Zug- und Druckprüfungen sind wichtige Verfahren zur Überprüfung der Qualität von Materialien. Sie helfen uns, viele Parameter über Materialien zu erfahren. Wenn es um die Prüfung von Werkstoffen geht, streiten sich viele Leute über Zugversuch und Druckversuch. Diese beiden Prüfverfahren unterscheiden sich jedoch voneinander.
Bei der Zugprüfung geht es in erster Linie um die Fähigkeit des Materials, Zug und Dehnung zu widerstehen. Bei der Druckprüfung wird das Material zusammengedrückt, um seine Eigenschaften zu prüfen. Diese Prüfungen werden mit speziellen Maschinen durchgeführt. In diesem Artikel gehe ich auf die Zug- und Druckprüfung ein und zeige die wichtigsten Unterschiede auf.
Grundlegende Übersicht über die Zug- und Druckprüfung
Zug- und Druckprüfungen sind bis zu einem gewissen Grad ähnlich. Sie setzen das Material unterschiedlichen Belastungen oder Spannungen aus. Bei der Zugprüfung wird das Material jedoch gezogen und gedehnt. Es ist hilfreich, die maximale Kraft zu kennen, die ein Material aushalten kann, bevor es sich dauerhaft verformt. Bei der Druckprüfung hingegen geht es in erster Linie darum, das Material zusammenzudrücken.
Bei dieser Prüfung wird das Material einer großen Kraft oder Spannung ausgesetzt. Interessanterweise zieht diese Kraft nicht, sondern sie drückt, quetscht und presst. Dies ist hilfreich, um zu verstehen, wie sich das Material verhält, wenn es unter realen Bedingungen Belastungen ausgesetzt wird. Diese Tests liefern uns den genauen Wert der folgenden Parameter:
- Dehnung
- Streckgrenze
- Bruchstelle
- Necking-Verhalten
- Druckfestigkeit
Die Dehnung zeigt die Elastizität eines Materials an. Die Streckgrenze gibt den Punkt an, an dem das Material beginnt, sich dauerhaft zu verformen. Die Druckfestigkeit gibt die maximale Kraft an, die ein Material aushalten kann, ohne zu brechen. Mit Hilfe dieser Tests lässt sich die maximale Festigkeit des Materials ermitteln, nach der es keiner weiteren Belastung mehr standhält.
Die Zugprüfgerät und Druckmaschinen ziehen bzw. drücken das Material zusammen. Das Prüfgerät (Maschine) erhöht schrittweise die Kraft (Spannung). Der Bediener notiert das Verhalten des Materials. Das Prüfgerät zeigt auch ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm an. Es zeigt an, wann das Material beginnt, sich dauerhaft zu verformen und zu brechen. Der Bediener notiert verschiedene Parameter während dieser Prüfung.
Ingenieure benötigen diese Parameter, bevor sie ein Material zur Herstellung verschiedener Produkte verwenden. So wird beispielsweise die Druckprüfung verwendet, um die Qualität von Materialien zu beurteilen, die für Brücken und Gebäude verwendet werden. Ingenieure verwenden ein Material nicht, wenn seine Dehnung, Druckfestigkeit und andere Parameter unbekannt sind.
Unterschiede zwischen Zugversuch und Druckversuch
Sowohl Zug- als auch Druckprüfungen helfen uns, verschiedene Parameter zu ermitteln. Sie beschreiben, wie sich ein Material verhält, wenn es verschiedenen Belastungen ausgesetzt wird. Auf diese Weise können wir sie nutzen, indem wir sie einer Belastung aussetzen, die für ihre Struktur ungefährlich ist. Zug- und Druckprüfungen unterscheiden sich jedoch voneinander. Lassen Sie uns eintauchen und alle wichtigen Unterscheidungsmerkmale diskutieren.
1- Richtung der angewandten Kraft
Zug- und Druckprüfungen unterscheiden sich durch die Richtung der aufgebrachten Kraft. Bei der Zugprüfung wird eine Kraft nach außen aufgebracht. Bei der Druckprüfung hingegen wird eine Kraft nach innen ausgeübt. Wie Sie wissen, zieht das Zugprüfgerät das Material an beiden Enden. Die Kraftrichtung geht nach außen. Die Druckprüfmaschine wendet die Kraft nach innen oder in Richtung des Materials an. Sie übt Spannung auf das Material aus und prüft sein Verhalten. Die aufgebrachte Kraft bleibt also auf das Material gerichtet.
