⚙️ Zugversuch von Stahl
Kurz gefasst
Statischer Zugversuch metallischer Werkstoffe bei Raumtemperatur. Bestimmung von Streckgrenze, Zugfestigkeit und Bruchdehnung. Die Prüfung erfolgt nach PN-EN ISO 6892-1:2020; Kraftbereich der Maschine: 50–600 kN (typisch für Stahlprüfung). Das Verfahren umfasst 11 Schritte (insgesamt rund 56 Min.–1 Std. 33 Min.); eingesetzt wird sie unter anderem für: Qualifizierung von Baustahl in Güteklassen (S235, S355, S460), Werksatteste — Abnahmeprüfzeugnisse 3.1/3.2 gem. PN-EN 10204, Qualitätskontrolle von Bewehrungsstäben (PN-EN 10080).
Auf einen Blick
- Norm: PN-EN ISO 6892-1:2020
- Kategorie: Bauwesen
- Verfahrensschritte: 11
- Gesamtdauer der Schritte: 56 Min.–1 Std. 33 Min.
- Prüftemperatur: 10–35°C (Raumtemperatur)
- Dehngeschwindigkeit (Verf. A2): 0,00007 s⁻¹ (bis Re) → 0,00025 s⁻¹ (nach Re)
- Extensometerklasse: Klasse 1 gem. ISO 9513 (Genauigkeit ±1 µm)
Übersicht
Der statische Zugversuch ist die wichtigste und am häufigsten durchgeführte Methode zur Prüfung mechanischer Eigenschaften von Metallen. Er besteht in der einachsigen Zugbeanspruchung einer Probe mit genormten Abmessungen bei konstanter Dehngeschwindigkeit bis zum Bruch. Aus der aufgezeichneten Kraft-Verlängerungs-Kurve werden Schlüsselparameter bestimmt: Streckgrenze (Re oder Rp0,2), Zugfestigkeit (Rm), Bruchdehnung (A) und Brucheinschnürung (Z).
Die Norm PN-EN ISO 6892-1 legt das Prüfverfahren bei Raumtemperatur (10–35°C) fest und definiert drei Geschwindigkeitssteuerungsverfahren: A1 (mit Rückkopplungsschleife auf Dehngeschwindigkeit), A2 (mit konstanter Traversengeschwindigkeit) und B (mit konstanter Spannungsrate im elastischen Bereich). Verfahren A wird als präziser und reproduzierbarer empfohlen.
Die Ergebnisse des Zugversuchs bilden die Grundlage für die Qualifizierung von Stahl in entsprechende Güteklassen (z. B. S235, S355 gem. PN-EN 10025) und die Bewertung der Materialeignung für spezifische Konstruktionsanwendungen. Die Prüfung ist in Werksattesten (Abnahmeprüfzeugnisse 3.1 und 3.2 gem. PN-EN 10204) und bei der Qualitätskontrolle von Bewehrungsstäben (PN-EN 10080), Schrauben, Blechen und Rohren verpflichtend.
Proben können flach (aus Blechen) oder rund (aus Stäben) sein, mit genormten Abmessungen je nach Produkt. Am häufigsten werden proportionale Proben mit Messlänge L₀ = 5,65√S₀ (kurz) oder L₀ = 11,3√S₀ (lang) verwendet.
Prinzip der Methode
Eine Metallprobe mit genormten Abmessungen wird in den Backen einer Prüfmaschine eingespannt und einachsiger Zugbeanspruchung bei kontrollierter Dehngeschwindigkeit ausgesetzt. Die Maschine zeichnet kontinuierlich Kraft (Kraftmessdose) und Verlängerung (Extensometer) auf und erzeugt eine Zugkurve σ-ε. Aus der Kurve werden bestimmt: obere und untere Streckgrenze (ReH, ReL) oder 0,2%-Dehngrenze Rp0,2 (bei 0,2% bleibender Dehnung), Zugfestigkeit Rm (maximale Spannung), Bruchdehnung A (prozentuale Änderung der Messlänge nach Bruch) und Brucheinschnürung Z (prozentuale Änderung der Querschnittsfläche an der Bruchstelle).
