Versuchsaufbau

Der Zugversuch ist eines der wichtigsten Verfahren zur Charakterisierung bzw. Gewinnung von Werkstoffkenngrößen. Im Zugversuch wird zum Beispiel ermittelt, welche Belastung ein Werkstoff aushält bis sich dieser plastisch zu verformen beginnt (Streckgrenze Re bzw. Rp0,2) oder unter welcher maximalen Belastung der Werkstoff zerreißt (Zugfestigkeit Rm). Ebenfalls kann im Zugversuch herausgefunden werden, welche Dehnung der Werkstoff nach dem Bruch zeigt (Bruchdehnung A), um Aufschlüsse über die Zähigkeit eines Werkstoffes zu erhalten.

Zugversuch, Versuchs-Aufbau, Zugprobe

Abbildung: Zugversuch

Im Zugversuch wird eine Werkstoffprobe mit genormter Geometrie (Zugprobe) belastet. Durch die Normung der Geometrie soll eine Vergleichbarkeit der gewonnen Werkstoffkenngrößen erreicht werden, da die Kennwerte auch von der Probengeometrie abhängig sind. Es kommen in der Regel sogenannte Proportionalstäbe zum Einsatz. Hierbei handelt es sich jeweils um Rundstäbe, deren Länge in einem bestimmten Verhältnis zum Durchmesser steht. Dabei werden kurze und lange Proportionalstäbe unterschieden. Bei einem kurzen Proportionalstab entspricht die Probenlänge L0 dem Fünffachen des Probendurchmessers d0; bei einem langen Proportionalstab ist die Probenlänge zehnfach so groß wie der Stabdurchmesser:

\begin{align}\;\;\;\;\;
\label{proportionalstab}
&L_0 = 5 \cdot d_0 &&\text{kurzer Proportionalstab} \\[5px]
&L_0 = 10 \cdot d_0 &&\text{langer Proportionalstab} \\[5px]
\end{align}

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Abbildung: Formen von Zugproben

Neben solchen Rundzugproben existieren auch Flachzugproben, welche einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Letztgenannte werden hauptsächlich zur Prüfung von Blechwerkstoffen eingesetzt. Auch Sondergeometrien sind in Spezialfällen möglich.

Die entsprechende Zugprobe wird im Zugversuch nun unter zunehmender (einachsiger) Zugbeanspruchung bis zum Bruch quasi-statisch belastet. Hierzu wird die Zugprobe in die Prüfmaschine eingespannt und die Probenverlängerung ΔL in Abhängigkeit der Zugkraft F gemessen. Die Zugmaschine zeichnet diesen Kraftverlauf in Abhängigkeit der Probenverlängerung auf. Um das Ergebnis nicht zu verfälschen sind die Verformungsgeschwindigkeiten und weitere Details in den entsprechenden Normen festgelegt. Zudem könnten hohe Verformungsgeschwindigkeiten zu einer unzulässigen Erwärmung der Probe führen und das Ergebnis damit ebenfalls verfälschen. Für Stähle darf die Zunahme der Spannung einen Wert von 30 N/mm² pro Sekunde nicht überschreiten.