die neue ausgabe der din en iso 6892-1 2017 rev2017-10-27 · title: microsoft powerpoint - die neue...

39
(1) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26 th International Forum for Materials Testing Ulm Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1:2017-02 Was ist neu? Johannes Aegerter [email protected] 2017-10-19

Upload: others

Post on 18-Jan-2021

12 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(1) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

Die neue Ausgabe derDIN EN ISO 6892-1:2017-02

Was ist neu?

Johannes [email protected]

2017-10-19

Page 2: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(2) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

Entwicklung nationaler und internationaler Normen für den Zugversuch

Normen zum Zugversuch an metallischen WerkstoffenVon nationalen zu internationalen Normen

1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

ISO 6892 (1984)ISO 6892 (1998)

Jahr

EN 10 002-1 (1990)

EN 10 002-1 (2001)

Revision of EN ISO 6892, parallel votingin ISO/CEN

ASTM E8 - 03

Verschiedene nationale Normen (DIN, BS, AFNOR,...)

ASTM E8 – prior versions

EN ISO 6892-1 (2009)

ASTM E8 - 09

ISO 82 (1974)ISO 86 (1974)

20202015

EN ISO 6892-1 (2016)

ASTM E8

03 04 08 09 11

1313a

1515a

16

Page 3: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(3) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

DIN EN ISO 6892-1:2017-02(Deutsche Version der EN ISO 6892-1:2016) Was ändert sich mit der neuen Ausgabe – ein Überblick

1. Prüfgeschwindigkeiten

2. Kennwertermittlung

3. E-Modul-Bestimmung

4. Zusammenfassung

Page 4: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(4) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

Prüfgeschwindigkeiten

Page 5: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(5) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

ISO 6892-1:1998, 2009 und 2016, Verfahren B

6-602-20

E = 210 GPa

E = 70 GPa

EN ISO 6892-1:2009und 2016, Verfahren A

Prüfgeschwindigkeiten nach ISO 6892:1998 und 2009

Page 6: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(6) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

Einfluss von Prüfgeschwindigkeit und Prüfaufbau auf die Dehngrenze Rp0,2

177.6

191.8203.0

186.2196.0

207.0

120.6

173.2

128.0126.2

175.6

143.2

100

120

140

160

180

200

220

Constant crosshead separation rate corresponding to a stress rate in the elastic range

6 MPa s-1 60 MPa s-16 MPa s-1 2 MPa s-1 20 MPa s-160 MPa s-16 MPa s-1 60 MPa s-16 MPa s-1 2 MPa s-1 20 MPa s-160 MPa s-1

DC 06

DC 05

AlMn1 clad on both sides with AlSi10Mean value and range

from 5 testsTesting rig of high stiffness

Testing rig of low stiffness

Mean value and range from 5 tests

Testing rig of high stiffness

Testing rig of low stiffness

Proo

f stre

ngth

Rp0

,2in

MP

aD

ehng

renz

e R

p0,2

in M

Pa

Resultierende Spannungsgeschw. im elastischen Bereich (Parameter: konst. Traversengeschw. und Steifigkeit)

AlMn1 beidseitig mit AlSi10 plattiertMittelwert und Spannweite

aus 5 Versuchen

Prüfaufbau mit hoher Steifigkeit

Prüfaufbau mit niedrige Steifigkeit

Quelle: J. Aegerter, H. Bloching, H. M. Sonne; Einfluss der Prüfgeschwindigkeit auf die Streck-/Dehngrenze im Zugversuch nach DIN EN 10002-1, Tagung „Werkstoffprüfung 2000“, siehe auch Veröffentlichung in MP Materialprüfung 10-2001

Page 7: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(7) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

y = 4,9982Ln(x) + 241,59

185

190

195

200

205

210

215

0,00001 0,00010 0,00100 0,01000Dehngeschwindigkeit bei R p0,2 in s-1

Rp0

,2 in

MPa

B2, höhere SteifigkeitB2, niedrigere SteifigkeitB20, höhere SteifigkeitB20, niedrigere SteifigkeitA2 closed loop, höhere SteifigkeitA2 closed loop, niedrigere Steifigkeit

