DIN 50134-2008 Testing of metallic materials - Compression test of metallic cellular materials《金属材料的测试 金属多孔材料的压缩试验》.pdf

1、Oktober 2008DEUTSCHE NORM Normenausschuss Materialprfung (NMP) im DINPreisgruppe 9DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 77.040.10!$OC(“1443205www.din.deDDIN 50134Pr

2、fung von metallischen Werkstoffen Druckversuch an metallischen zellularen WerkstoffenTesting of metallic materials Compression test of metallic cellular materialsEssai des matriaux mtalliques Vrification de pression aux metriaux mtalliques cellulairesAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH,

3、 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 13 SeitenDIN 50134:2008-10 2 Inhalt Seite Vorwort . 3 1 Anwendungsbereich 3 2 Normative Verweisungen. 3 3 Begriffe 4 4 Formelzeichen und Benennungen 8 5 Kurzbeschreibung 8 6 Bezeichnung 9 7 Gerte. 10 8 Probenahme 10 9 Proben 10 10 Durchfhrung 11 11 Auswertung .

4、 12 12 Prfbericht. 12 DIN 50134:2008-10 3 Vorwort Diese Norm wurde vom Arbeitsausschuss NA 062-01-42 AA Zug- und Duktilittsprfung fr Metalle“ des Normenausschusses Materialprfung (NMP) erarbeitet. 1 Anwendungsbereich Diese Norm legt das Prfverfahren zur Beurteilung des Festigkeits- und Verformungsve

5、rhaltens bei Druckbe-anspruchung von zellularen Metallen, wie z. B. Metallschwmmen, Metallschumen und Hohlkugelstrukturen, fest. Es ist fr zellulare Metalle mit einer Porositt grer als 50 % anwendbar. Die Eigenschaften, die nach dieser Norm ermittelt werden, sind das Spannung/Verformung-Verhalten un

6、d die daraus ermittelbaren Kennwerte. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokum

7、ents (einschlielich aller nderungen). DIN 51233, Werkstoffprfmaschinen Sicherheitstechnische Festlegungen Allgemeine Festlegungen DIN EN ISO 7500-1, Metallische Werkstoffe Prfung von statischen einachsigen Prfmaschinen Teil 1: Zug- und Druckprfmaschinen Prfung und Kalibrierung der Kraftmesseinrichtu

8、ng DIN EN ISO 9513, Metallische Werkstoffe Kalibrierung von Lngennderungs-Messeinrichtungen fr die Prfung mit einachsiger Beanspruchung DIN 50134:2008-10 4 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 3.1 Druckspannung Rdauf den Anfangsquerschnitt Soder Probe bezogene

9、Kraft Fdzu jedem beliebigen Zeitpunkt des Versuches 3.2 Lngennderung LdUnterschied zwischen der Anfangsmesslnge Lound der jeweiligen Messlnge L zu jedem Zeitpunkt des Versuches Ld= Lo L (1) 3.3 Stauchung edGesamtlngennderung (inklusive elastische Lngennderung) bezogen auf die Anfangsmesslnge Lo, in

10、Prozent. ed= Ld/Lo 100 % (2) 3.4 Plateauspannung Rpltarithmetischer Mittelwert der Spannungen zwischen ed= 20 % und ed= 40 % ANMERKUNG Die Bestimmung erfolgt nach Bild 1a unter der Voraussetzung, dass die Differenz zwischen diesen beiden Spannungen R = Rmax Rminkleiner als 25 % des berechneten Rplt-

11、Wertes ist. Andernfalls spricht man von einem kontinuierlichen Spannungsanstieg“ (Bild 1b). Die Bestimmung erfolgt dann durch Rplt= Rmax R/2. Ein Plateau-Ende ist in diesem Fall nicht definiert. Wenn das Spannung/Stauchung-Verhalten die Definition eines Plateaubereiches in einem von diesem Dehnungsb

