Prfsysteme

Prfmaschinen und Prfsysteme fr Metalle

Prfen mit Verstand

FP 253 1.0409

Diese Broschre gibt einen berblick ber Gerte, Maschinen und Systeme der Zwick Roell AG fr die Prfung von Metallen, wie sie in der Metallindustrie F&E, Produktion, Qualittssicherung und -steuerung sowie in Prfinstituten und Ausbildungssttten Anwendung finden.

Die Broschre zeigt deshalb nur einen Teil des umfassenden Gesamtprogramms der Zwick Roell AG.

Inhalt1 Die Zwick Roell Gruppe .................................................................................................................................... 3 2 Metalle Anwendungen und Eigenschaften ...................................................................................................... 4 3 Prfungen in der Metallindustrie ......................................................................................................................... 6 3.1 Grobblech ............................................................................................................................................... 7 3.2 Band und Blech ..................................................................................................................................... 11 3.3 Feinblech ............................................................................................................................................... 13 3.4 Stangen ................................................................................................................................................. 16 3.5 Profile und Betonstahl ............................................................................................................................. 18 3.6 Draht und Kabel ..................................................................................................................................... 21 3.7 Rohre .................................................................................................................................................... 23 3.8 Guss- und Schmiedeteile ........................................................................................................................ 25 3.9 Befestigungselemente ............................................................................................................................ 26 4 Produkte und Leistungen fr die quasi-statische Materialprfung ...................................................................... 28 4.1 Material-Prfmaschinen .......................................................................................................................... 28 4.2 Antriebe fr quasi-statische Prfaufgaben ................................................................................................ 30 4.3 Blechumform-Prfmaschinen .................................................................................................................. 33 4.4 Hrteprfmaschinen und -gerte ............................................................................................................ 34 4.5 Mess-, Steuer- und Regelsystem ............................................................................................................ 38 4.6 testXpert II ............................................................................................................................................ 39 4.7 Kraftaufnehmer ...................................................................................................................................... 42 4.8 Probenaufnahmen .................................................................................................................................. 43 4.9 Lngennderungsaufnehmer .................................................................................................................. 45 4.10 Prfung unter Hochtemperatur ............................................................................................................... 49 4.11 Zeitstandprfung ..................................................................................................................................... 50 4.12 Roboter-Prfsysteme .............................................................................................................................. 51 4.13 Probenherstellung ................................................................................................................................... 54 5 Produkte und Leistungen fr Schwingfestigkeit und Schlagdynamik ................................................................. 55 5.1 Ermdungsprfmaschinen ...................................................................................................................... 55 5.2 Schlagdynamische Prfmaschinen .......................................................................................................... 59 6 Modernisierungspakete fr Material-Prfmaschinen aller Hersteller .................................................................... 63 7 Zwick Dienstleistungen ................................................................................................................................... 64 8 Normen und Prfeinrichtungen ........................................................................................................................ 682

1 Die Zwick Roell Gruppe ber ein Jahrhundert Erfahrung in der MaterialprfungDie mechanisch-technologische Prfung gehrt zu den ltesten Untersuchungsmethoden in der Materialprfung. So stellten bereits im 15. und 16. Jahrhundert Leonardo da Vinci und Galileo Galilei berlegungen ber die Biegebeanspruchung und das elastische Verhalten von Materialien an. Weitere Erkenntnisse kamen im Laufe der Zeit hinzu. Mitte des 18. Jahrhunderts entstanden dann schlielich in Frankreich die ersten Prfmaschinen. Seit 1920 befasst sich die Firma Roell & Korthaus mit der Werkstoffprfung. 1937 begann Zwick mit dem Bau von Gerten, Maschinen und Systemen fr die mechanischtechnologische Werkstoffprfung. Lange vorher, nmlich im Jahr 1876 hatte Prof. Seger bereits ein chemisches Laboratorium als wissenschaftlichtechnologisches Beratungsunternehmen fr die Steine und Erden Industrie gegrndet. Daraus entwickelte sich im Laufe des 20. Jahrhunderts die heutige Toni Technik als fhrender Spezialist fr Baustoffprfsysteme. Hervorragende Leistungen erbrachte auch das Unternehmen MFL (Mohr & Federhaff), dessen Grndung schon 1870 erfolgt war, und zu dessen Mitarbeitern brigens Carl Benz zhlte. Seit 1992 bilden diese Firmen die Unternehmensgruppe Zwick Roell, die im Juli 2001 in einer Aktiengesellschaft, der Zwick Roell AG, neu organisiert wurde. Sie umfasst die Firmen Zwick, Toni Technik und Indentec Ltd. Diese Unternehmen liefern ein umfassendes Programm fr Material-, Bauteil- und Funktionsprfungen vom manuell bedienten Hrteprfgert bis zum komplexen Prfsystem fr die prozessbegleitende

Anwendung. Seit Mai 2002 gehrt Acmel Labo, ein franzsischer Hersteller von Laborgerten fr die Zement-, Gips-und Kalkindustrie, zur Zwick Roell AG. Durch die Aquisition der deutschen Firma GTM (2007) und des sterreichischen Unternehmens Messphysik (2006) wurde das Knowhow der Zwick Roell AG in der Sensorik fr Kraft- und Lngennderungsmessung erweitert und gesichert. Zwick verfgt ber langjhrige Erfahrung mit einer Vielzahl von gelieferten Ausrstungen. Sie wird durch die stndige Kommunikation mit den Anwendern laufend ergnzt.

Auf dieser soliden Basis liefert das Unternehmen ein breites Programm leistungsfhiger Produkte von der wirtschaftlichen Standardmaschine bis zu speziellen Ausfhrungen fr besondere Prfaufgaben. Moderne Mechanik, leistungsfhige Elektronik und die anwendungsorientierte Software bilden die Voraussetzung fr die Vielseitigkeit und die hohe Intelligenz dieser modernen Prfmaschinen und -systeme. Die Zwick Roell AG bietet jedoch weit mehr als nur die Lieferung von Produkten. Bereits 1994 wurde das Unternehmen nach DIN EN ISO 9001 zertifiziert und brgt damit fr gleichbleibend hohe Produkt- und Servicequalitt. Mit akkreditierten Kalibrierlaboratorien sind die Firmen der Zwick Roell AG auerdem autorisiert, Prfeinrichtungen zu berprfen und zu kalibrieren und dies mit international anerkannten Zertifikaten zu dokumentieren.

Bild 1: Verwaltungsgebude der Zwick Roell AG und der Zwick GmbH & Co. KG in Ulm 3

2 Metalle Anwendung und EigenschaftenMetallische Werkstoffe Metalle und Metall-Legierungen zeichnen sich durch ein sehr breites Eigenschaftsspektrum aus. Nach den beiden charakteristischen Merkmalen Struktur und Funktion unterscheidet man zwischen Struktur- bzw. Konstruktionswerkstoffen (Werkstoffe fr den Maschinen- und Anlagenbau, fr die Feinwerktechnik und das Bauwesen) und Funktionswerkstoffen (Werkstoffe fr die Elektrotechnik, Elektronik und Medientechnik). Bei den Konstruktionswerkstoffen kommt es vor allem auf die mechanischen Eigenschaften wie Festigkeit, Steifigkeit (Elastizitt) und Verformbarkeit (Plastizitt) bei Einsatztemperatur an. Diese bestimmen im Wesentlichen die Auslegung der Prfmaschinen (z.B. max. erforderliche Prfkraft fr Lastrahmen und Kraftaufnehmer) und ihre Ausstattung (wie hochauflsende Lngennderungsaufnehmer fr die E-Modul-Bestimmung) der Prfmaschinen. Bei der mechanischen Beanspruchung von Stahl wird am Anfang anders als bei Gummi die sehr hohe Steifigkeit wirksam. Das bedeutet: Groe Kraftzunahme bei sehr kleinen, oft weniger als haaresbreiten Verformungen. Diese Verformungen sind elastisch und gehen mit Kraftabnahme wieder zurck. Erst bei weiter zunehmender Kraft wird der elastischen Verformung eine plastische, d.h. bleibende Verformung berlagert. Proben von sehr sprden Werkstoffen wie Gusseisen, oder auch weiche Sthle bei tiefen Temperaturen brechen bei Erreichen der Trennfestigkeit ohne Ankndigung (d.h. ohne vorherige Einschnrung).

Bei zhen Werkstoffen nimmt dagegen die (lokale) Steifigkeit nach berschreiten der Elastizittsgrenze stark ab und kann sogar Werte von Null und darunter annehmen (zunehmende Verformung ohne Kraftzunahme oder sogar bei Kraftabnahme).

Die Kraft-Verlngerungs-Kennlinie einer Zugprobe aus Stahlblech (Messlnge L0 = 80 mm) veranschaulicht recht gut die nderung der Steifigkeit bei zunehmender Verformung.

Vergleich spezifischer MaterialeigenschaftenMaterialeigenschaften (ohne Extremwerte) Zug- bzw. Druckfestigkeit [MPa] E-Modul (spez. Steifigkeit) [GPa] Dichte (spez. Gewicht) [g/cm] Metalle Beton Kunststoffe (unverstrkt) 20 bis 160 0,06 bis 6 1 bis 2

100 bis 2000 200 bis 500 70 bis 210 15 bis 40 2,7 bis 7,8 2,1 bis 2,4

Bild 1: Spannungs-Dehnungs-Kennlinie einer Zugprobe aus Stahlblech (Bild oben) und Ausschnittsvergrerung des Bereiches bis kurz nach der 0,2 %-Dehngrenze (Bild unten)

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Die rein-elastische Dehnung bis zur Elastizittsgrenze betrgt nur etwa 0,06 % (ca. 50 m), die plastische Dehnung bis zum Bruch dagegen fast 32 % (ca. 26 mm), d.h. mehr als das 500-fache! Daraus ergeben sich besondere Anforderungen an die Verformungsaufnehmer, mit denen im selben Versuch die Steigung der Hookschen Gerade (E-Modul), die Dehngrenzen, die Dehnung bei maximaler Kraft und die Bruchdehnung bestimmt werden sollen (d.h. hohe Auflsung und groe Messwege). Auerdem darf das Messsystem auch durch einen pltzlichen Probenbruch nicht beschdigt werden. Unter Einwirkung der Prfkraft verformt sich nicht nur die Probe. Es verformen sich auch aber nur elastisch alle im Kraftfluss liegenden Komponenten der Prfmaschine (Lastrahmen, Kraftaufnehmer, Probenaufnahmen und die Probenteile auerhalb der Messlnge). Bei Proben mit hoher Steifigkeit ist die elastische Verformung der Prfmaschine meist deutlich grer als die der Probe (bis mehr als das Zehnfache). Fr die Messung dieser sehr kleinen Verformungen, z.B. zur Bestimmung

der Steigung der Hookschen Geraden und der davon abhngigen Dehngrenze ist deshalb die indirekte Messung der Verformung ber den Traversen- oder Kolbenweg viel zu ungenau. Der gemessene Traversen- oder Kolbenweg der Prfmaschine verteilt sich entsprechend des Verhltnis von Proben- zu Maschinensteifigkeit in Proben- und Maschinenverformung gut. Die Verformungsgeschwindigkeit ist damit nicht nur abhngig von der Traversen- oder Kolbengeschwindigkeit, sondern auch von der Probe (Steifigkeit, Geometrie) und der Maschinenkonfiguration. Die Verformungsgeschwindigkeit beeinflusst die zu bestimmenden Kennwerte insbesondere von weicheren Werkstoffen. Deshalb kann eine Vergleichbarkeit der Prfergebnisse von Proben unterschiedlicher Abmessungen oder zwischen verschiedenen Maschinen nur gewhrleistet werden, wenn die Traversen- oder Kolbengeschwindigkeit in Abhngigkeit von der gemessenen Kraft oder Verformung so eingestellt oder geregelt wird, dass sich vergleichbare Verformungsgeschwindigkeiten ergeben.

Prfnormen Voraussetzung fr vergleichbare Ergebnisse Eine der wesentlichen Aufgaben der Prfnormen besteht darin, gleiche Bedingungen fr Prfkrper und Prfablauf zu schaffen, egal wann, wo und von wem geprft wird. Die internationalen Normen, die zunehmend die nationalen Normen ersetzen, sind ein wesentlicher Schritt, um die Vergleichbarkeit von Prfergebnissen weiter zu verbessern. In den Tabellen ab Seite 68 sind die wesentlichsten, heute angewandten nationalen und internationalen Normen fr die Prfung von Metallen zusammengefasst. In der Regel werden alle fnf Jahre die Normen berprft und auch angepasst, soweit entsprechende Antrge vorliegen und sich dafr eine Mehrheit in den Normengremien findet. Mitarbeiter der Firma Zwick sind in mehreren Normengremien aktiv. Sie bringen damit Fachwissen und Erfahrungen des Prfmaschinenherstellers ein, erhalten aber auch aktuelles Wissen fr die Produktentwicklung und fachliche Beratung der Kunden.

