Was sind Zugfestigkeit und Streckgrenze? Wie kann man diese herausbekommen?

Metalle und Nichtmetalle, die als Werkstoff für unterschiedliche Aufgaben genutzt werden, unterliegen bestimmten Belastungsgrenzen, bevor Sie reißen und sich verformen.
Unter Umständen ist die Ermittlung dieser Werte sicherheitsrelevant. Zum Beispiel bei Kletterseilen und Stahlträgern.
Was der Unterschied zwischen Zugfestigkeit und Streckgrenze ist und wie du sie ermittelst, erfährst du hier.

Was versteht man unter Zugfestigkeit?

Die Zugfestigkeit gibt Auskunft über die maximale Belastbarkeit eines Materials. Wird die Belastungsgrenze überschritten, komme es zu einer Materialzerstörung.
Kaufst du ein Kletterseil, das mit maximal 80 Kilo belastet werden darf und überschreitest du diese Belastungsgrenze, besteht eine hohe Gefahr, dass das Seil reißt.
Die Zugfestigkeit wird mithilfe eines Zugversuchs ermittelt und ist abhängig vom Werkstoff. Aus diesem Grund gibt es für gängige Werkstoffe Tabellen, an denen man die maximale Zugfestigkeit ablesen kann.

Wie wird die Zugfestigkeit ermittelt?

Soll die Zugfestigkeit für einen Werkstoff ermittelt werden, geschieht dies über den Zugversuch.
Hierbei wird der Werkstoff mit einem bestimmten Querschnitt einem Zug nach unten ausgesetzt. In dem Moment, in dem der Werkstoff abreißt, hast du die maximale Zugfestigkeit ermittelt.

Zugfestigkeit mittels Rechnung ermitteln!

Du kannst die Zugfestigkeit folgendermaßen berechnen, falls dir die maximale Zuglast eines Werkstoffes und des Querschnitts bekannt sind.

Zugfestigkeit = Max. Zuglast/Spannungsquerschnitt

Was versteht man unter der Streckgrenze?

Die maximale Streckgrenze zeigt dir, bis zu welchem Zeitpunkt sich ein Werkstoff, der mit einer bestimmten Kraft belastet wird, reversibel verformt.
In einem Zugversuch wird auf einen Werkstoff mit einem festgelegten Querschnitt Zug ausgeübt. Ab dem Moment, an dem sich der Werkstoff irreversibel verformt und nach Entlastung nicht in seine Ursprungsform zurück findet, ist die Streckgrenze überschritten. Weil sich die Streckgrenze in einem Zugversuch nicht immer zu einhundert Prozent darlegen lässt, wird mit Dehngrenzen von 0,2% gerechnet.

Berechnung der Streckgrenze?

Eine Berechnung der Streckgrenze ist möglich, sofern dir die zulässige Zugspannung und die Sicherheitszahl bekannt sind. Zur Berechnung muss folgende Gleichung umgestellt werden:

Zulässige Zugspannung = Zugfestigkeit/ Sicherheitszahl.

Diese Berechnung der Streckgrenze gilt für Werkstoffe, die ohne ausgeprägte Streckgrenze und ohne Dehngrenze berechnet werden. Für andere Werkstoffe gibt es weitere Formeln zur Berechung.

Ermittlung der Zugfestigkeit und Streckgrenze mit einem Zugversuch!

Streckgrenzen und Zugfestigkeit von Werkstoffen werden mithilfe eines Zugversuchs ermittelt.
Man erhält im Zugversuch unter anderm Auskunft über die Bruchdehnung.
Hierzu wird eine Werkstoffprobe mit einem vordefinierten Querschnitt einer gleichmäßigen Zugbelastung ausgesetzt. Während des Versuchs werden die Messstrecke, die Kraft und die Längenänderung gemessen.
Aus diesen Zahlen wird ein Dehnungs-Diagramm erstellt und die gewünschten Messwerte können abgelesen werden.