12、ereich wesentlich abweichenden Bereich zulsst, (siehe Bild 1a), kann ein vernderter Dehnungsbereich gewhlt werden. Dieser vernderte Bereich sollte im Prfbericht angegeben werden. 3.5 Plateau-Ende Rplt-EPunkt im Spannung/Stauchung-Diagramm, bei dem die Spannung R = 1,3 Rpltist ANMERKUNG Sie kennzeich

13、net im Allgemeinen den Beginn des Verdichtungsbereiches. Wenn dieser Punkt den Beginn des Verdichtungsbereiches nicht ausreichend beschreibt, kann eine dem Kurvenverlauf entsprechende Spannung gewhlt werden, deren Verhltnis zu Rpltim Prfbericht angegeben werden sollte. 3.6 Stauchung bei Plateau-Ende

14、 Aplt-EGesamtstauchung (inklusive elastischer Stauchung) bei einer Spannung von R = 1,3 RpltDIN 50134:2008-10 5 3.7 Steigung m Steigung der quasi-elastischen Geraden, die durch Zwischenentlastung von R70auf R20ermittelt wird (R70und R20entsprechen 70 % bzw. 20 % der Plateauspannung Rplt, siehe 3.4)

15、ANMERKUNG 1 Die quasi-elastische Gerade ist die Sekante aus der Hystereseschleife, die sich bei der Entlastung und der darauf folgenden Belastung ergibt (Bild 1a). ANMERKUNG 2 Falls andere Spannungswerte fr die Umkehrpunkte der Hystereseschleife gewhlt werden (z. B. die obere Stauchgrenze ReH, siehe

16、 3.10), sollten diese angegeben werden. Sie sollten jedoch 90 % der Plateau-Anfangs-spannung nicht berschreiten bzw. 10 % nicht unterschreiten. ANMERKUNG 3 Die Steigung m stellt keinen Modul des Werkstoffs, sondern eine strukturabhngige Steifigkeit dar. Sie ndert sich im Allgemeinen im Verlauf der S

17、tauchung. Bild 1a Spannung/Stauchung-Diagramm zur Bestimmung der Kennwerte aus einem Druckversuch an zellularem Material mit einem Plateaubereich DIN 50134:2008-10 6 Bild 1b Spannung/Stauchung-Diagramm zur Bestimmung der Kennwerte aus einem Druckversuch an zellularem Material mit kontinuierlichem Sp

18、annungsanstieg 3.8 Spezifische Energieabsorption (Energieabsorption/Volumen) EvFlche unterhalb der Spannung/Stauchung-Kurve bis zum Plateau-Ende (bei Aplt-E= ed(1,3 Rplt), siehe Bild 2) p0V)(-EpltdeeREAe= (3) ANMERKUNG Es kann auch die spezifische Energieabsorption bei 20 % (E20), 40 % (E40), 60 % (

19、E60) bestimmt werden, wenn die entsprechenden Stauchungen erreicht werden. 3.9 Spezifische Energieabsorptionseffizienz EeffEnergieabsorption bezogen auf das Produkt aus Druckspannungsmaximum innerhalb des Plateaubereichs und der Stauchung bei Plateau-Ende, in Prozent Eeff= Ev/(Rmax Aplt-E) 100 % (4)

20、 3.10 Obere Quetschgrenze ReHdem ersten lokalen Maximum in der Spannung/Stauchung-Kurve entsprechende Spannung (siehe Bild 2) ANMERKUNG Sie wird nicht angegeben, wenn kein lokales Maximum auftritt. 3.11 Quetschgrenzenstauchung AeHStauchung bei Erreichen der oberen Quetschgrenze ReHDIN 50134:2008-10

21、7 3.12 Stauchgrenze Rp1Spannung bei einer plastischen Stauchung von 1 % (siehe Bild 2) 3.13 Quetschgrenzenverhltnis ReH/RpltVerhltnis zwischen oberer Quetschgrenze ReHund Plateauspannung RpltANMERKUNG Es ist ein Ma fr die Duktilitt des Werkstoffs. Bild 2 Spannung/Stauchung-Diagramm zur Bestimmung de

