MPa (Megapascal) und psi (pound-force per square inch) sind beides Maßeinheiten für Druck oder Spannung; MPa ist die metrische SI-Einheit (1 MPa = 1.000.000 Pa = 1 N/mm²) und psi ist die imperiale/US-übliche Einheit (1 psi ≈ 6.894,757 Pa). Bei technischen und Materialdaten wird die Festigkeit international meist in MPa (oder N/mm²) und in älteren US-Quellen in psi (oder ksi) angegeben - Sie können genau umrechnen mit 1 MPa = 145,03773773 psi (≈145,0377) oder 1 psi = 6.894,7572931783 Pa.

Definitionen - Was sind MPa und psi? bedeutet

MPa (Megapascal). Das Pascal (Pa) ist die abgeleitete SI-Einheit für Druck und Spannung, definiert als ein Newton pro Quadratmeter (1 Pa = 1 N/m²). Ein Megapascal (MPa) entspricht 10⁶ Pascal und ist in der Technik weit verbreitet, da das Pascal selbst sehr klein ist; bei mechanischen Eigenschaften und Bauarbeiten ist MPa die herkömmliche Einheit.

psi (pound-force per square inch). Die gebräuchliche Abkürzung "psi" steht für pound-force per square inch (lbf/in²). Es ist der Druck, der durch eine Kraft von einem Pfund erzeugt wird, die auf eine Fläche von einem Quadratzoll wirkt, und ist in den Vereinigten Staaten und in historischen Spezifikationen für Druckgeräte und Materialien weit verbreitet.

(Von einem dimensionalen Standpunkt aus gesehen sind beide Druck- oder Spannungseinheiten: Kraft geteilt durch Fläche. Der Unterschied besteht nur im Einheitensystem und im Maßstab).

Schnelle Umrechnungsregeln und genaue Faktoren

Dies sind die Umrechnungen, die Sie am häufigsten verwenden werden:

• 1 MPa = 1 N/mm² (diese Äquivalenz ist exakt, weil 1 MPa = 1.000.000 N/m² ist und 1 m² 1.000.000 mm² hat).

• 1 MPa = 145,03773773 psi (≈ 145.0377).

• 1 psi = 6.894,7572931783 Pa (≈ 6.894,7573 Pa).

• 1 ksi = 1.000 psi = 6,894757 MPa (nützlich für die in der US-Literatur in ksi ausgedrückte Zugfestigkeit).

Hinweise zur Präzision: Für die meisten technischen Arbeiten runden Sie je nach Toleranzen auf 3-6 signifikante Stellen (z. B. 1 MPa = 145,038 psi bei drei Dezimalstellen). Für die Kalibrierung von Instrumenten oder für juristische Dokumente gelten die Standard-Rundungsregeln der jeweiligen Prüfmethode (ASTM/ISO).

Schnellreferenz-Umrechnungstabelle (praktisch)

(Die Tabellenwerte basieren auf 1 MPa = 145,03773773 psi.)

Formeln und praktische Beispiele

Grundlegende Umrechnungsformeln

• Von MPa bis psi:

  psi=MPa×145.03773773

• Von psi bis MPa:

  MPa=psi÷145.03773773

• Von psi bis Pa:

  Pa=psi×6894.7572931783

• Von Pa zu MPa:

  MPa=Pa÷1000000

Beispiel 1 - Umrechnung der Zugfestigkeit: Eine Stahlsorte hat eine Streckgrenze von 250 MPa. In psi:

250 MPa×145.03773773≈36,259.43 psi

Daher wird dieser Wert üblicherweise mit 36,26 ksi angegeben.

Beispiel 2 - Druckumwandlung: Ein Hydrauliksystem mit einem Druck von 2.500 psi:

2,500÷145.03773773≈17.236 MPa

Ein System mit 2.500 psi entspricht also etwa 17,24 MPa.

Verwenden Sie die exakten Faktoren (siehe oben), wenn Sie nachvollziehbare Umrechnungen benötigen; runden Sie nur für Darstellungen, die mit der Genauigkeit von Zeichnungen oder Spezifikationen übereinstimmen.

