Metalldehnungsprüfung: Tipps zur Verbesserung der Genauigkeit | MachineMFG

Metalldehnungsprüfung: Tipps zur Verbesserung der Genauigkeit

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Die Dehnung und Verkleinerung der Fläche von metallischen Werkstoffen kann spezifische Erkenntnisse über die Eigenschaften der Werkstoffe liefern.

Dehnung ist ein weit gefasster Begriff, der verschiedene Parameter umfasst, z. B. die Gesamtdehnung bei maximaler Kraft (gleichmäßige Dehnung), die Dehnung nach dem Bruch, die Streckgrenzendehnung, die plastische Dehnung bei maximaler Kraft, die Gesamtbruchdehnung, usw. Jeder dieser Parameter spiegelt unterschiedliche Materialeigenschaften wider.

Die Dehnung nach dem Bruch berücksichtigt beispielsweise das gleichmäßige plastische Verformungsvermögen und das lokale Verformungsvermögen (Einschnürung) von metallische Werkstoffewährend die Gesamtdehnung bei maximaler Kraft (gleichmäßige Dehnung) die gleichmäßige plastische Verformungsfähigkeit von Metallwerkstoffen mit Verfestigungseigenschaften genauer widerspiegelt als die Dehnung nach dem Bruch.

Daher wird die Dehnung häufig als entscheidender Index zur Messung der mechanische Eigenschaften von Metall Materialien.

In diesem Artikel werden die wichtigsten Aspekte der Verwendung gängiger Längenänderungsaufnehmer bei der Prüfung der Zugeigenschaften erläutert. Er hebt die Unterschiede und Auswirkungen der verschiedenen Instrumente während des Prüfverfahrens hervor und untersucht die Methoden zur Verbesserung der Präzision der Metalldehnungsprüfung unter Einhaltung der Präzisionsanforderungen der Norm für die Prüfergebnisse.

1. Prüfgenauigkeit der Dehnung

Die Dehnung ist ein üblicher Prüfgegenstand für metallische Werkstoffe in unabhängigen Prüfstellen. Der Zugversuch für metallische Werkstoffe wird mit einer mikrocomputergesteuerten Universalprüfmaschine durchgeführt. Die Dehnung von Werkstoffen wird durch Messung der bleibenden Verformung des Werkstoffs beim Bruch bestimmt.

Es gibt jedoch mehrere Methoden zur Messung der Verformung.

Um die Genauigkeit des Prüfverfahrens zu gewährleisten und korrekte Prüfergebnisse zu erhalten, sollten die folgenden Aspekte beachtet werden.

1. Wählen Sie je nach Art der geprüften Materialien die geeignete Prüfmethode aus.

Die zu prüfenden Materialien lassen sich grob in Metalle und Nichtmetalle unterteilen, und die Bedingungen, die diese Materialien während des Zugprozesses erzeugen, sind unterschiedlich.

Während einige Nichtmetallische Werkstoffe eine gute Zähigkeit aufweisen und während des Bruchs nur minimale Schwingungen erzeugen, wodurch die Verwendung eines Einspannaufnehmers zur Gewährleistung der Prüfgenauigkeit möglich ist, erzeugen einige metallische Werkstoffe beim Bruch erhebliche Schwingungen. Diese Schwingungen können zu einer unkontrollierbaren Verschiebung des eingespannten Aufnehmers führen, was Ungenauigkeiten in den Prüfergebnissen zur Folge hat.

Um die Dehnung nach dem Bruch von Metallwerkstoffen zu messen, werden die gebrochenen Proben zusammengefügt und die endgültige Verformung mit einem Messschieber gemessen. Aufgrund des unregelmäßigen Verformungsprozesses bei Metallbrüchen können jedoch Spleißlücken auftreten, was zu einem Näherungswert führt, der der tatsächlichen Verformung nahe kommt.

Die Vernachlässigung des Einflusses von unregelmäßigen Verformungen und Spleißlücken kann die Prüfgenauigkeit erheblich beeinträchtigen. Außerdem kann der Vermesser aufgrund der begrenzten Auflösung des menschlichen Auges möglicherweise nicht die genaue Positionierung des Messschiebers und des Referenzpunktes garantieren, und die Bruchstelle wird die Prüfgenauigkeit erheblich beeinträchtigen.

