Was ist ein Torsionstest?
Ein Torsionstest misst die Festigkeit eines Materials gegen maximale Biegekräfte. In der Materialmechanik wird häufig geprüft, wie viel Biegung ein bestimmtes Material aushält, bevor es reißt oder bricht. Dieser aufgebrachte Biegedruck wird als Drehmoment bezeichnet. Materialien, die typischerweise in der Fertigungsindustrie verwendet werden, wie z. B. Metallbefestigungen und -träger, werden häufig einer Torsionsprüfung unterzogen, um ihre Festigkeit unter Belastung zu bestimmen.
Es gibt drei große Kategorien, unter denen eine Torsionsprüfung stattfinden kann: Ausfallprüfung, Abnahmeprüfung und Betriebsprüfung. Bei der Fehlerprüfung wird das Material gedreht, bis es bricht. Bei der Abnahmeprüfung wird festgestellt, ob ein Material über einen bestimmten Zeitraum eine bestimmte Drehmomentbelastung aushalten kann. Bei Betriebstests werden bestimmte Produkte getestet, um ihre Elastizitätsgrenze zu bestätigen, bevor sie auf den Markt kommen.
Es ist entscheidend, dass die Ergebnisse jedes Torsionstests aufgezeichnet werden. Die Aufzeichnung erfolgt durch Erstellen eines Spannungs-Dehnungs-Diagramms mit den Drehwinkelwerten auf der X-Achse und den Drehmomentwerten auf der Y-Achse. Unter Verwendung eines Torsionsprüfgeräts wird das Verdrehen in Schritten von viertel Grad mit dem Drehmoment durchgeführt, dem es standhalten kann. Die Dehnung entspricht dem Verdrehwinkel und die Spannung entspricht dem gemessenen Drehmoment.
Die Elastizitätsgrenze eines Materials ist der Punkt, an dem es nicht mehr in seine ursprüngliche Form oder Größe zurückkehren kann. Die durch eine Torsionsprüfung ermittelte Elastizitätsgrenze entspricht der Steigung der Linie vom Beginn der Prüfung bis zur Proportionalitätsgrenze. Diese Beziehung wurde erstmals 1678 von Sir Robert Hooke gemessen. Das Hooke'sche Gesetz besagt, dass die Spannung direkt proportional zur Dehnung ist, bis die proportionale Grenze erreicht ist. An diesem Punkt zeigt das getestete Objekt erste Anzeichen von Spannung.
Nach der Prüfung werden Metallwerkstoffe als duktil oder spröde eingestuft. Duktile Metalle wie Stahl oder Aluminium haben hohe Elastizitätsgrenzen und können vor dem Brechen großen Belastungen standhalten. Spröde Materialien wie Gusseisen und Beton haben niedrige Elastizitätsgrenzen und erfordern vor dem Zerreißen keine große Belastung.
Ohne die Durchführung eines Torsionstests würden die Materialien vor der Freigabe für den industriellen Einsatz nicht ordnungsgemäß überprüft. Es ist von größter Bedeutung, dass die Fähigkeit eines Materials, ein bestimmtes Maß an Verwindung und Biegung auszuhalten, genau gemessen wird. Ansonsten können Strukturen und Maschinen, die von solchen Materialien abhängen, zusammenbrechen und Instabilität, Unterbrechung des Arbeitsflusses oder sogar erhebliche Schäden und Verletzungen verursachen.