Anwendungen
- Qualifizierung von Baustahl in Güteklassen (S235, S355, S460)
- Werksatteste — Abnahmeprüfzeugnisse 3.1/3.2 gem. PN-EN 10204
- Qualitätskontrolle von Bewehrungsstäben (PN-EN 10080)
- Prüfung von Schrauben, Muttern und Stahlverbindern
- Abnahmekontrolle von Blechen, Rohren, Profilen
- Qualifizierung von Schweißverfahren (Proben aus Schweißverbindungen)
- Forschung und Entwicklung neuer Legierungen
- Schadensanalyse — Untersuchung von Riss- und Versagensursachen
Schlüsselparameter
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Prüftemperatur | 10–35°C (Raumtemperatur) |
| Dehngeschwindigkeit (Verf. A2) | 0,00007 s⁻¹ (bis Re) → 0,00025 s⁻¹ (nach Re) |
| Extensometerklasse | Klasse 1 gem. ISO 9513 (Genauigkeit ±1 µm) |
| Messlänge L₀ | 5,65√S₀ (kurz) oder 11,3√S₀ (lang) |
| Kraftbereich der Maschine | 50–600 kN (typisch für Stahlprüfung) |
| Rm-Wiederholbarkeit | ±1% (innerhalb desselben Materials) |
Norm
- Normnummer
- PN-EN ISO 6892-1:2020
- Titel (PL)
- Metale — Próba rozciągania — Część 1: Metoda badania w temperaturze pokojowej
- Title (EN)
- Metallic materials — Tensile testing — Part 1: Method of test at room temperature
Schritt-für-Schritt-Verfahren
-
Probenvorbereitung
Probe aus Produkt gem. Produktnorm entnehmen. Spanend auf genormte Abmessungen bearbeiten. Messlängenmarken L₀ aufbringen.
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Probenabmessungsmessung
Breite und Dicke (flache Probe) oder Durchmesser (rund) an 3 Stellen messen. Querschnittsfläche S₀ berechnen.
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Probeneinspannung
Probe in Prüfmaschinenbacken einspannen. Achsialität sicherstellen (keine Exzentrizität). Extensometer anbringen.
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Prüfparametereinstellung
Geschwindigkeitssteuerungsverfahren wählen (A1, A2 oder B). Dehngeschwindigkeit einstellen: 0,00007 s⁻¹ bis Streckgrenze, dann 0,00025 s⁻¹.
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Vorlastaufbringung
Kleine Vorlast aufbringen (max. 5% des erwarteten Re) zur Beseitigung von Spiel in den Einspannungen.
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Zugbeanspruchung — elastischer Bereich
Zugbeanspruchung mit konstanter Dehngeschwindigkeit beginnen. Kraft und Verlängerung aufzeichnen. Aufgezeichnete σ-ε-Kurve beobachten.
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Übergang durch Streckgrenze
Fließplateau beobachten (ReH/ReL) oder Rp0,2 aus Kurve bestimmen. Nach Streckgrenze Geschwindigkeit auf 0,00025 s⁻¹ erhöhen.
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Zugbeanspruchung bis Bruch
Bis zum Probenbruch fortsetzen. Maximale Kraft (→ Rm) und Kraft beim Bruch aufzeichnen.
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Bruchdehnungsmessung
Beide Probenteile zusammenfügen. Endlänge Lu messen. Berechnen: A = (Lu - L₀)/L₀ × 100%.
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Brucheinschnürungsmessung
Querschnittsabmessungen an Bruchstelle messen. Berechnen: Z = (S₀ - Su)/S₀ × 100%.
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Berechnungen und Bericht
Re (oder Rp0,2), Rm, A, Z berechnen. Mit Produktnormanforderungen vergleichen. Bericht mit Zugdiagramm erstellen.
