Neues aus der Normung auf dem Gebiet der Werkstoffprüfung. 1 Neues Normungsgebiet Nanotechnologie

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1 1 Neues aus der Normung auf dem Gebiet der Werkstoffprüfung 1 Neues Normungsgebiet Nanotechnologie 2 Neues auf dem Gebiet der Normung mechanisch-technologischer Prüfverfahren 2.1 Härteprüfung 2.2 Prüfverfahren mit zügiger Beanspruchung 2.3 Prüfverfahren mit konstanter Beanspruchung 2.4 Prüfverfahren mit schlagartiger Beanspruchung 2.5 Bruchzähigkeit 3 Kalibrierung von Werkstoffprüfmaschinen 2005

2 DKE/DIN-Workshop Standardisierungsbedarf in der Nanotechnologie 23. Juni 2005; Frankfurt 2 Stand der Normungs- und Standardisierungsaktivitäten ten Themenschwerpunkte Nanomaterialien Nanoelektronik Nanooptik Nanobiotechnologie Nanotools / Nanoanalytik 2005

3 3 Thesen zum Workshop These 1: Nanotechnologien zählen zu den wichtigsten ökonomischen Antriebskräften des 21. Jahrhunderts. These 2: Die erfolgreiche Entwicklung von nanotechnologischen Produkten und Verfahren erfordert auch die Entwicklung von Normen und Standards These 3: Es fehlen Normen und Standards in der Nanotechnologie. 2005

4 4 Thesen zum Workshop These 4: Die Gesetzgeber benötigen verlässliche Messund Prüfverfahren, um mögliche oder nur vermutete negative Einflüsse auf Umwelt und Gesundheit bewerten zu können. These 5: Eine wichtige organisatorische Aufgabe internationaler Normungsarbeit wird der Informationsaustausch und die Koordination sein. mehrere Initiativen auf internationaler Ebene! TC s mit ursprünglich makroskopischer Themensetzung, bewegen sich in Richtung bzw. behandeln bereits nanoskopische Dimensionen! 2005

5 5 ISO/TC 229 Nanotechnologies - Struktur Für die Struktur des ISO/TC 229 wurde beschlossen, folgende drei Arbeitsgruppen zu bilden: WG 1 Terminologie und Nomenklatur (Federführung/Sekretariat: Kanada) WG 2 Messverfahren und Charakterisierung (Federführung/Sekretariat: Japan) WG 3 Gesundheit, Sicherheit und Einfluss auf die Umwelt (Federführung/Sekretariat: USA) 2005

6 Internationale und Nationale Normungsarbeiten 6 Gründung des ISO/TC 229 Nanotechnologies im November 2005 Gründung des CEN/TC 352 Nanotechnologies im Dezember 2005 Gründung des Arbeitsausschusses NMP 817 Nanotechnologien am 24.Januar 2006 im DIN Berlin 2005

7 7 Härteprüfung NMP 141 Neue internationale Normungsvorhaben ISO Prüfverfahren für Schichten CD Ende der Einspruchsfrist war Ergebnis war positiv DIS 2005:08 (Ende:Januar 2006) NWI "Bestimmung von Parametern des Zugversuches aus den Ergebnissen des Instrumentierten Eindringversuches", von Korea vorgeschlagen, wurde im Februar 2004 angenommen. Wird ISO/TR Bildung einer internationaler Arbeitsgruppe unter Leitung von Mr. Kwon (Korea) 2005

8 8 NMP 141 Härteprüfung Neue nationale Normungsvorhaben Im NMP 141 wurde ein neuer Arbeitskreis Mobile Härteprüfung gebildet, der, um Doppelarbeit zu vermeiden, seine Tätigkeit mit dem entsprechenden Arbeitskreis der DGZfP abstimmt. Härteprüfung nach Leeb (EQUOTIP) erste Entwürfe 2006:04 Härteprüfung nach dem UCI-Verfahren Härteprüfung nach modifizierten statischen Prüfverfahren 2005

