Für eine Dehnungsmessung mit besonderen Spezifikationen der Anwendungsumgebung suchte Siemens für die Materialprüfung in seinem Kraftwerksgeschäft einen Extensometer. Die Zwick GmbH & Co. KG aus Ulm konnte dabei mit ihren speziellen optischen Extensometern punkten.
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Dehnungsmessung mit optischen Extensometern für Siemens Kraftwerksbau
Siemens entwickelt in seinem Geschäftsbereich Kraftwerksbau Anlagen zur Energieerzeugung und Energieverteilung. Dies sind insbesondere Dampfturbinen, Generatoren und Gasturbinen. Es liegt in der Natur dieser Anlagen, dass hier die Arbeitsumgebung gekennzeichnet ist von hohen bis sehr hohen Betriebstemperaturen und Betriebsdrücken. Diese Umgebungsparameter stellen an eine Materialprüfung in der Qualitätssicherung besondere Anforderungen.
Für die Qualitätssicherung – hier die Materialprüfung – betreibt Siemens in Mülheim ein Festigkeitslabor. Im Festigkeitslabor werden mit Materialien auch zerstörende Prüfungen – unter anderem auch Dehnungsmessungen – ausgeführt.
Bei einer solchen Dehnungsmessung wurden früher vor allem taktile Dehnungsaufnehmer verwendet, um bei Ermüdungsversuchen Werkstoffdaten zu erhalten. Solche Ermüdungsversuche finden in diesem Fall in einem Hochtemperaturbereich von über 850°C statt. Die untersuchten Lötverbindungen wiesen dabei einen Lötspalt von weniger als einem Millimeter auf.
Die Dehnungsmessung wurde dabei erschwert, da der Messbereich des taktilen Dehnungsaufnehmers 10mm betrug und sich so mehr ein Verhalten des Grundwerkstoffs untersuchen ließ. Für eine Untersuchung der Lötung wurde daher ein anderes Verfahren benötigt.
Optische Dehnungsmessung am Lötspalt
Zur Dehnungsmessung im Bereich des Lötspalts selbst sollte ein optisches Dehnungsmesssystem eingesetzt werden. Die Ergebnisse dieser Dehnungsmessung sollten Aufschluss darüber geben, in welchem Zusammenhang die lokale Dehnung zur übergreifenden Dehnung steht. Dies sollte der Charakterisierung der Verbindungszone der Lötverbindung dienen. Somit stand für diese Materialprüfung die Auswahl eines geeigneten optischen Extensometers für eine exakte Dehnungsmessung im Festigkeitslabor von Siemens an.
Zwick Roell Gruppe bietet mit videoXtens HT optimale Lösung
Für die Dehnungsmessung im Hochtemperaturbereich bietet der Geschäftsbereich Messphysik der Zwick Roell Gruppe das optische Extensometer „videoXtens HT„. Für die Hauptanforderung, nämlich optisch hochauflösende Messungen im Temperaturbereich über 750°C durchzuführen, ist das optische Extensometer „videoXtens HT“ von Roell sogar konkurrenzlos.
Das optische Extensometer von Zwick kann einfach in bestehende Messaufbauten integriert werden. Die Steuerung erfolgt dabei über eine mitgelieferte Software, die laut Zwick einfachst zu bedienen ist. Mit der Eigenschaft, auch im Hochtemperaturbereich hochauflösende Dehnungsmessungen durchführen zu können, war die Lösung von Zwick die bestmögliche Lösung für die Aufgabenstellung zur Materialprüfung im Festigkeitslabor von Siemens.
Dehnungsmessung für lokale Dehnungen der Fügung nun möglich
Mit dem optischen Extensometer von Zwick erfährt das Festigkeitslabor der Siemens Kraftwerksbau eine Erweiterungen seiner Möglichkeiten der Materialprüfung. Eine Dehnungsmessung ist mit dem videoXtens HT von Zwick nun auch in dem sehr kleinen Bereich der Fügung des Lötspalts möglich. Natürlich lässt sich dieses Verfahren und auch auf andere Bereiche übertragen, wenngleich das videoXtens HT gerade hier in der Hochtemperatur Umgebung mit seinen besonderen Fähigkeiten punkten kann.
Das videoXtens Extensometer von Zwick
Ein Vorzug des optischen Extensometers ist die Möglichkeit, berührungslos und hochauflösend Zug- und Druckverformungen an den Prüflingen zu messen. Insbesondere bei einer Dehnungsmessung an berührungsempfindlichen und hochelastischen Materialien und Werkstücken kommt dieser Vorzug zum Tragen.
Möglich sind die Messung einer Längenänderung, der Breitenänderung, Änderungen des r-Wertes (ISO 10113, ISO 10275) und der Dehngrenzen im Zugversuch (ISO 6892-1).
Per Vollbildkamera werden auf dem digitalisierten Bild die Messmarken von der Software erkannt. Die Lageänderungen der Messmarken werden in eine Längenänderung umgesetzt. Die Ergebnisdaten werden an die Mess-, Steuer- und Regelelektronik gesendet.
Bildnachweis: © Zwick GmbH & Co. KG
