Zugfestigkeitsprüfungen

Zugfestigkeitsprüfungen sind mechanische Prüfungen, bei denen ein Probenstück axial belastet wird, bis es versagt oder bis eine definierte Dehnung erreicht ist. Ziel ist die Bestimmung der Festigkeits- und Verformungseigenschaften eines Materials unter Zugbelastung, insbesondere der Zugfestigkeit, der Streckgrenze (häufig als 0,2%-Streckgrenze festgelegt), der Dehnung bei Bruch und weiterer relevanter Parameter wie dem Elastizitätsmodul und der Dehnung bei bestimmten Belastungszuständen.

Der Versuchsaufbau erfolgt in der Regel mit einer Zugprüfmaschine (Zugprüfmaschine oder Universalprüfmaschine), an der das Probenstück in Spannbacken eingespannt wird. Ein Referenzsystem wie ein Extensometer misst die Dehnung, während Sensoren den aufgebrachten Kraftfluss erfassen. Die Probe wird mit konstanter oder vorgesetzter Schlag- bzw. Linearbeschleunigung belastet, gemäß gültigen Normen, bis der Probenkörper bricht oder eine definierte Extensität erreicht ist. Die erzeugten Kräfte und Verformungen werden zu einer Spannungs-Dehnungs-Kurve verarbeitet, aus der Kennwerte wie σu (ultimative Zugfestigkeit), σy (Streckgrenze), εf (Bruchdehnung) sowie das Elastizitätsmodul abgeleitet werden. Zusätzlich können Kennwerte wie die Reduktion der Fläche oder Verteilungsparameter aus der Kurve gewonnen werden.

Standards und Normen geben Rahmenbedingungen für Probenformen, Abmessungen, Aufhängung, Belastungsrate und Prüftemperaturen vor. Wichtige Referenzen sind ISO 6892-1 (Metalle – Zugprüfung – Teil 1: Methoden), DIN EN ISO 6892-1 und, je nach Materialgruppe, weitere länderspezifische Normen. Zugfestigkeitsprüfungen finden breite Anwendung in Materialentwicklung, Qualitätssicherung, Bau- und Fahrzeugtechnik sowie in der Werkstoffprüfung, um Materialverhalten unter Zugbelastung zuverlässig zu charakterisieren. Einschränkungen umfassen die Abhängigkeit von Temperatur, Geschwindigkeit, Proben-Geometrie und Grenzbedingungen, weshalb ergänzende Prüfungen (z. B. Zugprüfung bei erhöhten Temperaturen oder Creep) sinnvoll sein können.