Der Zugversuch ist einer der wichtigsten Versuche in der Werkstoffprüfung.
Mit diesem Prüfverfahren können Festigkeitskennwerte und Verformungskennwerte wie [[Streckgrenze]]''R<sub>e</sub>'', [[Zugfestigkeit]]''R<sub>m</sub>'', [[Bruchdehnung]] ''A'' und [[Elastizitätsmodul]] ''E'' bestimmt werden.
Diese Werkstoffkenngrößen sind Insbesondere die Werkstoffkenngröße [[Streckgrenze]] ist die Grundlage für die [[Dimensionierung]] statisch beanspruchter Bauteile.
Im Zugversuch wird das Werkstoffverhalten bei stetig zunehmender Zugbeanspruchung untersucht, d. h. die fest eingespannte Zugprobe wird in einer hydraulischen Zerreißmaschine ("Universalprüfmaschine", Zugprüfmaschine") stoßfrei und gleichmäßig gedehnt, bis ein Bruch eintritt.Gleichzeitig wird eine für den Werkstoff charakteristische Kennlinie, das sogenannte '''Spannungs-Dehnungs-Diagramm''' aufgenommen. == Grundlegendes zur Veranschaulichung ==[[Bild:Schlauch.jpg|thumb|right|600px|Gummischlauch zur Veranschaulichung der elastischen Verformung]]
Zieht man einen Gummischlauch auseinander, bedeutet dies technisch betrachtet:
* der Gummischlauch ist ein Beispiel für eine Probe
* auf die Probe wirkt eine Zugkraft ''F<sub>z</sub>'', z. B. 100 N
* diese Kraft wird im Zugversuch von einer Maschine aufgebracht
* die Zugkraft führt zu einer elastischen Verformung in der Probe, der Verlängerung ''ΔL'' (absolut) bzw. Dehnung ε (relativ)* die Verformung der Probe bewirkt eine [[Zugspannung]] σ<sub>Z</sub> (= Kraft pro Querschnittsfläche) in N/mm<sup>2</sup> == Durchführung ==[[Bild:Kraft-Verlaengerungs-Diagramm.gif|thumb|right|600px|Kraft-Verlängerungs-Diagramm]]Im Zugversuch wird das Werkstoffverhalten bei stetig zunehmender [[Zugspannung|Zugbeanspruchung]] σ<sub>Z</sub> untersucht, d. h. die fest eingespannte Zugprobe wird in einer hydraulischen Zerreiß[[maschine]] ("Universalprüfmaschine", Zugprüfmaschine") stoßfrei und gleichmäßig gedehnt, bis ein Bruch eintritt.Gleichzeitig wird die Verlängerung der Probe in Abhängigkeit von der Zugkraft protokolliert und als Kraft-Verlängerungs-Diagramm dargestellt.
== Auswertung ==
Um eine für den Werkstoff charakteristische Kennlinie, das sogenannte '''Spannungs-Dehnungs-Diagramm''' zu erhalten, wird die Zugkraft ''F'' auf den Anfangsquerschnitt ''S''<sub>0</sub> der Probe und die Verlängerung ''L'' - ''L''<sub>0</sub> auf die Anfangsmesslänge ''L''<sub>0</sub> bezogen.
=== Werkstoffkenngrößen im Spannungs-Dehnungs-Diagramm ===
Das '''Spannungs-Dehnungs-Diagramm''' bzw. '''Kraft-Verlängerungs-Diagramm''' dient zur Bestimmung der Festigkeits- und Verformungskenngrößen bei der Belastung eines Werkstoffes auf Zug.
Bedeutsam sind die folgenden Bereiche:
# '''Elastische Verformung''': Zu Beginn der Lastaufbringung erfolgt die Dehnung der Probe elastisch, d. h. nach Entlastung nimmt der Stab seine Ausgangslänge ''L<sub>0</sub> '' wieder ein. Im Diagramm stellt sich dieser Bereich als Gerade dar. Spannung und [[Dehnung ]] ändern sich verhältnisgleich. Diesen Zusammenhang erkannte erstmals der [http://www.bhak-bludenz.ac.at/physik/geschichte/physiker/hooke.shtml Physiker Hooke], nach dem dieser Bereich auch '''Hookescher Bereich''' des Werkstoffs genannt wird. Das Verhältnis der [[Zugspannung ]] ''σ<sub>Z</sub> '' (=Kraft pro Querschnittsfläche) zur Längsdehnung ''ε '' (= Längendehnung / Gesamtlänge) ist der [[Elastizitätsmodul]] in N/mm<sup>2</sup> bzw. PascalMegapascal (MPa).