Verfahren B, 2 MPs/shöhere Steifigkeit

Verfahren B, 2 MPs/sniedrigere Steifigkeit

Verfahren A, 0,00025/s (closed loop)höhere und niedrigere Steifigkeit

Verfahren B, 20 MPs/shöhere Steifigkeit

Verfahren B, 20 MPs/sniedrigere Steifigkeit

Dehngeschwindigkeitsempfindlichkeit: 11,5 MPa pro Dekade

Material: AlMn1 beidseitig plattiert mit AlSi10

Nachauswertung der Datensätze von Dez. 2000Johannes Aegerter, April 2012

Rp0,2 vs. resultierende Dehngeschwindigkeiten bei den verschiedenen Verfahren, Werkstoff AlMn1 (plattiert)

Page 8: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(8) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

DIN EN ISO 6892-1:2017-02Prüfgeschwindigkeiten

● Technisch: keine Änderungen zur Ausgabe 2009 beim Thema Prüfgeschwindigkeiten

●Redaktionell: Überarbeitung des Abschnitts Prüfgeschwindigkeiten zum besseren Verständnis● Neue Nummerierung im Abschnitt Prüfgeschwindigkeiten● Begriffliche Klarstellungen zu den Prüfgeschwindigkeiten, vor allem zu Verfahren A

Page 9: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(9) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

DIN EN ISO 6892-1:2017-02Prüfgeschwindigkeiten

Neue Anmerkungen in 10.3.1 Allgemeine Informationen zu den Prüfgeschwindigkeiten:

…….

ANMERKUNG 1 „Der Unterschied zwischen Verfahren A und Verfahren B besteht darin, dass die notwendige Prüfgeschwindigkeit bei Verfahren A beim interessierenden Punkt, an dem der Kennwert, z. B. (Rp0,2) bestimmt werden soll, definiert ist, wohingegen bei Verfahren B die notwendige Prüfgeschwindigkeit im elastischen Bereich, d. h. bevor der Kennwert (z. B. Rp0,2) bestimmt werden soll, eingestellt wird.“

ANMERKUNG 2 „Bei Verwendung von Verfahren B kann unter bestimmten Bedingungen (so z. B. für einige Stähle bei einer Spannungsgeschwindigkeit im elastischen Bereich von in etwa 30 MPa/s, bei Verwendung einer Prüfmaschine und eines Einspannsystems mit hoher Steifigkeit und einer Probengeometrie nach Anhang B, Tabelle B.1, Probenform 2) eine Dehngeschwindigkeit nahe des Bereichs 2 von Verfahren A beobachtet werden.“

Page 10: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(10) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

DIN EN ISO 6892-1:2009-12 DIN EN ISO 6892-1:2017-02 ASTM E810.3 Prüfgeschwindigkeit basierend auf Dehngeschwindigkeitsregelung (Verfahren A)

10.3.2 Prüfgeschwindigkeit basierend auf Dehngeschwindigkeit(Verfahren A)

10.3.1 Die Erste ist die Regelung der Dehngeschwindigkeit, , die auf dem Signal des Dehnungsaufnehmers basiert.

10.3.2.1 Verfahren A1 „geschlossener Regelkreis“ (en: closed loop) bezeichnet die Regelung der Dehngeschwindigkeit,

, die auf dem Signal des Dehnungsaufnehmers basiert.

7.6.3.2 Control Method B –Rate of Straining Control Method for Determining Yield Properties…. the testing machine shall be operated in closed-loop control using the extensometer signal…

10.3.1 Die Zweite ist die Regelung der abgeschätzten Dehngeschwindigkeit über die Versuchslänge, , die durch Regelung der Traversen-geschwindigkeit entsprechend dem Produkt aus der gewünschten Dehngeschwindigkeit und der Versuchslänge realisiert wird.