Relation zu anderen Einheiten (bar, kPa, atm, ksi, N/mm²)

Mit diesen Äquivalenzen können Sie ohne semantische Fehler zwischen den in der Hydraulik, in Normen, in geotechnischen Bereichen und in metallurgischen Merkmalsblättern verwendeten Druckeinheiten wechseln.

Warum Ingenieure üblicherweise MPa verwenden - und warum es immer noch psi gibt

MPa Vorteile

• MPa (und die breitere SI-Familie) stehen im Einklang mit den SI-Basiseinheiten, die in der gesamten Physik und Materialwissenschaft verwendet werden; Berechnungen, bei denen Spannung, Modul und Energiedichte kombiniert werden, sind einfacher, wenn alles in Newton und Meter angegeben wird. Für Zug- und Streckgrenzen ist MPa direkt äquivalent zu N/mm², was die Berechnung von Querschnittsspannungen vereinfacht.

Warum Psi fortbesteht

• Viele US-Codes, ältere Maschinen- und Hydraulikliteratur und Gerätespezifikationen verwenden immer noch Zoll und Pfund; Wartungshandbücher, Druckmessgeräte und einige API/ASME-Dokumente sind in psi angegeben. In Branchen, in denen ältere Unterlagen vorherrschen (Öl und Gas, Feldhydraulik), werden psi und ksi weiterhin täglich verwendet.

Praktischer Tipp: Geben Sie in Zeichnungen, Prüfberichten und Beschaffungsspezifikationen immer die Einheit an. Wenn Sie Materialeigenschaften an einen internationalen Einkäufer senden, geben Sie sowohl MPa als auch psi an, um Fehlinterpretationen zu vermeiden.

MPa, psi und Materialprüfnormen (ASTM, ISO)

Bei Zugversuchen und Materialprüfungen ist die Wahl der Einheit genormt:

• ASTM E8 / E8M (Spannungsprüfung von Metallen) akzeptiert Werte in beiden Systemen; die ASTM E8 verwendet traditionell Zoll-Pfund-Einheiten (psi), während die E8M SI-Einheiten (MPa) verwendet. Die Ableserundungsregeln und die Probengeometrie sind Teil der Norm.

• ISO 6892-1 (Metallische Werkstoffe - Zugversuch bei Raumtemperatur) legt die Angabe in MPa (N/mm²) fest und gibt Verfahren für Dehnungsgeschwindigkeiten und international verwendete Prüfmethoden an. Für die weltweite Beschaffung und Zertifizierung sind die ISO-Formulierungen und -Einheiten oft entscheidend.

Praktisches Beispiel: Ein Prüfbericht eines Labors, das die ISO 6892-1 erfüllt, gibt die Streckgrenze und die Zugfestigkeit in MPa (N/mm²) an. Ein US-amerikanischer Kunde kann die Äquivalenz in psi oder ksi verlangen: Die obige Umrechnung ist exakt und wird üblicherweise in Konformitätsbescheinigungen verwendet.

Messgeräte, Messumformer und Kalibrierungshinweise

Druckumwandler bieten in der Regel Ausgänge in mehreren Einheiten; die meisten konfigurierbaren Messwandler ermöglichen die Auswahl von kPa, MPa, psi, bar oder mbar. Wenn Sie Sensoren für ein System spezifizieren, wählen Sie die Einheit, die dem Bediener die Interpretation erleichtert (z. B. psi für einen Bediener vor Ort, der an imperiale Einheiten gewöhnt ist; MPa für Laborprüfstände).

Kalibrierung und Rückverfolgbarkeit

• Für das gesetzliche Messwesen und die Laborkalibrierung ist die Rückführbarkeitskette eines nationalen Metrologieinstituts (NMI) zu beachten (z. B. NIST in den USA). Die Umrechnung zwischen den Einheiten ist mathematisch, aber die Kalibrierung der Instrumente muss auf Primärnormale rückführbar sein, um die Genauigkeit zu gewährleisten.

Tipp zur Auswahl des Schallwandlers: Passen Sie die Genauigkeitsklasse des Sensors an den erwarteten Betriebsbereich an. Vermeiden Sie die Verwendung eines Messwertaufnehmers mit einem Skalenendwert, der weit über dem Betriebspunkt liegt, da Auflösung und Genauigkeit darunter leiden können.