22、r Kennwerte aus einem Druckversuch an zellularem Material DIN 50134:2008-10 8 4 Formelzeichen und Benennungen Die Formelzeichen und ihre Benennungen sind in Tabelle 1 aufgefhrt. Tabelle 1 Formelzeichen und ihre Benennungen Formelzeichen Einheit Benennung Somm2Anfangsquerschnitt Lomm Anfangsmesslnge

23、L mm Messlnge Ldmm Lngennderung ed% Stauchung AeH% Quetschgrenzenstauchung Aplt-E% Stauchung bei Plateauende FdN Druckkraft RdMPa1Druckspannung ReHMPa Obere Quetschgrenze RmaxMPa maximale Spannung Rp1MPa Stauchgrenze RpltMPa Plateauspannung m MPa Steigung (der quasi-elastischen Geraden) EvJ m3spezif

24、ische Energieabsorption Eff% spezifische Energieabsorptionseffizienz 11 MPa = 1 N/mm2. 5 Kurzbeschreibung Der Versuch besteht darin, eine Probe durch eine Druckbeanspruchung im Allgemeinen bis zum Beginn des Verdichtungsbereiches (siehe 3.5) zu stauchen, um eine oder mehrere der in Abschnitt 3 defin

25、ierten mechanischen Eigenschaftswerte zu bestimmen. Sofern nicht anders festgelegt, ist der Versuch bei Raumtemperatur zwischen 10 C und 35 C durchzufhren. Bei hheren Anforderungen ist der Versuch bei einer Temperatur von (23 5) C durchzufhren. DIN 50134:2008-10 9 6 Bezeichnung Druckversuch an metal

26、lischen zellularen Werkstoffen nach DIN 50134. DIN 50134:2008-10 10 7 Gerte 7.1 Prfmaschine Es ist eine Prfmaschine zu verwenden, die den sicherheitstechnischen Festlegungen von DIN 51233 entspricht. Die Kraftmesseinrichtung der Prfmaschine muss nach DIN EN ISO 7500-1 kalibriert sein und mindestens

27、die Bedingungen der Klasse 1 erfllen. Die Prfmaschine muss mit einer Vorrichtung versehen sein, die die Prfkraft zentrisch und gleichmig auf die Probe aufbringt. 7.2 Verformungseinrichtung Zur Krafteinleitung sind in die oben angegebene Prfmaschine zwei planparallele, geschliffene und geschmierte Pl

28、atten mit einer Mindesthrte von 60 HRC einzusetzen. Die Schmierung kann beispielsweise mit Graphit erfolgen. 7.3 Stauchungsmessung Zum Messen von Stauchungen ist ein Extensometer zu verwenden, welches an den Platten oder direkt an der jeweiligen Probe angebracht ist. Alternativ kann die Messung mit

29、einem optischen Extensometer erfolgen. Die Genauigkeit des Extensometers muss im relevanten Bereich mindestens der Klasse 1 nach DIN EN ISO 9513 entsprechen. 8 Probenahme Die Proben sind aus der zu prfenden Materialstruktur zu entnehmen. Die bei der Prfung an den Druck-platten anliegenden Flchen mss

30、en parallel sein. Die restlichen Schnittflchen mssen senkrecht zu den Anlageflchen verlaufen. Alle Schnittflchen sind gegebenenfalls zu entgraten. Zur Herstellung der Proben eignen sich Frsen oder Drehen (ohne Deformation beim Spannen), Erodieren oder Trennen mittels Przisionstrennscheibe. Keinesfal

31、ls drfen die Werkstoffeigenschaften durch das Trenn-verfahren beeinflusst werden. Bei aufgeschumten Metallen ist die Schumhaut zu entfernen. Bei Prfung mit Schumhaut sind die Ergeb-nisse als Bauteilkennwerte kenntlich zu machen. 9 Proben 9.1 Form Es werden Proben mit zylindrischem (empfohlen) oder r