10.3.2.1 Verfahren A2„offener Regelkreis“ (en: open loop) bezeichnet die Regelung der abgeschätzten Dehn-geschwindigkeit über die parallele Länge, , die durch Verwendung einer Traversengeschwindigkeit entsprechend dem Produkt aus der gewünschten Dehngeschwindigkeit und der parallelen Länge realisiert wird [siehe Gleichung (2)].

7.6.3.3 Control Method C –Crosshead Speed ControlMethod for Determining Yield Properties ….. the testing machine shall be set to a crosshead speed equal to …

10.4 Prüfgeschwindigkeit basierend auf Spannungsgeschwindigkeit (Verfahren B)

10.3.3 Prüfgeschwindigkeit basierend auf Spannungsgeschwindigkeit (Verfahren B)

7.6.3.1 Control Method A –Rate of Stressing Method forDetermining Yield Properties…rate of stress applicationin the linear elastic region…

Page 11: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(11) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

DIN EN ISO 6892-1:2017-12Prüfgeschwindigkeiten●Klarstellung zu Verfahren B

Neue Anmerkung nach 10.3.3.1 Allgemeines

ANMERKUNG Ziel ist es nicht bei Verfahren B, während der Bestimmung der Streckgrenzen eine konstante Spannungsgeschwindigkeit aufrecht zu erhalten oder die Spannungsgeschwindigkeit im geschlossenen Regelkreis über eine Kraftregelung zu steuern, sondern nur über die Einstellung einer Traversengeschwindigkeit eine definierte Spannungsgeschwindigkeit im elastischen Bereich zu erhalten (siehe Tabelle 3). Wenn eine Probe bei der Prüfung anfängt zu fließen, reduziert sich die Spannungsgeschwindigkeit oder wird sogar negativ, wenn die Probe diskontinuierliches Fließen zeigt. Der Versuch, während des Fließens eine konstante Spannungsgeschwindigkeit aufrecht zu erhalten erfordert von der Prüfmaschine extrem hohe Prüfgeschwindigkeiten. Dieses ist in den meisten Fällen weder praktikabel noch gewünscht.

Page 12: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(12) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

DIN EN ISO 6892-1:2017-12Prüfgeschwindigkeiten●Klarstellung zu Verfahren B

10.3.3.2.4 Dehngrenze bei plastischer Extensometer-Dehnung und Dehngrenze bei gesamter Extensometer-Dehnung, Rp und Rt

„Innerhalb des elastischen Bereiches muss die Traversengeschwindigkeit so konstant wie möglich und innerhalb der Grenzen gehalten werden, die den in Tabelle 3 angegebenen Spannungsgeschwindigkeiten entsprechen. Diese Traversengeschwindigkeit muss bis zur Dehngrenze (plastische oder gesamte Extensometer-Dehnung) beibehalten werden. Keinesfalls darf die Dehngeschwindigkeit größer sein als 0,002 5 s-1.“

Tabelle 3 – Spannungsgeschwindigkeiten

Elastizitätsmodul des Werkstoffs SpannungsgeschwindigkeitE

MPa MPa s1

min. max. 150 000 2 20 150 000 6 60

Page 13: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(13) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

Bestimmung der Steifigkeit des Prüfaufbaus für Abschätzungen nach Anhang F

●Bisherige übliche Vorgehensweise: ● Verwendung einer sehr steifen kurzen Probe und Aufzeichnung des

Kraft/Traversenweg-Diagramms● Steigung der Kurve entspricht der Steifigkeit

●Nachteile: ● Steifigkeit nicht bei allen Spannsystemen über den gesamten Kraftbereich konstant

(z. B. Keilspannbacken)● Steifigkeit sollte mit dem Prüfaufbau bestimmt werden, mit dem anschließend geprüft

wird

Siehe auch: Aegerter, J.; Frenz, H.; Kühn, H.-J.; Weißmüller, C.: EN ISO 6892-1:2009 Tensile Testing: Initial Experience fromthe Practical Implementation of the New Standard, Carl Hanser Verlag, München, Vol. 53, (2011) 10, pp. 595-603,correction ofFig. 6 in Carl Hanser Verlag, München, Vol. 53, (2011) 11

Page 14: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(14) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