2- Art des erzeugten Stresses
Bei der Zug- und der Druckprüfung geht es um zwei verschiedene Arten von Spannungen. Der Zugversuch erzeugt Zugspannungen. Bei der Druckprüfung hingegen wird das Material einer Druckspannung ausgesetzt. Dabei geht es eher darum, das Material zu komprimieren.
Durch die Zugspannung wird das Material gedehnt und seine Elastizität geprüft. In einfachen Worten: Diese Spannung dehnt das Material. Die Teilchen des Materials nehmen mehr Raum ein und bewegen sich weiter voneinander weg. Die Druckspannung drückt, presst und verkürzt das Material. Die Materialteilchen kommen sich in diesen Fällen aufgrund der Druckspannung oder -kraft sehr nahe.
3- Einrichtung der Ausrüstung
Der Zugversuch wird in einem Universalprüfmaschine (UTM). Es ist mit zwei Klemmen ausgestattet. Das Material oder die Probe wird zwischen diesen beiden Klemmen eingespannt. Die Bediener überprüfen die Ausrichtung, um ein genaues Ergebnis zu erzielen. Beide Greifer der Maschine ziehen die Probe und üben Spannung aus. Der Bediener notiert dann die Spannung und das Materialverhalten.
Die Maschine zeichnet auch das Spannungs-Dehnungs-Diagramm auf, was sehr nützlich ist. Sie liefert uns verschiedene Punkte, an denen Materialien ein unterschiedliches Verhalten zeigen. Druckprüfmaschinen hingegen sind mit flachen Platten ausgestattet. Die Probe wird in der Maschine zwischen diese beiden Platten gelegt. Die Platten drücken das Material zusammen, indem sie eine Kraft auf es ausüben.
4- Verformungsverhalten
Wie bereits erwähnt, wird beim Zugversuch das Material durch Anwendung von Kraft gedehnt. Daher wird das Material dünner, wenn es gedehnt wird. Mit zunehmender Spannung wird es dünner und dünner. An einem bestimmten Punkt wird man feststellen, dass sich das Material einschnürt.
In diesem Stadium hat das Material eine zerbrechliche Querschnittsfläche. Andere Teile des Materials sind kleiner als dieser Hals. Bei der Kompressionsprüfung wird das Material mit Kraft zusammengedrückt. Infolgedessen verkürzt sich das Material, und seine Größe nimmt ab. Wenn das Material spröde ist, kann es sogar brechen und zerspringen.
5- Gemessene Materialeigenschaften
Wie bereits erwähnt, helfen uns diese beiden Prüfverfahren, verschiedene Parameter zu ermitteln. Jede Prüfung liefert uns jedoch unterschiedliche Parameter für die Materialien. Der Zugversuch liefert Informationen über die folgenden Parameter:
- Streckgrenze
- Bruchstelle
- Necking-Verhalten
- Dehnung (Duktilität)
- Höchstzugkraft (UTS)
- Elastizitätsmodul (Elastizitätsmodul)
Alle diese Parameter sind mit der Dehnung der Materialien verbunden. Andererseits liefert uns der Druckversuch auch einige Parameter. Bei diesen Parametern geht es vor allem um das Drücken, Komprimieren und Quetschen. Hier ist die Liste dieser Schlüsselparameter.
- Druckfestigkeit
- Elastische Grenze bei Kompression
- Verformung, Verkürzung und Quetschung
- Elastizitätsmodul (unter Druck)
Denken Sie daran, dass Streckgrenze und Druckfestigkeit bei unterschiedlichem Verhalten die gleiche Bedeutung haben. Die Streckgrenze ist die Kraft, die ein Material aushält, bevor es sich dauerhaft verformt. In ähnlicher Weise ist die Druckfestigkeit die maximale Spannung oder Kraft, der das Material ausgesetzt ist, bevor es zusammenbricht oder versagt.
6- Häufig geprüfte Materialien
Beide Tests unterscheiden sich in Bezug auf die zu prüfenden Materialien. Der Zugversuch eignet sich im Allgemeinen für Materialien, die zur Dehnung neigen. Bei Belastung dehnen sich diese Materialien in der Regel aus und nehmen an Größe zu. Beispiele für solche Materialien sind Kunststoffe, Polyester, Gummi und Metalle, z. B. Stahl. Bei der Druckprüfung hingegen werden solche Materialien nicht geprüft.
Stattdessen werden Materialien getestet, die spröde sind. Das bedeutet, dass diese spröden Materialien brechen können, wenn sie einer extremen Belastung ausgesetzt werden. Beispiele für solche Materialien sind Keramik, Beton, Ziegelsteine, Holz und andere. Diese Materialien dehnen sich nicht aus, wenn eine Kraft auf sie einwirkt. Stattdessen ist es wahrscheinlicher, dass sie reißen und brechen, wenn die Belastung ihre Grenze überschreitet.
