Was ist ein Tensometer?
Ein Tensometer ist ein Gerät, mit dem die Reaktion eines Materials auf unterschiedliche Beanspruchungen (Belastungen) bestimmt werden kann. Das Ausmaß der Dehnung eines Materials unter Belastung liefert wichtige Informationen über die Zugfestigkeit und die Ermüdungsfestigkeit des Materials. Tensometer werden in der Fertigungsindustrie routinemäßig eingesetzt, um sicherzustellen, dass die Teile die erforderlichen Anforderungen an Festigkeit und Lebensdauer erfüllen.
Tensometereinrichtungen bestehen aus zwei Griffen, die einen Abschnitt des Testmaterials an Ort und Stelle halten. Diese Griffe werden dann verwendet, um eine Zug- oder Druckkraft, die als Last bezeichnet wird, auf das Teststück auszuüben. Tensometer-Instrumente können die Kraft entweder durch Verwendung einer Schraube oder eines Hydraulikstempels erzeugen, die durch mechanische oder elektrische Mittel angetrieben werden.
In abgedichteten Kammern kann ein Tensometer untergebracht werden. Diese Konfiguration ermöglicht die Prüfung der Dehnungseigenschaften eines Materials unter bestimmten Temperaturen und Drücken. Dies ist entscheidend für die Prüfung von Metallen in Flugzeugen und U-Booten, bei denen sich der Luftdruck drastisch ändert. Kammern eignen sich auch zum Testen von Materialien, die hohen Temperaturbereichen ausgesetzt sind.
Genaue Ergebnisse von Tensometern hängen von der Qualität des Prüflings ab. Jeder Defekt, der während des Schneidvorgangs entsteht, kann die Testergebnisse verzerren und zu einem vorzeitigen Ausfall unter Belastung führen. Selbst kleinste Oberflächeninkonsistenzen können sich unter Belastung schnell vergrößern und ausbreiten, was zu frühen Brüchen und Metallermüdung führt. Dies ist derselbe Prozess, der dazu führt, dass schlecht hergestellte Nieten und Metallbleche ermüden und in Flugzeugen versagen, wenn sie wiederholt dem atmosphärischen Druck ausgesetzt werden.
Ergebnisse von Tensometern liefern die Last als Funktion der Dehnung. Aus diesen Daten kann zusammen mit der Querschnittsfläche des Teststücks eine Spannungs-Dehnungs-Kurve aufgezeichnet werden. Diese Kurve ist für jedes Material einzigartig und liefert wichtige Messgrößen. Diese Maßnahmen umfassen die Elastizitätsgrenze, die Proportionalitätsgrenze, die Streckgrenze und die Endfestigkeit des Materials.
Mit Tensometern können Ingenieure den Elastizitätsmodul des zu prüfenden Materials bestimmen. Der Elastizitätsmodul repräsentiert die anfängliche lineare Steigung der Spannungs-Dehnungs-Kurve eines Materials, definiert als die Zugfestigkeit geteilt durch die Zugdehnung. Die Zugfestigkeit wird durch Teilen der ausgeübten Kraft durch die Querschnittsfläche des Prüflings bestimmt. Die Zugspannung gibt die erzeugte Dehnung dividiert durch die ursprüngliche Länge des Teststücks an. Materialien, die einer Kraft innerhalb des Elastizitätsmoduls, dem anfänglichen linearen Teil der Spannungs-Dehnungs-Kurve, ausgesetzt sind, kehren nach dem Entfernen der Last in ihren ursprünglichen Zustand zurück.
Der Punkt, an dem sich die Spannungs-Dehnungs-Linie eines Materials zu krümmen beginnt, repräsentiert die Elastizitätsgrenze des Materials. Belastungen durch Lasten, die diesen Grenzwert überschreiten, führen zu einer dauerhaften Verformung des Materials und verhindern, dass es beim Entfernen der Last in den ursprünglichen Zustand zurückkehrt. Die maximale Kraft oder Dehnung, die das Material aufnimmt, repräsentiert seine Endfestigkeit. Dies kann der Bruchfestigkeit des Materials entsprechen oder auch nicht.