DIN EN ISO 6892-1:2017-02Ergänzung in Anhang F zur Abschätzung der SteifigkeitMethode „Hydro Aluminium“

● Verwendung einer Probe möglichst gleicher Geometrie und Eigenschaften wie das zu prüfenden Material

● Durchführung eines Zugversuchs mit einer bekannten konstanten Traversengeschwindigkeit

● Auswertung (am Ende des elastischen Bereichs, d. h. kurz vor der Plastifizierung des Materials):● Bestimmung der resultierenden Dehngeschwindigkeit an der Probe● Bestimmung der Steigung m aus dem Spannung/Dehnung-Diagramm● Berechnung der Steifigkeit des Prüfaufbaus nach folgender Gleichung:

=

Achtung: Steifigkeit des Prüfaufbaus CM hängt vom Prüfaufbau selbst ab und ist nicht immer konstant (bei Verwendung von Keilspannköpfen, unterschiedlichen Kraftbereichen, etc.)

Siehe auch: Aegerter, J.; Frenz, H.; Kühn, H.-J.; Weißmüller, C.: EN ISO 6892-1:2009 Tensile Testing: Initial Experience fromthe Practical Implementation of the New Standard, Carl Hanser Verlag, München, Vol. 53, (2011) 10, pp. 595-603,correction ofFig. 6 in Carl Hanser Verlag, München, Vol. 53, (2011) 11

Page 15: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(15) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

Kennwerte

Page 16: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(16) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

DIN EN ISO 6892-1:2009-12 bzw. 2017-02Kennwert: Steigung der elastischen Geraden mE

● ISO 6892:1998● Tabelle 1: Begriff „Elastizitätsmodul E“, jedoch keine weiteren Erläuterungen

●DIN EN 10002-1:2001-12● Tabelle 1: Begriff „Elastizitätsmodul E“, jedoch keine weiteren Erläuterungen

● Anhang A 4.9: Messung des Kurvenanstiegs im elastischen Bereich

●DIN EN ISO 6892-1:2009-12● Tabelle 1: Begriff „Elastizitätsmodul E“

● Tabelle 1: Begriff „Steigung des elastischen Teils der Spannung/Extensometer-Dehnung-Kurve mE“, mit Hinweis, dass mE nur bei optimalen Prüfbedingungen (hochauflösende, beidseitig messende, Mittelwert bildende Dehnungsaufnehmer, perfekte Ausrichtung der Probe usw.) dem Wert des Elastizitätsmoduls recht nahe kommen wird

● Anhang A 4.7: Messung des Kurvenanstiegs im elastischen Bereich

Page 17: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(17) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

Verwendung der Steigung der elastischen Geraden mEzur Bestimmung weiterer Kennwerte, z. B. für Rp0,2

Stress/Strain-Diagram

0

100

200

300

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80

Stre

ss in

MPa

R p0,2

Slope of the elasic line under ideal conditions = Youngs-Modulus

Attention!x-offset

Steigung der elastischen Gerade unter Idealbedingungen gleich dem E-Modul

Achtung!x- offset

Technisches Spannung/Dehnung-DiagrammSp

annu

ng in

MPa

Dehnung in %

Page 18: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(18) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

DIN EN ISO 6892-1:2009-12 bzw. 2017-02Kennwerte: Steigung der elastischen Geraden mE

● Berechnungsgleichung:

oder:

● Beim Vorliegen digitaler Datensätze: Berechnung üblicherweise mittels linearer Regression von Spannung vs. Dehnung:

● Daten für die Steigung der elastischen Geraden mE sind bei jedem Versuch verfügbar, so dass mit jedem Versuch das System auf Plausibilität geprüft werden kann Kontrolle des gesamten Messsystems (Kraft, Daten für den Anfangsquerschnitt,

Messlänge, Verlängerung) mit jedem durchgeführten Versuch möglich Definition einer Toleranz für die Steigung der elastischen Geraden mE

(bei bekanntem Material)

b100%

emR E

LSLF

mo

eE

% 100

eRmE

Page 19: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(19) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

E-Modul-Bestimmung

Page 20: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(20) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

Anhang G: Bestimmung des Elastizitätsmoduls von Metallen im uniaxialen ZugversuchG.1 Einleitung

G.2 Allgemeines

G.3 Prüfeinrichtungen

G.4 Proben

G.5 Verfahren

G.6 Auswertung

G.7 Messunsicherheit

G.8 Prüfbericht

G.9 Weitere Hinweise

G.10 Andere Verfahren zur Bestimmung des E-Moduls

G.11 Unsicherheit und Vergleichspräzision

Page 21: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(21) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

Uncertainty: ± 1,7% !

