Die Streckgrenze ist der Spannungswert, bei dem sich Aluminium dauerhaft verformt, anstatt in seine ursprüngliche Form zurückzukehren. Um diesen Punkt zu finden, sind ein Zugversuch und eine sorgfältige Analyse der Spannungs-Dehnungs-Kurve erforderlich, da Aluminium im Gegensatz zu Stahl keine offensichtliche Streckgrenze aufweist.
Schneiden Sie Ihre Aluminiumprobe in eine Standard-Hundeknochenform mit präzisen Abmessungen gemäß den ASTM E8-Spezifikationen. Der schmale Mittelteil (die sogenannte Messlänge) sollte etwa 2 cm lang und vollkommen glatt sein.
Reinigen Sie die Probe gründlich mit Alkohol, um Öle und Schmutz zu entfernen. Selbst kleine Oberflächenfehler können Ihre Ergebnisse beeinträchtigen.
Markieren Sie die ursprüngliche Messlänge mit einem Stempel oder Reißnagel. Sie benötigen diese Markierungen, um zu messen, wie stark sich die Probe während des Tests dehnt.
Installieren Sie die Aluminiumprobe vertikal in den Greifern der Maschine und achten Sie auf eine perfekte Ausrichtung. Eine Fehlausrichtung führt zu ungleichmäßiger Belastung und somit zu falschen Ergebnissen.
Befestigen Sie ein Dehnungsmessgerät, um die Dehnung der Probe präzise zu messen. Dieses Gerät wird an den zuvor angebrachten Messmarkierungen befestigt und erfasst kleinste Längenänderungen.
Setzen Sie alle Messgeräte auf Null und stellen Sie die Laderate auf 0.005 Zoll pro Minute ein. Diese langsame, gleichmäßige Rate gewährleistet eine genaue Datenerfassung.
Starten Sie die Maschine und beobachten Sie, wie sie die Aluminiumprobe langsam auseinanderzieht. Der Computer zeichnet die aufgebrachte Kraft und die Dehnung der Probe auf.
Setzen Sie den Test fort, bis die Probe vollständig bricht. Dadurch erhalten Sie die vollständige Spannungs-Dehnungs-Kurve, die Sie analysieren können, um die Streckgrenze zu ermitteln.
Speichern Sie alle Daten sofort nach dem Testende. Sie benötigen die vollständigen Kraft- und Dehnungsmessungen für den nächsten Schritt.
Wandeln Sie Ihre Rohdaten in Spannung (Kraft geteilt durch ursprüngliche Fläche) und Dehnung (Längenänderung geteilt durch ursprüngliche Länge) um. Die meisten Testprogramme erledigen dies automatisch.
Tragen Sie die Spannung auf der vertikalen Achse und die Dehnung auf der horizontalen Achse auf. Die resultierende Kurve zeigt, wie das Aluminium auf zunehmende Belastung reagiert.
Suchen Sie nach dem anfänglich geraden Abschnitt der Kurve. Dieser lineare Bereich stellt eine elastische Verformung dar, bei der das Aluminium zurückfedert, wenn Sie die Last lösen.
Zeichnen Sie eine Linie parallel zum geraden elastischen Teil Ihrer Kurve, versetzen Sie sie jedoch um 0.2 % Dehnung nach rechts. Dies ist die Standardmethode für Aluminium, da es keine klare Streckgrenze hat.
Finden Sie heraus, wo diese Offsetlinie Ihre tatsächliche Spannungs-Dehnungs-Kurve schneidet. Dieser Schnittpunkt ist Ihr Streckgrenzenwert.
Lesen Sie den Spannungswert an diesem Schnittpunkt direkt aus Ihrem Diagramm ab. Diese Zahl ist die Streckgrenze Ihres Aluminiums Probe, normalerweise gemessen in Pfund pro Quadratzoll (psi) oder Megapascal (MPa).
Überprüfen Sie, ob Ihre Streckgrenze im erwarteten Bereich für Ihre Aluminiumlegierung liegt. Reines Aluminium hat eine Streckgrenze von etwa 7,000–11,000 psi, während Legierungen zwischen 4,000 und 70,000 psi liegen können.
Wiederholen Sie den Test mit mindestens zwei weiteren Proben aus derselben Charge. Bei korrekter Technik sollten Ihre Ergebnisse um weniger als 5 % abweichen.
Berechnen Sie den Durchschnitt Ihrer drei Tests. Dieser Durchschnitt gibt Ihnen den zuverlässigsten Streckgrenzenwert für Ihr Aluminiummaterial.
Die Temperatur beeinflusst die Streckgrenze von Aluminium erheblich. Eine bei 200 °F getestete Probe kann bei 20 % geringerer Spannung nachgeben als eine bei Raumtemperatur getestete.
Verschiedene Aluminiumlegierungen weisen sehr unterschiedliche Streckgrenzen auf. Stellen Sie immer sicher, dass Sie die richtige Legierung testen und vergleichen Sie Ihre Ergebnisse mit den richtigen Spezifikationen.
Bei der Streckgrenze beginnt die bleibende Verformung, während die Zugfestigkeit die maximale Spannung ist, die das Material aushalten kann, bevor es bricht. Die Zugfestigkeit ist immer höher als die Streckgrenze.
Aluminium geht allmählich von elastischer zu plastischer Verformung über, im Gegensatz zu Stahl, der einen deutlichen Abfall der Spannungs-Dehnungs-Kurve aufweist. Der 0.2-prozentige Versatz schafft eine standardisierte Möglichkeit zur Definition der Fließfähigkeit.
Nein, für genaue Ergebnisse benötigen Sie die richtige Ausrüstung. Härteprüfungen können zwar die Streckgrenze abschätzen, sind aber deutlich weniger zuverlässig als echte Zugprüfungen.
Durch Wärmebehandlung kann die Streckgrenze von Aluminium verdoppelt oder verdreifacht werden. Durch Lösungsglühen und anschließende Alterung entstehen Ausscheidungen, die die Versetzungsbewegung blockieren und so die Streckgrenze deutlich erhöhen.
Kalibrieren Sie Ihre Maschine mindestens einmal jährlich oder nach dem Testen von 500 Proben. Eine häufigere Kalibrierung gewährleistet die Genauigkeit Ihrer Fließgrenzenmessungen.
