheinschnürung

[%]A = Lu − L0L0

$ 100 =ABruchdehnung

[mm]ΣLui = LuMesslänge nach dem Bruch

[N/mm²]Ru = Fu / Su =RuReißfestigkeit

[N/mm²]Rm = Fm / S0 =RmZugfestigkeit

[N/mm²]ReL = FeL / S0 =ReLUntere Streckgrenze

[N/mm²]ReH = FeH / S0 =ReHObere Streckgrenze

[mm²]Su = du2 $4 =Su

Kleinster Probenquerschnittnach dem Bruch

[mm²]S0 = d02 $4 =S0

Anfangsquerschnitt desZugstabes

ErgebniswertFormel und BerechnungKurzz.Benennung

Mittelwert E - Modul:

F5

F4

F3

F2

F1

E = σ / ε [N/mm²]ε = ΔL / Le [-]ΔL [mm]σ = F/ S0 [N/mm²]F [kN]E-ModulDehnungVerformungSpannungZugkraftNr.

Messwerte

Hinweis:

Zur Berechnung der Spannung und der Dehnung nehmen Sie bitte immer den Differenzbetrag zurvohergehenden Messung für die Kraft und den Verformungsweg, z.B. zur Berechnung der Spannungin Zeile F2 ist F = (F2 - F1) einzusetzen und dementsprechend auch der Unterschiedsbetrag derVerformung aus Zeile F2 zu F1 usw.

Es ist: Le = Gerätemesslänge = 50 mm


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1.3.3 Messergebnisse des Stabes 2: St 52 - 3 Prüfdatum:

[%]Z = S0 − SuS0

$ 100 =ZBrucheinschnürung

[%]At = Lu − L0L0

$ 100 =AtBruchdehnung

[mm]ΣLui = LuMesslänge nach dem Bruch

[N/mm²]Ru = Fu / Su =RuReißfestigkeit

[N/mm²]Rm = Fm / S0 =RmZugfestigkeit

[N/mm²]R0,2 = F0,2 / S0 =R0,2Technische Streckgrenze

[mm²]Su = du2 $4 =Su

Kleinster Probenquerschnittnach dem Bruch

[mm²]S0 = d02 $4 =S0

Anfangsquerschnitt desZugstabes

ErgebniswertFormel und BerechnungKurzz.Benennung

Mittelwert E - Modul:

F5

F4

F3

F2

F1

E = σ / ε [N/mm²]ε = ΔL / Le [-]ΔL [mm]σ = F/ S0 [N/mm²]F [kN]E-ModulDehnungVerformungSpannungZugkraftNr.

Messwerte

Hinweis:

Zur Berechnung der Spannung und der Dehnung nehmen Sie bitte immer den Differenzbetrag zurvohergehenden Messung für die Kraft und den Verformungsweg, z.B. zur Berechnung der Spannungin Zeile F2 ist F = (F2 - F1) einzusetzen und dementsprechend auch der Unterschiedsbetrag derVerformung aus Zeile F2 zu F1 usw.

Es ist: Le = Gerätemesslänge = 50 mm


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1 2 3 4 5

Stababschnitte

0123456789

1011121314151617181920

Verlä

nger

ung

der S

taba

bsch

nitte

[mm

]Längenänderungsdiagramm Stab 1

Ausgangslänge

Verlängerung nach dem Bruch

1 2 3 4 5

Stababschnitte

0123456789

1011121314151617181920

Verlä

nger

ung

der S

taba

bsch

nitte

[mm

]

Längenänderungsdiagramm Stab 2

1.3.4 Beurteilung der Ergebnisse

A) Erläutern Sie den Begriff "Proportionalstab"

B) Vergleichen Sie die Messergebnisse der Stäbe 1 und 2 mit

1. den vorgegebenen Festigkeits- und Verformungswerte in den Tabellen 2 und 3(Reh bzw. R0,2, Rm und A)

2. die Festigkeit der Stähle mit unterschiedlicher Stahlgüte (Vergleich St-37-2 mit St 52-3)(Reh mit R0,2 und Rm )

3. die Verformung der Stähle mit unterschiedlicher Stahlgüte (Vergleich St-37-2 mitSt 52-3) (A und Z)


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Kraft-Verformungs-Diagramm Stab 1 und 2 (dazu heften oder hier einkleben)


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2. Zugversuch mit kaltverformten Proben

