Praktikum - Prüfbericht Stahlwerkstoffe Seite 2 von 7

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1 Praktikum - Prüfbericht Stahlwerkstoffe Seite 2 von 7 1 Vorgang Im Rahmen des Pflichtpraktikums Stahlwerkstoffe zur Lehrveranstaltung Baustofftechnologie an der Hochschule Ostwestfalen Lippe wurden unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. E. Gunkler Festigkeitsprüfungen an stabförmigen Proben aus Baustahl durchgeführt. Das Prüfprogramm umfasste: - Zugversuche nach DIN EN 12-1: Für die Durchführung und Auswertung der Prüfungen standen Prüfanweisungen und Auswertungsblätter zur Verfügung. Die Auswertungsblätter waren für handschriftliche Eintragungen während der Prüfungen zu nutzen. Sie befinden sich in der Anlage dieses Prüfberichtes. Auf dort enthaltene Einzelprüfwerte wird Bezug genommen. Eine Sortenzuordnung geprüfter Werkstoffproben zu den Klassen nach Tabelle 5 von DIN EN 125:1999 bzw. DIN EN 125 A1:1993 war auf der Grundlage in den Prüfungen erhaltener Werkstoffkennwerte vorzunehmen. Die Wiedergabe der Untersuchungsergebnisse ist Gegenstand des vorliegenden Prüfberichtes. 2 Durchführung der Materialprüfungen 2.1 Zugversuch nach DIN EN 12-1 Der Zugversuch nach DIN EN 12-1 dient zur Bestimmung der Festigkeits- und Verformungseigenschaften metallischer Werkstoffe. Im Rahmen des Praktikums waren drei vorgegebene Proben (Bezeichnung: Stab 1 bis 3) unbekannter Herkunft aus Stabstahl mit kreisrundem Vollquerschnitt zu prüfen. Die Proben waren zur Entfernung der Zunderschicht um ca. 2 mm abgedreht worden. Durch Kennzeichnung war die Anfangsmesslänge L vorgegeben worden. Sie wurde gemäß DIN EN 12-1, Abschnitt überprüft. Der Anfangsquerschnitt S wurde nach Messung des Probendurchmesser d innerhalb der Anfangsmesslänge mit einer Schieblehre bestimmt aus 2 d S = Π (1) 4 Zur Überprüfung der Anfangsmesslänge L wurde der gemessene Abstand zwischen den Markierungen mit dem durch Rechnung aus L = k So 2 mm (2) erhaltenen L -Wert verglichen. Die Konstante k wurde zu 5,65 gewählt. Die Bedingung (2) wurde eingehalten. Bei den Prüfstücken handelte es sich demnach stets um proportionale Proben. Die statische Zugprüfung wurde bei Raumtemperatur in der Universalprüfmaschine des Baustofflabors der FH Lippe und Höxter durchgeführt. Die Proben waren durch mechanische Spannbacken mit dem Pressenhaupt verbunden. Der Bruch der Stahlproben wurde durch kraftgesteuerte kontinuierliche Steigerung der Prüfkraft bis zum Versagen der Proben erreicht. Die einwirkenden Prüfkräfte und die Verlängerung der Stahlproben wurden digital aufgezeichnet. Der Wert der Probenverlängerung ΔL wurde über den Kolbenweg der Prüfmaschine und aus Messwerten eines zusätzlich angebrachten Feinmessgerätes (Messlänge: 5 mm) erhalten. Die Feindehnungsmessung endete jeweils nach Erreichen des

2 Praktikum - Prüfbericht Stahlwerkstoffe Seite 3 von 7 Fließplateaus bzw. nach einer Probenverlängerung von 1,25 mm innerhalb der Messlänge von 5 mm. Aus den Messwerten wurden die Zugfestigkeit R m Obere Streckgrenze R eh sowie Bruchdehnung A und Brucheinschnürung Z rechnerisch bestimmt. 3 Prüfergebnisse Darstellung und Auswertung 3.1 Zugversuch an Stahlproben Probengeometrie Angaben zur Probengeometrie sind u. a. den Tabellen der Auswertungsblätter des Anhanges (s. z. B. Auswertungsblätter 3; 4; 5; 6 und 7) zu entnehmen, die dort im Zusammenhang mit Einzelauswertungen von Versuchsdaten verwendet wurden. Sie werden der besseren Übersicht halber hier in Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1: Probengeometrie Abmessung Probe 1 Probe 2 Probe 3 Durchmesser d (mm) 17,8 18,17 18, Querschnittsfläche S (mm²) 248,85 259,3 254,47 Anfangsmesslänge L (mm) 89,13 9,98 9, Last-Verformungslinien Die Bilder A1 bis A6 zeigen die aus den Zugversuchen an den Proben 1 bis 3 erhaltenen Last-Verformungslinien aus den Feindehnungsmessungen (Bilder A2; A4; A6) und aus den Aufzeichnungen von Prüfkraft und Kolbenweg (Bilder A1; A3; A5). Nach Erreichen der Höchstkraft im Bereich linearer Last-Verformungszunahmen ist ein deutliches Fließplateau erkennbar. Bei den untersuchten Proben handelt es sich offensichtlich um naturharte nicht kaltverformte Stähle.

