Arbeitsunterlagen für das Baustoffkunde-Praktikum. Stahlwerkstoffe

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1 Arbeitsunterlagen für das Baustoffkunde-Praktikum Stahlwerkstoffe 0 Deckblatt 1 Aufgabenstellung 2 Prüfvorschriften 3 Anleitungen zur Durchführung für die Prüfungen 4 Literaturhinweise 5 Auswertungsblätter (Die Inhalte der Vorlesung und des Skriptums zur Vorlesung Baustoffkunde I sind Bestandteil des Baustoffkundepraktikums. Sie sind im Rahmen der Vorbereitung im vollen Umfang zu berücksichtigen.) FB 3: Bauingenieurwesen erhard.gunkler@hs-owl.de Emilienstraße 45 Tel.: / Detmold Fax: / Seite 1 von 11

2 1 Aufgabenstellung Im Rahmen des Praktikums Stahlwerkstoffe sind materialprüftechnische Untersuchungen zur Festigkeit und zum Verformungsvermögen an stabförmigen Proben aus Baustahl durchzuführen. Für die Berechnung der Anfangsmesslänge L 0 ist ein k-faktor von 5,65 oder 11,30 (proportionale Proben) bzw. von 50 mm (nicht proportionale Proben) zu wählen. Nach Auswertung der Prüfergebnisse ist eine Zuordnung des Probenwerkstoffes zu den Stahlsorten nach DIN EN : vorzunehmen. Im Einzelnen sind zu bestimmen: 1. Zugfestigkeit 2. Streckgrenze (untere u. obere Streckgrenze) 3. Bruchdehnung / Brucheinschnürung 4. Elastizitätsmodul 5. Stahlsorteneinteilung Für die Protokollierung und Auswertung der Prüfergebnisse sind die beigefügten Auswertungsblätter zu verwenden. Einzelwerte sind dokumentenecht, lesbar und nachvollziehbar aufzuzeichnen. Es ist ein Prüfbericht anzufertigen, der u. a. die bearbeiteten Auswertungsblätter als Anlage enthält. Der Prüfbericht ist wie folgt zu gliedern: o Deckblatt o Vorgang o Durchführung der Materialprüfungen o Prüfergebnisse Darstellung und Auswertung o Zusammenfassung o Literaturverzeichnis und Prüfvorschrift o Anlagen Darüber hinaus gelten die Vorgaben der Prüfvorschriften zum Umfang des Prüfberichtes. Die Darstellungsqualität ist Kriterium für die Beurteilung des Prüfberichtes. Die wiederholte Vorlage des Prüfberichtes ist nicht möglich. 2 Prüfvorschriften DIN EN ISO : : Metallische Werkstoffe Zugversuch- Teil 1: Prüfverfahren bei Raumtemperatur DIN EN : : Warmgewalzte Erzeugnisse aus unlegierten Baustählen Technische Lieferbedingungen Seite 2 von 11

3 3 Anleitungen zur Durchführung der Prüfung 1 Proben/Probenart festlegen (proportionale bzw. nicht proportionale Proben) 2 Anfangsmesslänge L 0 festlegen L 0 = k S 0 k= 5,65; 11,3 mit L 0 20 mm L 0 = 50 mm L 0 = 80 mm 3 Versuchslänge (L c ) bestimmen bei Proben mit im Querschnitt reduzierten Teilen mit L c > L 0 (nur bei Vorgabe entsprechender Markierungen) 4 Bestimmung des Anfangsquerschnittes (S 0 ) 5 Kennzeichnung der Anfangsmesslänge (L 0 ) 6 Durchführung des Zugversuchs nach DIN EN ISO : , Abschnitt 11 ff, Ausgabe der Last-Verformungslinie 7 Auswertung des Zugversuchs 7.1 Zugfestigkeit R m nach DIN EN ISO : , Abschnitt 10 Höchstzugkraft F m bestimmen Anfangsquerschnitt S 0 ermitteln Einzellzugfestigkeiten R m,i Fm, i R m,i = S 0, i i= 1 3, Probennummer Statistische Auswertung 7.2 Bestimmung der Streckgrenze Obere und untere Streckgrenze R eh und R el (Dehngrenze bei proportionaler Dehnung nach DIN EN ISO : , Abschnitt 11u.12) Obere Streckgrenze R eh errechnen R eh = F eh S 0 Untere Streckgrenze R el errechnen R el = F el S 0 Statistische Auswertung 7.3 Bruchdehnung (A) / Brucheinschnürung (Z) Seite 3 von 11