2.1 Allgemeines

Der Zugversuch mit kaltverformten Proben ist prinzipiell gleich mit dem unter Punkt 1 beschriebenenZugversuch. Die Proben sind von der ursprünglichen Form gleichfalls Proportionalstäbe nachDIN 10002 aus St 37-2. Für die Prüfung werden zwei Stäbe zur Verfügung gestellt, die als Probe 3und Probe 4 benannt werden. Im Unterschied zum oben beschriebenen Versuchsablauf, wird vordem eigentlichen Zugversuch eine Kaltverformung der Stäbe durchgeführt. Die Kaltverformung wirdim einzelnen wie folgt durchgeführt:

Die Probestäbe 3 und 4 werden mit 90% der aus der Zugprüfung des Stabes 1 (St 37-2) ermitteltenHöchstkraft Fm belastet. Da Stab 1 die selbe Stahlgüte besitzt wie die Proben 3 und 4, kann die ermit-telte Höchstkraft als Grundlage für die Vorverformung zugelassen werden. Diese Kraft FK liegt bereitsoberhalb der Proportionalitätsgrenze des Stahles und bewirkt daher eine plastische Verformung derProbe. Dabei treten Gleitvorgänge im Stahlgefüge auf und damit verbunden sind Verformungen undVerspannungen der Kristallkörner. Diese Neuordnung der Kristalle bewirkt eine Verfestigung desMaterials, die sich bei einer erneuten Belastung über den elastischen Bereich hinaus als Festigkeits -steigerung bemerkbar macht. Bei der Kaltverfestigung steigt die Festigkeit auf Kosten der Zähigkeit.

Dieses Phänomen soll deutlich gemacht werden, indem

1) die Probe 3 vorgereckt und dann nach 30 Minuten bis zum Bruch belastet wird und

2) die Probe 4 vorgereckt und dann nach 28 Tagen bis zum Bruch belastet wird.

2.2 Versuchsdurchführung

2.2.1 Abmessungen der Zugproben

Die Abmessungen sind in gleicher Weise wie für die Stäbe 1 und 2 (Kap. 1: Zugversuch) zu ermittelnund in die dafür vorgesehenen Tabellen (unten) einzutragen.

2.2.2 Versuchsablauf

Die Einstellung der Belastungsgeschwindigkeit und das Einspannen der Zugproben ist wie beimZugversuch gleichermaßen durchzuführen.

Die Proben werden nach dem Einspannen stetig so weit belastet, bis 90 % der maximalen Prüfkraftdes Stabes 1 aus dem Zugversuch erreicht ist. Diese Kraft wird nun für 2 Minuten konstant gehalten(Zeit ist mit einer Stoppuhr zu messen) und die Probe danach wieder entlastet. Nach dieser Kaltver-formung ist die Probe 1 für 30 Minuten und die Probe 4 für 28 Tage zu lagern, bis sie erneut in einemZugversuch, bis zum Bruch, belastet werden.

2.3 Versuchsauswertung

Die Ausarbeitung der Kraft-Verformungs-Diagramme resp. Spannungs-Dehnungs-Diagramme hatentsprechend der Diagramme aus dem Zuversuch zu erfolgen (siehe 1.3). Darüber hinaus ist eineAuswertung der Ergebnisse der Zugversuche nach 2.2.2 hinsichtlich des laststeigernden Einflussesder durchgeführten Kaltverformungen auf die Eigenschaften der Stähle.


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2.3.1 Abmessungen der Zugproben nach DIN EN 10 002 T1, Anhang C

Abb. 3: Maße proportionaler Proben mit rundem Querschnitt

d0 = Probendurchmesser in der Versuchslänge der Rundprobe [mm] (zul. Toleranz: ! 0,075 mm t gilt nur, wenn der Anfangsquerschnitt (S0) als Nennwert in die Berechnung einbezogen wird und nicht als aus gemessenen Maßen berechneter Wert)

L0 = Anfangsmesslänge [mm]

LC = Versuchslänge = min 55 mm

Lt = Gesamtlänge Lt > LC + 2d0 (Stäbe im Labor: 140 mm)

h = 35 mm

d1 = 12 mm

Abstand der Klemmbacken der Prüfmaschine vor Versuchsbeginn l0' = mm

L0 = Σ l1...l5 = mmL0 = Σ l1...l5 = mm

l5l4l3l2l1l5l4l3l2l1

Messlängen der Stababschnitte [mm]

d0 =d0 =

d6d5d4d3d2d1d6d5d4d3d2d1

Durchmesser [mm]