Bild 1: Kraft-Lngennderungs-/Traversenweg-Kennlinie einer Zugprobe aus Stahlblech (geprft mit einer Material-Prfmaschine Zwick Z100 mit Hydraulik-Probenhaltern)

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3 Prfungen in der MetallindustrieSonderverfahren und -prfungen (Scherversuche, Schweinahtprfungen) Zugversuche unter Raumtemperatur Zugversuche unter Hochtemperatur Versuchsart und Prfungsart Hochgeschwindigkeitzugversuche

Quasi-statische Versuche

Bruchmechanikversuche

Schwingfestigkeitsversuche

Biege- und Druckversuche

Kerbschlagbiegeversuche

Ermdungsversuche

Segmente der Metallindustrie Flachprodukte Grobblech(auch Brammen, Billets)

Band und Blech(auch Warmband, Warmbreitband)

Feinblech(auch Weiblech, beschichtetes Blech)

Langprodukte Stangen und Stbe

Profile und Betonstahl

Draht und Kabel

Endproduktnahe Erzeugnisse Rohre(auch Fittings)

Guss- und Schmiedeteile(auch Sintermetall-, Pulvermetallurgische Teile)

Befestigungselemente(auch Schwei- und Verbindungstechnik)

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Probenvorbereitung

Roboter-Prfsysteme

Umlaufbiegeversuche

Fallgewichtversuche

Schlagversuche

Zeitstandversuche

Torsionsversuche

Umformversuche

Hrteprfung

3.1 Grobblech

Zugversuch Zugproben werden den Grobblechen so entnommen, dass die Blechdicke als Probendicke mglichst erhalten bleibt. Die Proben haben einen entsprechend groen Querschnitt. Die parallele Lnge wird durch Frsen erreicht. Damit werden die Kennwerte des Zugversuches ber ein groes Volumen bestimmt und die Einflsse durch die Probenherstellung minimiert. Fr die Ermittlung der Kennwerte aus dem Zugversuch bietet Zwick ein breites Spektrum von serienmigen Prfsystemen bis 2500 kN an, mit denen die Prfungen unter groen Krften sehr genau durchgefhrt werden knnen. Die Hydraulischen Probenhalter aus dem Hause Zwick sorgen nachhaltig fr perfekte Klemmung und Fhrung der Proben whrend der Tests. Ein inkrementaler Lngennderungsaufnehmer vom Typ Makro bernimmt in den meisten Fllen die Dehnungsmessung. Er zeichnet sich durch hohe Robustheit er bleibt mit seinen Messfhlern bis ber den Bruch an der Probe und durch einfache Bedienung aus. Die Messfhler werden automatisch bei Versuchsbeginn angelegt und nach dem Versuch in sichere Ruhestellung gebracht. Eine Zunderschicht beeintrchtigt die hohe Messgenauigkeit (bis Klasse 0,5 nach ISO 9513) nicht. Auch die Einstellung der Messlnge L0 kann optional ber die Prfsoftware automatisch erfolgen.

Grobbleche sind Stahlbleche mit einer Breite von bis zu vier Metern und einer Dicke von mindestens fnf Millimetern bis ca. 250 mm. Sie finden hauptschlich Verwendung am Bau, fr schweres Gert und Krane, im Schiffsbau, bei off-shore Bohrplattformen und fr Rohre mit groen Durchmessern und Wandstrken.

Bild 1: Grobblech Probe mit Makro Lngennderungsaufnehmer

Hrteprfung Die Hrteprfung nach Brinell mit Prfkrften von bis zu 29.000 N knnen mit Hrteprfmaschinen der Serie ZHU topLine durchgefhrt werden. Diese Serie arbeitet mit neuester Technik unter Einsatz eines Zoomobjektivs, CCD Kamera und LCD Display. Die hohe Reproduzierbarkeit wird durch den automatischen Prfablauf und die closedloop Technik erreicht. Fr die Brinellprfung kann mit der Option Ringlicht die Messgenauigkeit nochmals verbessert werden. Fr die portable Hrteprfung sowie fr alle relevanten Hrteprfverfahren (Vickers, Rockwell, etc.) hlt Zwick ebenfalls Gerte bereit (ab S. 34).Bild 2: Universal Hrteprfmaschine ZHU3000topLine

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Roboter-Prfsystem fr Zugprfungen Die sichere und przise Handhabung von schweren Proben stellt hohe Anforderungen an die Bedienung. Zwick untersttzt mit vollautomatischen Systemlsungen die Umsetzung dieser Anforderungen: Entlastung der Bediener, Minimierung der Bedienereinflsse, Erhhung der Betriebssicherheit.

Das Automatisierungskonzept von Zwick sieht vor, dass die zu prfenden Proben manuell in Magazine sortiert werden. Ab diesem Zeitpunkt luft alles automatisch bis hin zur Sortierung der Probenreste fr eine gegebenenfalls notwendige Inspektion. In diesen Ablauf knnen je nach Anforderung weitere Messgerte integriert werden, insbesondere das Querschnittmessgert von Zwick mit vier unabhngigen, automatisch anlegenden Messtastern zur przisen Querschnittsflchenbestimmung.

Bild 2: Grobblech Probe im automatischen Querschnittsmessgert (QMG)

Bild 1: Automatisierte Zugprfung von Grobblechen (roboTest B)

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Bruchmechanik KIc Bestimmung Die Bruchzhigkeit KIc ist ein wichtiger Kennwert fr metallische Werkstoffe in sicherheitsrelevanten Anwendungen wie Flugzeugbau, Kraftwerksbau aber auch Automobilbau. Die Bestimmung der Bruchzhigkeit erfolgt mit einer Probe, in der ein knstlicher Riss eingebracht wurde. Diese Probe wird bis zum Bruch belastet. Aus der Kraft-Verformungskurve und der Risslnge lsst sich die Bruchzhigkeit KIc bestimmen. Die Norm ASTM E 399 gibt hier vor, wie der Versuch durchzufhren ist. Der zweitstufige Versuch kann sehr effizient auf Zwick Hochfrequenzpulsatoren (HFP) durchgefhrt werden. Die Rissbildung in der Probe wird durch die mechanisch erstellte Kerbe und dann durch eine zyklische Belastung hervorgerufen. Das sogenannte Anschwingen zur Erzeugung eines definierten Risses erfolgt aufgrund der hohen Frequenz sehr schnell und wegen der hohen Empfindlichkeit der Resonanzfrequenz gegenber Rissbildung sehr reproduzierbar. Die am hufigsten verwendete Probengeometrie ist die in Bild 1 gezeigte. Die Probe wird als Kompaktprobe oder CT-Probe (engl. compact tension) bezeichnet. Die Last wird dabei ber Stifte in den Bohrungen aufgebracht. Dadurch erhlt man eine gemischte Zug- und Biegebelastung. Neben den CT-Proben werden auch Biegeproben (sogenannte SENBProben, Bild 2) eingesetzt. Whrend der Belastungszustand bei der Biegeprobe einfacher ist als bei der CT-Probe, ist das bentigte Probenvolumen deutlich grer. In den Bildern ist dies gut veranschaulicht.Bild 2: SENB Probe in Hochfrequenzpulsator (HFP) 9

Bild 1: CT Probe in Hochfrequenzpulsator (HFP)

Kerbschlagbiegeversuch Fr Anwendungen im Pipelinebau, im Schiffsbau, ist die Kerbschlagzhigkeit der Werkstoffe eine wichtige Kenngre. Sie kann mit Pendelschlagwerken an Charpy Proben bestimmt werden. Die gekerbten Normproben werden von Hand, mit einfachen Zufhrhilfen oder auch mit automatischen Systemen eingelegt und mit Energien von bis zu 750 J zerschlagen. Fr die richtige Temperierung der Proben bietet Zwick entsprechende Temperierbder bis -70 C oder Temperiervorrichtungen bis -180 C an. Die Maschinenrichtlinie stellt hohe Sicherheitsanforderungen an den Betrieb eines Pendelschlagwerkes. Mit einem Schutzgehuse und ausgefeilter Sicherheitstechnik erfllt Zwick alle Anforderungen.

Bild 1: Pendelschlagwerk RKP 450 (Bildausschnitt: Widerlager)

Fallgewichtsversuch nach Pellini Einflsse einer Schweiung auf die Rissbildung von Stahlwerkstoffen werden mit Zwick Pellini-Fallwerken untersucht. Temperierte Normproben werden mit Energien bis zu 1650 J beaufschlagt. Die Rissbildung oder der Bruch in Abhngigkeit der eingestellten Probentemperatur wird optisch manuell bewertet.

Weitere Prfungen fr Grobbleche Zugversuch unter erhhter Temperatur Zeitstandversuche Biege- und Druckversuche Scherversuche/Schweinahtprfung Schwingfestigkeitsversuche Umlaufbiegeprfung

Bild 2: Pellini-Fallwerk

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3.2 Band und Blech

Zugversuche mit r- und n-Wert-Bestimmung Zur Charakterisierung von Umformeigenschaften werden im Zugversuch hufig auch die r- und n-Werte bestimmt; der n-Wert beschreibt die Verfestigung Anstieg der Spannung whrend der plastischen Verformung bis zur Gleichmadehnung. Der r-Wert beschreibt die senkrechte Anisotropie. Der n-Wert wird aus den Zugspannungsdaten und Dehnungswerten ermittelt. Fr den r-Wert wird die Breitennderung der Zugprobe zustzlich gemessen. Die Zugproben werden dem Band oder Blech so entnommen, dass sie in bestimmten Winkeln zur Walzrichtung liegen. Der r-Wert ist u.a. von der Walzrichtung abhngig. Die Blechdicke bleibt als Probendicke erhalten. Die parallele Lnge wird durch Frsen oder Stanzen nebst Nachbearbeitung hergestellt. Fr die Ermittlung der Kennwerte aus dem Zugversuch bietet Zwick ein breites Spektrum von serienmigen Prfsystemen an, mit denen die Prfungen unter groen Krften sehr przise durchgefhrt werden

Unter Bndern versteht man Stahl und Nichteisenmetallerzeugnisse, die zu Bunden (Coils) aufgerollt sind; wie das Warmband, welches als Vormaterial fr kaltgewalzte Bleche dient. Warmband wird bis 15 mm Dicke und in Breiten von bis zu 2200 mm hergestellt. Bandbleche sind aus Warmbreitband geschnittene Bleche mit bis zu 15 mm Dicke und bis zu 2000 mm Breite.

knnen. Fr Lngen- und Breitennderungsaufnehmer hat Zwick ein umfangreiches Portfolio, aus dem je nach Kundenwunsch und Rahmenbedingung die optimale Kombination gewhlt werden kann: z.B. ein inkrementaler Lngennderungsaufnehmer vom Typ Makro in Kombination mit einem optischen Breitenaufnehmer. Diese Kombination zeichnet sich durch hohe Robustheit und einen hohen Automatisierungsgrad sowie einfaches Probenhandling aus. Beide Aufnehmer messen bis zum Bruch der Probe. Biaxialer Zugversuch Eine Besonderheit ist der zwei AchsenZugversuch. Mit ihm werden die Verformungseigenschaften des Werkstoffs bestimmt. Dieser Versuch wird berwiegend in der Forschung und Entwicklung eingesetzt, weil man mit ihm definierte Spannungswerte im Kreuzungspunkt der Probe einstellen und untersuchen kann. Zwick baut diese Prfmaschinen nach Kundenwunsch. Die Dehnungsmessung erfolgt in den meisten Fllen optisch. Hier bietet Zwick verschiedene Lsungen an. Fr die Messung der Dehnungsverteilung arbeitet Zwick mit Partnern zusammen.

Bild 1: Breitennderungsaufnehmer videoXtens und Makro Lngennderungsaufnehmer

Bild 2: Biaxialer Zugversuch 11

3-Punkt-Biegeversuch Der 3-Punkt-Biegeversuch dient neben der Kennwertermittlung von Biegeeigenschaften auch der visuellen Beurteilung der Biegekante. Insbesondere das Verhalten von Schweinhten wird im Biegeversuch visuell begutachtet. Mit verschiedenen Optionen fr Biegeprfeinrichtungen und Anpassung an vorhandene Probenhalter lst Zwick diese Aufgabenstellung.

Bild 1: 3-Punkt-Biegeeinrichtung fr Blechstreifen

Prfungen unter Hochtemperatur In Anwendungen wie Motorenbau, Kraftwerksbau, Triebwerken und chemischen Anlagen ist das Werkstoffverhalten unter erhhter Temperatur bis ca. 1200 C von entscheidender Bedeutung. Hierfr werden vor allem Zugversuche aber auch Biegeversuche unter erhhter Temperatur durchgefhrt. Zwick bietet fr diese Prfungen Komplettlsungen an. Diese bestehen aus Ofen mit Temperaturregelung, Probenhaltergestnge, Hochtemperaturdehnungsmessung und weiterem notwendigen Zubehr fr die Integration in Zwick Prfmaschinen.

