Sicherheit in Gewerbegebäuden: Die Rolle der Zugproben-Präparationsausrüstung

Da sich das Leben langsam wieder normalisiert, freuen sich viele darauf, ihre Lieblingsrestaurants und Einkaufszentren wieder zu besuchen. Da Gewerbeimmobilien stärker frequentiert sind denn je, wie kann die Bauindustrie ihre Sicherheit gewährleisten?

Ein Weg ist der Einsatz von Zugproben-Präparationsausrüstung. Wie das funktioniert, lesen Sie hier.

Was ist Zugfestigkeit und warum ist sie wichtig?

Zugfestigkeit bezeichnet die Fähigkeit eines Materials, einer Zugkraft standzuhalten, bevor es sich unkontrolliert dehnt und bricht. Sie bezieht sich auch auf die Bruchfestigkeit bei einer Kraft, die viele Stränge desselben Materials bei konstanter Belastungs- oder Dehnrate gleichzeitig brechen kann. Die Maßeinheit für Zugfestigkeit ist Kraft pro Querschnittsfläche, z. B. Pfund pro Quadratzoll (psi).

Zugfestigkeit ist ein weit verbreiteter Kennwert für Materialien in strukturellen Anwendungen. Durch Zugversuche lässt sich leicht bestimmen, wie ein Material auf verschiedene Krafteinwirkungen reagiert – ein besonders wichtiger Prozess in der Metallurgie, da spröde Metalle eher zum Reißen neigen.

Wie Metalle im Bauwesen geprüft werden

Bei einem einfachen Zugversuch wird ein Material bis zum Bruchpunkt gezogen, um seine Zugfestigkeit zu ermitteln. Das Prüfmaterial wird dabei von oberen und unteren Spannbacken sicher in der Universalprüfmaschine (UPM) gehalten.

Während des Versuchs werden die beiden Spannbacken mit konstanter Geschwindigkeit auseinandergezogen, um das Material bis zum Bruch zu dehnen. Dabei wird eine stetig steigende, aufgezeichnete Last aufgebracht, die schließlich eine Spannungs-Dehnungs-Kurve erzeugt, die das Materialverhalten zeigt.

Nach dem Versuch werden alle Ergebnisse ausgewertet und das Material wieder zusammengefügt, um seine endgültige Länge und Querschnittsmaße zu messen. Diese werden mit den ursprünglichen Maßen vor dem Zugversuch verglichen.

Neben der reinen Zugfestigkeit liefert der Zugversuch an Metallen auch folgende Informationen:

• Zugfestigkeit / Höchstzugfestigkeit (UTS) – die höchste vom Probenkörper erreichte Zugfestigkeit.
• Duktilität – definiert als Dehnung und Streckung an oder nach dem Bruchpunkt sowie die durch den Bruch resultierende Querschnittsverringerung.
• Streckgrenze – Spannung, bei der das Fließen bzw. die bleibende Verformung beginnt.

Zugproben-Präparation

Die Vorbereitung der Prüfkörper richtet sich nach den Prüfzielen sowie der anwendbaren Prüfvorschrift oder Norm. Ein genormter Probenquerschnitt ist häufig in einem Zugversuchskörper vorhanden. Er besteht aus zwei Schultern und einer Messstrecke (Eichlänge) in der Mitte. Je nach Norm wird ein Standardprüfkörper als runder oder quadratischer Abschnitt entlang der Eichlänge gefertigt. Beide Enden der Proben sollten lang genug und glatt genug sein, um während des Tests festgehalten zu werden.

Die Zeiten riesiger Prüfmaschinen, die Labore füllten, sind vorbei. Heute kommen kleinere, leistungsfähigere und praktischere Geräte zum Einsatz, um verschiedene Zugproben für vielfältige Anforderungen vorzubereiten. Ein perfektes Beispiel ist die TensileMill CNC MINI. Lassen Sie sich von der kompakten Größe nicht täuschen. Neben offensichtlicher Bequemlichkeit und Platzersparnis ist diese Maschine speziell für höchste Flexibilität in der Zugproben-Präparation und CNC-Bearbeitung konzipiert.

TensileMill MINI CNC

Sie verfügt über einen schweren Graugussrahmen mit Linearführungen für ruhiges Gleiten aller Achsen. Zudem ist sie mit einer 24.000 U/min ISO20-Spindel und leistungsstarken Servomotoren für optimale Bearbeitungsleistung ausgestattet. Die Steuerung erfolgt über einen praktischen Touchscreen-Controller, der auf eine vollständige Carbon-Software aufgerüstet werden kann.