Vor dem Zugversuch

Stab Nr. 4: St 37-2Stab Nr. 3: St 37-2

Lu = Σ lu1...lu5 = mmLu = Σ lu1...lu5 = mm

lu5lu4lu3lu2lu1lu5lu4lu3lu2lu1

Messlängen der Stababschnittte [mm]

du =du =

du4du3du2du1du4du3du2du1

Durchmesser [mm]

Nach dem Zugversuch


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2.3.2 Messwerte

Rk [N/mm²]Fk [kN]Reh [N/mm²]Feh [kN]L0 [mm]S0 [mm²]d0 [mm]SpannungKraftSpannungKraftMesslängeQuerschnittø

UhrzeitDatum2 Min. kalt recken,bei konstanter

StreckgrenzeAnfangs-Stab

Nr.:

1. Messdaten und Rechenwerte vor und während der Kaltreckung

S' [mm²]d' [mm]L' [mm][mm][mm][mm][mm][mm]QuerschnittøGesamt54321

EinschnürungLängendehnung der EinzelabschnitteStab

Nr.:

2. Plastische Formänderung nach der Kaltreckung

Ru [N/mm²]Fu [kN]Rm [N/mm²]Fm [kN](Minuten / Tage)spannungkraftSpannungKraft

UhrzeitDatumBruch-ZugfestigkeitProbenalterStab

Nr.:

3. Messdaten des Zugversuchs an den kaltgereckten Proben

Su [mm²]du [mm]Lu [mm][mm][mm][mm][mm][mm]QuerschnittøGesamt54321

EinschnürungLängendehnung der EinzelabschnitteStab

Nr.:

4. Endverformung nach dem Bruch

Z = So−SuSo

$ 100% = = [%]A = Lu−L0L0

$ 100% = = [%]

Z = So−SuSo

$ 100% = = [%]A = Lu−L0L0

$ 100% = = [%]

[%][%]EinschnürungBruchdehnungStab

Nr.:

5. Plastische Formänderung nach dem Bruch

Hinweis:

Alle Spannungen, mit Ausnahme der Bruchspannung, werden mit dem Ausgangsquerschnitt S0

errechnet.


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1 2 3 4 5

Stababschnitte

0123456789

1011121314151617181920

Verlä

nger

ung

der S

taba

bsch

nitte

[mm

]Längenänderungsdiagramm Stab 3

Ausgangslänge

Verlängerung nach dem Bruch

Verlängerung n. d. Kaltrecken

1 2 3 4 5

Stababschnitte

0123456789

1011121314151617181920

Verlä

nger

ung

der S

taba

bsch

nitte

[mm

]

Längenänderungsdiagramm Stab 4

2.3.3 Beurteilung der Ergebnisse

A) Was verseht man unter Zähigkeit?

B) Wie verändern sich die Stahleigenschaften durch das Kaltrecken (Kräfte und Verformung)?


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Kraft-Verformungs-Diagramm Stab 3 und 4 (dazu heften oder hier einkleben)


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Bilddokumentation

Zur Kontrolle der Versuchsergebnisse und zum Nachweis der korrekten Versuchsdurchführung isteine Bilddokumentation zu erstellen. Gestalten Sie die Bilder so, dass auf diesen möglichst deutlichdie Mess- und Versuchsergebnisse zu erkennen sind. Die Anzahl, die Bildgestaltung und die Auswahlder Bilder bleibt Ihnen überlassen. Sie sollte nur möglichst aussagekräftig sein und dieVersuchsergebnisse nachvollziehbar machen.

Stellen Sie Ihre ausgewählten Bilder zusammen und erstellen Sie einen Anhang zu diesemLaborbericht, indem Sie die Bilder nach den unten stehenden Kapiteln geordnet und beschriftet aufzusätzliche Seiten bringen.

Die Dokumentation sollte mindestens die Darstellung folgender Versuchsteile umfassen:

1. Zugversuch nach DIN EN 10 002, Teil 1

1.1 Messen der Proportionalitätsstäbe vor Versuchsbeginn

1.2 Messen des Abstandes der Spannbacken vor dem Zugversuch

1.3 Belastungs- und Dehnungsanzeige bei ca. 4 kN, 8 kN, 12 kN, 16 kN und 20 kN

1.4 Proportionalitätsstab während des Zugversuches in der Prüfmaschine

1.5 Messen der Prüflänge Lu nach dem Zugversuch

Laborübung 1. Semester Bilddokumentation Setie: 68

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