9 ISO 6506, 6507, 6508, 4545 (HB,HV,HR,HK) 9 ISO 6506, 6507, 6508 seit 1997/1999 weltweit einheitlich z.b. als DIN EN ISO gleichzeitige Überarbeitung begann 2003 Veröffentlichungstermine: ISO/DIS: ISOF/DIS: ISO EN: , DIN EN ISO: Gleiche Änderungen in allen Teilen: In allen Teilen 1: Neuer nationaler Anhang NA zur Abschätzung der Messunsicherheit der gemessenen Härtewerte 2005

10 10 Gleiche Änderungen in allen Teilen 1: Bessere Darstellung der Härtebezeichnung (Abschnitt 4 der Norm) 70 HR 30 T W Bezeichnung des verwendeten Eindringkörperwerkstoffes der Kugel, S = Stahl, W = Hartmetall Skalenbezeichnung (siehe Tabelle 1) Rockwellhärtebezeichnung Rockwellhärtewert 2005

11 11 Gleiche Änderungen in allen Teilen 1: Änderung des Abschnittes 8 zur Messunsicherheit Neuer Anhang für die periodische Prüfung der Prüfmaschine durch den Anwender Neuer Anhang zur Abschätzung der Messunsicherheit der gemessenen Härtewerte 2005

12 12 Gleiche Änderungen in allen Teilen 2: Übersichtliche Gestaltung des Abschnittes 6 Zeitabstände zwischen den direkten Prüfungen in Form einer Tabelle Prüfanforderungen Kraft Prüfzyklus Messsystem Eindringkörper a vor der ersten Inbetriebnahme x x x x Nach Aus-und Wiedereinbau von Maschinenteilen, die Einfluss auf die Prüfkraft, Messsystem oder den Prüfzyklus haben x x x Versagen bei der indirekten Prüfung b x x x sofern indirekte Prüfung >14 Monate zurückliegt x x x a) Darüber hinaus wird empfohlen, dass der Eindringkörper nach 2 Jahren Einsatzdauer direkt geprüft wird. b) Nacheinander, bis die Maschine die indirekte Prüfung besteht und ist nicht erforderlich, wenn durch Prüfung mit einem Referenz-Eindringkörper gezeigt werden kann, dass der Eindringkörper die Ursache der nicht bestandenen indirekten Prüfung war. 2005

13 13 Gleiche Änderungen in allen Teilen 2: Neue Anhänge zur Abschätzung der Messunsicherheit der Kalibrierergebnisse der Härteprüfmaschinen Redaktionelle Überarbeitung der Unterabschnitte 5.6 Wiederholpräzision und 5.7 Abweichung Beiblätter 1 zu DIN EN ISO , , Empfehlungen zur Prüfung und zur Ausführung von Prüfmaschine und Eindringstempel sind jetzt nationale Anhänge in den Teilen 2 von DIN EN ISO 6506,-7,

14 14 Gleiche Änderungen in allen Teilen 3: Neue Anmerkung in Abschnitt 6 Anzahl der Prüfeindrücke, die es ermöglicht, zu Verringerung der Messunsicherheit mehr als 5 Prüfeindrücke zu machen redaktionelle Überarbeitung des Abschnitts 7 Gleichmäßigkeit der Härte (Spannweite) Neue Anhänge für die Abschätzung der Messunsicherheit der Härtevergleichsplatten Beiblätter 1 zu DIN EN ISO , , Beispiele für die Ausführung von Härtevergleichsplatten sind jetzt nationale Anhänge in den Teilen 3 von DIN EN ISO 6506,-7,

15 15 Brinell Verfahren - Teil 1 - Seit 1999 ist die ausschließliche Verwendung der Hartmetallkugel als Eindringkörper festgelegt Empirisch ermittelter Zusammenhang der Differenz HBW - HBS in Abhängigkeit von der Probenhärte bei unlegierten und niedrig legierten Stählen d-härte HBW-HBS Härtedifferenz HBW - HBS bei Verfahren HB5/ HÄRTEWERT HBS 2005

