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Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über Zugfestigkeitsprüfgeräte sowie ihre Anwendungen und Funktionsweisen. Werfen Sie auch einen Blick auf die Liste der 4 Hersteller von Zugfestigkeitsprüfgeräte und deren Firmenranking.
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Ein Zugfestigkeitsprüfgerät ist ein Gerät, das die Veränderung einer Probe misst, wenn eine Zugbelastung auf sie ausgeübt wird.
Die Zugkraft erzeugt Spannung und Dehnung. Aus dem Verhältnis zwischen Spannung und Dehnung lassen sich Zugspannung, Zugdehnung, Elastizitätsmodul und Poissonzahl berechnen. Die aus der Zugprüfung gewonnenen Parameter werden als mechanische Eigenschaften bezeichnet und spielen eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Festigkeit und Haltbarkeit von Formteilen.
Zugfestigkeitsprüfgeräte werden hauptsächlich zur Überprüfung der mechanischen Eigenschaften eingesetzt. Sie werden zur Prüfung einer Vielzahl von Materialien eingesetzt, darunter Metalle, Kunststoffe, Gummi und Textilien, und sind eine der wichtigsten Prüfungen für die Leistungs- und Qualitätskontrolle.
Zugprüfungen können auch zur Beurteilung der Festigkeit und anderer Eigenschaften von biologischem Gewebe wie Muskeln, Knochen und Haut verwendet werden. Das Prüfgerät wird auch zur Bewertung von Materialien für medizinische Geräte wie künstliche Gelenke, künstliche Herzklappen und Drainagen verwendet.
In einem Zugfestigkeitsprüfgerät wird eine Zugbelastung auf eine Probe ausgeübt und das Ergebnis gemessen, bis das Material bricht. Durch Aufzeichnung der Spannungs-Dehnungs-Kurve lassen sich die Proportionalitätsgrenze, die Elastizitätsgrenze, die Streckgrenze und die Zugfestigkeit berechnen.
Die charakteristischen Spannungs-/Dehnungsbeziehungen aufgrund der Anfangs-, Zwischen- und Bruchpunkte der Messung sind wie folgt:
In der Anfangsphase der Messung sind Spannung und Dehnung proportional. Der Grenzpunkt, an dem die proportionale Beziehung gilt, wird als Proportionalitätsgrenze bezeichnet.
Wird ab der Proportionalitätsgrenze eine weitere Spannung aufgebracht, verbleibt die Dehnung an einem bestimmten Punkt. Der Grenzpunkt, an dem keine Dehnung verbleibt, wird als Elastizitätsgrenze bezeichnet.
Der Punkt jenseits der Elastizitätsgrenze ist die Streckgrenze. Wird die Streckgrenze überschritten, nimmt die Spannung ab, während die Dehnung bestehen bleibt.
Wird die Zugspannung fortgesetzt, steigt die Spannung wieder an. Die maximale Spannung an diesem Punkt wird als Zugfestigkeit der Probe bezeichnet, die schließlich reißt.
Der Elastizitätsmodul und die Poissonzahl sind Parameter, die anhand von Spannungs-Dehnungs-Diagrammen berechnet werden können. Andere Arten von Dehnungsaufnehmern wie statische Dehnungsaufnehmer, dynamische Dehnungsaufnehmer und Längenänderungsaufnehmer werden je nach den zu ermittelnden Parametern und dem Material der zu verwendenden Probe eingesetzt.
Es gibt verschiedene Arten von Zugfestigkeitsprüfgeräten, aber die beiden gängigsten Prüfgerätetypen auf dem Markt sind hydraulische Universalprüfgeräte und mechanische Universalprüfgeräte.
Beide verwenden Kraftmessdosen zur Erfassung der Last und nutzen einen elektrischen Ausgang, was den Vorteil hat, dass ein Kraft-Dehnungs-Diagramm durch Abgreifen des elektrischen Signals von einem Dehnungsaufnehmer leicht erstellt werden kann.
Hydraulische Universalprüfmaschinen sind Universalprüfmaschinen, die statische Prüfungen wie Zug-, Druck- und Biegeversuche durch Einstellen der Spannung mit Hilfe von Hydraulikdruck durchführen können.
Mechanische Universalprüfmaschinen zeichnen sich dadurch aus, dass die Zuggeschwindigkeit mit Hilfe eines Servomotors konstant gehalten werden kann.
Zugfestigkeitsprüfgeräte verwenden eine Kraftmessdose, um die gemessenen Spannungswerte zu messen. Die Einheit der Spannung ist die SI-Einheit N Newton. Je nach Kapazität der Kraftmessdose können auch Einheiten wie mN oder kN verwendet werden.
Das N Newton ist der Wert, den man durch Multiplikation der Masse mit der Erdbeschleunigung erhält. Wenn die Erdbeschleunigung am Messort bekannt ist, kann die Masse (kg) mit einer Wägezelle gemessen werden.
Vor der Einführung der SI-Einheiten wurde kgf anstelle von N verwendet.
Der Elastizitätsmodul ist das Verhältnis von Spannung zu Dehnung. Der Elastizitätsmodul gibt die Biegefähigkeit (Härte) eines Materials an; je höher der Elastizitätsmodul, desto härter und schwieriger ist es zu biegen. Der in Baumaterialien verwendete Stahl gehört zu den Materialien mit einem hohen E-Modul.
Die Poissonzahl ist das Verhältnis zwischen der Dehnung in Richtung der aufgebrachten Kraft (Längsdehnung) und der Dehnung senkrecht zur Richtung der aufgebrachten Kraft (Querdehnung). Wenn die Poissonzahl 0,5 beträgt, gibt es keine Volumenänderung aufgrund der Verformung. Bei Materialien wie Gummi nimmt die Querdehnung ab, wenn das Material gezogen wird, daher liegt der Wert nahe bei 0,5.
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