Bild 3: Warmbiegerversuch im Hochtemperaturofen

Weitere Prfungen an Band und Blech Umformversuche Scherversuche/Schweinahtprfung Zeitstandversuche Schwingfestigkeitsversuche Hochgeschwindigkeitszugversuche Kerbschlagbiegeversuch Automatisierung der VersucheBild 2: Warmzugversuch im Hochtemperaturofen

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3.3 Feinblech

Feinbleche sind mit den Folien die letzte Stufe der Produktionskette von Flacherzeugnissen. Feinbleche haben eine Dicke zwischen 0,35 und 3,0 mm; Folien kleiner 60 m. Feinstbleche decken den Dickenbergang ab. Die Anwendungen dieser Flachprodukte sind vielfltig und weit verbreitet, entsprechend ist auch das Spektrum der Prfungen umfangreich. In dieser Broschre sollen nur einige wenige genannt werden. Zugversuche mit r- und n-Wert-Bestimmung Insbesondere gute Umformbarkeit bei gleichzeitig hoher Festigkeit wird von Feinblechen hufig gefordert. Zur Charakterisierung von Umformeigenschaften werden im Zugversuch die r- und n-Werte bestimmt; der nWert beschreibt die Verfestigung Anstieg der Spannung whrend der plastischen Verformung bis zur Gleichmadehnung, der r-Wert die senkrechte Anisotropie. Der n-Wert wird aus den Zugspannungsdaten und Dehnungswerten ermittelt, fr den r-Wert wird die Breitennderung der Zugprobe zustzlich gemessen.

Die Zugproben werden dem Feinblech so entnommen, dass sie in bestimmten Winkeln zur Walzrichtung liegen. Der r-Wert ist auch von der Walzrichtung abhngig. Die parallele Lnge wird durch Frsen oder Stanzen nebst Nachbearbeitung hergestellt, bei Folien werden Streifen geschnitten. Fr die Probenherstellung bietet Zwick den Blechdicken entsprechend unterschiedliche Gerte und Maschinen an; im Fall des Frsens arbeitet Zwick mit Partnern zusammen, um den Anforderungen nach normgerechten Probenkanten optimal nachzukommen. Fr die Ermittlung der Kennwerte aus dem Zugversuch bietet Zwick ein breites Spektrum von serienmigen Prfsystemen an.

Fr Lngen- und Breitennderungsaufnehmer hat Zwick ein umfangreiches Portfolio, aus dem je nach Kundenwunsch und Rahmenbedingung die optimale Kombination gewhlt werden kann: z.B. fr formstabile Bleche ein Laserspeckle Lngennderungsaufnehmer vom Typ laserXtens in Kombination mit einem video-optischen Breitennderungsaufnehmer. Diese Kombination ist in einem Gehuse und System integriert und zeichnet sich durch hohe Robustheit, hohe Messgenauigkeit und einfaches Handling aus. Der Bediener hat den Vorteil des einfacheren Probenwechsels, weil keine berhrenden Elemente mehr in Probennhe sind.

Bild 1: Zugversuch an Feinblech mit videoXtens (hier mit Option Breitennderungsmesseung)

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Umformversuche Gute Umformeigenschaften sind fr Feinbleche sehr gefragt. Typische Umformvorgnge, wie das Tiefziehen und das Streckziehen werden in genormten Prfverfahren charakterisiert oder berprft. Zwick prft mit Blechumform-Prfmaschinen des Typs BUP die gefragten Eigenschaften und stellt Prfmaschinen mit Ziehkrften bis zu 1000 kN zur Verfgung. Ein wichtiger, aber aufwendiger Versuch ist die Bestimmung der Grenzformnderungskurve, aus der Konstrukteure Grenzdehnungen entnehmen knnen, die in formgebenden Prozessen nicht berschritten werden sollten. Fr die notwendige optische Messtechnik zur Aufnahme der Dehnungen whrend des Ziehprozesses arbeitet Zwick mit qualifizierten Partnern zusammen.

Bild 2: Blechumform-Prfmaschine BUP 1000

Bild 1: Tiefungswerkzeuge Erichsen

Bild 3: Versuchsergebnis Erichsen-Test

Bild 4: Probe des FLC-Versuchs (Nakajima)

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Draw-Bead-Test an Stahlblechen Diese Prfung hat das Ziel, den Reibungskoeffizienten zwischen Stahlblech und Tiefziehwerkzeug zu bestimmen, um damit den idealen Schmierstoff fr diese Umformung zu ermitteln. Dies ermglicht Risse und Falten zu vermeiden und so einen optimalen Tiefziehprozess sicherzustellen. Die Draw-Bead-Einrichtung kann einfach in eine Standard-Prfmaschine eingebaut werden. Fr die Prfung wird ein Blechstreifen mit den typischen Abmessungen (300 mm x 30 mm x 2 mm) in den oberen Probenhalter axial eingespannt und das Draw-Bead-Werkzeug geschlossen. Anschlieend wird der Blechstreifen durch das Draw-Bead-Werkzeug gezogen. Dieser Vorgang kann automatisch wiederholt werden. Die Anzahl der Wiederholungen ist einstellbar. Zuverlssige und reproduzierbare Messwerte sind durch die digital geregelte Klemmkraft des Draw-Bead-Werkzeugs garantiert. Die Stempel des Werkzeugs knnen schnell ausgetauscht werden, um verschiedene Prf-Spezifikationen abzudecken. Schnellzerreiversuch Fr Anwendungen in der Automobilindustrie ist das Werkstoffverhalten bei hohen Dehnraten entscheidend. Bei einem Unfall werden hohe Geschwindigkeiten bei der Verformung des Materials erreicht, die fr die Auslegung der Automobile zwingend bercksichtigt werden mssen. Die ntigen Kennwerte werden bei Zwick auf Schnellzerreimaschinen der Serie HTM bestimmt. Diese servohydraulischen Prfmaschinen erreichen an den Proben 20 m/s bei Krften von bis zu 160 kN.Bild 2: Metallprobe in SchnellzereiPrfmaschine

Bild 1: Material-Prfmaschine Z050 mit Draw-Bead Werkzeug

Weitere Prfungen fr Feinblech Biege- und Druckversuche Hrteprfung Scherversuch/Schweinahtprfung Automatisierung der Versuche

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3.4 Stangen und Stbe

Stangen und Stbe sind rund oder kantig geformte Langprodukte mit Querschnitten von bis zu 240 x 320 mm, die im Walz- und Schmiedebereich vielfltige Anwendungen finden: als Ausgangsprodukt fr Walzdrhte und Profile ebenso wie fr Schmiedeteile in der Fahrzeugindustrie wie Pleuel, Kurbelwellen und Eisenbahnschienen oder auch Generator- und Turbinenwellen in der Energietechnik; als Endprodukte beim Brckenbau und Schiffsbau ebenso wie im Apparate und Behlterbau. Entsprechend ihrer Verwendung sind die Anforderungen an die mechanisch-technologischen Eigenschaften auch vielfltig: von hochfest fr Strukturwerkstoffe bis duktil fr nachfolgende Umformprozesse. Zugprfung Je nach Erzeugnisform oder in Erzeugnisnormen festgelegt, werden dem Produkt Proben entnommen und fr die Zugprfung hergestellt. Dabei knnen als Proben auch Abschnitte der Produkte direkt fr die Prfung verwendet werden, wenn der Querschnitt des Produkts dies zulsst. Die erforderlichen Krfte erreichen dabei schnell Bereiche von ber 2500 kN. Zwick hat kundenspezifisch Systeme bis 5000 kN bereits erfolgreich im Einsatz.

Bild 1: Lngennderungsaufnehmer laserXtens mit Option videoXtens fr Breitennderung

An die Probenhalter und die Klemmung der Proben werden in solchen Fllen besondere Anforderungen gestellt. Zwick entwickelt hierfr nicht nur neue Probenhalter, sondern auch neue Techniken, damit die Proben nicht aufgrund von Klemmwirkungen frhzeitig versagen. Breites Spektrum an Probenhaltern bis 2500 kN Breites Spektrum an Klemmeinstzen Viele unterschiedliche Oberflchenstrukturen fr diese Einstze und Viele unterschiedliche Arten der Oberflchenbearbeitung fr diese Einstze Hrteprfung Die angewandten Verfahren reichen von der Mikrohrte zur Charakterisierung von Gefgen ber Rockwellprfungen bis hin zur GrolastBrinellhrteprfung HBW10/3000. Weil die Hrteprfung einfach, schnell und zuverlssig ist, wird sie hufig durchgefhrt und zu anderen Kenngren in Korrelation gesetzt.

Bei Langprodukten wird hufig die Hrtbarkeit des Materials bestimmt, in dem nach einem Anlass- und Abschreckversuch die Hrteverteilung lngs eines Stabes ermittelt wird (Jominy-Test). Zwick hat fr alle geforderten Hrteprfverfahren entsprechende Hrteprfmaschinen im Produktportfolio insbesondere auch automatisierte Jominy-Tester. Hrteprfmaschinen fr alle genormten Hrteprfverfahren Fr alle in der Praxis relevanten Prfkraftstufen Fr den instrumentierten Eindringversuch bis 2500 N Automatisierte und portable Hrteprfgerte

Bild 2: Jominy-Test an Einzelprobe

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Ermdungsprfung Die Einsatzbereiche der Produkte in der Verkehrs- und Energietechnik stellen besondere Anforderungen an die Sicherheit der Produkte und daraus gefertigter Bauelemente. In Ermdungsversuchen werden Kennwerte zur Betriebsfestigkeit und Dauerfestigkeit ermittelt, die bei der Materialwahl und der konstruktiven Auslegung von Teilen eine nicht selten sicherheitsrelevante Bedeutung haben. Geprft werden die Proben unter Wechsellastbedingungen, auch unter wechselnden Druck-ZugBelastungen. Zwick bietet hier standardmig Schwingfestigkeitprfmaschinen mit elektromagnetischem Antrieb bis 600 kN an. Die grte servohydraulische Prfmaschine im Einsatz reicht bis an Krfte von 5000 kN. Robuste, in der Praxis erprobte, servohydraulische Anlagen Robuste Anlagen mit elektromagnetischem Resonanzantrieb Probeneinspannungen fr alle relevanten Versuche Regelung, Steuerung, Auswertung entwickelt und gebaut/programmiert bei Zwick5

Ermdung unter Torsionsschwingung Bei runden Produkten ist das Verhalten unter Torsion von Interesse. Fr den statischen Fall bietet Zwick Antriebe, die in Kombination mit MaterialPrfmaschinen Drehmomente in die Probe einbringen und entsprechende Kennwerte ermitteln knnen. Dabei ist es auch mglich mehrere Kraftachsen zu berlagern und das Material seiner Verwendung entsprechend zu prfen. In Fllen der Ermdungsprfung unter hoher Drehmomentwechsellast, knnen mit speziellen Vorrichtungen im Hochfrequenzpulsator (HFP) Frequenzen bis ber 200 Hz erreicht werden. Aufgrund der Nutzung von Resonanzbedingungen ist die Prfung nicht nur schnell sondern auch kostengnstig durch geringen Energieverbrauch. Kundenspezifischer Vorrichtungsbau Schnelle Prfung Hohe Energieeffizienz Sehr geringer Wartungsbedarf

4 2

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Bild 2: Torsionsprfvorrichtung fr HFP

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Weitere Prfungen fr Stangen und Stbe Zugversuch unter erhhter Temperatur Zeitstandversuche Biege- und Druckversuche Umlaufbiegeversuche Kerbschlagbiegeversuche Bruchmechanikversuche

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Bild 3: Funktionsprinzip der Torsionsprfvorrichtung 1 2 3 4 5 Bild 1: Ermdungsversuch an Rundprobe Bandfederpaare Zylindrische Probe Flansche Querbalken Zapfen

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3.5 Profile und Betonstahl

Die notwendige Dehnungsmessung an der Probe zur przisen Ermittlung der Streckgrenze wird in berwiegender Anzahl mit dem Lngennderungsaufnehmer Makro ermittelt. Er nimmt die Dehnung bis zum Bruch sicher auf, ohne selbst in Mitleidenschaft gezogen zu werden. Den Makro Lngennderungsaufnehmer zeichnen folgende Eigenschaften aus: Hohe Robustheit fr Messungen bis Bruch Spezielle Schneidenaufhngung an der Fhlerarmspitze Automatisches Anlegen und Abheben der Fhlerarme an die Probe Groer Durchmesserbereich Voll integriert in den automatischen Prfablauf Keine hndische Bedienung ntig Optional automatisches Rckfahren aus dem Probenraum

Biegeversuch Biegeversuche an Armierungsstahl dienen dazu, die Formbarkeit zu prfen. Dabei darf die Probe nicht an Festigkeit verlieren und bei der visuellen Prfung drfen keine Risse festgestellt werden. Je nach Norm werden verschiedene Stempelradien und Auflager definiert. Der Biegewinkel betrgt in aller Regel 90 oder 180. Zwick realisiert diesen Versuch mit hydraulischen Prfmaschinen und den Standards entsprechenden Biegevorrichtungen. Falls gewnscht, knnen bei elektromechanischen Prfmaschinen auch zwei Arbeitsrume eingerichtet und dann fr Biege- und Zugversuche genutzt werden. Der Umbau eines Prfaufbaus kann dann entfallen. Einschubsystem fr einfaches Adaptieren der Biegevorrichtung Biegevorrichtungen entsprechend der Standards Nutzung von zwei Prfrumen in einer Prfmaschine

Profile aus verschiedenen Materialien werden aus Vormaterial wie Knppel oder Stangen gewalzt oder gezogen, in manchen Fllen aus Stabmaterial auch geschweit. Sie werden in einer unbersehbaren Anzahl von Anwendungen eingesetzt, daher sind die mechanisch-technologischen Prfungen sehr vielfltig und unterschiedlich. Zusammen mit dem Armierungsstahl oder Betonrippenstahl, der aus Hoch- und Tiefbau nicht wegzudenken ist, bilden sie eine Gruppe wichtiger Strukturwerkstoffe. Sie unterliegen wie im Fall des Betonstahls einer behrdlichen Kontrolle. Zugversuch Weil Beton zwar sehr druckbestndig aber weniger zugbelastbar ist, wird er mit in ihm eingebettetem Stahl verstrkt. Die Armierungssthle werden hauptschlich in einem Durchmesserbereich von ca. 5 mm bis ca. 60 mm hergestellt. Die kleineren Durchmesser werden dann weiter zu Matten oder Gittertrgern verarbeitet bevor sie vor Ort mit Beton vergossen werden. Eine besondere Herausforderung ist das Prfen dieser gerippten Sthle, weil auer dem Ablngen keine weitere mechanische Probenvorbereitung stattfindet.