Daher ist die Genauigkeit der Dehnung nach Bruchprüfungen in der Regel weitaus geringer als die des Messschiebers. Die Labors verwenden in der Regel einen Messschieber mit einer Genauigkeit von 0,02 mm, um Messfehler zu minimieren.

Andere Parameter, wie Streckgrenze, maximale Kraft, Gesamtdehnung usw., können mit einem Spannen Extensometer.

2. Wählen Sie den geeigneten Aufnehmer aus.

Bei der Prüfung der mechanischen Eigenschaften von Metallwerkstoffen werden häufig Dehnungsaufnehmer zur Messung der Materialverformung eingesetzt.

Derzeit gibt es drei gängige Arten von Längenänderungsaufnehmern: mechanische, optische und elektromagnetische. Von diesen sind die mechanischen Längenänderungsaufnehmer am weitesten verbreitet und können weiter in große Verformungs-, Metall- und vollautomatische Längenänderungsaufnehmer unterteilt werden.

Um die Verformung zu messen, müssen diese Aufnehmer an der Oberfläche der Probe festgeklemmt werden. Metall-Längenänderungsaufnehmer benötigen ein Gummiband zum Anbringen und Befestigen, und die folgenden drei Punkte sollten beachtet werden:

Erstens sollte das Gummiband eine mäßige Elastizität aufweisen und vor der Verwendung auf etwa 80% seiner maximalen Länge oder etwa das Vierfache seiner ursprünglichen Länge gedehnt werden.

Zweitens sollte die Wicklung gerade sein, und die resultierende Kraft der Wicklung muss senkrecht zur Probe und in einer geraden Linie mit der Messerschneide verlaufen. Andernfalls gibt es eine Kraftkomponente, die am Extensometerarm zieht und eine unerwartete Drehung verursacht, was sich direkt auf die Richtung der Prüfkurve auswirkt.

Drittens: Der Messabstand sollte genau sein. Bei der Montage ist darauf zu achten, daß die beiden Arme des Längenänderungsaufnehmers ohne Druck zur Stellstange geöffnet sind, so daß ein Spalt von etwa 1 mm bleibt.

Im Allgemeinen sind Dehnungsaufnehmer für große Verformungen speziell für nicht-metallische Materialien mit großer Elastizität, wie z. B. Gummi, konzipiert. Diese Dehnungsaufnehmer können Verformungen von bis zu 80 cm mit einer Genauigkeit von 0,008 mm messen.

Die maximale Verformung, die mit Metallextensometern gemessen werden kann, beträgt in der Regel 25 mm bei einer Prüfgenauigkeit von 1,5 μm.

Diese beiden Arten von Längenänderungsaufnehmern werden derzeit am häufigsten verwendet, da sie sehr kostengünstig sind und ein breites Anwendungsspektrum haben.

Sie haben jedoch auch gewisse Einschränkungen:

  • Der Bereich und die Meßlänge des Metall-Längenänderungsaufnehmers sind schlecht einstellbar, so daß seine Verwendung auf einen kleinen Bereich oder eine bestimmte Meßlänge beschränkt ist. Der Meßbereich des Aufnehmers ist relativ fest.
  • Der Bruch der Probe muss vor der Messung der Dehnung, die nicht direkt gemessen werden kann, entfernt werden.
  • Wenn der Aufnehmer nicht fest mit der geprüften Probe verbunden ist, kann er verrutschen.
  • Der Längenänderungsaufnehmer kann Schwierigkeiten haben, sich an spezielle Prüfumgebungen anzupassen, z. B. bei der Messung der Probenverformung in einer Messbox.
  • Der Extensometer für große Verformungen hat zwar einen großen Messbereich, seine Messgenauigkeit ist jedoch relativ gering. Während der Prüfung kann es bei Änderungen der Probendicke zu einem leichten Gleiten kommen.

3. Die oben genannten Probleme bei der Verwendung mechanischer Längenänderungsaufnehmer können durch die Verwendung von Gitteraufnehmern vermieden werden.