16 16 Rockwell Verfahren - Teil 1 Erweiterung des Anwendungsbereiches, siehe Fußnoten a, b und c in Tabelle 1. a) Der Anwendungsbereich der HRA-Skala kann bis 94 HRA für die Prüfung von Hartmetallen erweitert werden b) Der Anwendungsbereich der HRB-Skala kann bis 10 HRBW erweitert werden, wenn es in einer Erzeugnisnorm oder in einer besonderen Vereinbarung festgelegt ist. c) Der Anwendungsbereich der HRC-Skala kann bis 10 HRC erweitert werden, wenn der Eindringkörper die erforderlichen Abmessungen besitzt Zulassung von Kugeldurchmessern 6,350 mm und 12,70 mm, wenn es in einer Erzeugnisspezifikation gefordert oder gesondert vereinbart ist 2005

17 Rockwell Verfahren - Teil 1 Im Handel üblich erhältliche HRC-Eindringkörper besitzen eine bearbeitete kegelige Mantelfläche mit einer Länge von 400 µm. Um die Prüfbedingung 10 HRC normgerecht zu realisieren, muss diese bearbeitete Länge mindestens 500 µm betragen Bearbeitete Mantelfläche eines Rockwell-Diamant Eindringkörpers

18 18 Rockwell Verfahren - Teil 1 Hardness 8,3 HRC 9,4 HRC 22,0 HRC 13,7 HRC 30,6 HRC 49,3 HRC 60,2 HRC straightness of the generatrix of the diamond cone < 2µm 400,9 µm Erforderliche bearbeitete Mantelfläche eines Rockwell- Diamant- Eindringkörpers in Abhängigkeit von der Eindringtiefe 262,3 µm 294,5 µm 358,5 µm 422,5 µm 456,5 µm 569,1 µm 2005

19 19 Rockwell Verfahren - Teil 1 Verwendung der Hartmetallkugel ist als Standard- Eindringkörper festgelegt. Stahlkugeln dürfen nur noch angewendet werden, wenn es in einer Erzeugnisspezifikation festgelegt oder gesondert vereinbart ist. Es muss beachtet werden, dass Härtewerte, die mit verschiedenen Kugelwerkstoffen ermittelt wurden, unterschiedlich sind. 2005

20 20 Rockwell Verfahren - Teil 1 Empirisch ermittelter Zusammenhang der Differenz HRBW - HRBS in Abhängigkeit von der Probenhärte bei unlegierten und niedrig legierten Stählen Härtedifferenz HRBW - HRBS d-härte HRBW-HRBS 0,00-0,50-1,00-1,50-2,00-2,50 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 110,00 HÄRTEWERT HRBS 2005

21 Druckfehlerberichtigung (1) In DIN EN ISO Metallische Werkstoffe - Härteprüfung nach Vickers - Teil 2: Prüfung und Kalibrierung der Prüfmaschinen (ISO :2005); Deutsche Fassung EN ISO :2005 Sind: im nationalen Vorwort a) gestrichen, in b) ist der richtige Verweis auf 5.2, in Tabelle 3 ist eine neue vierte Zeile eingefügt. Länge der Diagonalen d mm Auflösung des Messsystems Maximal zulässige Abweichung d 0,040 0,000 2 mm 0,000 4 mm d > 0,040 0,5 % von d 1,0 % von d d > 0,200 0,001 mm 0,002 mm ANMERKUNG Die Länge der Eindruckdiagonale bestimmt die zu wählende Gesamtvergrößerung V nach folgender Bedingung: V d 14 mm. Für Eindruckdiagonalen d < 0,035 mm kann diese Bedingung zwar nicht erfüllt werden, aber die Vergrößerung sollte mindestens 400fach sein