Häufige Fallstricke, Rundungs- und Spezifikationsfehler

1. Fehlende Einheitenetiketten - Zeichnungen, auf denen "yield = 250" steht, sind zweideutig: 250 was? Geben Sie immer MPa oder psi an.

2. Unkorrekte Rundung - Die Umrechnung eines gerundeten MPa-Wertes in psi und die erneute Rundung kann zu kleinen Fehlern führen; nach Möglichkeit sollte die Umrechnung anhand des Rohwertes und nicht anhand der gerundeten Bezeichnung erfolgen.

3. Druck vs. Kraft verwechseln - Verwechseln Sie nicht Newton (Kraft) mit Pascal (Kraft pro Flächeneinheit). Typischer Fehler bei Feldberechnungen.

4. Annahme der Gleichwertigkeit von "bar" und "MPa" ohne Umrechnung - 1 bar = 0,1 MPa, nicht 1 MPa.

5. Verwendung inkonsistenter Teststandards - ISO und ASTM können unterschiedliche Probengeometrien und Berichterstattungskonventionen vorschreiben; prüfen Sie die referenzierte Norm des Vertrags, bevor Sie Zugversuche durchführen.

Nützliche technische Tabellen: Materialeigenschaften in MPa und psi

Die nachstehenden Zahlen sind repräsentativ - sie dienen nur zur schnellen Orientierung; genaue, zertifizierte Werte finden Sie immer in den Materialzertifikaten.

Tabelle A - Repräsentative Festigkeitsbereiche

(Umrechnungen: MPa × 145,0377 ≈ psi). Es handelt sich um ungefähre technische Werte; für die Auslegung müssen Materialzertifikate und Normen verwendet werden.

Tabelle B - Übliche Drucksystembereiche (zur Auswahl)

Verwenden Sie diese Bereiche, um Dichtungen, Armaturen und Druckmessumformer aufeinander abzustimmen.

Praktischer Arbeitsablauf: welche Einheit wann wählen

• Entwerfen in metrischen Umgebungen (international, Labor, Forschung): durchgängig MPa / N/mm² verwenden. Dies erspart die Umrechnung von Einheiten und verringert das Risiko einer Nichtübereinstimmung mit Materialdatenblättern.

• Arbeit mit US-Altgeräten oder Feldteams: Geben Sie beide Werte an, aber verwenden Sie psi auf Bedienfeldern und Anzeigeflächen, wenn die Besatzung an zöllige Einheiten gewöhnt ist.

• Beschaffung und Zertifikate: beide Einheiten auf Bestellungen und Konformitätsbescheinigungen angeben (z. B. "Streckgrenze: 250 MPa (36,26 ksi)") und ausdrücklich auf die Prüfnorm (ASTM E8 / ISO 6892-1) verweisen, nach der die Bescheinigung ausgestellt wurde.

FAQs

1. Q: Ist MPa dasselbe wie N/mm²?
   A: Ja, 1 MPa = genau 1 N/mm². Dies ist eine Standardäquivalenz, die in der Materialprüfung verwendet wird.

2. Q: Wie viele psi sind in 1 MPa enthalten?
   A: 1 MPa = 145,03773773 psi (verwenden Sie 145,038 für drei Dezimalstellen).

3. Q: Wie viele MPa sind in 1.000 psi enthalten?
   A: 1.000 psi ≈ 6,894757 MPa (1.000 ÷ 145,03773773).

4. Q: Sollten Materialzertifikate MPa oder psi verwenden?
   A: Verwenden Sie die im jeweiligen Vertrag oder der Norm geforderte Einheit. ISO/Europäische Verträge bevorzugen MPa; einige US-Kunden verlangen immer noch psi/ksi. Geben Sie im Zweifelsfall beide Einheiten an.

5. Q: Welche Einheit wird für den Elastizitätsmodul verwendet?
   A: Der Elastizitätsmodul wird in der Literatur meist in GPa (Gigapascal) oder MPa (wenn die Werte niedrig sind) angegeben. Für Stahl beträgt E ≈ 210 GPa (nicht psi).