32、echteckigem Querschnitt verwendet, welche mindes-tens 10 Poren in alle rumlichen Probenausdehnungen und ein Verhltnis von Probenlnge/Durchmesser bzw. Probenlnge/Kantenlngen von 1,5 bis 2 haben. Ein Verhltnis von 2 wird empfohlen. Die Probengeo-metrie ist im Prfbericht anzugeben. Eine Empfehlung fr d

33、ie Probengren ist: Dicke a = Breite b = 50 mm; Lnge l = 100 mm bzw. Durchmesser d = 50 mm; Lnge l = 100 mm. DIN 50134:2008-10 11 Die Porenverteilung ist zu berprfen; bei geschlossenporigen Metallschumen ggf. durch Trennen. Das oben angegebene Grenverhltnis dient der Sicherstellung des ebenen Spannun

34、gszustands durch Reduzierung des Druckplatteneinflusses. Alle Schnitt-/Anlageflchen mssen parallel/senkrecht verlaufen und sind gegebenenfalls zu entgraten. 9.2 Anzahl Die Anzahl der Proben betrgt mindestens drei, empfohlen sind mindestens fnf. Zustzlich wird eine Probe fr einen Vorversuch zur erste

35、n Abschtzung der Plateauspannung bentigt. 9.3 Bestimmung des Anfangsquerschnitts (So) Die relevanten Abmessungen der Probe sind an mehreren Punkten im mittleren Bereich der Versuchslnge zu messen. ANMERKUNG Empfohlen werden mindestens drei Messpunkte. Als Anfangsquerschnitt wird der mittlere Quersch

36、nitt verwendet. Er ist aus den Messwerten der entspre-chenden Abmessungen zu berechnen. Die Genauigkeit dieser Bestimmung hngt von der Beschaffenheit und der Probenart ab. Sie sollte wenn mglich mit einer Genauigkeit besser als 1 % erfolgen. 10 Durchfhrung 10.1 Allgemeines Die Probe wird zentrisch z

37、wischen die Druckplatten der Prfvorrichtung eingelegt. Whrend der Druckversuche ist fr jede Probe eine Kraft/Weg-Kurve zur Ermittlung von Kennwerten aufzu-zeichnen (siehe Bild 1). 10.2 Geschwindigkeit Die Versuche werden bei konstanter Traversengeschwindigkeit (bzw. Kolbengeschwindigkeit) durchgefhr

38、t. Die Traversengeschwindigkeit wird unter Vernachlssigung der Nachgiebigkeit des Prfaufbaus nach folgender Gleichung berechnet: vc= Lo e b) Werkstoff und Dichte der Probe; c) Art der Probenahme; d) Mae der Proben in mm mit Angabe der Verhltniszahl Seitenlnge/Hhe; e) Anzahl der Proben; f) Prfbedingu

39、ngen (Temperatur, Luftfeuchte); g) Art der Prfmaschinen und Messbereich der Messgerte; h) Stauchungsgeschwindigkeit(en) in s1i) je ein kennzeichnendes Spannung/Stauchung-Diagramm; j) gegebenenfalls Abweichungen von dieser Norm; k) Prfdatum. Je nach Versuchsauswertung sind die folgenden Werte zu ermi

40、tteln oder im Spannung/Stauchung-Diagramm zu verdeutlichen (Einzelwerte und arithmetischer Mittelwert, auf drei Wert anzeigende Ziffern gerundet): DIN 50134:2008-10 13 a) Plateauspannung Rplt(bestimmt nach Bild 1a oder 1b); b) Stauchung bei Plateauende Aplt-E/Beginn des Verdichtungsbereichs; c) Steigung der elastischen Gerade m; d) Energieabsorption Ev; e) Energieabsorptionseffizienz Eff; f) Obere Quetschgrenze ReH; g) Stauchgrenze Rp1.