Bild 1: Zugversuch an Betonrippenstahl mit Makro Lngennderungsaufnehmer

Bild 2: Biegevorrichtung fr Betonrippenstahl

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Scherzugversuch Bei Matten und Gittertrgern zur Armierung werden die Schweipunkte auf Abscherung geprft. Hierfr werden Proben aus geschweiten Matten und Gittertrgern getrennt und in spezielle formschlssige Probenhalterungen eingelegt. Diese Probenhalter mssen fr diese Art der Prfung genau an die Durchmesser und die Stellung der Rippendrhte angepasst sein, um die Scherkrfte nicht zu beeinflussen. Zwick verfgt in diesem Gebiet ber jahrzehntelange Erfahrung und hat umfangreiches Zubehr entwickelt.

Automatisierung Betonstahlprfung Armierungsstahl wird in groen Mengen hergestellt und muss dauerhaft zur Produktionsberwachung geprft werden. Zwick hat Automatisierungssysteme zur Prfung entwickelt, bei denen die Proben, von Stangenmaterial abgelngt, aus Matten und Gittertrgern herausgetrennt, manuell in Magazine gefllt und dann aber vollautomatisch geprft werden. Auch ein Verfahren zur knstlichen Alterung

bei 100 C kann in ein solches Prfsystem integriert werden. Dabei werden die Querschnitte normgerecht automatisch mit hoher Genauigkeit bestimmt und die Proben je nach Prfergebnis optional auch fr eine sptere visuelle Kontrolle sortiert. Kundenspezifische Gesamtlsungen Integration aller relevanten Prfungen Hohe Verfgbarkeit Hilfreiche Optionen fr die Weiterleitung von Strungsmeldungen

Bild 1: Schweinahtprfung T-Verbindung

Bild 2: Abscherversuch an Gittertrger

Bild 4: Roboter-Prfsystem fr Betonstahlprfung

Bild 3: Detailaufnahme der Prfvorrichtung

Bild 5: Automatische Lngenmessung

Bild 6: Automatische Rippenvermessung

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Zyklischer Versuch Fr die Erdbebensicherheit von Hochbauten mssen Armierungssthle fr bestimmte Lnder spezifischen Tests unterworfen werden. Dabei werden nach Norm zyklische Zug-Druck-Versuche an abgelngten Rippenstahlstben durchgefhrt, die den elastischen Bereich der Probe deutlich verlassen. Einspannlnge, Hub und Frequenz werden durch die Normung in Abhngigkeit des Probendurchmessers festgelegt. Nach dem Versuch wird die verformte Probe visuell auf Risse untersucht. Die Leistung oder die fr die diese Versuche bentigte kurzzeitige Energie ist erheblich. Zwick hat fr diesen Versuch eine servo-hydraulische Prfmaschine mit Druckspeicher entwickelt, damit Krfte von ber 1200 kN bei Hben von mehr als 20 mm mit ber 1 Hz aufgebracht werden. Erdbebenversuche nach Norm Hydraulische, parallel schlieende Probenhalter fr Druck- und ZugbelastungBild 1: Grolastmaschine fr Erdbebenversuche nach Norm

Ermdungsversuch Armierungssthle mssen nach Norm eine bestimmte Betriebsfestigkeit aufweisen, die nachgewiesen werden muss. Diese Schwingfestigkeitsversuche werden am schnellsten und wirtschaftlichsten mit Resonanzpulsatoren durchgefhrt. Zwick bietet mit seinen Hochfrequenzpulsatoren (HFP) eine optimale Lsung fr diese Anwendung bis 600 kN. Die Proben knnen einen Durchmesser bis zu 36 mm haben, ab 14 mm mssen sie vergossen werden, hierfr gibt es eine Vergievorrichtung.

Bild 2: Probenhalter und Probenverguss fr Betonrippenstahl

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3.6 Draht und Kabel

Zugversuch an Draht Zugversuche an Draht sind eine Herausforderung an die Probenhalter. Drhte knnen sehr dnn und gleichzeitig von sehr hoher Festigkeit sein. Sie knne zur Prfung nicht bearbeitet werden und werden daher als Abschnitte gespannt. Allein das Klemmen zwischen Spannbacken kann Ursache fr Versagen an nicht gewollter Stelle sein. Zwick hlt hier Probenhalter mit verschiedenen Klemmtechniken fr die sichere Prfung bereit. Fr die Dehnungsmessung kann bei dnnen Drhten der optische Lngennderungsaufnehmer videoXtens eingesetzt werden, bei dickeren Drhten optische oder berhrende Langwegaufnehmer. Weites Spektrum von Spannwerkzeugen fr Einzeldrhte Fr jede Anwendung der richtige Lngennderungsaufnehmer

Zugversuch an Spannlitze Bei Spannlitzen sind mehrere Drhte ineinander gewunden, die sich unter Zugbelastung zu entwinden versuchen. Hier bietet Zwick eine spezielle Klemmtechnik, die nicht zum vorzeitigen Versagen an ungewollter Stelle fhrt. Der Bruch dieser Spannlitzen geht meistens einher mit dem Ausschlagen einzelner Drhte. Berhrende Lngennderungsaufnehmer wrden hier sehr schnell beschdigt, daher setzt Zwick hier auf optische Langwegaufnehmer. Optischer Langwegaufnehmer: Langer Messweg bis 900 mm Hohe Auflsung von 5 m ber den gesamten Messweg

Draht ist eine sehr weit verbreitete Erzeugnisform von Metallen; alle Metalle knnen zu Draht geformt werden. Drhte finden in allen produzierenden Industriebranchen ihre Verwendung: im Bauwesen, in der Elektrotechnik und Energietechnik, im Flugzeugbau und Automobilbau, in der Medizintechnik. Zu Kabeln geflochten hat Draht tragende Eigenschaften, die bei Drahtseilbahnen, Liften, Kranen sowie Brckenbau, Verankerungen und Befestigungen Anwendung finden. Wegen der unterschiedlichsten Anwendungen sind auch die mechanisch-technologischen Anforderungen sehr verschieden und die Prfung von Kennwerten hufig im hohen Mae sicherheitsrelevant.

Bild 1: Zugversuch an Feindraht mit Makro Lngennderungsaufnehmer

Bild 2: Klemmvorrichtung fr Spannlitzen

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Zugversuch an Drahtseilen Fr Zugversuche an Drahtseilen sind neben hohen Krften auch hohe Dehnungen zu bercksichtigen. Das fhrt bei Versagen dazu, dass gerissene Einzeldrhte mit hoher Energie zurckschlagen. Sicherheitsvorkehrungen mssen getroffen werden, damit von der Prfung keine Gefahren ausgehen. Umlaufbiegeversuche Drhte werden in vielen Anwendungen unterschiedlichen Wechselbeanspruchungen ausgesetzt. Die Ermittlung der Betriebsfestigkeit kann in Umlaufbiegeversuchen einfach und schnell durchgefhrt werden. Die mit hoher Drehzahl (bis 6000 U/min) rotierende Probe wird zustzlich mit einer Kraft senkrecht zur Drehachse belastet. Diese Biegung sorgt zusammen mit der Drehung fr eine Zug-Druck-Wechselbeanspruchung der Probenoberflche. Die Probenvorbereitung, insbesondere eine makellose Oberflche, sind hierbei von besonderer Wichtigkeit.

Bild 1: Horizontale Prfmaschine fr Drahtseile

Weitere Prfungen fr Draht und Kabel Torsionsprfung Hrteprfung Schwingfestigkeitsversuche

Bild 2: Umlaufbiege-Prfmaschine (UBM)

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3.7 Rohre

Zugversuch Entsprechend den Erzeugnisformen sind die Mglichkeiten Zugproben aus oder von Rohren zu prfen verschieden. Dnne Rhrchen werden an den Enden auf ausreichender Lnge gequetscht und dann gezogen. Bei greren Durchmessern werden Kerne eingesetzt, um eine Vorschdigung durch Quetschung zu vermeiden. Bei groen Rohren entnimmt man aus der Rohrwand Material und fertigt hieraus Normproben. Unter Umstnden haben Proben in Lngsrichtung genommen die Krmmung des Rohrradius; fr die sichere und vorschdigungsfreie Prfung ist dieser Radius ggf. mit entsprechenden Gegenstcken auszugleichen. Zwick stellt hier nicht nur Zugprfmaschinen von 500 N bis 2500 kN bereit, sondern auch die geeigneten Probenhalter.

Rohre transportieren Granulate, Flssigkeiten und Gase; aggressive wie neutrale Materialien. Rohre werden in sehr unterschiedlichen Umgebungen eingesetzt, in Kernkraftwerken, in und ber der Erdoberflche beim Transport von Erdl und Erdgas, in Motoren zur Treibstoffzufuhr und zur Abgasableitung, in der chemischen Industrie zur Erstellung von Rohstoffen. Aus diesen Grnden werden Rohre aus unterschiedlichen Materialien und Legierungen hergestellt mit unterschiedlichen Produktionsprozessen. Die Erzeugnisformen scheinen unbegrenzt.

Bild 2: Zugversuch an Rohrwandprobe

Bild 1: Rohrwandprobe

Bild 3: Grolastmaschine mit beidseitig schlieenden hydraulischen Probenhaltern

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DruckversucheScheiteldruckversuche an Rohren werden durchgefhrt, um die Stabilitt aber auch die Formbarkeit der Rohre zu prfen. Diese Eigenschaften knnen insbesondere bei Erdverlegung von besonderer Bedeutung sein, wenn Erdbeben die Sicherheit der Rohrleitungssysteme nicht gefhrden drfen. Je nach Durchmesser der Rohre knnen die Prfrume der Zwick Materialprfmaschinen so eingerichtet werden, dass die Handhabung der Proben einfach und zeitsparend ist.

Bild 1: Scheitel-Druckversuch

FallgewichtsversuchFr groe l- und Gasleitungen werden Proben aus der Rohrwand einem Fallgewichtstest nach der API 5L unterzogen. Proben mit der Hhe der original Wandstrke und Breiten von einigen Zentimetern werden schlagartig durch ein herabfallendes Gewicht mit Finne belastet. Die Energie Gewicht und Ausklinkhhe wird so eingestellt, dass die Probe bricht und so die Bruchflche visuell beurteilt werden kann. Zwick stellt fr die Art der Prfungen Fallwerke bis zu Energien von 100.000 J her.

Weitere Prfungen fr Rohre: Zugversuch unter erhhter Temperatur Zeitstandversuche Hrteprfung Schweinahtprfung Schwingfestigkeitsversuche Kerbschlagbiegeversuche24

Bild 2: Grofallwerk DWT

3.8 Gussteile und Schmiedeteile

Zugversuch Guss- und Schmiedeteile werden so gefertigt, dass sie mit mglichst wenig weiterer Bearbeitung ihrem Zweck entsprechend eingesetzt werden knnen. Fr die Zugprfung bedeutet dies entweder die Entnahme von Proben an spezifizierten Stellen oder die Verwendung des Bauteiles als Ganzes, um die Zugfestigkeiten zu ermitteln. Fr die Bauteile erfordert dies neben bauteilespezifischen Halterungen und Befestigungen auch hohe Prfkrfte, whrend die Herstellung von Proben aufgrund von Bauteilgeometrien hufig zu kleinen Endabmessungen bei den

Proben fhren. Fr die kleinen Rundproben bietet Zwick spezielle Probenhalter, die einfach in der Handhabung sind und auch den Einsatz von automatischen Lngennderungsaufnehmern noch zulassen; fr die kompletten Teile ein umfangreiches Zubehr- und Optionenpaket. Hrteprfung Der Hrtewert ist bei Guss- und Schmiedeteilen eine wichtige Kenngre zur berwachung des Herstellungsprozesses. An den Bauteilen wird hufig das Verfahren nach Brinell mit hohen Prfkrften angewandt, um mit groen Eindrcken einen stabilen Mittelwert ber die Gefgebestandteile zu gewinnen. Die Hrte von Gefgebestandteilen wird an Probenschliffen mit der Mikrohrte nach Vickers geprft. Zwick bietet hier neben komfortablen Brinellhrteprfmaschinen mit automatischer Vermessung der Eindrcke bis zur Laststufe 3000 (29.000 N) auch ein umfangreiches Programm fr Mikrovickersgerte bis hin zu Vollautomaten.