4 7.3.1 Bestimmung der Bruchdehnung (A) nach DIN EN ISO : , Abschnitt 20 a) Handmessung - Bruchstücke sorgfältig zusammenlegen, so dass Bruchflächen exakt ineinander passen - Verlängerung nach dem Bruch ( L = L u -L 0 ) messen - Bruchdehnung A berechnen Lu L0 A= 100% L0 und auf 0,5 % gerundet angeben - Statistische Auswertung b) Maschinenablesung - Verlängerung L u,ges unmittelbar von dem Bruch ablesen - zugehörige elastische Verlängerung ermitteln L u,el und plastische Verlängerung berechnen L = (L u,ges L u,el ) L o - Bruchdehnung A wie oben berechnen - Statistische Auswertung Bestimmung der Brucheinschnürung (Z) nach DIN EN ISO : Abschnitt 20 - Bruchstücke sorgfältig zusammenlegen - Bestimmung des kleineren Querschnittes nach dem Bruch (S u ) - Brucheinschnürung berechnen S 0 Su Z= 100 % S 0 Seite 4 von 11

5 7.4 Ermittlung des Elastizitätsmoduls Der Elastizitätsmodul ist für 4 verschiede Lastintervalle F i der Last-Verformungslinie F x -u- Linie (Protokollierung während des laufenden Versuchs) zu bestimmen aus Fi Lo E i = S 0 Ui mit F Lastintervall F = F i - F i-1 S o Anfangsquerschnitt L o Anfangsmesslänge u i Längenänderung des Lastenintervalls von F i bestimmen aus: u i =u i -u i-1 Die Untersuchungen sind an 3 Stahlsproben durchzuführen, bei denen die Anfangsmesslänge L 0 den Bedingungen für nichtproportionale bzw. proportionale Proben entsprechen muss. Es ist der Mittelwert des E-Moduls aus drei sinnvollen Einzellergebnissen eines jeden Stabes zu berechnen. 8 Sorteneinteilung: Die Bestimmung der Stahlsorte eines jeden Stabes ist gemäß DIN EN : , Abschnitt 7.3 durchzuführen, Tabelle 7. Die Stahlsorte aus dem jeweiligen Teilversuches ist durch Vergleich der Ist-Werte mit den Soll-Werten des zu bestimmen. 4. Literatur - Scholz/Hiese, Baustoffkenntnisse, 14. Auflage, Werner Verlag, Düsseldorf, 1999 Seite 5 von 11

6 1. Auswertungsblatt Name/Vorname Matr.-Nr Semester/Gruppe:.../... Abgabe-Datum:... Arbeitsthema: Zugversuch nach DIN EN ISO : Kurzangabe (Buchstabe)/Form/DIN Versuchsmaterial: 1. Stab 2. Stab 3. Stab Prüfungsumfang: 1. Zugfestigkeit (R m ) 2. Streckgrenze (R eh u. R el oder R p 0,2 ) 3. Bruchdehnung (A) / Brucheinschnürung (Z) 4. Elastizitäts-Modul (E) 5. Stahl-Sorteneinteilung Seite 6 von 11

