Schlagprüfung — ISO 179 / ISO 180 / ISO 148 / ASTM D256

Was ist Schlagversuch?

Beim Schlagversuch handelt es sich um einen Test, bei dem die Energie gemessen wird, die bei plötzlicher Belastung einer Probe durch einen Pendelhammer oder ein fallendes Gewicht aufgenommen wird. Es zeigt an, ob sich der Werkstoff spröde oder duktil verhält.

Zweck von Schlagversuch

Ziel ist es, die Widerstandsfähigkeit des Materials gegenüber Stoßbelastungen zu ermitteln und das Risiko eines Sprödbruchs, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, abzuschätzen.

Bei welchen Produkten wird Schlagversuch angewendet?

Baustähle und Schweißverbindungen
Kunststoff- und Verbundteile
Rohr- und Druckbehältermaterialien
Gussteile

In welchen Branchen wird Schlagversuch eingesetzt?

MetallStahlMaschinenIndustrieausrüstungKunststoffe

Normen zu Schlagversuch

ISO 148-1
ISO 179-1
ISO 180
ASTM E23
ASTM D256

Prüfbedingungen für Schlagversuch

Verfahren: Charpy (horizontal, zwei Stützen) oder Izod (vertikal, freitragend)
Kerbe: V- oder U-förmige Kerbe je nach Materialstandard; Eine ungekerbte Option ist ebenfalls definiert
Temperatur: Raumtemperatur oder niedrigere Temperatur gemäß Spezifikation
Pendelenergie: Es wird eine der Zähigkeit der Probe entsprechende Kapazität gewählt

Prüfgerät für Schlagversuch

Pendelschlagprüfmaschine
Kerbräummaschine
Niedertemperaturbad
Temperaturmesssystem

Probenanforderungen für Schlagversuch

Die Probengröße wird gemäß der entsprechenden Norm erstellt
Geometrie und Lage der Kerbe müssen überprüft werden
Im Allgemeinen drei Proben pro Satz (Metall) oder fünf Proben (Polymer)
Für Polymere ist eine Konditionierung zwingend erforderlich

Dauer von Schlagversuch

Der Test pro Probe dauert einige Minuten. Wenn eine Tieftemperaturkonditionierung erforderlich ist, verlängert sich die Gesamtdauer.

Ablauf von Schlagversuch

1Die Proben werden auf die in der Norm definierte Größe und Kerbe vorbereitet.
2Bei Bedarf erfolgt die Konditionierung bei Prüftemperatur.
3Die Pendelkapazität wird ausgewählt und die Maschine überprüft.
4Die Probe wird in die für die Methode erforderliche Position gebracht.
5Das Pendel wird losgelassen und die aufgenommene Energie abgelesen.
6Die Bruchfläche und die Art des Versagens werden erfasst.

Annahmekriterien für Schlagversuch

Das Akzeptanzkriterium ist in der Material- oder Produktnorm angegeben; Sie wird im Allgemeinen als minimale durchschnittliche Energie bei einer bestimmten Temperatur definiert, mit einer Untergrenze für eine einzelne Probe.

Auswertung der Ergebnisse

Die eingestellten Durchschnitts- und Einzelwerte werden gemeinsam ausgewertet. Der Test ist ungültig, wenn die Probe nicht gebrochen ist oder wenn das Ergebnis weit unter oder über der Kapazität des Pendels liegt.

Prüfbericht zu Schlagversuch

Angewandter Standard und Methode
Probengröße, Kerbentyp und -position
Testtemperatur und Pendelkapazität
Absorbierte Energiewerte und der Durchschnitt
Beurteilung der Bruchoberfläche

Akkreditierung

EUROLAB verfügt über eine international anerkannte Akkreditierung, die von Akkreditierungsstellen erhalten wurde, die Vertragspartei der multilateralen Anerkennungsvereinbarungen IAF und ILAC sind, gemäß ISO/IEC 17025 für Labortests, ISO/IEC 17020 für Inspektion und Überwachung sowie ISO/IEC 17021-1 und ISO/IEC 17065 für System- und Produktzertifizierung. Diese Kette stellt sicher, dass die ausgestellten Berichte und Zertifikate weltweit akzeptiert werden.

Ob dieser Test im akkreditierten Rahmen angeboten werden kann, hängt von Ihrem Produkt und der angewandten Norm ab; Da die Akkreditierung methodenbasiert erfolgt, wird der Umfang bereits im Angebotsstadium schriftlich bestätigt.

Geltungsbereich und Berechtigungen

Mekanik Testler — Was umfasst dieser Prüfbereich?

Der folgende Abschnitt beschreibt das Gebiet, zu dem der Test Schlagversuch gehört; die Bedingungen und Abnahmekriterien dieses konkreten Tests stehen in den obigen Abschnitten. Der für Ihr Produkt spezifische Umfang wird schriftlich im Angebotsstadium festgelegt.

Mechanische Prüfungen messen, wie sich ein Werkstoff oder ein Bauteil unter Krafteinwirkung verhält. Die Familie reicht von statischer Belastung (Zug, Druck, Biegung) über zeitabhängiges Verhalten (Ermüdung, Kriechen) bis zu Härte und Verschleiß sowie Bruchzähigkeit.