Erforderliche Geräte und Apparatur
| Gerät | Beispiel | Richtpreis |
|---|---|---|
| Universalprüfmaschine (Zugprüfmaschine) | ZwickRoell Z100/Z250, Instron 5985/8802, MTS Criterion C45 | 150 000–600 000 PLN |
| Kontakt-Extensometer | ZwickRoell makroXtens, Instron 2630-series, MTS 634 | 15 000–50 000 PLN |
| Einspannungen und Probenhalter | Keilförmig hydraulisch oder mechanisch, an Probenquerschnitt angepasst | 5 000–25 000 PLN/Set |
| Messschieber / Mikrometer | Mitutoyo 293-240, Genauigkeit 0,001 mm — zur Messung der Probenabmessungen | 200–2 000 PLN |
| Prüfsoftware | ZwickRoell testXpert III, Instron Bluehill Universal | 10 000–40 000 PLN |
Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien
| Reagenz | CAS | Details |
|---|---|---|
| Genormte Proben | — | Proportionale flache oder runde Proben, spanend bearbeitet gem. PN-EN ISO 6892-1 Anhang B |
| Referenzmaterial (CRM) | — | Zertifiziertes Referenzmaterial zur Maschinenverifizierung (z. B. Stahl mit bekanntem Rm) |
| Markierungsmedium | — | Reißnadel oder Marker zum Aufbringen der Messlängenmarken L₀ |
Arbeitsschutz und Sicherheit
- Prüfmaschine — Quetschgefahr durch hydraulische Backen, Schutzhauben verwenden
- Probenbruch — elastische Energie, Fragmentauswurfrisiko, Schutzschild verwenden
- Probenbearbeitung — scharfe Metallkanten, Schutzhandschuhe
- Lärm beim Bruch — Gehörschutz bei großen Querschnitten verwenden
- Schutzbrille während gesamter Prüfung verpflichtend
Häufige Fragen
Welche Norm beschreibt diese Prüfung?
Die Prüfung erfolgt nach PN-EN ISO 6892-1:2020 — „Metallic materials — Tensile testing — Part 1: Method of test at room temperature“.
Wie funktioniert diese Methode?
Eine Metallprobe mit genormten Abmessungen wird in den Backen einer Prüfmaschine eingespannt und einachsiger Zugbeanspruchung bei kontrollierter Dehngeschwindigkeit ausgesetzt. Die Maschine zeichnet kontinuierlich Kraft (Kraftmessdose) und Verlängerung (Extensometer) auf und erzeugt eine Zugkurve σ-ε.
Wie groß sind Messbereich und Genauigkeit?
Prüftemperatur: 10–35°C (Raumtemperatur); Dehngeschwindigkeit (Verf. A2): 0,00007 s⁻¹ (bis Re) → 0,00025 s⁻¹ (nach Re); Extensometerklasse: Klasse 1 gem. ISO 9513 (Genauigkeit ±1 µm); Messlänge L₀: 5,65√S₀ (kurz) oder 11,3√S₀ (lang).
Wie lange dauert die Prüfung?
Die für die einzelnen Schritte angegebenen Zeiten ergeben zusammen rund 56 Min.–1 Std. 33 Min. Das Verfahren umfasst 11 Schritte.
Welche Geräte werden benötigt?
Universalprüfmaschine (Zugprüfmaschine), Kontakt-Extensometer, Einspannungen und Probenhalter, Messschieber / Mikrometer, Prüfsoftware. Richtpreis für das Kerngerät (Universalprüfmaschine (Zugprüfmaschine)): 150 000–600 000 PLN.
Wo wird diese Prüfung eingesetzt?
Qualifizierung von Baustahl in Güteklassen (S235, S355, S460); Werksatteste — Abnahmeprüfzeugnisse 3.1/3.2 gem. PN-EN 10204; Qualitätskontrolle von Bewehrungsstäben (PN-EN 10080); Prüfung von Schrauben, Muttern und Stahlverbindern; Abnahmekontrolle von Blechen, Rohren, Profilen; Qualifizierung von Schweißverfahren (Proben aus Schweißverbindungen); Forschung und Entwicklung neuer Legierungen; Schadensanalyse — Untersuchung von Riss- und Versagensursachen.
Welche Sicherheitsmaßnahmen gelten?
Prüfmaschine — Quetschgefahr durch hydraulische Backen, Schutzhauben verwenden; Probenbruch — elastische Energie, Fragmentauswurfrisiko, Schutzschild verwenden; Probenbearbeitung — scharfe Metallkanten, Schutzhandschuhe; Lärm beim Bruch — Gehörschutz bei großen Querschnitten verwenden; Schutzbrille während gesamter Prüfung verpflichtend.
Welches Labor führt diese Prüfung durch?
Die Prüfung führen nach ISO/IEC 17025 akkreditierte Labore durch. Auf LabCoda finden Sie sie über die Normnummer PN-EN ISO 6892-1.