Der Gitterdehnungsaufnehmer zeichnet sich durch eine schnelle, hochauflösende Genauigkeit von bis zu 1 μm aus. Er gilt derzeit als das beste Instrument zur Messung der Dehnung.

Der relativ hohe Preis solcher Aufnehmer bedeutet jedoch, dass sie in der Regel nicht zur Standardausrüstung allgemeiner Messgeräte gehören.

2. Ergebnisse des Dehnungstests

Der Längenänderungsaufnehmer ist ein grundlegendes Gerät zur Messung der axialen und radialen Verformung zwischen Messlängen von Proben.

Typische Parameter, die mit einem Dehnungsmesser gemessen werden, sind u. a. Dehnung, Poissonzahl, Verfestigungsindex und plastisches Dehnungsverhältnis.

Durch den Einsatz geeigneter Werkzeuge und Methoden während des Messvorgangs können Messfehler minimiert werden. Es ist wichtig, nicht nur auf die Genauigkeit der Prüfgeräte zu achten, sondern auch standardisierte Prüfverfahren während des eigentlichen Prüfprozesses anzuwenden.

Abb. 1: Aussehen von zwei Arten üblicher Längenänderungsaufnehmer

Gegenwärtig werden in den Labors üblicherweise zwei Arten von Längenänderungsaufnehmern verwendet: Aufnehmer für große Verformungen und Metall-Längenänderungsaufnehmer, wie in Abb. 1 dargestellt.

Die Metall-Längenänderungsaufnehmer haben eine Messlänge (ursprüngliche Messlänge) von 25, 50 und 100 mm und können eine Verformung von 10 mm ertragen.

Bei der Messung der Dehnung nach einem Metallbruch ist es nicht ratsam, einen Dehnungsaufnehmer zu verwenden, da der Bruch starke Vibrationen erzeugt, die die Genauigkeit des Aufnehmers beeinträchtigen können. Dehnungsaufnehmer sollten nur zur Messung der Dehnung vor dem Bruch verwendet werden, z. B. zur Messung der Streckgrenzendehnung.

Der Extensometer für große Verformungen hat eine maximale Verformung von 80 cm, und die ursprüngliche Messlänge kann je nach Bedarf angepasst werden. Dieser Typ ist ideal für die Messung der Dehnung von Kunststoffen, Gummi und Bändern. Dünne Proben, wie z. B. Plastikfolie, sind jedoch aufgrund des Eigengewichts des Aufnehmers, der die Probe beim Einspannen beschädigen kann, nicht geeignet.

Die manuelle Messung mit einem Messschieber hat eine Genauigkeit von 0,02 mm, während die Genauigkeit der Extensometermessung 0,0015 mm beträgt, was mehr als zehnmal höher ist.

In GB/T 228.1-2010 müssen die Prüfergebnisse jedoch für die Streckgrenzendehnung auf 0,1% und für andere Dehnungen, einschließlich der Bruchdehnung, auf 0,5% gerundet werden. Die Endergebnisse beider Methoden sind nach der Abrundung nahezu identisch.

Es ist also offensichtlich, daß die Genauigkeit des Extensometers die Prüfgenauigkeit beeinflußt, wenn das Gerät die erforderlichen Anforderungen erfüllt.

3. Schlussfolgerung

(1) Gegenwärtig sind immer mehr Dehnungsmessgeräte auf dem Markt, und ihre Genauigkeit wird immer besser.

Allerdings hat jeder Extensometer seine eigenen Grenzen und Verwendungszwecke, die ganz offensichtlich sind.

Daher ist es wichtig, die messtechnischen Eigenschaften des bei der Prüfung verwendeten Extensometers zu verstehen, seine Vorteile sinnvoll zu nutzen, seine Grenzen zu vermeiden und geeignete Messgeräte für die verschiedenen Prüfgegenstände auszuwählen.

(2) Der Dehnungsaufnehmer hat einen erheblichen Einfluss auf die Messergebnisse der Metalldehnung. Es ist jedoch nicht der Aufnehmer mit hoher Genauigkeit, der präzise Prüfergebnisse garantieren kann.

Um genaue Testergebnisse zu erhalten, ist es notwendig, geeignete Messgeräte auf der Grundlage verschiedener Testmaterialien auszuwählen.

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