EN ISO 6892 Metallische Werkstoffe – Zugprüfung

Die Norm „EN ISO 6892 Metallische Werkstoffe – Zugversuch“, die auf einer europäischen Norm basiert und später von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) veröffentlicht wurde, besteht aus den folgenden, unter gleichem Titel veröffentlichten Abschnitten:

• Die Norm „EN ISO 6892-1 Teil 1: Prüfverfahren bei Raumtemperatur“ beschreibt das Zugprüfverfahren für metallische Werkstoffe und definiert die mechanischen Eigenschaften, die bei Raumtemperatur ermittelt werden können. Weitere Empfehlungen für computergesteuerte Prüfmaschinen sind im Anhang der Norm (Anhang A) enthalten.

In der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik ist das Verständnis des Verhaltens von Metallen unter Belastung von grundlegender Bedeutung für die Konstruktion sicherer und zuverlässiger Strukturen – von Brücken und Flugzeugen bis hin zu Automobilkomponenten und Konsumgütern. Eine der am weitesten verbreiteten Normen in diesem Zusammenhang ist ISO 6892-1. Diese Norm bietet eine präzise Methode zur Durchführung von Zugversuchen an metallischen Werkstoffen bei Raumtemperatur und ermöglicht so die konsistente Messung wichtiger mechanischer Eigenschaften wie Festigkeit und Duktilität.

Das Hauptziel der Norm ISO 6892-1 besteht darin, ein standardisiertes Verfahren für einachsige Zugversuche zu definieren, das die Zugkräfte simuliert, denen ein Material in realen Anwendungen ausgesetzt sein kann. Dieser Test hilft dabei, wichtige Eigenschaften zu bestimmen, die das Verhalten eines Metalls unter Belastung vorhersagen, wie z. B. seine Fähigkeit, Verformungen ohne Bruch standzuhalten.

Diese Norm gilt für metallische Werkstoffe in verschiedenen Formen, wie Bleche, Stäbe, Drähte, Rohre oder Gussteile, bei Raumtemperatur, insbesondere bei 23 °C plus/minus 5 °C. Sie deckt ein breites Spektrum an Metallen ab, darunter Stahl, Aluminiumlegierungen, Titan und mehr, schließt jedoch spröde Materialien aus, für die die Zugfestigkeit möglicherweise nicht anwendbar ist. Für hohe oder niedrige Temperaturen werden ergänzende Normen wie ISO 6892-2 empfohlen.

Die Norm ISO 6892-1 minimiert die Variabilität durch Standardisierung der Prüfparameter und ermöglicht so einen weltweiten Vergleich der Materialqualität sowie die Einhaltung gesetzlicher Anforderungen. Zugversuche zeigen in diesem Zusammenhang das Spannungs-Dehnungs-Verhalten eines Materials anhand einer Kennlinie, aus der verschiedene Eigenschaften abgeleitet werden:

• Streckgrenze: Die Spannung, bei der sich ein Material plastisch zu verformen beginnt. Diese Norm legt Methoden wie eine 0,2-prozentige Streckgrenze für Materialien ohne klare Streckgrenze fest.
• Zugfestigkeit: Die maximale technische Spannung, der ein Material standhalten kann, bevor es zur Halsbildung kommt.
• Bruchdehnung: Misst die Duktilität und gibt an, wie weit sich die Probe dehnen lässt, bevor sie bricht (normalerweise als Prozentsatz der ursprünglichen Länge).
• Flächenreduzierung: Quantifiziert die Schrumpfung nach dem Bruch, ein weiterer Indikator für die Duktilität.
• Elastizitätsmodul: Die Steigung des anfänglichen linearen Teils der Spannungs-Dehnungs-Kurve spiegelt die Steifigkeit wider.

Diese Werte werden anhand der technischen Spannung (Kraft geteilt durch die ursprüngliche Querschnittsfläche) berechnet, wie in der Norm angegeben. Für Materialien mit komplexem Verhalten, wie z. B. Kaltverfestigung, können zusätzliche Vereinbarungen zwischen den Parteien erforderlich sein.

Diese Norm bietet zwei Methoden zur Ermittlung von Raten. Die erste Methode, Methode A, basiert auf Dehnungsraten (einschließlich der Traversentrennungsrate), die zweite Methode, Methode B, auf Dehnungsraten. Methode A zielt darauf ab, die Variation der Prüfraten und die Messunsicherheit der Prüfergebnisse bei der Bestimmung dehnungsratensensitiver Parameter zu minimieren. Aus diesem Grund und weil die Dehnungsratensensitivität von Materialien oft unbekannt ist, wird die Verwendung von Methode A empfohlen.

