Druckversuch

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, also $ 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 $

Bei Stählen wird ein Durchmesser von 10 bis 30 mm verwendet, das Verhältnis muss 1,5 betragen ($ {\frac {h_{0}}{d_{0}}}=1{,}5 $). Bei Baustoffen kommen würfelförmige Proben zum Einsatz.

Kraftversuch

Beim Kraftversuch werden die Proben (Querschnitt S₀) 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 ε_dt erreicht ist. Die dabei aufgebrachte Kraft wird ermittelt und die Druckfestigkeit σ_dB in N/mm² bestimmt: $ \sigma _{dB}={\frac {F_{B}}{S_{0}}} $

Ist bei einem verformbaren Werkstoff eine Stauchung von 50 % ($ \epsilon _{dt}={\frac {\Delta L}{L_{0}}}=50\% $) eingetreten, wird der Versuch abgebrochen. Die Festigkeit wird dann mit $ \sigma _{d50}={\frac {F_{50}}{S_{0}}} $ angegeben. Bei Baustoffen und Holz wird meistens σ_d10 bestimmt.

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 σ_dF genannt und entspricht der Streckgrenze im Zugversuch. Weist die Kurve diese Unstetigkeit nicht auf, so kann bei Bedarf die technische Stauchgrenze σ_0,2 bestimmt werden. Die umgekehrte Kraftrichtung zum Zugversuch darf über prinzipielle Unterschiede nicht hinwegtäuschen. 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 Einschnürung im Zugversuch analoge Ausbauchung vor. Die Verformungsbehinderung setzt sich kegelförmig ins Probeninnere fort, weshalb nur ein Teil des Probenvolumens plastisch verformt wird.

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 auch 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. Somit wird ein „Ausbauchen“ der Probe nahezu verhindert. Dadurch ist es möglich, die wahre Druckspannung während des Versuchs zu messen, da die Kontaktflächen der Probe sich fast ungehindert vergrößern können.

Weblinks

• Diplomarbeit S.43 (PDF-Datei; 7,18MB)
• Druckprüfung von Polystyrolproben Youtube Video: vollautomatische Druck- und Biegeversuche - full automated pressure- and bending tests