3 Praktikum - Prüfbericht Stahlwerkstoffe Seite 4 von Obere Streckgrenze R eh und Zugfestigkeit R m Die obere Streckgrenze R eh errechnet sich nach Gleichung (3) aus dem Anfangsquerschnitt S und der registrierten Kraft F eh. Der Wert F eh wird kurz vor dem ersten deutlichen Kraftabfall nach proportionaler Kraft-Verformungszunahme erreicht. FeH R = (3) eh S Die Zugfestigkeit R m errechnet sich nach (4) aus dem Anfangsquerschnitt S und der Höchstkraft F m der Last-Verformungslinie zu Fm R = (4) m S Tabelle 2 fasst die in den Auswertungsblättern 3 und 5 der Anlage angegebenen Festigkeitswerte der Stahlproben zusammen. Tabelle 2: Festigkeitswerte der Stahlproben Festigkeit Statistik Wert Streckgrenze Mittelwert 416,3 R eh (N/mm²) Kleinstwert 413,3 Zugfestigkeit Mittelwert 671,15 R m (N/mm²) Kleinstwert 67, Bruchdehnung A und Brucheinschnürung Z Zur Bestimmung der Bruchdehnung A ist zunächst die Messlänge nach dem Bruch L u zwischen den Messmarken der Proben zu ermitteln. Dies geschieht mit einer Schieblehre nach passgenauem Zusammenlegen der Bruchhälften der Proben. Unter Einbeziehung der Anfangsmesslänge L errechnet sich A dann nach Gleichung (5): L A = u L L o 1 % Die Brucheinschnürung Z errechnet sich aus dem Anfangsquerschnitt S und dem kleinsten Probenquerschnitt S u nach dem Bruch aus (6): (5) Z = S u S S o 1 % (6) S u wurde aus dem Durchmesser des Probenquerschnittes nach dem Bruch d u berechnet. Der Zahlenwert von d u wurde ebenfalls mit Hilfe einer Schieblehre ermittelt. Tabelle 3 fasst die in dem Auswertungsblatt 6 der Anlage angegebenen Verformungswerte A und Z der Stahlproben zusammen.

4 Praktikum - Prüfbericht Stahlwerkstoffe Seite 5 von 7 Tabelle 3: Verformungswerte der Stahlproben Verformungsgröße Statistik Wert Bruchdehnung Mittelwert 22,1 A (%) Kleinstwert 2,9 Brucheinschnürung Mittelwert 45,1 Z (%) Kleinstwert 4,8 3.3 Stahlsorteneinteilung... 4 Zusammenfassung Im Rahmen des Pflichtpraktikums Stahlwerkstoffe der Lehrveranstaltung Baustofftechnologie an der Hochschule OWL wurden Festigkeitsprüfungen an vorgegebenen kreisrunden Stabstahlproben (proportionale Proben: k = 5,65) aus Baustahl durchgeführt. Das Prüfprogramm umfasste - Zugversuche nach DIN EN 12-1: Eine Sortenzuordnung geprüfter Werkstoffproben in die Klassen nach DIN EN 125:1999 und DIN EN 125 A1:1993 war anschließend auf der Grundlage der erhaltenen Werkstoffkennwerte vorzunehmen. In den Zugversuchen wurden die folgenden Kennwerte (hier: Kleinste Einzelwerte) ermittelt: Obere Streckgrenze: R eh = 413,3 N/mm² Zugfestigkeit R m = 617,5 N/mm² Bruchdehnung A = 2,9 % Brucheinschnürung Z = 4,8 % Demnach sind die geprüften Stahlproben der Stahlsorte. zuzuordnen. Detmold, den Unterschriften:

5 Praktikum - Prüfbericht Stahlwerkstoffe Seite 6 von 7 5 Literaturverzeichnis 5.1 Prüfvorschriften DIN EN 12-1:21-12: DIN EN 125:1999+A1:1993: DIN EN ISO 75-1: : DIN 188-1:199-11: Metallische Werkstoffe Zugversuch- Teil 1: Prüfverfahren bei Raumtemperatur Warmgewalzte Erzeugnisse aus unlegierten Baustählen Technische Lieferbedingungen Metallische Werkstoffe Prüfung von Prüfmaschinen für statische einachsige Beanspruchung Teil 1: Zug- und Druckprüfmaschinen Prüfung und Kalibrierung der Kraftmesseinrichtung Stahlbauten Bemessung und Konstruktion 5.2 Fachbücher /1/.. /2/ /../

6 Praktikum - Prüfbericht Stahlwerkstoffe Seite 7 von 7 Baustofftechnologie - Praktikum Stahlwerkstoffe Anlagen zum Prüfbericht Inhalt: Auswertungsblätter und Bilder zur: - Zugversuch für metallische Werkstoffe nach DIN EN 12-1: Der Prüfbericht darf nur ungekürzt vervielfältigt werden. Eine Veröffentlichung auch auszugsweise- bedarf in jedem Einzelfall der vorherigen schriftlichen Genehmigung der Verfasser und des betreuenden Professors