Prüfung von Blechen und Bändern

Unter Bändern versteht man Stahl- und Nichteisenmetallerzeugnisse, die zu Bunden (Coils) aufgerollt sind; z. B. das Warmband, welches als Vormaterial für kaltgewalzte Bleche dient.

Warmband wird bis ca. 15 mm Dicke und in Breiten von bis zu ca. 2200 mm hergestellt. Bandbleche sind aus Warmbreitband geschnittene Bleche mit bis zu ca. 15 mm Dicke und bis zu ca. 2000 mm Breite.
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Zugversuche

Zugversuche an Blechen und Bändern werden überwiegend nach der internationalen Norm ISO 6892-1 sowie der amerikanischen Norm ASTM E 8 durchgeführt. Daneben gibt es eine Reihe nationaler Normen, die sich in den letzten Jahren immer mehr der internationalen ISO 6892-1 angeglichen haben. Für Europa ist die wortgleiche EN ISO 6892-1 gültig, die alle EU Mitgliedsstaaten verpflichtend als nationale Normen übernehmen müssen (z. B. als DIN EN ISO 6892-1). Die charakteristischen Kennwerte, die in diesen Normen definiert und in ihrer Bestimmungsmethode beschrieben sind, sind im Endergebnis miteinander vergleichbar. Wichtige Kennwerte zur Charakterisierung von Werkstoffen sind die Streckgrenze, die Dehngrenze, die maximale Festigkeit sowie die Dehnung bei maximaler Kraft bzw. maximaler Spannung sowie die Bruchdehnung. Diese Kennwerte sind Grundlage für Konstrukteure und somit wichtige Kriterien für die Abnahme der Produkte im Kunden-Lieferanten-Verhältnis. 

Breites Spektrum an Material-Prüfmaschinen

Für die Ermittlung der Kennwerte aus dem Zugversuch bietet Zwick ein breites Spektrum von statischen Material-Prüfmaschinen an, mit denen die Prüfungen unter großen Kräften sehr präzise durchgeführt werden können. Für Längen- und Breitenänderungsaufnehmer hat Zwick ein umfangreiches Portfolio, aus dem je nach Kundenwunsch und Rahmenbedingung die optimale Kombination gewählt werden kann, z. B. ein inkrementaler Längenänderungsaufnehmer vom Typ makroXtens in Kombination mit einem optischen Breitenänderungsaufnehmer. Diese Kombination zeichnet sich durch hohe Robustheit und einen hohen Automatisierungsgrad sowie einfaches Probenhandling aus. Der makroXtens misst die Längenänderung bis zum Bruch. Die mechanische Ausführung der Messschneidenhalterungen verhindert eine Beeinträchtigung des Messsystems durch die schlagartige Entspannung der Probe bei Bruch. Mit optionaler Bruchlagenerkennung misst auch der optische Breitenänderungsaufnehmer bis zum Bruch die Breitenänderung entlang der Probe und macht somit die Klassifikation der Bruchlage sehr präzise möglich. 

Bestimmung des r- und n-Werts

Zur Charakterisierung von Umformeigenschaften werden im Zugversuch häufig auch die r- und n-Werte bestimmt; der n-Wert beschreibt die Verfestigung – Anstieg der Spannung – während der plastischen Verformung bis zur Gleichmaßdehnung. Der r-Wert beschreibt die senkrechte Anisotropie. Der n-Wert wird aus den Zugspannungsdaten und Dehnungswerten ermittelt. Für den r-Wert wird die Breitenänderung der Zugprobe zusätzlich und parallel gemessen. Die Zugproben werden dem Band oder Blech so entnommen, dass sie in bestimmten Winkeln zur Walzrichtung liegen. Denn der r-Wert ist u. a. von der Walzrichtung abhängig; dies kann bei Verwendung des Bleches zur Herstellung von Bauteilen durch Massivumformung von besonderer Bedeutung sein. Bei der Zugprüfung bleibt die Blechdicke in aller Regel als Probendicke erhalten, damit durch Oberflächenbearbeitungen keine Veränderungen des Werkstoffes herbeigeführt werden. Die parallele Länge wird durch Fräsen oder Stanzen nebst Nachbearbeitung so hergestellt, dass bei diesem Bearbeitungsprozess keine Veränderungen des Werkstoffes induziert werden. 