Das gemeinsame Merkmal dieser Prüfungen ist, dass das Ergebnis als WERKSTOFFEIGENSCHAFT ausgewiesen wird. Streckgrenze oder Härte sind keine Konformitätsentscheidung; sie sind Zahlenwerte, mit denen Konstruktion und Produktnorm verglichen werden. Mechanische Prüfberichte sind daher meist Eingangsgröße für eine technische Entscheidung und nicht für eine Produktzulassung — Werkstoffauswahl, Sicherheitsfaktor, Lebensdauervorhersage.

Die Unterscheidung zwischen statischem und dynamischem Verhalten ist der Schlüssel zum Verständnis des Bereichs. Ein Bauteil kann unter statischer Last völlig unbelastet erscheinen und dennoch unter wiederholter Belastung brechen; der Ermüdungsbruch tritt bei Spannungen weit unter der Streckgrenze auf und gibt keine Vorwarnung. Bei rotierenden, schwingenden oder zyklisch belasteten Bauteilen ist eine Zugprüfung allein daher kein ausreichender Nachweis.

Die Prüfbedingungen bestimmen das Ergebnis, und dies ist entscheidend für die Lesbarkeit des Berichts: Probengeometrie, Belastungsgeschwindigkeit, Temperatur, Konditionierung und Einspannanordnung. Derselbe Werkstoff liefert unter unterschiedlichen Bedingungen unterschiedliche Werte. Bei Kunststoffen ist der Geschwindigkeitseffekt sehr ausgeprägt, bei Metallen der Temperatureffekt; bei Verbundwerkstoffen verändert die Probenausrichtung das Ergebnis vollständig.

Härte ist die am häufigsten missbrauchte Messgröße in diesem Bereich. Da sie schnell, nahezu zerstörungsfrei und kostengünstig ist, wird sie oft anstelle der Festigkeit verwendet. Umrechnungstabellen von Härte zu Festigkeit existieren, sind aber NÄHERUNGSWEISE und hängen von der Werkstoffgruppe ab; sie als einziges Beweismittel bei der Werkstoffabnahme zu verwenden, ist falsch.

Der Bereich der Bruchmechanik erfordert eine besondere Kompetenz. Messungen der Bruchzähigkeit und der Ermüdungsrisswachstumsrate ermöglichen es zu berechnen, wie lange eine rissbehaftete Struktur hält; sie sind die Grundlage schadenstoleranter Auslegung in Bereichen wie Druckgeräten, Flugzeugstrukturen und Rohrleitungen.

Methodengruppen in diesem Bereich

Statische Prüfungen
Zug, Druck, Biegung, Scherung und Torsion. Streckgrenze und Zugfestigkeit, Dehnung und Elastizitätsmodul werden ermittelt.
Kerbschlagprüfungen
Charpy- und Izod-Kerbschlagbiegeversuch; das Sprödbruch-Zäh-Übergangsverhalten des Werkstoffs wird temperaturabhängig ermittelt.
Härte
Brinell, Vickers, Rockwell, Shore und Mikrohärte. Wertvoll für die Tiefe der Oberflächenbehandlung und lokale Festigkeitsunterschiede.
Ermüdung
Kraft- und dehnungsgesteuerte axiale Ermüdung, Biegeermüdung; Wöhlerkurven (S-N) und Dauerfestigkeitsgrenze.
Kriechen und Spannungsrelaxation
Verhalten unter Langzeitbelastung bei hoher Temperatur; entscheidend für Werkstoffe von Kesseln, Turbinen und Druckgeräten.
Bruchmechanik
Ebene-Dehnung-Bruchzähigkeit, J-Integral, CTOD und Ermüdungsrisswachstumsrate.
Verschleiß und Reibung
Taber- und Drehtrommel-Abrasion, Reibungskoeffizientenmessungen.

Häufig verwechselt in diesem Bereich

Die Berechnung der Festigkeit aus der Härte ist näherungsweise; sie kann nicht als alleiniger Nachweis bei der Werkstoffabnahme verwendet werden.
Ausreichende statische Festigkeit belegt nicht die Ermüdungsfestigkeit; ein zyklisch belastetes Bauteil erfordert eine gesonderte Prüfung.
Wird die Prüfgeschwindigkeit und -temperatur nicht angegeben, ist das Ergebnis nicht vergleichbar — insbesondere bei Polymeren und Verbundwerkstoffen.
Ein Prüfkörper und das tatsächliche Bauteil liefern möglicherweise nicht denselben Wert; Formfließrichtung, Bindenähte und Unterschiede in der Oberflächenbehandlung wirken sich alle aus.
Ein für einen Verbundwerkstoff angegebener Festigkeitswert ist ohne Angabe der Probenorientierung bedeutungslos.
Die ASTM- und ISO-Gegenstücke messen dieselbe Größe, verwenden aber unterschiedliche Probengeometrien; die Ergebnisse gelten nicht als direkt gleichwertig.

Welche Entscheidungen diese Ergebnisse unterstützen