Quelle: Loveday et al., Tensile Testing of Metallic Materials: A Review, TENSTAND-Project, WP1, Figure 12

197,7

200,8

202,3

203,9

205,4

207,0

208,5

210,0

199,2

E-M

odul

in G

Pa

Rückblick ins vorletzte JahrhundertValues of Young’s modulus reported by Kennedy et al. (1895), (1896), (1897) and summarised by Unwin (1910)

Page 22: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(22) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

Stand der E-Modul-BestimmungBeispiel NPL, E-Modul-Ringversuch 1995 an einem Stahlwerkstoff

Quelle: Kühn et al., Tagung Werkstoffprüfung 2009

Page 23: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(23) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

Mutmaßungen über die Ursachen der sehr unterschiedlichen ErgebnisseParameter 1895 1995Personeller Aufwand Laborleiter, Assistent und

Gehilfe führen zusammen einen Versuch durch

Der E-Modul ist ein „Abfallprodukt“ des Standardzugversuches

Versuchsdauer Versuchsdauer für einen Versuch inklusiv Auswertung 0,5 bis 1 Tag

Wenige Minuten

Probengeometrie Separate Proben für die E-Modul-Bestimmung, u. U. mit sehr großen Messlängen

Standardproben, an denen auch die üblichen Kennwerte bestimmt werden

Verwendeter Dehnungsaufnehmer

Spezielle Extensometer, die beidseitig und probennah messen (siehe folgende Abbildungen)

Häufig Dehnungsaufnehmer, die auch für große Längenänderungen (z. B. Bestimmung der Bruchdehnung) geeignet sind (Makrodehnungsaufnehmer)

Page 24: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(24) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

Bauschinger’s Roller and Mirror Extensometer (Unwin (1910))Key: a & b – knife edges contacting the testpiece; c- limbs translating the movement of knife edges ‘a’ to the rollers; d- ebonite rollers on accurately centered spindles; e –telescope-eyepieces focused on scale via mirrors; f- scale at a distance of ~ 4m; g-mirrors connected to the rollers

Quelle: Loveday et al., Tensile Testing of Metallic Materials: A Review, TENSTAND-Project, WP1, Figure 10

Historische Extensometer (1/2)

Page 25: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(25) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

Quelle: Loveday et al., Tensile Testing of Metallic Materials: A Review, TENSTAND-Project, WP1, Figure 11

Diagrams of Martens extensometersa) (left) lever type, b) (right) mirror and rhomb type. (Note the insert on the R-H diagram shows the rhombs with its counterbalance and spindle which supports the mirror)

Historische Extensometer (2/2)

Page 26: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(26) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

207,1 207,5

216,1208,5

191,5

201,3208,9

189,1

160

170

180

190

200

210

220

230

240

1 2 3 4 5Labor Nr.

E-M

odul

in G

Pa

Extensometer 1 (Feindehnung)Extensometer 2 (Makro)

Labor 1: 12 VersucheLabor 2: 10 VersucheLabor 3: 12 VersucheLabor 4: 10 VersucheLabor 5: 10 Versuche

Ergebnisse eines Ringversuches nach dem SEP 1235 Werkstoff: IF-StahlMittelwerte und Spannweiten aus jeweils ca. 10 EinzelversuchenQuelle: Aegerter et al., Tagung Werkstoffprüfung 2012

Extensometer 1 (Feindehnung)Extensometer 2 (Makrodehnung)

Page 27: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(27) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

Beidseitig angesetzte Extensometer (genauer: Messung mit zwei gegenüber-liegenden Extensometern)