Guss- und Schmiedeteile finden berwiegend in der Automobilindustrie und im Flugzeugbau aber auch im Kraftwerksbau Verwendung. Mit der Gietechnik knnen formkomplexe Teile kostengnstig hergestellt werden. Dabei wird insbesondere im Motorenbau immer mehr der Leichtmetallguss zur Gewichtsreduktion eingesetzt. Fr extreme Anforderungen an Festigkeit, Druck oder schlagartigen Belastungen werden geschmiedete Teile eingesetzt. Kurbelwellen und Pleuelstangen sind Beispiele im Motorenbau; Generatorund Turbinenwellen Beispiele im Kraftwerksbau. Ermdungsversuch In der Praxis kommt es gerade bei Guss- und Schmiedeteilen auf die sichere Abschtzung der Betriebsfestigkeit an. Dafr werden Proben aber insbesondere auch ganze Bauteile wie zum Beispiel geschmiedete Pleuel unter zyklischer Belastung intensiv geprft. Die Betriebsbedingungen werden in Resonanzprfmaschinen nachgestellt und die Bauteile mit zyklischen Krften von bis zu 600 kN mit Frequenzen von bis zu 300 Hz beansprucht. Neben diesen sehr effizienten und kostengnstigen Resonanzprfmaschinen hat Zwick sein Produktportfolio bei den servohydraulischen Prfmaschinen stark erweitert.

Bild 1: Zugversuch an Rundprobe

Bild 3: Brinell-Eindringversuch mit Option Ringlicht

Bild 2: Ermdungsprfung an Pleuel in lumgebung

Weitere Prfungen fr Gussund Schmiedeteile: Zugversuch unter erhhter Temperatur Zeitstandversuche Torsionsversuche Umlaufbiegeversuche Kerbschlagbiegerversuche25

3.9 Befestigungselemente

Zugversuch Schrauben sind Bauteile, die auf ihre industrielle Anwendung hin sehr genau ausgesucht werden und przise in die Konstruktion eingepasst werden. Dazu ist es auch fr die Sicherheit der Schraubverbindung unumgnglich den elastischen Zugmodul und die Grenzen der elastischen Beanspruchung in Zugversuchen genau zu bestimmen. Denn hieraus werden die Grenzkrfte fr eine sichere Schraubverbindung festgelegt. Aufgrund der unbersehbaren Anzahl von Anwendungen gibt es eine Vielzahl von verschiedensten Schrauben und Schraubentypen. Mit unterschiedlichsten Halterungen und auch kundenspezifischen Lsungen untersttzt Zwick bei diesen Aufgaben seine Kunden.

Befestigungselemente sind zunchst einmal Schrauben und Muttern in allen Variationen. Aber auch Haken und sen sowie Bolzen und Nieten verbinden Teile, die unter Beanspruchung nicht getrennt werden sollen. Die Verbindungstechnik allgemein, insbesondere die Schweitechnik und deren Verbindungen sollen in dieser Gruppe mitbetrachtet werden.

Bild 2: Probenhalter fr Schrauben

Scherversuch Neben der einachsigen Zugbeanspruchung treten bei Verbindungselementen in der Anwendung Scherkrfte auf, die eine Verbindung schnell trennen knnen. Daher sind Scherversuche an verbundenen Teilen oder Proben unumgnglich. Dies trifft insbesondere fr Nietverbindung zu. Hierbei kommt es auf die genau gefhrte Krafteinleitung an, damit neben der Scherkraft nicht andere Krfte zum Tragen kommen, die die Ergebnisse verflschen knnen. Zwick spezifiziert mit den Anwendern die richtige Fixierung der Probe oder des Bauteils und fertigt diese Probenhalterung fr den Anwender. Diese Prfvorrichtungen knnen einfach aber auch sehr komplex sein, sie erfllen aber immer ihre genaue Aufgabe.

Bild 1: Scherversuch an Nietverbindung

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Ermdungsversuch an Schrauben Verbindungselemente unterliegen neben statischer Beanspruchung in der Regel hufiger zyklischen Beanspruchungen. Dazu gehren auch Vibrationen. Ermdungsversuche an Schrauben werden am schnellsten und effizientesten mit einem Hochfrequenzpulsator durchgefhrt. In Befestigungen, die auf Schrauben oder andere Verbindungselemente zugeschnitten sind, knnen zyklische Krfte bis 600 kN in einem Frequenzbereich von bis zu ca. 300 Hz eingebracht werden. Durch den Magnetantrieb, der das System inklusiv der Probe in gesteuerte Resonanz bringt, wird bei diesem Versuch minimale Energie bentigt, also sehr kostengnstig getestet.Bild 1: Ermdungsprfung an Schrauben

Bild 2: Schrauben nach Bruch

Ermdungsversuch an H-Proben In sogenannten H-Proben werden die einzelnen Verbindungen gemeinsam zyklisch auf Zug und Druck, und die Verbindungselemente auf Scherwirkung belastet. Eine hierfr vorgesehene H-Probenaufnahme verteilt zunchst die Krfte auf die gesamte Struktur. Die Aufbiegung und damit das Lsen der Struktur kann mit einem Dehnungsaufnehmer erfasst werden. Mit den Dehnungswerten kann die Prfmaschine in diesem Fall wieder ein Resonanzpulsator je nach Versuchsfhrung auch die Steuerung der Krfte oder Dehnung vornehmen.Bild 3: Ermdungsprfung an H-Proben

Bild 4: H-Proben vor Versuch

Weitere Prfungen an Befestigungselementen Zeitstandversuche Biege- und Druckversuche Torsionsversuche Hrteprfung Fallgewichtsversuche

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4 Produkte und Leistungen fr die quasi-statische Materialprfung4.1 Material-PrfmaschinenAnwendungsbereich Mit Material-Prfmaschinen wird das Festigkeits- und Verformungsverhalten von Proben und Bauteilen ermittelt, die dazu vorwiegend auf Zug, Druck und Biegung, aber auch auf Scherung oder Torsion beansprucht werden. Diese Prfmaschinen zeichnen sich durch groe Prfhbe, groe Prfgeschwindigkeitsbereiche, auswechselbare Kraftaufnehmer und Prfwerkzeuge aus. Damit knnen Proben und Bauteile unterschiedlichster Formen und Abmessungen aus verschiedenen Werkstoffen und Werkstoffkombinationen und mit entsprechend unterschiedlichen Eigenschaften geprft werden. Grundkonzept Um fr jede Anforderung die optimale Prfmaschine mit bestem PreisLeistungsverhltnis zu bieten, enthlt das Zwick Maschinenkonzept drei Baureihen fr die quasi-statische Materialprfung. Die Baureihen unterscheiden sich im Aufbau, in ihrer Die zwicki-Line beinhaltet hochwertige und Platz sparende Prfmaschinen. Die einfach zu bedienenden und transportablen Einsulen-Lastrahmen sind speziell fr mechanische Prfungen mit kleinen Prfkrften von 0,5 bis 5,0 kN konzipiert. Die ProLine wird der Nachfrage nach wirtschaftlichen Prfmaschinen fr die Funktionsprfung an Bauteilen und Standardprfungen an Werkstoffen gerecht. Das ZubehrSortiment zeichnet sich durch einen gnstigen System-Preis sowie krzeste Lieferzeiten aus. Die ProLine ist im Kraftbereich von 5 kN bis 100 kN verfgbar. Die Allround-Line lst anspruchsvollste Prfaufgaben und erfllt hchste Anforderungen. Sie kann durch eine umfangreiche Zubehrpalette ausgestattet oder erweitert werden. Die Baureihe ermglicht u. a. den Anschluss spezieller Sensoren- und erlaubt MehrkanalMesstechnik.

Bild 2: ProLine Z050TN mit CE-konformer Schutzscheibe

Ausstattung, den Leistungsmerkmalen sowie in ihrer Ausbaufhigkeit.

Lastrahmen Standardmig entwickelt und produziert Zwick Lastrahmen fr Nennbelastungen bis 2500 kN. Fr besondere Anwendungen werden Sonderausfhrungen, etwa fr hhere Nennbelastungen oder Lastrahmen in liegender Ausfhrung fr Prfungen in Bauteil-Einbaulage entwickelt und gefertigt. Die Einsulen-Ausfhrung der zwicki-Line Dieser Lastrahmen basiert auf einem sehr biegesteifen Aluminium-Strangpressprofil, das speziell fr die zwickiLine entwickelt wurde. Der Prfraum ist von drei Seiten frei zugnglich, wodurch die zwicki-Line auch in Prfungen an Bauteilen sowie als Zwick Hrteprfmaschine ihren Einsatz findet. Durch ihr geringes Gewicht und eine kleine Standflche ist dieses modulare System leicht zu transportieren und findet auch auf jedem Labortisch problemlos Platz.

Bild 1: Die zwicki-Line ist in drei verschiedenen Hhen erhltlich

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Ein- und zweisulige TischPrfmaschinen der ProLine Die Lastrahmen der ProLine sind mit zwei Rundsulen aus Stahl ausgefhrt, die eine przise Fhrung der Traverse sicherstellen. Zudem gewhrleistet ein integrierter Spindelund Fhrungsschutz den zuverlssigen Betrieb im Industrieeinsatz oder bei Prfungen von splitternden Materialien. Tisch- und Stand-Prfmaschinen der Allround-Line Die Tisch-Prfmaschinen sind mit zwei Sulen aus patentierten Aluminium-Strangpressprofilen ausgefhrt. Sie sind leicht, sehr biegesteif und dienen gleichzeitig als Spindelfhrung und Spindelschutz. T-Nuten an den Auenseiten ermglichen den einfachen und von der Fahrtraverse unbehinderten Anbau von Zubehr, wie z.B. Schutzeinrichtungen oder auch Mbelteilen.

Alle Tisch-Prfmaschinen knnen mit Standfen versehen werden, wodurch der Prfraum in einer fr den Benutzer oder die Anwendung optimalen Hhe positioniert werden kann. Dies ermglicht beispielsweise eine bequeme sitzende Bedienung mit absoluter Beinfreiheit wodurch das System auch fr Rollstuhlfahrer gut geeignet ist. Die StandPrfmaschinen sichern sich eine hohe Genauigkeit durch hartverchromte Fhrungssulen und

Przisionskugelgewindetrieb mit spielfrei eingestellten Spindelmuttern. Fr den Einbau der Traversen bietet Zwick unterschiedliche Varianten, so dass wahlweise ein oberer, ein unterer oder beide Prfrume verfgbar sind. Alle Lastrahmen der Allround-Line knnen optional mit einem zweiten Prfraum ausgerstet werden, der etwa einen schnellen Prfartwechsel ohne Umrsten mglich macht.

Bild 1: Allround-Line Tisch-Prfmaschine Z100

Bild 2: Allround-Line Stand-Prfmaschine Z600

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4.2 Antriebe fr quasistatische PrfaufgabenElektromechanische Antriebe Alle elektromechanischen Antriebe basieren auf spielfreien und verschleiarmen Kugelgewindetrieben und digital geregelten Antrieben. Sie werden mit Lastrahmen fr Prfkrfte bis 1200 kN eingesetzt. Zusammen mit dem digitalen Mess-, Steuer- und Regelsystem bieten sie diese Vorteile: Extrem groer, stufenloser Geschwindigkeitsbereich Sehr kleine Geschwindigkeiten einstellbar (ab ca. 0,5 m/min) Hochgenaue und exakt reproduzierbare Positionen und Geschwindigkeiten

Die Prfmaschinen der ProLine und der zwicki-Line sind mit Gleichstromantrieben ausgerstet, alle anderen Prfmaschinen mit besonders trgheitsarmen brstenlosen ACDrehstromantrieben. Hydraulische Antriebe Dieser Antrieb ist zentral auf der oberen Festtraverse angeordnet. So ist der darunter liegende Prfraum bequem zugnglich. Ein Servo- oder Proportionalventil regelt den lfluss zwischen Hydraulikaggregat und Differenzialzylinder. Das lpolster im oberen Druckraum verhindert den bei Plungerkolben bekannten Kolbensprung nach Probenbruch. Der hydraulische Antrieb ist vor allem fr groe Prfkrfte die konomischste Lsung.

