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Materialprüfung Temperierte Stufenversuche an Gusseisenwerkstoffen

| Redakteur: Udo Schnell

Zur Charakterisierung der spezifischen Eigenschaften von Grauguss (Gusseisen mit Lamellengraphit) führt das Österreichische Gießerei-Institut (ÖGI) Stufenversuche in Raum- und Hochtemperaturbereichen durch. Die Stufenzugversuche mit einer 100 kN Allround-Line Prüfmaschine von Zwick dienen der Ermittlung der Temperaturabhängigkeit des E-Moduls und des statischen E0-Moduls von Grauguss.

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Stufenzugversuch an Grauguss.
Stufenzugversuch an Grauguss.
(Bild: Zwick)

Messtechnik – us. Zur Charakterisierung von unterschiedlichen Gusseisenwerkstoffen werden am Österreichischen Gießerei-Institut verschiedene Stufenversuche bei Raum- bis Hochtemperatur durchgeführt. Dabei liegt der Schwerpunkt nicht bei standardisierten Normprüfungen, sondern bei speziellen Prüfverfahren, die der Weiterentwicklung von Gusseisenwerkstoffen dienen. Dazu gehören beispielsweise Stufenzug- und Stufendruckversuche zur Ermittlung der Belastungsabhängigkeit des E-Moduls von Grauguss, sowie Ermittlung des statischen E0-Moduls aus dem Stufenversuch.

Bei diesen Versuchen werden im Gegensatz zum rein zügigen Versuchsablauf die Prüfungen in mehreren frei konfigurierbaren Stufen aufgeteilt. Auf diese Weise kann die Belastungsabhängigkeit des E-Moduls und das statische E0-Modul von Grauguss (Gusseisen mit Lamellengraphit) ermittelt werden. Das E-Modul wird bei Raumtemperatur mit zwei Dehnmessstreifen (DMS), die auf beiden Seiten der Proben appliziert sind, ermittelt. Bei höheren Temperaturen werden geeignete Dehnungsmesssysteme – mechanisch applizierbar oder berührungslos arbeitend – angewendet. Die Notwendigkeit der E0-Modul-Bestimmung mittels aufwändiger Stufenversuche ergibt sich bei Grauguss durch die für diesen Werkstoff von Beginn an gekrümmte Spannungs-Dehnungs-Kurve, die keinen linear elastischen Bereich aufweist.

Die Versuche werden unter anderem an einer 100 kN Allround-Line Prüfmaschine von Zwick durchgeführt. Die Maschine ist mit dem Makro-Xtens Dehnungsaufnehmer für eine hochpräzise Dehnungsmessung, einer LN2 gekühlten Temperierkammer und einem 900°C HT-Ofen ausgestattet. Mit der Master-Prüfvorschrift für zyklische Versuche der Prüfsoftware Test-Xpert II, können die speziellen Prüfanforderungen der ÖGI, wie freie Stufendefinition und kundenspezifische Ergebnisse, effizient umgesetzt werden. Die Prüfsoftware-Option „Universelle Anbindung von HBM Messverstärkern“ ermöglicht das synchronisierte Einlesen und die Weiterverarbeitung der DMS-Kanäle zur E-Modulbestimmung in Test-Xpert II.

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