22 Druckfehlerberichtigung (2) in Tabelle 4 sind in den Spalten 2, 3 und 4 die Zahlenwerte korrigiert z.b. 0,03 geändert in 3% Härte der Härtevergleichsplatte a b HV 5 bis HV 100 Für r rel in % HV 0,2 bis < HV 5 Zulässige Wiederholpräzision der Prüfmaschine < HV 0,2 Härte der Härtevergleichsplatte 225 HV 3 a 6 a 9 a > 225 HV 2 a 4 a 5 a oder 0,001 mm, der größere Wert sollte genommen werden HV, Vickershärte Für r in HV b HV 5 bis HV 100 HV 0,2 bis < HV HV Härte der Härtevergleichsplatte HV

23 23 Prüfverfahren mit zügiger Beanspruchung (NMP 142 Zugversuch) Revision von ISO 6892 (Anwendung der parallelen Abstimmung in ISO und CEN) WG 4 "Testing rate and software (Convenor: J. Aegerter, Hydro Bonn) WG 5 "Uncertainty" (Convenor: Mr. Dahlberg, USA) Beschluss vom Oktober in ISO/TC 164/SC 1: Vorschläge der beiden WG s wurden akzeptiert! Januar 2006 als "Committee Draft" September 2006 Internationaler Norm-Entwurf unter Anwendung der parallelen Abstimmung in ISO und CEN 2005

24 24 Nationale und internationale Zugversuchsnormen im Überblick ISO 6892 (1984) ISO 6892 (1998) Revidierte EN ISO 6892 (2006?) Parallele Abstimmung Standard Verschiedene europäische Normen (DIN, NS, BS, AFNOR,...) EN (1990) ASTM E8 - vorherige Versionen EN (2001) Jahr ASTM E

25 Vorschlag der Internationalen Arbeitsgruppe für die Prüfgeschwindigkeiten im Zugversuch Legende 1 Bereich 1: 0, s-1 ± 20 % 2 Bereich 2: 0, s-1 ± 20 % 3 Bereich 3: 0,002 s-1 ± 20 % 4 Bereich 4: 0,0067 s-1 ± 20 % (0,4 min-1± 20 %) 5 Regelung über Dehnungsaufnehmer oder über Traversenweg 6 Regelung über Traversenweg a empfohlen Abschnitt für die Prüfgeschwindigkeit, basierend auf dem Konzept der Spannungszunahmegeschwindigkeit bleibt weiterhin erhalten

26 Prüfverfahren mit zügiger Beanspruchung (NMP 142 Feinblechprüfung) ISO (n-wert) Regressionsverfahren angenommen Indizes zur Dokumentation des Auswertebereiches Vorschlag von China, den elastischen Anteil zu vernachlässigen, wurde zur Berechnung der wahren Dehnung nicht akzeptiert. Berechnung der wahren Spannung unter Verwendung der gesamten Dehnung. ISO/DIS: ISO (r-wert) Regressionsverfahren angenommen Indizes zur Dokumentation des Auswertebereiches Vorschlag von China den elastischen Anteil bei dem automatischen Verfahren zu vernachlässigen wurde nicht akzeptiert. ISO/FDIS:

27 27 Prüfverfahren mit zügiger Beanspruchung (NMP 142 Feinblechprüfung) ISO (Formänderungsdiagramm) Redaktionelle Überarbeitung Zwei Teile: Teil 1: Methode zur FLD-Bestimmung für das Presswerk mit realen Teilen und Proben Teil 2: Labormethode zur FLC-Bestimmung Streichung der zeitabhängigen Methode, da derzeit noch nicht verfügbar bzw. validiert. ISO/CD:

28 28 Prüfverfahren mit zügiger Beanspruchung (NMP 142 Feinblechprüfung) pren Stahl Bestimmung der Streckgrenzenerhöhung durch Wärmebehandlung (Bake-Hardening-Index) Entwurf war COCOR-Abstimmung Schlussabstimmung Veröffentlichung ab Mitte