Hybridantriebe Bei diesem patentierten Antrieb werden die Vorteile des elektromechanischen Antriebs (hohe Przision) mit denen des hydraulischen Antriebes (groe Kraftdichte) kombiniert. Das Ergebnis: Auch Zylinder mit groen Hben und fr sehr groe Krfte knnen hochgenau verfahren und positioniert werden. Nach diesem Prinzip werden zwei parallel angeordnete, mit der Fahrtraverse gekoppelte Gleichgangzylinder unabhngig von ihrer jeweiligen Belastung exakt synchron verfahren, in dem sie przise und praktisch verzgerungsfrei der Positionsvorgabe eines elektromechanischen Pilotantriebes folgen. Die besonderen Merkmale dieses Antriebes sind deshalb:

Lastrahmen und Antriebe der zwicki-LineBaureihe Max. Prfkraft [kN] Prfraumhhe Verkrzt [mm] Normal [mm] Erhht [mm] Prfraumbreite [mm] Prfraumtiefe [mm] Max. Traversengeschwindigkeit [mm/min] Traversenwegauflsung [m] Max. Leistungsaufnahme [kVA] Z0.5 0,5 570 1070 1370 100 2000/3000 0,2453 0,44 Z1.0 1,0 570 1070 1373 100 2000 0,2265 0,44 Z2.5 2,5 573 1073 1373 100 1000 0,0996 0,44 Z5.0 5,0 1030 100 600 0,0399 0,44

Ein groer Prfhub (keine Verstellung der Festtraverse erforderlich) Eine vergleichsweise kleine Bauhhe des Lastrahmens Hochgenaue Traversenpositionierung

Lastrahmen und Antriebe der ProLineBaureihe Max. Prfkraft [kN] Prfraumhhe [mm] Prfraumbreite [mm] Prfraumtiefe [mm] Max. Traversengeschwindigkeit [mm/min] Traversenwegauflsung [m] Max. Leistungsaufnahme [kVA]1)

Z005 5 1070 440 500 0,039 0,8

Z010 10 1050 440 1000 0,038 0,8

Z020 20 1050 440 500 0,018 0,8

Z030 30 1370 440 300 0,012 0,8

Z0501) 50 1370 440

Z100 100 1360 640

180/600 300 0,007/0,016 0,008 0,8/2,6 3

Diese Prfmaschine ist in zwei Antriebs-Varianten erhltlich.

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Lastrahmen und Antriebe der Allround-Line (Tisch-Prfmaschinen)Baureihe Max. Prfkraft [kN] Prfraumhhe Normal [mm] 1) Erhht [mm] 1) Extra hoch [mm] 1) Prfraumbreite Normal [mm] Verbreitert [mm] Prfraumtiefe [mm] Max. Traversengeschwindigkeit [mm/min] Traversenwegauflsung [m] Max. Leistungsaufnahme [kVA] Z005 5 1045/1025 1445/1425 1795/1785 440 640 Z010 10 1045/1025 1445/1425 1795/1785 440 640 Z020 20 1045/1025 1445/1425 1795/1785 440 640 Z030 30 Z050 50 Z100 100 Z150 150 1535 640

1355/1325 1355/1325 1355 1755/1725 1755/1725 1755 440 640 440 640 640

3000 0,0410 2

2000 0,0272 1,9

1000/20003) 1000 0,0136/0,05433) 0,0271 2,1/2,63) 2,3

600 0,0163 2,3

750/15003) 0,0207 4/63)

900 0,0123 5,5

Lastrahmen und Antriebe der Allround-Line (Stand-Prfmaschinen)Baureihe Max. Prfkraft [kN] Prfraumhhe [mm] Prfraumbreite Normal [mm] Verbreitert [mm] Prfraumtiefe [mm] Max. Traversengeschwindigkeit [mm/min] Traversenwegauflsung [m] Max. Leistungsaufnahme [kVA]1) 2)

Z050/Z100 50/100 1825/17601) 630 1030

Z150/Z250 50/250 1715/16551) 630 1030

Z300E 300 1785 630

Z400E 400 1785 630

Z600E 600 1940 740

Z1200E 1200 2266 800

1000/20003) 0,0270 4/53)

900/600 0,0123/0,0082 5,5/63)

250 0,0035 7/132)

250 0,0035 7/132)

200 0,002 20/262)

400 0,0041 20/25 2)

Der jeweils zweite Wert gilt fr die Variante mit verbreitertem Prfraum Hhere Leistung bei Verwendung von hydraulischen Probenhaltern

Je nach gewhltem Antrieb und dessen Leistung

Lastrahmen und Antriebe fr groe Prfkrfte (Standard-Programm mit hydraulischen oder Hybridantrieben)Baureihe Max. Prfkraft [kN] Prfraum Breite [mm] Hhe [mm] Hhe [mm] mit verstellbarer Traverse Max. Verfahrweg [Hub, mm] Traversenwegauflsung [m] Max. Prfgeschwindigkeit [mm/min] Anzahl Trag/Fhrungssulen Max. Leistungsaufnahme [kVA] Z400H Z600H Z1200H Z1600H Z2000H Z600Y Z1200Y 400 600 1200 1600 2000 600 1200 670 1578 1878 500 0,16 340 2 8,5 670 1578 1878 500 0,16 340 2 8,5 850 1876 2184 600 0,16 200 4 15 800 2076 2834 600 0,16 250 4 20 850 2236 2829 600 0,16 200 4 20 790 1895 850 0,05 250 2 8,5 860 2330 1000 0,05 250 2 15 Z2000Y 2000 1200 2495 1000 0,05 250 2 25

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Bild 1: Grolastmaschine Z1200E

Bild 2: Grolastmaschine Z2000H

Bild 3: Grolastmaschine Z2000H

SP-Prfmaschine Diese Material-Prfmaschine wurde fr Prfungen an Flach-, Rund- und Profilproben aus Stahl konzipiert. Auer Zugversuchen knnen auch Druck-, Biege- und Faltversuche durchgefhrt werden. Sie hat einen besonders steifen Lastrahmen mit einem hydraulischen Zentralantrieb auf der oberen, wahlweise festen oder verstellbaren Traverse. Sie ist serienmig mit Keilspannkpfen ausgerstet, die hydraulisch bettigt werden.

Fr die Prfkraftmessung werden elektronische Kraftaufnehmer eingesetzt. Zur Lngennderungsmessung stehen sowohl der Fhleraufnehmer Makro als auch der Ansatzaufnehmer Clip-on zur Verfgung. Trotz ihrer Gre bentigt diese Maschine kein spezielles Fundament. Sie wird auf Gummimatten direkt auf den Betonboden gestellt.

Bild 4: SP-Prfmaschine

SP-Prfmaschinen mit hydraulischem Zentralantrieb fr Nennkrfte von 400 bis 1500 kNBaureihe Max. Prfkraft [kN] Prfraum: Hhe [mm] 1) Hhe [mm] 2) Breite [mm] Max. Verfahrweg [Hub, mm] Kolbenwegauflsung [m] Max. Prfgeschwindigkeit [mm/min] Anzahl Sulen Max. Leistungsaufnahme [kVA]1)

SP400.xx 400 100-600 0-800 670 500 5 250 2 10

SP600.xx 600 100-600 0-800 670 500 5 200 2 10

SP1000.xx 1000 120-720 0-900 700 600 5 200 4 18

SP1200.xx 1200 120-720 0-1000 850 600 5 200 4 18

SP1500.xx 1500 120-720 0-1000 850 600 5 200 4 18

mit festem Querhaupt

2)

mit verstellbarem Querhaupt

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4.3 BlechumformPrfmaschinenAnwendungsbereich Prfen der Umformbarkeit von Blechen nach gngigen Normen (DIN EN ISO 20482, DIN EN 1669) Prfen der Einflsse von Oberflchenbehandlungen und Schmiermitteln, bei typischen Umformarten wie Tiefungs- und Npfchenziehversuche. Prfen der Einwirkung von Werkzeug und Verfahrensparameter auf den Umfomprozess. Besondere Merkmale Leichte und schnelle Austauschbarkeit der Prfmittel (z.B. Ziehstel, Blechhalter, etc.). Es existieren zahlreiche modulare Ausbaumglichkeiten. Geringe Kolben-Zylinder-Reibungen erlauben genaue Messaufzeichnungen und ausgezeichnete Reproduzierbarkeit. Hydraulischer Npfchenauswerfer durch integrierten Kolben, mit Kolbenstange durch Ziehstel wirkend (ab BUP 200) Schwenkbare Elektronik, somit kann der Ablesewinkel an den Bediener angepasst werden. Smtliche Bedienelemente sind ergonomisch angeordnet.

Ziehen von Npfchen ohne Zipfelquetschung durch einstellbare automatische Blechhalterkraftentlastung whrend des Versuchs (ab BUP 200) Automatisches Einstellen der vorgewhlten Blechhaltekraft nach dem Stanzvorgang. Automatischer Kolbenrckzug und Abschaltung nach Versuchsende durch Risserkennung oder erreichen des maximalen Tiefungswegs (s-limit). nderung der Tiefungsgeschwindigkeit whrend des Versuchs mglich (ab BUP 400) Hydraulisches ffnen und Schlieen des Werkzeugkopfes. uerst leiser und sauberer Betrieb.

Bild 2: Elektronisches Anzeigepanel

Bild 1: Blechumform-Prfmaschine BUP 1000

Bild 3: BUP 200 mit Auswerteeinheit fr Grenzformnderungskurve (FLC)

Blechumform-Prfmaschinen (BUP)Baureihe Max. Tiefungskrfte [kN] Max. Blechhaltekraft [kN] Stanzkraft [kN] Max. Prfhub [mm] Max. Prfgeschwindigkeit [mm/min] Rondelldurchmesser [mm] Max. Blechstreifenbreite [mm] Max. Blechstreifendicke [mm] Max. Rondellstanzdurchmesser [mm] Max. Leistungsaufnahme [kW] BUP 100 100 25 80 750 150 120 6 4 BUP 200 200 25 150 80 750 150 120 6,4 118 4 BUP 400 400 400 400 120 750 270 260 10 250 12 BUP 600 600 600 600 120 750 270 260 10 250 12 BUP 1000 1000 1000 1000 150 750 270 260 10 250 12

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4.4 Hrteprfmaschinen und -gerteVickers Hrteprfmaschine Zwick/ZHV20/Z2,5 Die Vickers Hrteprfmaschine ZHV/ zwicki-Line ergibt sich durch Integration der Zwick Hrteprfeinrichtung fr optische Verfahren an eine Prfmaschine des zwicki-Line Programms. Der integrierte Kraftaufnehmer erlaubt elektromechanisch aufgebrachte Prfkrfte zwischen 2 und 200 N (ZHV20/Z2.5) bzw. zwischen 3 und 300 N (ZHV30/Z2.5). Auf ein um 90 abgewinkeltes Mikroskop ist eine hochauflsende CCD-Kamera aufgesetzt. Im Revolverkopf sind Objektive und Aufnahmevorrichtung(en) fr den Eindringkrper integriert, so dass der Positionswechsel zwischen dem Setzen und dem Messen des Eindrucks durch Drehen des Revolvers erfolgen kann. Der Revolverkopf ist mit insgesamt vier Pltzen ausgestattet, so dass sich verschiedene Objektive mit einem Eindringkrper variieren lassen.

Universelle Hrteprfmaschine ZHU/zwicki-Line Die universelle Hrteprfmaschine ZHU/Z2.5 auf Basis der zwicki-Line kann neben den klassischen Hrteprfverfahren Rockwell, Vickers, Knoop, Brinell und Kugeldruckhrte auch fr das innovative Verfahren der instrumentierten Eindringprfung zur Bestimmung der Hrte sowie zustzlicher Werkstoffparameter an metallischen Werkstoffen eingesetzt werden (sogenannte Martenshrte, DIN EN ISO 14577). Durch den Einbau des patentierten Hrtemesskopfes (Auflsung 0,02 m) mit integriertem, digitalen Tiefen- und Kraftmesssystem in eine getriebemodifizierte zwicki-Line Materialprfmaschine entsteht im Zusammenspiel mit der modernen Mess- und Regelelektronik testControl und der intelligenten Prfsoftware testXpert ein ideal abgestimmtes, hochprzises Messsystem. Die ZHU/zwicki-Line steht mit zwei unterschiedlichen Prfrumen zur Verfgung: 350 mm,850 mm. Um hochprzise Messungen in den verschiedenen Anwendungsbereichen zu ermglichen stehen zwei Hrtemesskpfe mit auswechselbaren Eindringkrpern und Tastfu zur Verfgung: 2 200 N bzw. 5 2,5 kN.

Die Verwendung der intelligenten Prfsoftware testXpert untersttzt dieses innovative Prfsystem sowohl in Standardsituationen z.B. in der Qualittssicherung, bietet jedoch dem anspruchsvollen Spezialisten in der Forschung und Entwicklung auerordentliche Mglichkeiten. Ein umfangreiches, standardisiertes Zubehrprogramm rundet das ZHU/ zwicki-Line Programm ab. Zum Einsatz kommen u.a. verschiedenste Eindringkrper, Hrtevergleichsplatten, Halteeinrichtungen, Ringlicht sowie manuelle und vollautomatisch gesteuerte Kreuztisch-Optionen.