7- Vorhandensein von Einschnürungen
Einschnürung ist ein häufiges Phänomen bei Zugversuchen. Wie Sie wissen, dehnen sich duktile Materialien beim Ziehen aus und verlängern sich. Wenn Sie weiter ziehen, erreicht das Material seine endgültige Zugfestigkeit. Nach diesem Stadium ist eine Einschnürung des Materials zu beobachten. Einige Teile des Materials werden dünner sein als der Rest. Dieser Teil wird immer dünner, wenn Sie weiter daran ziehen.
Dieser dünne Teil des Materials wird als Hals bezeichnet. Im Allgemeinen bricht das Material an diesem dünnen Teil (Hals). Bei der Druckprüfung wird das Material zusammengedrückt, nicht gezogen. Es wird also gedrückt, und es kommt zu keiner Einschnürung des Materials. Diese Einschnürung ist nur bei vielen duktilen Materialien wie Metallen und Kunststoffen typisch.
8- Kosten und Komplexität des Testaufbaus
Der Zugversuch ist im Allgemeinen kostspieliger und komplexer als sein Gegenstück. Der Grund dafür ist, dass Zugprüfmaschinen teuer sind. Außerdem benötigen diese Maschinen Spannzeuge, die als Vorrichtungen dienen. Sie halten und ziehen das Material von beiden Enden und prüft die Zugfestigkeit.
Wenn das Material nicht zwischen diesen Spannvorrichtungen ausgerichtet ist, liefert dieser Test kein genaues Ergebnis. Die Zugprüfmaschine verwendet auch Dehnungsmessgeräte, um die Dehnung des Materials zu messen. All diese Aspekte machen die Zugprüfung zu einem komplexen und wenig benutzerfreundlichen Verfahren.
Auf der anderen Seite ist der Kompressionstest einfach zu handhaben. Die Maschine, die für diesen Test verwendet wird, verfügt über zwei Platten. Das Material wird zwischen diese Platten gelegt. Die Platten drücken das Material dann von beiden Seiten zusammen und prüfen sein Verhalten unter Belastung. Außerdem sind diese Maschinen preiswert, was diese Prüfung kostengünstig macht.
Häufig gestellte Fragen
Ist Zug das Gleiche wie Druck?
Nein. Der Begriff "Zug" bezieht sich auf die Elastizität von Materialien. Bei der Zugprüfung wird geprüft, wie elastisch ein Material unter Spannung ist. Kompression bezieht sich auf den Prozess des Zusammendrückens oder Drückens eines Materials. Bei dieser Prüfung wird das Material zusammengedrückt und sein Verhalten geprüft.
Was ist der Unterschied zwischen Zugfestigkeit und Druckfestigkeit?
Die Zugfestigkeit gibt die maximale Spannung (Zug) an, die ein Material aushalten kann. Nach diesem Punkt verformt sich das Material dauerhaft. Im Gegensatz dazu ist die Druckfestigkeit die maximale Druckspannung, die ein Material aushalten kann. Nach der Druckfestigkeit wird das Material reißen und brechen.
Kann ein und dieselbe Maschine sowohl Zug- als auch Druckprüfungen durchführen?
Ja, die moderne Universalprüfmaschine (UTM) ist sowohl mit Spannzeugen als auch mit Platten ausgestattet. Greifer helfen bei der Durchführung von Zugprüfungen. Andererseits helfen die in diesen Maschinen vorhandenen Platten bei der Durchführung der Druckprüfung. Früher waren wir für diese Tests auf zwei verschiedene Maschinen angewiesen.
Abschluss
Sowohl Druck- als auch Zugversuche sind in verschiedenen Branchen weit verbreitet. Sie unterscheiden sich voneinander und werden für die Prüfung verschiedener Arten von Materialien verwendet. Sie sind jedoch gleich wichtig und werden von Ingenieuren als unerlässlich für ihre Entscheidungsfindung angesehen.
Denken Sie daran, dass Ingenieure nur dann ein Material auswählen, wenn sie dessen Stärke und Fähigkeiten kennen. In diesem Artikel habe ich acht wichtige Unterschiede zwischen diesen Tests erörtert. Zur Erinnerung: Bei der Zugprüfung wird das Material gezogen und gedehnt. Bei der Druckprüfung wird Druck auf das Material ausgeübt und sein Verhalten unter Belastung beobachtet.