Beidseitige Dehnungsmessung, Beispiele

Fotos: BAM Berlin

Page 28: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(28) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

Analoger Feindehnungsaufnehmer beidseitig messend mit Messlänge 50 mm (Distanzstücke)

Foto:

Hydro Aluminium Rolled Products GmbH, RDB

30 mm Distanzstücke

Page 29: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(29) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

G.6 Auswertung

●Üblicherweise per linearen Regression: Spannung vs. Dehnung● Möglichst viele Datenpunkte im Auswertebereich● Auswertebereich muss den elastischen Bereich der Kurve repräsentieren● Statistische Hilfsgrößen:● Korrelationskoeffizient R2 1● Standardabweichung Sm oder relative Standardabweichung Sm(rel)

(vgl. CWA 15261-2 (April 2005))

●Automatisierte Verfahren zur Festlegung des Auswertebereiches führen nicht zwangsläufig zu korrekten oder vergleichbareren Werten

minimummS

S mrelm )(

Page 30: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(30) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

E-Modul: 64,2 GPaAutomatische Festlegung der Grenzen,Lineare Regression zw. 81,9 und 136,2 MPa

E-Modul: 64,2 GPaAutomatische Festlegung der Grenzen,Lineare Regression zw. 81,9 und 136,2 MPa

E-Modul: 70,6 GPaInteraktive Festlegung der Grenzen,Lineare Regression zw. 10 und 80 MPa

VersuchsauswertungAutomatisierte und interaktive Festlegung der Grenzen für die Regression

Page 31: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(31) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

VersuchsauswertungDatensatz aus einem anderen Ringversuch, Werkstoff IF-StahlDehnungsmesssystem: Feindehnungsaufnehmer (FDA)

Quelle: Aegerter et al., Tagung Werkstoffprüfung 2012

0

20

40

60

80

100

120

-0,01 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10

Span

nung

Rin

MPa

Dehnung e in %

Angabe des PrüflaborsSteigung: 215,73 GPa

y = 2157,3388x + 16,042R² = 0,991954

S m = 2,24 GPaS m(rel) = 1,04 %

Nachauswertung: 15 bis 40 MPaSteigung: 207,59 GPa

y = 2075,8876x + 16,5944R² = 0,970526

S m = 5,58 GPaS m(rel) = 2,69 %

Auflösung des Dehnungsmess-systems: 1 µm

Page 32: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(32) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

VersuchsauswertungDatensatz aus einem anderen Ringversuch, Werkstoff IF-StahlDehnungsmesssystem: Feindehnungsaufnehmer (FDA)

Quelle: Aegerter et al., Tagung Werkstoffprüfung 2012

0

20

40

60

80

100

120

-0,01 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10

Span

nung

Rin

MPa

Dehnung e in %

Angabe des PrüflaborsSteigung: 207,58 GPa

y = 2075,8202x + 1,9468R² = 0,999867

S m = 0,19 GPaS m(rel) = 0,09 %

Nachauswertung: 15 bis 40 MPaSteigung: 208,83 GPa

y = 2088,3358x + 1,811R² = 0,999858

S m = 0,22 GPaS m(rel) = 0,11 %

Auflösung des Dehnungsmess-systems: ≤ 0,01 µm

Page 33: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(33) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

E-Modul-Bestimmung an MessingBeidseitige Dehnungsmessung und DatenerfassungGewölbte Probe, unterschiedliche Steigungen auf linker und rechter Probenseite

FDA links FDA rechts MW FDA links/rechts

Dehnung e in % Dehnung e in %

Page 34: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(34) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

E-Modul-Bestimmung an MessingBeidseitige Dehnungsmessung und DatenerfassungGerade Probe, annähernd gleiche Steigungen auf linker und rechter Probenseite

FDA links FDA rechts MW FDA links/rechts

Dehnung e in % Dehnung e in %

Page 35: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(35) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

Zusammenfassung

Page 36: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(36) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