 Zwei-Achsen-Zugversuch

Eine Besonderheit ist der Zwei-Achsen-Zugversuch. Mit ihm werden weitere Verformungseigenschaften des Werkstoffes bestimmt. Dieser Versuch wird überwiegend in der Forschung und Entwicklung eingesetzt, weil man mit ihm definierte Spannungswerte im Kreuzungspunkt der Probe einstellen und untersuchen kann. Zwick bietet drei unterschiedliche Modelle der bi-axialen Prüfmaschinen. Die Dehnungsmessung erfolgt in den meisten Fällen berührungslos optisch. Hier bietet Zwick verschiedene standardisierte Lösungen an. 

Härteprüfung

Härteprüfungen an Blech und Band werden hauptsächlich zur Charakterisierung der allgemeinen Oberflächenhärte und bei metallographischen Untersuchungen durchgeführt. Je nach Fragestellung kommen Härteprüfverfahren nach ISO 6506-1  (Brinellverfahren), ISO 6507-1 (Vickersverfahren), ISO 6508-1 (Rockwellverfahren) sowie nach ASTM E 10 (Brinellverfahren), ASTM E 384 (Vickers- und Knoopverfahren) und ASTM E 18 (Rockwellverfahren) zum Einsatz. Daneben werden für bestimmte Anwendungsbereiche weitere Verfahren oder Vorschriften angewandt (z. B. für Anwendungsbereiche in der Luft- und Raumfahrt die europäische Norm EN 2002-7).
Härteprüfungen werden aber auch für die Schweißnahtprüfung an Blechen und Bändern eingesetzt, wenn hieraus größere Konstruktionen zusammengeschweißt werden. Markante Beispiele hierfür sind der Schiffsbau, die Offshore Anlagen und der Rohrleitungsbau für Öl- und Gastransporte (Pipelines).

Die Normenreihe DIN EN ISO 9015 legt die Art der Prüfungen fest. In der Regel werden Härteprüfungen nach Vickers HV5 oder HV10 (mit Prüfkräften von 49 N oder 98 N) durchgeführt. Da bei der Schweißnahtprüfung im Grundmaterial, in der Wärmeeinflusszone sowie im Schweißgut selbst die Härte geprüft und überwacht werden muss, sind an den Querschnitten und Querschliffen einer Schweißnaht eine Vielzahl von Härteeindrücken nötig. Für diese Art der Prüfungen werden sehr häufig automatisierte Härteprüfmaschinen eingesetzt, die mit programmierbaren Abläufen Härteeindrücke automatisch an vorbestimmte Positionen setzen und anschließend auch automatisch vermessen.

Das Zwick Produktportfolio stellt für alle Verfahren Härteprüfmaschinen und –geräte zur Verfügung. Speziell für die Schweißnahtprüfung kommen vollautomatische Systeme zum Einsatz, die hunderte von Härteprüfungen ohne manuelle Eingriffe eines Bedieners selbstständig und zeitoptimiert durchführen können. Die Zwick Härteprüfmaschinen und –geräte erfüllen die gängigen internationalen Normen und können auch nach den entsprechenden internationalen Normen kalibriert werden. Zwick ist für die Kalibrierung von Härteprüfmaschinen als Kalibrierlabor durch die DAkkS akkreditiert.
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Biegeversuche

Der 3-Punkt-Biegeversuch dient neben der Kennwertermittlung von Biegeeigenschaften auch der visuellen Beurteilung der Biegekante. Insbesondere das Verhalten von Schweißnähten wird im Biegeversuch visuell begutachtet. Mit verschiedenen Optionen für Biegeprüfeinrichtungen und Anpassung an vorhandene Probenhalter löst Zwick diese Aufgabenstellung.

Zugversuche unter erhöhter Temperatur

In Anwendungen wie Motorenbau, Kraftwerksbau, Triebwerken und chemischen Anlagen ist das Werkstoffverhalten unter erhöhter Temperatur bis ca. 1.200 °C von entscheidender Bedeutung. Hierfür werden vor allem Zugversuche, aber auch Biegeversuche unter erhöhter Temperatur durchgeführt. Zwick bietet für diese Prüfungen Komplettlösungen an. Diese bestehen aus Öfen mit Temperaturregelung, Probenhaltergestänge, Hochtemperaturdehnungsmessung und weiterem notwendigen Zubehör für die Integration in Zwick Prüfmaschinen.
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Weltweiter Partner für sichere Prüfergebnisse - SAPA setzt auf Zwick Prüftechnik

Der norwegische SAPA Konzern ist Weltmarktführer für Aluminiumlösungen. Die stranggepressten Aluminiumprofile werden in zahlreichen Branchen eingesetzt. SAPA hat sich als weltweiten Partner für die Materialprüfung für Zwick entschieden und setzt zukünftig an rund 40 Standorten weltweit Prüfmaschinen des Herstellers aus Ulm ein.
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