Bild 2: Universelle Hrteprfmaschine Zwick/ZHU2.5/Z2.5 mit Hrtemesskopf

Einige Leistungsmerkmale: Mehrfachkurve fr den direkten Vergleich der Prfungen einer Serie, Konfiguration anwenderspezifischer Prfablufe: Auch spezielle Prfablufe lassen sich einfach definieren und durchfhren, Fr produktionsbegleitende Prfungen einsetzbar.

Bild 1: Vickers Hrteprfmaschine Zwick/ ZHV30/Z2.5 mit motorisch gesteuertem Kreuztisch

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Universale Hrteprfmaschine Zwick/ZHU topline bis 3000 kg Prflast Modernste und universal einsetzbare Hrteprfmaschinen basieren heute auf Technologien, die innovative mechatronische Komponenten nutzen, um hochprzise ein weites Anwendungsfeld, besonders in der Qualittssicherung, der fertigungsnahen Kontrolle aber auch im Laborumfeld zu ermglichen. Die drei bei Zwick gefertigten ZHU topLine Hrteprfer: ZHU250top (1 - 250 kgf / 9,8 - 2452,5 N), ZHU750top (3 - 750 kgf / 29,4 7357,5 N) und ZHU3000top (20 3000 kgf / 196,2 - 29.430 N) basieren auf einer innovativen, optischen Zoom-Technologie und ersparen somit den hufigen Wechsel von Objektiven. Je nach Lastaufbringung (Closed-Loop-Prinzip mit Kraftaufnehmer) bieten die Hrteprfer Prflsungen nach den Prfmethoden fr optische Verfahren bzw. Tiefenmessverfahren.

Ringlicht-Option Als weitere Option steht ein auf LEDTechnologie basierendes Ringlicht zur Verfgung. Mit Hilfe der Dunkelfeldbeleuchtung wird ein spezielles Kontrastbild erzeugt, das es v.a. bei weicheren Materialien (z.B. < 200 HB) ermglicht, eine przisere, automatische Eindruckvermessung trotz unklarer Randaufwrfe durchzufhren. Revolver-Option Besonders hervorzuheben ist die Sonderausstattung des ZHU250-top und ZHU750top mit einer RevolverOption. Diese bietet Platz fr die Aufnahme von 4 verschiedenen Eindringkrpern und 2 Objektiven (2,5 / 4 / 10 / 20-fach). Kombiniert mit einer motorischen Spindel (statt Handrad) erhlt man so die Maximalausstattung des Hrteprfers, die durch ein umfangreiches Zubehr an verschiedensten Prftischen, anwendungsorientiert ergnzt wird.Bild 3: Dunkelfeldbeleuchtung mit RinglichtOption

Intelligent prfen mit testXpert II (Option) ber eine integrierte RS232-Schnittstelle erfolgt die bertragung und Auswertung der Messergebnisse in die Zwick-Prfsoftware testXpert II. Dadurch wird eine einfache Protokollierung der Ergebnisse bis hin zur Anbindung an QS-Systeme ermglicht.

Bild 1: Universale Hrteprfmaschine Zwick/ZHU250top mit testXpert II Anbindung

Bild 2: Revolver zur Aufnahme von vier Eindringkrpern und zwei Objektiven

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Mikro-Vickers Hrteprfer Zwick/ZHV1 und ZHV2 Je nach bentigtem Laststufenbereich stehen die Zwick Mikro-Vickers Hrteprfer prinzipiell in 2 unterschiedlichen Belastungsvarianten zur Verfgung: ZHV1 mit Gewichten von 10g bis 1000 g bzw. ZHV2 mit Gewichten von 25 g bis 2000 g. Normativ untersttzen die Gerte die Normen: Vickers (HV) nach DIN EN ISO 6507, ASTM E 92 bzw. Knoop (HK) nach DIN EN ISO 454, ASTM E 384 Unabhngig von den Laststufen sind verschiedene Bedienkonzepte verfgbar: ZHV-m (manuell) hier erfolgt die Vermessung manuell mittels eines Mikroskops und durch den Bediener. Der automatische Revolverkopf ermglicht eine Einknopf-Bedienung zum Wechsel zwischen Eindringkrper und Objektiven. ZHV-PC zur optischen Auswertung an einem PC-System besteht auch nachtrglich die Mglichkeit das ZHV1-m oder ZHV2-m mit einer CCD-Kamera auszustatten. ZHV-s (Semiautomat) / ZHV-a (Vollautomat) beim semi- bzw. vollautomatischen Mikro-Vickers Hrteprfer erfolgt die Bedienung vollstndig automatisch und nach den Vorgaben des Bedieners. Dabei unterscheidet sich der Semiautomat vom Vollautomat in der manuell durchzufhrenden Prfeindruckfokussierung und motorischen Autofokussierung. Motorisch gesteuerter Lastwechsel, automatische Eindruckvermessung, automatisch gesteuerter Revolverkopf via testXpert zum Wechsel zwischen Eindringkrper und Objektivpositionen sowie die Steuerung der motorischen Kreuztische und vollautomatischen Prfsequenzen.

Bild 1: Zwick/ZHV1 Mikro-Vickers Hrteprfung mit motorisch-gesteuertem Kreuztisch und testXpert

Kleinlast Vickers Hrteprfer Zwick/ZHV30 Der manuelle Vickers Hrteprfer Zwick/ZHV30 deckt den Anwendungsbereich nach Vickers (HV): DIN EN ISO 6507 bzw. ASTM E 92 ab. Optional kann der Hrteprfer auf Grund seines Lastbereiches 0,2 bis 30 kg auch die Normen nach Knoop (HK): DIN EN ISO 4545, ASTM E 384 und Brinell (HB): DIN EN ISO 6506, ASTM E 10 ausgestattet werden. Dem Prinzip der Zwick Mikro-Vickers Hrteprfer folgend, erfolgt auch beim Zwick/ZHV30 die Vermessung manuell mittels eines Mikroskops und durch den Bediener. Der automatische Revolverkopf ermglicht eine Einknopf-Bedienung zum Wechsel zwischen Eindringkrper und Objektiven. Der vollautomatische Prfablauf nach Zeitvorgabe rumt Bedienereinflsse whrend der Haltezeit aus. Zur optischen

Auswertung an einem PC-System besteht auch nachtrglich die Mglichkeit das Zwick/ZHV30 mit einer CC-Kamera auszustatten. Die optische Vermessung des Hrteeindruckes erfolgt dann manuell oder automatisch unter Einbindung von testXpert.

Bild 2: Manueller Kleinlast-Vickers Hrteprfer Zwick/ZHV30

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Rockwell-Hrteprfgerte Zwick/ZHR Die verschiedenen Gerte dieser Produktfamilie sind ausgelegt fr: klassische Rockwell-Verfahren (Belastung: 60 -150 kg), Super-Rockwell-Verfahren (Belastung: 15 - 45 kg) und die Kombination dieser Verfahren (Belastung: 15 - 150 kg) Diese Gerte zeichnen sich durch eine patentierte Eindringkrperhalterung fr Hrteprfung an schwer zugnglichen Messstellen aus und gewhrleisten eine einfache Bedienung durch: Automatikbetrieb Wahl des Belastungsgewichtes durch Drehknopf, bzw. ber Touch-Screen Automatische Be- und Entlastung Automatische Auswertung inklusive Umwertung

Portable Zwick Hrteprfer Portable Hrteprfverfahren werden in vielfltiger Weise und mit steigendem Interesse eingesetzt. Fr nicht transportfhige oder groe Bauteile und Anlagen sind stationre Hrteprfgerte im Labor ungeeignet. Hier bietet Zwick ein umfassendes Programm an tragbaren Hrteprfprodukten fr vielfltigste Anwendungen an. Zwick MIC10 Hrteprfer (UCI-Verfahren) Das Zwick MIC 10 ermglicht eine schnelle und einfach zu handhabende Hrteprfung vor Ort nach dem UCIVerfahren (Ultrasonic Contact Impedance genormt nach ASTM A 1038). In dem sogenannten vergleichenden Verfahren wird der Prfeindruck des Diamanten in der Materialoberflche elektronisch gemessen und der Hrtewert im Display sofort angezeigt.

Zwick Webster Hrteprfzange Portable, leicht zu bedienende Prfzange mit eingebautem Eindringkrper und Prffeder. Durch Zusammendrcken der Griffe wird der Eindringkrper ber die Prffeder in den Prfling (Materialdicken: 0,6 mm ... 8 mm) eingedrckt und die Eindringtiefe wird auf der Skala angezeigt. Durch Umwertung des abgelesenen Wertes in der mitgelieferten Tabelle erhlt man die Rockwellhrte. Die Prfzange wird eingesetzt fr Aluminium, Aluminiumlegierungen, Messing, Kupferlegierungen und Stahl im Bereich Rockwell E20 bis max. E 110.

Bild 3: Die Zwick Webster Hrteprfzange

Bild 2: Portabler Zwick MIC 10 Hrteprfer

Bild 1: Das Zwick/ZHR 8150SK fr Serienprfungen mit geringen Losgren

Zwick DynaPocket digitaler Rckprallhrteprfer Das Zwick DynaPocket ist ein uerst handliches, integriertes, digitales Hrteprfgert, das nach dem dynamischen Rckprall-Verfahren (Leeb) arbeitet (genormt nach ASTM A956). Die kompakte Bauweise ermglicht eine einfache Hrteprfung vor Ort bei massiven, nicht transportfhigen Bauteilen auch an Stellen, die fr andere Hrteprfgerte nur schwer zugnglich sind, wie z.B. Schmiedeteile oder Gussmaterialien.

Zwick PZ3 Brinellprfzwinge Der einzigartige, portable Hrteprfer eignet sich zum genormten, statischen Kugeldruckversuch nach Brinell bis 3000 kg (29.420 N). Die Prfzwinge ermglicht Hrteversuche an Materialien und Werkstcken, die nicht im Labor geprft werden knnen z.B. Vorrte im Stahllager, fertige Konstruktionen, Maschinen und grere Bauteile aus Metall.

Bild 4: Die Zwick PZ3 Prfzwinge fr BrinellPrfungen bis 3t

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4.5 Mess-, Steuer- und RegelsystemEine wesentliche Komponente fr die Prfmaschinen ist das Mess-, Steuer- und Regelsystem. Seine Konzeption und sein Leistungsumfang entscheiden, welcher Antrieb damit geregelt, welches Messsystem daran angeschlossen und welche Funktionen damit gesteuert werden knnen. Fr Zwick Prfmaschinen setzen wir die von Zwick entwickelte testControlElektronik ein. Durch den Einsatz modernster Technologien und hchster Qualittsstandards bietet testControl ein Hchstma an technischer Leistung und langfristiger Investitionssicherheit.

Besondere Merkmale der Elektronik sind unter anderem: Zeitsynchrone Messwerterfassung aller Messkanle mit hoher Auflsung und Messfrequenz Echtzeitverarbeitung der Messwerte im vielfachen kHz-Takt zur berwachung und ereignisbezogenen Steuerung des Prfablaufes (z.B. Geschwindigkeitswechsel bei Erreichen der Streckoder Dehngrenze) und von Sicherheits-Grenzwerten Adaptive Regelung fr exakt reproduzierbare Geschwindigkeiten und Positionen Durch das modulare Design kann testControl auf die individuellen Bedrfnisse der Kunden ausgerichtet werden. Auch wenn sich in einigen Jahren die Anforderungen ndern kann testControl angepasst werden (z.B. zustzliche Kraft- oder Dehnungskanle, oder Ein-/Ausgabekanle zu externen Systemen) Korrektur der Nachgiebigkeit des Prfaufbaus direkt und zeitsynchron in testControl. Hierdurch wird eine sehr hohe Positioniergenauigkeit auch unter Last erreicht.

In der Basis-Ausfhrung wird testControl und damit die Prfmaschine ber einen PC mit der Prfsoftware testXpert bedient. So ist das System fr verschiedenste Anwendungen einfach konfigurierund ausbaubar sowie zudem extrem flexibel und komfortabel in der Bedienung. Eine optionale Stand-Alone Variante bietet eine unkomplizierte, direkte Bedienung der Prfmaschine ber ein Farbdisplay, eine 10erTastatur und wenige, intuitiv bedienbare Funktionstasten. Bei dieser Alternative zur PC-Bedienung kann zur Ausgabe der Prfergebnisse ein Drucker direkt angeschlossen werden. Auch an dieses System kann ein PC angeschlossen werden, womit auch hier die Vorteile der Prfsoftware testXpert genutzt werden knnen. Die Elektronik ist in einem Platz sparenden, kompakten Gehuse direkt am Lastrahmen untergebracht und gewhrleist eine beraus hohe Verfgbarkeit und Zuverlssigkeit des Prfsystems.

