Werkstoffprüfung an Massivproben

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Daniel Petrell

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Die Werkstoffprüfung am IBF umfasst vor allem die zerstörende Werkstoffprüfung durch Zug, Druck, Biegung und Torsion. Neben der Durchführung von genormten und nicht standardisierten Versuchen erfolgt ebenfalls die Entwicklung von neuen Prüfverfahren, wie beispielsweise dem Hot-Gas-Bulgetest.

Verfügbare Versuche am IBF

  • Zugversuch mit Rundproben
  • Stauch- / Druckversuch
  • Torsionsversuch
 
 

Zugversuch an Rundproben

Rundzugprobe mit Messmarken Urheberrecht: © IBF Rundzugprobe mit Messmarken

Zur Ermittlung von Fließkurven unter Zugbelastung und Materialkennwerten bietet das Institut für Bildsame Formgebung die Durchführung von Zugversuchen an. Dabei wird die Probe unter quasistatischen Umformbedingungen auf einer Universalprüfmaschine bis zum Bruch gezogen. Während der Umformung werden mittels Kraftmessdose die Kraft und mittels Videoextensometer berührungslos die Längenänderung der Probe gemessen. Daraus lassen sich anschließend sowohl das wahre als auch das technische Spannungs-Dehnungs-Diagramm berechnen. Anhand des technischen Spannungs-Dehnungs-Diagramms können typische Kenngrößen wie Streckgrenze, Zugfestigkeit und Gleichmaßdehnung ermittelt werden.

 
 

Zylinderstauchversuch

Zylinderstauchprobe vor der Umformung (1000 °C) Urheberrecht: © IBF Zylinderstauchprobe vor der Umformung (1000 °C)

Für die Aufnahme von dynamischen Fließkurvenfeldern für die numerische Simulation von Massivumformprozessen wird am Institut für Bildsame Formgebung der isotherme Zylinderstauchversuch durchgeführt. Hierbei wird eine zylindrische Vollprobe bei dynamischen Geschwindigkeiten und variablen Temperaturen bis zu einer definierten Endhöhe gestaucht. Der Einsatz von Schmiermitteln, wie Teflon, Bornitrid, Graphit oder Schmelzgläsern gewährleistet eine nahezu reibungsfreie Umformung. Kontinuierlich gemessener Maschinenweg und Stauchkraft ermöglichen dann die Berechnung der reibungsfreien und isothermen Fließkurve. Durch die am IBF angebotene Temperaturkompensation werden zusätzlich dissipationsbedingte Einflüsse auf die Fließkurve ausgeglichen.

 
 

Torsionsversuch

Probe während des Torsionsversuchs Urheberrecht: © IBF Probe während des Torsionsversuchs

Der Torsionsversuch ermöglicht im Vergleich zu anderen Verfahren der Fließkurvenbestimmung, wie beispielsweise dem Zug- oder Stauchversuch, die Aufnahme von Fließkurven bis hin zu hohen Umformgraden. Torsionsversuche werden am Institut für Bildsame Formgebung auf dem Torsionsplastometer STD 812 durchgeführt. Als Proben kommen Rundstäbe mit 16 mm Durchmesser zum Einsatz, welche in der Umformzone eine konische Verjüngung aufweisen. Die Prüftemperatur kann in einem Bereich von Raumtemperatur bis 1500 °C gewählt werden. Auf der Anlage können Umformgrade bis 32 erreicht werden. Die Umformgeschwindigkeit kann innerhalb des Intervalls 0,001 bis 9 s-1 geregelt werden. Alternativ können die Proben auch drehwinkel- oder drehmomentgesteuert tordiert werden.