Zusammenfassung● Prüfgeschwindigkeiten● Keine technischen Änderungen zur DIN EN ISO 6892-1:2009-12● Redaktionelle Überarbeitung und zusätzliche Anmerkungen zum leichteren Verständnis● Ergänzung des Anhang F um ein Verfahren zur Steifigkeitsermittlung des Prüfaufbaus

● Kennwertermittlung● Klare Unterscheidung zwischen Steigung der elastischen Gerade mE und dem

Elastizitätsmodul E

● E-Modul-Bestimmung● Neuer separater Anhang G mit exakten Vorgaben, z. B. für

● Genauigkeit der Prüfeinrichtungen und Messtechnik, insbesondere der Dehnungsmessung (beidseitige Messung und möglichst getrennte Datenerfassung)

● Auswertung● Betrachtung der Messunsicherheit

●Die angeführten Punkte werden voraussichtlich zu einem besseren Verständnis und weiterer Akzeptanz der Norm führen

Page 37: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(37) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

Kirkaldy’s motto inscribed over the doorway of his testing works (1866), which is now a Museum

Source: M. S. Loveday et al

Kirkaldy’s motto for materials testing

Page 38: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(38) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

Zusammenfassung● DIN EN ISO 6892-1:2009-12

Metallische Werkstoffe – Zugversuch – Teil 1: Prüfverfahren bei Raumtemperatur, zu beziehen beim Beuth-Verlag, Berlin

● DIN EN ISO 6892-1:2009-12: Der Zugversuch – Erste Erfahrungen aus der praktischen Umsetzung der neuen NormAegerter, J.; Kühn, H.-J.; Frenz, H.; Tagungsband "Werkstoffprüfung 2010", Verlag Stahleisen GmbH, Düsseldorf 2010, ISBN 978-3-514-00778-9, Seite 51 – 62

● DIN EN ISO 6892-1:2009-12: Der Zugversuch – Erste Erfahrungen aus der praktischen Umsetzung der neuen NormAegerter, J.; Frenz, H.; Kühn, H.-J.; Weißmüller, C.: Carl Hanser Verlag, München, Vol. 53, (2011) 10, S. 586-594, Korrigiertes Bild 6 in: Carl Hanser Verlag, München, Vol. 53, (2011) 11

● Anwendung von Verfahren A der DIN EN ISO 6892-1:2009-12 auf Blechwerkstoffe für die Umformung, Aegerter, J.; Keller, S.: Tagungsband der Tagung „Werkstoffprüfung 2011“, DVM Berlin, ISBN 978-3-9814516-1-0, Seite 239 – 244

● Frenz, H., Weißmüller, C.: TTSF2010. Abschlussbericht der Eignungsprüfung „Zugversuch Stahl Flachproben (1010)“, IfEP GmbH, Marl, November 2010

● Einfluss der Prüfgeschwindigkeit auf die Streck-/Dehngrenze im Zugversuch nach DIN EN 10002-1:1991-04Aegerter, J.; Bloching, H.; Sonne, H. M.; Tagungsband der Tagung „Werkstoffprüfung 2000“, DVM Berlin, S. 113 – 137 (siehe auch MP Materialprüfung Ausgabe 10/2001)

● DIN 50145:1975Prüfung metallischer Werkstoffe – Zugversuch, zu beziehen beim Beuth-Verlag, Berlin

● DIN 51221 Teil 1:1976Werkstoffprüfmaschinen – Zugprüfmaschinen – Allgemeine Anforderungen, zu beziehen beim Beuth-Verlag, Berlin

Page 39: Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1 2017 rev2017-10-27 · Title: Microsoft PowerPoint - Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 6892-1_2017 rev2017-10-27.pptx Author: a565064 Created Date:

(39) 2017-10-19 Johannes Aegerter testXpo 2017 – 26th International Forum for Materials Testing Ulm

Hydro Aluminium Rolled Products GmbH

Forschung & Entwicklung Bonn

Johannes Aegerter

Projektleiter

Georg-von-Boeselager-Str. 21

53117 Bonn

T: +49 (0)228-552-2386

F: +49 (0)228-552-2017

E: [email protected]

www.hydro.com