# '''[[Streckgrenze]]''': Die Streckgrenze '''R<sub>e</sub>''' ist die Grenze zwischen elastischer und plastischer Verformung. Im Spannungs-Dehnungs-Diagramm ist sie oberhalb der Hookeschen Gerade als markanter Wendepunkt zu erkennen, da beim Überschreiten der Zusammenhangskräfte zwischen den Atomen der Werkstoff „zu fließen“ beginnt, d.h. sich plötzlich schneller verformt, als dies bei entsprechender Steigerung der Zugbelastung zu erwarten wäre. '''{{Mark|Als Grenzwert für die [[Dimensionierung]] von Bauteilen gilt stets die Streckgrenze, da bei plastischer Verformung das Werkstoffgefüge zerstört wird!}}'''
# '''Plastische Verformung''': Bauteil bleibt dauerhaft verformt, ist aber augenscheinlich nicht zerstört.
# '''Reißen / Bruch''', die '''[[Zugfestigkeit]]''' (''R<sub>m</sub>'') ist die max. Belastung vor dem Reißen.
== Beispiel ==
Im Zugversuch wird ein Probestab auf Zug bis zum Zerreißen belastet. Bei einem Anfangsdurchmesser ''d<sub>0</sub>'' von 10 mm wird eine Zerreißkraft ''F<sub>zmax</sub>'' von 25.000 N ermittelt.
Im Zugversuch wird ein Probestab auf Zug bis zum Zerreißen belastet. Bei einem Anfangsdurchmesser von 10 mm wird eine Zerreißkraft von 25.000 N ermittelt. # Wie groß ist der belastete Spannungquerschnitt''S''?
# Welche Zugfestigkeit besitzt der Probestab?
[[Bild:A Zugprobe.png|thumb|200px472px|Zugprobe Form AB]][[Bild:B Zugprobe.png|thumb|200px472px|Zugprobe Form E]]'''1. Berechnung des Spannungsquerschnittes ''AS'' in mm²'''
''AS'' = ''d''<sup>2</sup>{{*}}π{{*}}0,25
''AS'' = (10 mm)<sup>2</sup>{{*}}π{{*}}0,25
{{Ergebnis|AS|7879,5 6 mm²}}
'''2. Berechnung der Zugfestigkeit R<sub>m</sub> in N/mm²'''
In welchem Verhältnis stehen [[ZugfestigkeitStreckgrenze]] und [[StreckgrenzeZugfestigkeit]] bei den u. a. [[Stahl|Stählen]]?
<table border = 2 cellpadding = 5>
<tr><td>Stahlsorte</td><td>S 235JR</td><td>X2 Cr Ni 12</td><td>S 185</td></tr>
<tr><td>Streckgrenze (''R''<sub>e</sub>) in N/mm²</td><td>235</td><td>260</td><td>185</td></tr><tr><td>Zugfestigkeit (''R''<sub>m</sub>) in N/mm²</td><td>340...470</td><td>450...600</td><td>290...510</td></tr>
<tr><td>Mittelwert in N/mm²</td><td>405</td><td>525</td><td>400</td></tr>
Die [[Streckgrenze]] beträgt also nur ca. die halbe [[Zugfestigkeit]]!
Die Das Verhältnis aus [[Streckgrenze]] beträgt also nur ca. die halbe und [[Zugfestigkeit]]wird auch als '''Streckgrenzenverhältnis''' bezeichnet, dieses ist u. a. abhängig vom Wärmebehandlungszustand der Stähle. Typische Werte:{| class="wikitable" border="1"|-! Behandlungszustand (B)! normalgeglüht (N)!vergütet (QT)|-| Streckgrenzenverhältnis| 0,5 ... 0,7| 0,7 ... 0,95|}Überprüfe die o.a. Aussage an den folgenden Vergütungsstählen mittels Tabellenbuch: C35/C35E, 28Mn6
== Übungen ==
# Informiere Dich im Tabellenbuch Mechatronik auf S. 167 sowie auf bs-wiki.de über den Zugversuch http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Zugversuch<br />Damit hast Du die Basis für das Textverständnis im Fachkundebuch S. 112.<br />Auf dieser Grundlage solltest Du folgende Fragen 2 - 5 beantworten können, es reichen stichwortartige Kurzantworten!* # Was ist der Sinn eines Zugversuches, zu welchem Zweck wird er durchgeführt?# Überlege Dir bzw. recherchiere ein praktisches Beispiel hierzu.# Welche Messwerte/Informationen müssen für die Auswertung bereitliegen? Benenne alle Größen und gebe deren Formelzeichen sowie die dazugehörigen Einheiten an.# Im Fachkundebuch S. 112 findest Du eine Beispielrechnung ("Zugstange"). Welche Durchmesser ergeben sich für folgende Varianten:<br />a) dreifache Zugkraft<br />b) dreifache Sicherheit<br />c) dreifache Streckgrenze#Eine Schraube mit 30 mm Durchmesser Nenndurchmesser wird auf Zug belastet. Wie groß ist die belastete Fläche?
:[[Zugversuch: Lösung]]
* {{TM|Zugfestigkeit|101}} und [[Festigkeitsberechnung#Beanspruchung_auf_Zug|Beispielaufgaben aus dem Mathebuch zur Beanspruchung auf ZugLösungen]]{{TBV1|Zugversuch|109|114}}