• Die Norm „EN ISO 6892-2 Teil 2: Prüfverfahren bei erhöhter Temperatur“ beschreibt ein Verfahren zur Zugprüfung metallischer Werkstoffe bei Temperaturen über Raumtemperatur. Ziel dieser Norm ist die Standardisierung einachsiger Zugprüfungen bei erhöhten Temperaturen zur Messung von Eigenschaften wie Streckgrenze und Duktilität unter thermischer Belastung. Dadurch werden reale Szenarien simuliert, in denen Komponenten wie Turbinenschaufeln oder Abgassysteme Hitze und Belastung ausgesetzt sind. Dies hilft Ingenieuren, Ausfallarten vorherzusagen und Konstruktionen zu optimieren.

Diese Methode umfasst metallische Werkstoffe in Form von Blechen, Stäben, Drähten und Rohren, die bei Temperaturen zwischen 10 °C und 1.000 °C geprüft werden, wobei der Schwerpunkt auf Temperaturen über 35 °C liegt. Nichtmetallische Werkstoffe und Niedertemperaturanwendungen (die in ISO 6892-3 behandelt werden) sind ausgeschlossen. Die Prüfungen müssen eine konstante Temperatur innerhalb von plus/minus 5 °C entlang der Messlänge aufrechterhalten, wobei die Kontrolle der Dehnungsgeschwindigkeit im Vordergrund steht, um der erhöhten Temperatursensitivität des Materialverhaltens Rechnung zu tragen.

Durch die Förderung der Wiederholbarkeit unterstützt die Norm ISO 6892-2 die globale Einhaltung von Vorschriften, die Qualitätssicherung und die Innovation in Branchen, die die thermischen Grenzen für Effizienz und Nachhaltigkeit verschieben.

• Die Norm „EN ISO 6892-3 Teil 3: Prüfverfahren bei niedriger Temperatur“ beschreibt ein Verfahren zur Zugprüfung metallischer Werkstoffe bei Temperaturen zwischen +10 °C und -196 °C, je nach Ausrüstung. Niedrige Temperaturen erhöhen im Allgemeinen die Festigkeit, verringern jedoch die Duktilität und erhöhen somit das Bruchrisiko. Diese Norm hilft, dieses Risiko zu quantifizieren. Diese Norm gilt für metallische Werkstoffe in Formen wie Blech, Stangen, Drähte oder Rohre und gewährleistet konsistente Ergebnisse für die Qualitätskontrolle, Materialauswahl und Einhaltung gesetzlicher Vorschriften. Diese Norm betont die kontrollierte Kühlung, typischerweise durch den Einsatz von flüssigem Stickstoff oder Helium für kryogene Bedingungen, und die präzise Kontrolle der Dehnungsgeschwindigkeit, um temperaturabhängige Änderungen im Materialverhalten zu berücksichtigen. Durch die weltweite Harmonisierung der Verfahren ermöglicht ISO 6892-3 Ingenieuren die Entwicklung kältebeständiger Komponenten ohne Kompromisse bei Sicherheit oder Leistung.
• Die Norm „EN ISO 6892-4 Teil 4: Prüfverfahren in flüssigem Helium“ legt ein Verfahren zur Zugprüfung metallischer Werkstoffe in flüssigem Helium (Siedepunkt: minus 269 Grad Celsius bzw. 4,2 K) fest und beschreibt die ermittelbaren mechanischen Eigenschaften. Diese Norm kann auch auf Zugprüfungen bei kryogenen Temperaturen (weniger als minus 196 Grad Celsius bzw. 77 K) anwendbar sein, die spezielle Geräte, kleinere Prüfkörper und die Auswirkungen von gezacktem Fließen, adiabatischer Erwärmung und Dehnungsgeschwindigkeit erfordern.

Um einen Zugversuch bei 4 K durchzuführen, wird das Prüfstück in einem Kryostaten vollständig in flüssiges Helium eingetaucht und mit einer nominellen Dehnungsrate von 10 ⁻³ s ^{−1 oder niedriger mittels Wegsteuerung geprüft.}

Die Norm ISO 6892-4 standardisiert Zugversuche in flüssigem Helium, um die Leistung von Metallen unter extremen kryogenen Bedingungen zu bewerten, bei denen Sprödigkeit und Veränderungen des mechanischen Verhaltens häufig auftreten. Bei 4 K weisen Materialien einzigartige Eigenschaften auf (im Allgemeinen höhere Festigkeit, aber deutlich geringere Duktilität). Daher ist diese Norm für Anwendungen wie Fusionsreaktoren, Teilchenbeschleuniger und die Erforschung des Weltraums unverzichtbar.

Diese Norm gilt für metallische Werkstoffe (z. B. Bleche, Stäbe, Drähte), die typischerweise in flüssigem Helium bei 4,2 K unter atmosphärischem Druck geprüft werden. Der Schwerpunkt liegt auf einachsiger Spannung mittels technischer Spannung (Kraft auf die ursprüngliche Querschnittsfläche) und betont die präzise Kontrolle der Dehnungsraten aufgrund der erhöhten Empfindlichkeit bei extrem niedrigen Temperaturen. Durch die Gewährleistung globaler Konsistenz unterstützt diese Norm die Materialqualifizierung für hochriskante kryogene Systeme.