ASTM A370 Flachproben auf TensileSoft™

Die Bedeutung von Zugversuchen im gewerblichen Bau

In der Planungsphase greifen Ingenieure auf Zugversuche zurück, um sicherzustellen, dass die vorgesehenen Materialien keine Spannungen erreichen, die ihre Kapazität übersteigen. Andernfalls könnte es zum vollständigen Versagen kommen, was katastrophal wäre.

Der Einsatz von Zugversuchen im gewerblichen Bau ermöglicht es, Gebäude höher zu errichten als je zuvor für möglich gehalten. Durch den Einsatz von Metallen und anderen Materialien mit der empfohlenen Zugfestigkeit wird gewährleistet, dass Gebäude lange halten und ihre Nutzer vor jeglichen Baugefahren geschützt sind. Dies ist besonders im Hochbau nützlich, wo hauptsächlich Stahl- und/oder Eisenkonstruktionen verwendet werden.

Anwendungen außerhalb des gewerblichen Baus

Wussten Sie, dass noch mehr Branchen von Zugprüfmaschinen profitieren? Hier sind einige davon und wie Zugprüfmaschinen ihnen helfen:

Luft- und Raumfahrtindustrie

• Reduzierung des Treibstoffverbrauchs ohne Kompromisse bei den Festigkeitsanforderungen
• Ermöglicht die Kombination verschiedener Materialien, die stärkere Ergebnisse liefern als ein einzelnes Material
• Prüfung der Zugfestigkeit diverser Materialien wie Klebeverbindungen, Kabel, Schläuche, Kabelbäume, Gurte, Teppiche, Dichtungen, Sicherheitsgurte u. v. m.

Automobilindustrie

• Ermittlung der Bruchfestigkeit von Sicherheitsgurten, Schaumgummi von Autositzen und anderen hochfesten, leichten Materialien
• Qualitätsbewertung für Außen- und Innenausstattungen

Bauindustrie

• Gewährleistung der Sicherheit von Metallen und anderen Baumaterialien hinsichtlich Zugfestigkeit, Duktilität, Klebfestigkeit, Normkonformität u. v. m.

Elektro- und Elektronikindustrie

• Bewertung von Auszugskraft, elektrischem und mechanischem Verhalten sowie Abzugseigenschaften verschiedener Materialien zur Erfüllung bestimmter Anforderungen

Medizintechnikindustrie

• Bestimmung der Elastizität von Verbänden, Bandagen, Silikonkautschuken, chirurgischen Handschuhen und anderen weichen, dehnbaren Materialien
• Qualitätsbewertung der Festigkeit von Injektoren, Nadeln, IV-Anschlüssen, Atemschutzmasken, Linsen, chirurgischen Schläuchen u. v. m.
• Ermittlung der Flexibilität von Kathetern zur Garantie ihrer Richtungswechsel-Fähigkeit

Verpackungsindustrie

• Ermittlung der maximalen Last, die eine Verpackung tragen kann, bevor sie bricht
• Bewertung des Öffnungsaufwands einer Verpackung

Papier- und Kartonindustrie

• Messung der Festigkeit und Dehnung von Papier und Karton
• Bestimmung der Eignung von Papier und Karton für den Einlauf in automatisierte Druckmaschinen

Pharmazeutische Industrie

• Ermittlung der Härte und Bruchkraft von Tabletten

Kunststoff-, Gummi- und Elastomerindustrie

• Bestimmung der Kapazität von Materialien, Haftung sowie äußeren und physikalischen Belastungen standzuhalten
• Bewertung von Dehnung, Einschnürung und Streckgrenze verschiedener Kunststoffe und Gummiarten

Sicherheits-, Gesundheits-, Fitness- und Freizeitindustrie

• Qualitätsbewertung von Dehnung, Knoten und Zugfestigkeit von Schnüren
• Sicherung der Qualität von Badminton-, Squash- und Tennisschlägern

Textilindustrie

• Prüfung, ob ein Gewebe langlebig ist und regelmäßiger Nutzung standhält
• Bestimmung der Bruchfestigkeit, Dehnung und Reißfestigkeit synthetischer Textilien
• Bewertung der Abzugseigenschaften von Reißverschlüssen, Druckknöpfen, Knöpfen, genähten Verzierungen, Klettverschlüssen u. v. m.

Wer hätte gedacht, dass eine einzige Maschine all diese erstaunlichen Branchen gleichzeitig unterstützen kann?