29 29 Metallografie (NMP 131/FES) pren Metallographische Prüfung des Gehaltesnichtmetallischer Einschlüsse in Stählen mit Bildreihen Entwurf war COCOR-Abstimmung Schlussabstimmung 2006-? Veröffentlichung Ende 2006? 2005

30 30 Prüfverfahren mit konstanter Beanspruchung (NMP 143) Thema ISO ECISS DIN nichtunterbrochener Versuch unterbrochener Versuch ISO/R 204:1961 a ISO 204:1997 ISO/R 203:1961 EURONORM a EN 10291: DIN Vornorm DVMA 118:1937 a DIN 50118:1952 a DIN 50118:1982 a DIN EN 10291:2001 b Zeitstandprüfmaschinen Relaxationsversuch unter Zugbeanspruchung a Zurückgezogene Normen b c ISO :1996 EN ISO :2000 DIN 51226:1997 a DIN EN ISO :1999 DIN EN : c ergänzt durch Beiblatt 1 "Hinweise für die Anwender der Norm" Teil 2: Durchführung mit Schraubenverbindungsmodellen, Entwurf Stand der Überarbeitung von ISO/DIS 204: , E DIN EN ISO: ISO/DIS : , E DIN EN ISO:

31 Prüfverfahren mit schlagartiger Beanspruchung (NMP 144) 31 Aktivitäten in ISO/TC 164/SC 4- Pendulum ISO/DIS Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy - Teil 1: Prüfverfahren FDIS: November 2005 Nach der ISO Veröffentlichung erfolgt Übernahme ins europäische Normenwerk, um EN ersatzlos zurückziehen zu können. MU wird nationaler Anhang ISO 148-2,-3 (Kalibrierung PSW und Referenzproben) Revision begann Schwerpunkte: indirekte Kalibrierung mit Referenzproben wird normativ Ergänzung eines Anhangs zur Messunsicherheit. ISO/DIS 148-2,-3 bis Jahresmitte 2006, parallele Abstimmung in ISO und CEN Neues Normungsvorhaben "Ergänzung eines Anhangs in ISO bezüglich Kleinproben. DIS : Dezember 2004 bis Mai

32 Bruchmechanik NMP 146 Aktivitäten in ISO/TC 164/SC 4 Fracture toughness 32 Abgeschlossene Normungsarbeiten sind: ISO Metallic materials - Determination of planestrain fracture toughness, 1996, DIN EN ISO 12737: Die Überarbeitung begann 2002, Ende von ISO/FDIS war , Veröffentlichung ISO ISO Metallic materials - Unified method of test for the determination of quasistatic fracture toughness, Folgende Normungsarbeiten sind in Bearbeitung: ISO/CD Metallic materials - Method of test of fracture toughness of welds, 1999, wurde zum ISO/DIS eingereicht ISO/DIS 22889: Metallic materials - Method of test for the determination of resistance to stable crack extension using specimens of low constrain. 2005

33 Prüfung und Kalibrierung von Werkstoffprüfmaschinen (NMP 811) DIN EN ISO 376 wurde veröffentlicht DIN EN ISO wurde veröffentlicht ISO/DIS : , E DIN EN ISO: Nationale Arbeiten Überarbeitung von: DIN Prüfung von Vorrichtungen zur Krafterzeugung und messung im Bauwesen; Spannvorrichtungen, Hydraulikzylinder, Dynamometer für Spannzwecke, Veöffentlichung: DIN Werkstoffprüfmaschinen Kalibrierung von Drehmomentmessgeräten für statische Drehmomente, Veöffentlichung: DIN Werkstoffprüfmaschinen Sicherheitstechnische Anforderungen Neuer Entwurf ist eingereicht

34 34 Neues DIN-Taschenbuch 19 (2006) DIN Taschenbuch 19 Materialprüfnormen für metallische Werkstoffe 1 Mechanisch-technologische Prüfverfahren (erzeugnisformunabhängig) Prüfmaschinen, Bescheinigungen 2005