Zugprüfung: Auf Biegen und Brechen

Die Zugfestigkeit hängt von der Art des Materials und seiner Mikrostruktur ab. Metalle haben meist eine hohe Zugfestigkeit, weil ihre Atome in regelmäßigen, dichten Gitterstrukturen angeordnet sind, die starke Bindungen bilden. Kunststoffe haben dagegen in der Regel eine geringere Zugfestigkeit, können aber durch verschiedene Verfahren, wie zum Beispiel der Zugabe von Fasern oder der Veränderung ihrer Mikrostruktur, verstärkt werden.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Zugfestigkeit nur eine von vielen Eigenschaften ist, die bei der Zugprüfung ermittelt werden kann. Je nach Verfahren können unter anderem Aussagen über die Zähigkeit des Materials getroffen werden. Bei Schrauben kann z.B. die Dehnung und Einschnürung des Musters vor dem Versagen geprüft werden.

Das Funktionsprinzip der Zugprüfung

Der Zugversuch (auch Zugprüfung genannt) ist ein standardisiertes Verfahren, bei dem Proben mit definierter Querschnittsfläche unter bestimmten Bedingungen meist bis zum Bruch gedehnt werden. Die aus dem Zugversuch gewonnenen Daten sind von entscheidender Bedeutung für die Materialcharakterisierung.

Bei Schrauben erfolgt die Prüfung am fertigen Produkt. Die Schrauben werden dazu in eine Gewindehülse eingeschraubt. Unter dem Schraubenkopf befindet sich eine Scheibe, deren Oberseite einen definierten Winkel aufweist. Nach dem Einlegen der so geschaffenen Vorrichtung in die Zugprüfmaschine wird die Zugkraft über die Scheibe und die Hülse in die Schraube eingeleitet. Dieser Schrägzugversuch gibt Auskunft über die Zugfestigkeit, durch den Winkel der Scheibe aber auch über die Unversehrtheit des Unterkopfradius (Schraubenkopf wird umgebogen). In der Regel muss der Bruch einer vergüteten Schraube im freibelasteten Gewinde erfolgen, da hier der Querschnitt am geringsten ist.

Um zusätzlich zur Zugfestigkeit auch weitere Parameter wie Bruchdehnung, Einschnürung und Streckgrenze zu bestimmen, können Schrauben abgedreht werden. Dadurch wird ein der Norm entsprechender Probestab gefertigt.

Es gibt zahlreiche weitere Möglichkeiten, Artikel einer Zug- oder auch Druckprüfung zu unterziehen. Wichtig ist hier vor allem die Möglichkeit, die Bauteile zu spannen. Hierfür kommen verschiedene Werkzeuge und Spannvorrichtungen zum Einsatz. Muttern werden beispielsweise auf einen Prüfdorn aufgeschraubt und anschließend belastet. Im Gegensatz zu anderen Produkten, wird hier allerdings nicht bis zum Bruch gezogen. Vielmehr werden die Muttern einer definierten Prüfkraft ausgesetzt und dürfen während eines bestimmten Zeitraums nicht versagen.

Gerade auch für Kunststoffproben oder verklebte Bleche können Versuche bei erhöhter Temperatur interessant sein. Hierfür steht eine direkt in der Zugprüfmaschine integrierte Temperierkammer zur Verfügung.