• EN ISO 6892-5 Teil 5: Spezifikation für die Prüfung miniaturisierter Prüfkörper beschreibt die technischen Spezifikationen für die Prüfung miniaturisierter metallischer Prüfkörper, wenn nicht genügend Material für Prüfkörper gemäß ISO 6892-1 zur Verfügung steht. Die hierin enthaltenen Anweisungen ersetzen nicht die Anforderungen des in ISO 6892-1 beschriebenen Verfahrens. Diese Norm bezieht sich auf konventionell hergestellte Werkstoffe. Weitere Informationen zur Prüfung additiv hergestellter Werkstoffe finden sich in ASTM 52909.

Diese Norm unterstützt Anwendungen in der additiven Fertigung, der Nuklearforensik und der Elektronik, wo Mikroproben die Norm sind, indem sie die genaue Messung wichtiger Messgrößen wie Streckgrenze und Dehnung ermöglicht. Diese Norm gilt für miniaturisierte Prüfkörper für metallische Werkstoffe in Form von Folien, Drähten oder Strangpressprofilen, typischerweise mit Messlängen unter 10 mm und Querschnitten im Submillimeterbereich. Sie wird bei Raumtemperatur (23 °C plus 7 °C minus 5 °C) angewendet und legt den Schwerpunkt auf nicht standardisierte Richtlinien, die ISO 6892-1 ergänzen, aber nicht ersetzen. Der Schwerpunkt der Prüfungen liegt auf einachsiger Spannung, mit Bestimmungen zur Kontrolle der Dehnungsrate, um Größeneffekte auf das Materialverhalten zu reduzieren. Diese Norm fördert die Konsistenz in Forschung und Qualitätssicherung, insbesondere für Branchen, die mit seltenen oder hochwertigen Proben arbeiten.

• Die Norm „EN ISO 6892-6 Teil 6: Zugversuch an Metallfolien und -bändern mit einer Nenndicke von weniger als 0,200 mm mittels rechnergesteuerter Prüfmaschinen“ legt ein Verfahren zur Zugprüfung von Folien- und Metallbandproben mit einer Nenndicke von weniger als 0,200 mm mittels rechnergesteuerter Prüfmaschinen fest. Dieses Verfahren wird typischerweise zur Bestimmung der Streckgrenze, der Zugfestigkeit und der Bruchdehnung verwendet.

Diese Norm ermöglicht zuverlässige Messungen von Eigenschaften wie Streckgrenze und Duktilität, die für Anwendungen wie Solarzellensubstrate oder Mikrochip-Verbindungen unerlässlich sind. Sie umfasst metallische Werkstoffe in Folien- oder Streifenform, die bei Raumtemperatur (23 °C plus/minus 5 °C) mit computergesteuerten Prüfmaschinen geprüft werden. Der Schwerpunkt liegt auf berührungsloser Dehnungsmessung und präziser Dehnungsratenregelung, um Herausforderungen wie Knicken und Reißen zu meistern. Diese Norm ergänzt ISO 6892-1 durch den Fokus auf feine Geometrien und bietet unverbindliche Richtlinien als Arbeitsentwurf.

Die Normenreihe ISO 6892 bietet standardisierte Methoden für einachsige Zugversuche zur Bestimmung mechanischer Eigenschaften metallischer Werkstoffe wie Streckgrenze, Zugfestigkeit, Dehnung und Elastizitätsmodul. Diese Normen gewährleisten weltweit konsistente, reproduzierbare und vergleichbare Ergebnisse in Laboren und Branchen. Durch die Festlegung präziser Prüfbedingungen, Geräteanforderungen und Verfahren erleichtern diese Normen die Qualitätskontrolle, die Materialauswahl und die Einhaltung technischer Spezifikationen für eine Vielzahl von Anwendungen – vom Bauwesen bis zur Luft- und Raumfahrt.

Das übergeordnete Ziel besteht darin, eine zuverlässige Charakterisierung metallischer Werkstoffe unter verschiedenen Bedingungen zu ermöglichen und so Innovation, Sicherheit und den globalen Handel in Branchen zu unterstützen, die auf präzise Daten zur Materialleistung angewiesen sind.

Unsere seit vielen Jahren tätige Organisation, die die globalen Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgt, verfügt über ein Team erfahrener Fachkräfte und eine breite Infrastruktur, um für Unternehmen aller Branchen Prüfungen, Messungen und Analysen in einer Vielzahl von Bereichen durchzuführen. In diesem Zusammenhang bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm EN ISO 6892 „Metallische Werkstoffe – Zugprüfung“ an.