Bild 1: testControl-Elektronik

Bild 2: Optionale I/O Module mit Anschlussbox fr den zeitsynchronen In- und Output von externen Signalen

Bild 3: Anschlussbox fr mehrere Signale

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4.6 testXpert II Intelligent und sicher, die neue Softwaregeneration fr die MaterialprfungZwick Roell hat mit testXpert einen Standard fr intelligente Materialprfsoftware gesetzt. Mit testXpert wurde ein einheitliches Bedienkonzept fr alle Applikationen eingefhrt gleich ob es sich um quasi-statische oder dynamische Prfungen handelt. Der Vorteil? Den Umgang mit der Software zu lernen ist weniger zeitaufwndig. So steht fr die Durchfhrung von Prfungen mehr Zeit zur Verfgung. testXpert II Anwender profitieren von mehr als 80 Jahren Erfahrung in der Materialprfung und von mehr als 15.000 erfolgreichen Installationen weltweit. Vorteile von testXpert II Einfach genial testXpert II zeichnet sich vor allem durch eine denkbar einfache und intuitive Bedienung aus. Ausdrucksvolle Symbole und eine klare Menstruktur ermglichen eine schnelle Orientierung und reduzieren signifikant die Einarbeitungsphase. Die Menleiste ist an die tatschlichen Bedrfnisse des Benutzers angepasst. Damit wird Arbeiten mit testXpert II einfach. Genial! Intelligent Die verlssliche Assistentenfhrung fhrt auch bei anspruchsvollen Ttigkeiten schnell zum Ziel, wie beispielsweise bei der Erstellung und Modifikation von Prfvorschriften und -protokollen. Bei Fragen zum Programm stellt die umfassende OnlineHilfe stets schnell die exakt passende Antwort zur Verfgung. Modulbauweise Mit testXpert II erhalten Sie ein auf Ihre Bedrfnisse zugeschnittenes Software-System. Das ist mglich, weil wir die gesamte Prfsoftware modular aufgebaut haben, d.h. Sie kaufen nur, was Sie auch brauchen. Eine Erweiterung des bestehenden Systems durch weitere Prfvorschriften oder Optionen ist natrlich jederzeit mglich. Kompatibel mit Ihrer Hardware Zwick testXpert II ist kompatibel mit allen handelsblichen PCs und Notebooks zustzliche Einsteckkarten in den PC werden nicht bentigt! Das erleichtert den Tausch von Systemrechnern und ermglicht die Erstellung eigener Prfvorschriften oder die komfortable Durchfhrung von Analysen im Bro: Zugriff auf die Prfdaten ist jederzeit mglich. Online-Sprachwahl Ihre Strken zeigt die Software auch im internationalen Einsatz. Mit nur einem Mausklick kann die Sprache gewechselt werden. Ganz unabhngig davon, in welcher Sprache die Prfung durchgefhrt wird, kann ein Prfprotokoll automatisch in einer anderen Sprache ausgedruckt und gemailt werden. Die Sprachumschaltung bedeutet somit fr internationale Teams eine sprachunabhngige Bedienung der Prfmaschine und eine wesentliche Vereinfachung der Kommunikation.

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Branchentypische Terminologie und Datenexportfhigkeit testXpert II kann mehr als nur verschiedene Sprachen verwenden: Diese wandlungsfhige Software setzt auch die individuelle technische Terminologie der Anwender ein. So werden die fr jede Branche typischen Symbole oder Variablen (z.B. Metall, Kunststoff, Gummi) durchgngig in der Software implementiert. Dadurch sind mehr relevante Informationen fr die individuelle Prfanwendung verfgbar. Hchste Ansprche einer modernen Qualittssicherung erfordern die Verfgbarkeit der Prfergebnisse in den zentralen Datenstrukturen eines Unternehmens. ber leistungsstarke und flexible Schnittstellen kommuniziert testXpert II sicher mit jedem ITSystem. Alle Prfergebnisse knnen direkt weiterverarbeitet, ausgedruckt, versandt, exportiert und archiviert werden. Die Integration in MS-Office-Anwendungen ist mittels Object Linking Editing (OLE) sichergestellt. Dehnungsregelung Die neue Revision der Norm ISO 6892-1 (2009) ist in testXpert II bereits umgesetzt. Das gilt insbesondere fr die Dehnungsregelung, die erstmalig normativ in diese internationale Norm aufgenommen wurde. Die eng tolerierten Prfgeschwindigkeitsbereiche sollen die Reproduzierbarkeit der ermittelten Kennwerte vor allem der Dehn- und Streckgrenze erhhen. Dabei werden zudem die Prfzeiten optimiert das ist fr automatisierte Prfsysteme mit hohem Probendurchsatz von Bedeutung.

Bild 1: Auswahl an vordefinierten Prfergebnissen (Zugversuch)

Einfach prfen mit testXpert II Prfnorm whlen testXpert II hat fr jede Normprfung bereits die richtige Prfvorschrift. Einfach die gewnschte Prfvorschrift auswhlen; alle Parameter sind normgerecht vorkonfiguriert, knnen aber auch frei angepasst werden. Fr nicht normgebundene Prfungen bietet testXpert II vielfltige und leistungsstarke Prfvorschriften zur komplett freien Gestaltung des Prfablaufs. Prfung Die einzelnen Daten werden online zum Prfvorgang auf dem Bildschirm angezeigt. Die Prfung kann live verfolgt werden. Auf Wunsch kann auerdem eine exakt synchronisierte Videoaufzeichnung eingebunden werden. Die Ergebnisse werden bereits whrend der Prfung berechnet, so dass der Prfablauf ereignisgesteuert durchgefhrt werden kann, z.B. mit einer nderung der Geschwindigkeit nach Ermittlung der Anforderungen oder der Streckgrenze. Nur so kann schnell und normgerecht geprft werden.

Bewertung der Prfergebnisse In testXpert II knnen beliebig viele verschiedene Bildschirmlayouts nach individuellen Wnschen zusammengestellt werden, beispielsweise mit weiteren Grafiken, unterschiedlichen Darstellungen der Prfkurven, Tabellen und zustzlichen Statistiken. Mit einem Klick kann zwischen den verschiedenen Layouts hin und her geschaltet und so die Darstellung Ihrer Prfergebnisse verndert werden. Validierung der Prfsoftware Innerhalb der Funktion Import/Export von Daten knnen Referenzdatenstze eingelesen werden, die zur Prfung der Software Algorithmen herangezogen werden. Auf Europischer Ebene sind im Projekt TENSTAND solche Referenzdatenstze fr Zugversuche in einem festgelegten Datenformat erstellt und auch die dazugehrigen Ergebnisse international abgestimmt worden. Mit diesen Daten lassen sich die testXpert Prfsoftware und die Parameter zur Berechnung der Ergebnisse jederzeit schnell und sicher berprfen.

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r- und n-Wert Bestimmung Die r- und n-Werte sind fr die Umformeigenschaften von Blechen wichtige Kenngren. Bei dem Auswalzen von Blechen werden diese Werte benutzt, um den Prozess zu steuern und damit die gleichbleibende Blechqualitt zu sichern. Zwick testXpert II untersttzt im Metallzugversuch die r- und n-Wertbestimmung nach der ISO 10113 und ISO 10275 und bercksichtigt die in 2007 abgeschlossene Revision der beiden Normen. Voraussetzung fr die r-Wert Ermittlung (senkrechte Anisotropie) an genormten Flachzugproben ist der gleichzeitige Einsatz von einem Lngen- und Breitennderungsaufnehmer, der den Bedingungen der Norm gengt. Der n-Wert (Verfestigungsexponent) wird aus dem Spannungsdehnungsdiagramm ermittelt. Sind die Voraussetzungen erfllt, lassen sich diese beiden Ergebnisse im Ergebnismen anwhlen und der Anwender erhlt die normgerechten Ergebnisse im Display angezeigt und auch in die Ergebnisliste fr das Protokoll bernommen.

Bild 1: Darstellung der Bestimmung des r- und n-Werts

testXpert II LIMS Nur testXpert II bietet diese Funktionalitt: Ein integriertes LaborInformationsmanagement-System (LIMS). Die Software stellt eine flexible Datenbank fr die Administration der Prfergebnisse zur Verfgung. Nun knnen langfristige Statistiken generiert und Protokolle archiviert werden. Alle von testXpert II erfassten Daten sind auf jedem Prfsystem der Firma verfgbar.

Bild 2: Langzeitdarstellung der Zugfestigkeit ber mehrere Tage

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4.7 KraftaufnehmerKraftaufnehmer sind verfgbar fr genaue Messungen ab 0,02 N. Zusammen mit der digitalen Messelektronik testControl bieten sie folgende Vorteile: Messgenauigkeiten: Klasse 1 (1 % v. Messwert) von 0,2 bis 100 % der Nennkraft und Klasse 0,5 (0,5 % v. Messwert) von 1 bis 100 % der Nennkraft Unempfindlichkeit gegen parasitre Streinflsse (Biegemomente,...) Hohe Grenzbiege- und Grenztorsionsmomentfestigkeit gegen Bruch Temperaturkompensation von Nullpunkt und Kennwert ber den gesamten Messbereich bis zur berlast.

Sehr hohe effektive Messwertauflsung und Messfrequenz in Kombination mit testControl Genereller berlastungsschutz durch testXpert II, bei Kraftaufnehmern mit kleiner Nennkraft zustzlich mechanisch mglich Automatische Identifikation und Erfassung aller Einstell- und Kalibrierparameter ber den SensorAnschlussstecker. Der Wechsel von Kraftaufnehmern erfordert weder die nderung der Einstelldaten noch eine Kalibrierung Automatischer Nullpunkt- und Empfindlichkeitsabgleich Kraftaufnehmer zur Prfung in zwei Arbeitsrumen sind fr Nennlasten ab 10 kN verfgbar (Variante mit beidseitigem Anschlussbolzen)

Bauformen und Einsatzempfehlungen Je nach Prfaufgabe sind neben der Messgenauigkeit der Kraftaufnehmer weitere Anforderungen von Bedeutung. Beim Einsatz von optionalen Temperiereinrichtungen (z.B. aber auch in Werkshallen mit starken Temperaturgradienten) sind dies die Temperaturkompensation von Nullpunkt (Tk0) und Kennwert (TkC). Bei Zug- wie Druckprfungen knnen Seitenkrfte und Momente auftreten, die nur uerst geringen Einfluss auf das Messsignal des Sensors haben drfen. Zwick bietet zwei Arten von Kraftaufnehmer nach folgenden Messprinzipen an: Biegering-Aufnehmer Der Messkrper dieses rotationssymmetrischen Kraftaufnehmers ist ein Biegering mit ringfrmigen Dehnungsmessspiralen Kennzeichen: Hohe Unempfindlichkeit gegen parasitre Einflsse und berlastungen.

Zugrichtung

Bauform Mehrfach-Biegebalken Die Messkrper sind speichenartig angeordnete Biegebalken. Kennzeichen: Unempfindlichkeit gegen parasitre Einflsse und berlastungen

Zugrichtung Bild 1: Kraftaufnehmer Xforce mit Bauform Mehrfach-Biegebalken

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4.8 ProbenaufnahmenProbenhalter fr Zug-, Zeitstand- und zyklische Prfungen Mit einem breiten Spektrum von Probenhaltern unterschiedlicher Bauarten, Prfkraftbereiche und Prftemperaturen deckt Zwick den groen Anwendungsbereich der Metallprfung ab. Der spezifische Anwendungsbereich eines Probenhalters ist besonders abhngig von seinem Funktionsprinzip und der max. zulssigen Prfkraft. Fr Prfungen in einer Temperier- oder Klimakammer ist auch der Temperaturbereich von Bedeutung, in dem er eingesetzt werden kann. Kraftbertragung zwischen Probe und Probenhaltern Das Funktionsprinzip definiert die Art der Kraftbertragung zwischen Probe und Probenhalter. Nach ihm sind auch die meisten Probenhalter benannt. Bei den meisten Proben kann die Prfkraft nur kraftschlssig, d.h. durch Reibung bertragen werden. Dabei muss die Reibkraft zwischen den Probenenden und den Klemmbacken der Probenhalter stets grer sein als die Prfkraft. Die dazu ntigen und senkrecht zur Prfkraft wirkenden Klemmkrfte werden extern erzeugt (zum Beispiel durch pneumatischen Druck) oder mechanisch aus der Prfkraft abgeleitet (selbstspannende Probenhalter). Um Klemmbrche im Klemmbereich zu vermeiden, wird besonders bei klemmempfindlichen und biegeweichen Proben (Drhte und Folienstreifen) die Prfkraft bereits vor der Klemme durch Umschlingungsreibung etwas reduziert.

Dazu werden die Probenenden ber Reibkurven (z.B. Kreissegmente oder Rollen) gefhrt und dann geklemmt. Klemmkraft Bei Probenhaltern mit externer Klemmkrafterzeugung wirkt die eingestellte Klemmkraft whrend der gesamten Prfung. Besonders bei dicken und weichen Proben kann aber unter Einwirkung der Prfkraft Probenmaterial aus dem Klemmbereich heraus flieen (Klemmschlupf) und dadurch die Probendicke abnehmen. Bei H