Zugfestigkeit

Die Zugfestigkeit beschreibt die maximale Zugspannung, die ein Werkstoff aushält, bevor er versagt. Sie gibt an, wie widerstandsfähig ein Material gegenüber einer Dehnbeanspruchung ist – also wie viel Zugbelastung es aufnehmen kann, bevor es reißt oder unzulässig plastisch fließt.

In Datenblättern wird die Zugfestigkeit meist in N/mm² angegeben (gleichbedeutend mit MPa).

Ermittlung im Zugversuch

Die Zugfestigkeit wird im Zugversuch ermittelt:

• Eine genormte Zugprobe (z. B. Stab- oder Hantelprobe) wird einachsig auf Zug belastet.
• Die Prüfmaschine erhöht die Zugkraft gleichmäßig, bis die Probe reißt.
• Die maximal erreichte Zugkraft Fmax wird durch den ursprünglichen Querschnitt A0 der Probe geteilt.

So ergibt sich die Zugfestigkeit:

σZugfestigkeit = Fmax / A0

mit

σZugfestigkeit = Zugfestigkeit (in N/mm² oder MPa)

Fmax = maximal erreichte Zugkraft im Zugversuch (in N)

A0 = ursprünglicher Querschnitt der Zugprobe (in mm²)

Das Ergebnis fließt in die Spannungs-Dehnungs-Kurve des Werkstoffs ein und kennzeichnet den Punkt der maximalen Spannung vor dem Bruch oder vor dem ausgeprägten Fließen.

Werkstoffverhalten – Metalle, Kunststoffe, Elastomere

• Metalle zeigen meist einen elastischen Bereich mit darauffolgender plastischer Verformung. Die Zugfestigkeit liegt im Bereich der maximalen Spannung vor dem Einschnüren und Bruch.
• Thermoplaste können nach Überschreiten der Zugfestigkeit noch weiter gedehnt werden, während sich der Querschnitt stark verjüngt; die Zugfestigkeit markiert hier das Spannungshöchstmaß vor dem Versagen.
• Elastomere (z. B. NBR, EPDM, VMQ) verhalten sich stark nichtlinear-elastisch. Hier spricht man oft von Reißfestigkeit oder Bruchspannung, also der Spannung beim Reißen der Probe. In vielen Elastomer-Datenblättern wird dieser Wert umgangssprachlich ebenfalls als Zugfestigkeit bezeichnet.

Wichtig ist immer der Kontext: Für die Auslegung von Dichtungen und Formteilen sind neben der Zugfestigkeit auch Bruchdehnung, Weiterreißwiderstand und Druckverformungsrest entscheidend.

Bedeutung in der Dichtungstechnik

In der Elastomer- und Dichtungstechnik liefert die Zugfestigkeit u. a. Hinweise auf:

• die Sicherheit gegen Einreißen bei der Montage von O-Ringen und Dichtlippen
• die Belastbarkeit von Profilen und Formteilen, z. B. bei Zug- und Biegebelastung
• das Verhalten von Membranen und Schläuchen, die unter Zug oder Innendruck stehen

Eine ausreichend hohe Zugfestigkeit – sinnvoll kombiniert mit hoher Bruchdehnung – sorgt dafür, dass Dichtungen, Profile und elastomere Formteile auch bei Montage, Dehnung und Unterdruck-/Überdruckbelastung zuverlässig funktionieren und nicht vorzeitig versagen.