7 2. Auswertungsblatt Teilversuch Nr.: 1 Bestimmung der Zugfestigkeit (R m ) Versuchsbeschreibung: Verfahren gem. DIN EN ISO : , Abschnitt 10 Versuchsgeräte: siehe DIN EN ISO : Abweichungen:... F max (N) d (mm) S o (mm 2 ) R m (N/ mm 2 ) Auswertung: Richtwerte gem. DIN EN : , Tabelle 7 Stab... Stab... Stab......(N/mm 2 )... (N/mm 2 )... (N/mm 2 ) Formel: R m = F S max 0 Statistik: Mittelwert : Kleinster Einzelwert : Seite 7 von 11

8 3. Auswertungsblatt Teilversuch Nr.: 2 Bestimmung der oberen und unteren Streckgrenze (R eh / R el ) (bei proportionaler Dehnung) Versuchsbeschreibung: Verfahren gem. DIN EN ISO 6892 : Abschnitt Versuchsgeräte: siehe DIN EN ISO : Abweichungen:... F eh (N) *) F el (N) *) d o (mm) S o (mm 2 ) R eh (N/mm 2 ) R el (N/mm 2 ) *) aus Diagramm ermitteln!!! Auswertung: Richtwerte gem. DIN EN : , Tabelle 7 Stab... Stab... Stab......(N/mm 2 )... (N/mm 2 )... (N/mm 2 ) Formeln: R eh = F eh ReL = S 0 F el S 0 Statistik: Mittelwert : Kleinster Einzelwert : Seite 8 von 11

9 6. Auswertungsblatt Teilversuch Nr.: 3 Bestimmung der Bruchdehnung (A) / Brucheinschnürung (Z) Versuchsbeschreibung: Verfahren gem. DIN EN ISO 6892: Abschnitt: 20; 21 Versuchsgeräte: siehe DIN EN ISO : Abweichungen:... Bruchdehnung (A) 0 (mm) L u (mm) L (mm) A (%) Brucheinschnürung (Z) 0 (mm 2 ) S u (mm 2 ) S (mm 2 ) Z (%) Auswertung: Richtwerte gem. DIN EN : , Tabelle 7 Stab... Stab... Stab... A =...( % )... ( % )... ( % ) Z =...( % )... ( % )... ( % ) Lu Lo Formel: A = *100% Lo So Su Z= 100% So Statistik (für A und Z): Mittelwert : Kleinster Einzelwert : Seite 9 von 11

10 7. Auswertungsblatt Teilversuch Nr.: 4 Elastizitätsmodul Versuchsbeschreibung: Allgemein gültiges Verfahren (siehe: 7.4 Ermittlung des Elastizitätsmoduls) Versuchsgeräte: siehe DIN EN ISO : Abweichungen:... F i (N) / / / / / / / / / S 0 (mm) L o (mm) u i (mm) E (N/ mm 2 ) **) **) mind. 4 brauchbare Werte nachweisen und in die Tabelle aufnehmen. Die zugehörige Berechnung erfolgt auf einem gesonderten Blatt. Auswertung: Richtwerte gem. DIN : , Tabelle 1 Stab... Stab... Stab......(N/mm 2 )... (N/mm 2 )... (N/mm 2 ) Formel: E = Fi So Lo ui Statistik: Mittelwert : Kleinster Einzelwert : Seite 10 von 11

11 8. Auswertungsblatt Teilversuch Nr.: 5 Sorteneinteilung Versuchsbeschreibung: Allgemein gültige Verfahren nach DIN EN : Abschnitt: 7.3 Versuchsgeräte: keine Abweichungen:... Ist-W. Soll-W. Ist-W. Soll-W. Ist-W. Soll-W. Zugfestigkeit (N/mm 2 ) Streckgrenze (N/mm 2 ) Bruchdehnung (%) E-Modul (N/mm 2 ) Stahlsorte Auswertung: Richtwerte gemäß.: DIN EN : , Tabelle 7 DIN : , Tabelle 1 Seite 11 von 11