6. Q: Wie überprüfe ich Einheiten, wenn in einer Zeichnung ein Ertrag von 250 angegeben ist?
   A: Bestätigen Sie dies anhand der Kopfzeile des Dokuments oder des Vermerks in der Spezifikation; wenn dies nicht der Fall ist, fragen Sie den Autor - nehmen Sie niemals an. Wenn die Zeichnung auf ISO/ASTM verweist, verwenden Sie die in diesen Normen vorgeschriebenen Einheiten.

7. Q: Sind die Umrechnungen genau oder annähernd?
   A: Die mathematischen Umrechnungsfaktoren sind auf die definierten numerischen Konstanten genau (1 Zoll = 0,0254 m genau). Praktische Werte werden in der Regel mit begrenzten signifikanten Ziffern angegeben. Für rückführbare Arbeiten sind die exakten Faktoren zu verwenden.

8. Q: Wie konvertiert man einen Messwert in psi in MPa für einen automatischen Regelkreis?
   A: Verwenden Sie den genauen Umrechnungsfaktor in der SPS: MPa = psi ÷ 145.03773773. Implementieren Sie die Skalierung in der Analog/Digital-Eingangszuordnung und überprüfen Sie die Kalibrierung nach der Konfiguration.

9. Q: Ist bar oder kPa besser für Pneumatik?
   A: Beide sind gebräuchlich; kPa/bar sind praktisch, weil der Druck im Luftsystem moderat ist. 1 bar = 100 kPa = 0,1 MPa. Wählen Sie den Wert, der den Konventionen des Bedieners und den Skalen der Instrumente entspricht.

10. Q: Wie wirken sich die ASTM- und ISO-Rundungsregeln auf Umrechnungen aus?
    A: Normen wie ASTM E8 legen Rundungskonventionen fest (z. B. die nächstliegenden 1 MPa oder 100 psi je nach Bereich). Befolgen Sie bei der Umrechnung von Prüfdaten für Zertifikate die Rundungs- und Berichtsregeln der Norm.

Bearbeitete Umrechnungsbeispiele für Metallurgen

Beispiel: Umwandlung einer Stahlspezifikation

Spezifikation zeigt: Mindestausbeute 355 MPa. Der Käufer möchte psi.

1. Multiplizieren: 355 × 145,03773773 = 51.441,38 psi.

2. Wenden Sie die Zertifikatsrundung gemäß ASTM/ISO an (z. B. Runden auf die nächsten 100 psi oder wie in der Norm angegeben): je nach erwarteter Genauigkeit als 51,400 psi (bei Rundung auf 100 psi) oder 51,44 ksi.

Beispiel: Felddruck

Der Druckmesser zeigt 3000 psi an. Für technische Berechnungen benötigen Sie MPa:

3000 ÷ 145.03773773 ≈ 20,68 MPa.

Tipps zur Vermeidung von Fehlern bei der Beschaffung und Prüfung

• Bestehen Sie darauf, dass Materialprüfberichte (MTRs) die Referenz der Prüfnorm (ASTM E8, ISO 6892-1 usw.) und die Bezeichnung der Einheit enthalten.

• Für den internationalen Handel sind beide Einheiten auf Bestellungen und Konformitätsbescheinigungen anzugeben. Beispielzeile: "Streckgrenze: 355 MPa (min) / 51.441 psi (min)."

• In Tabellenkalkulationen sollten Sie eine Spalte mit einer kanonischen Einheit (z. B. MPa) beibehalten und Umrechnungen automatisch vornehmen lassen; geben Sie umgerechnete Zahlen nicht manuell ein.

Abschließende Zusammenfassung

• Prägen Sie sich die beiden Schlüsselfaktoren ein: 1 MPa ≈ 145,0377 psi und 1 MPa = 1 N/mm².

• Beschriften Sie die Einheiten immer auf Zeichnungen und Zertifikaten.

• Verweisen Sie auf die Prüfnorm (ASTM E8 / ISO 6892-1), wenn Sie Materialfestigkeiten angeben oder mechanische Prüfungen bestellen.

• Für Rückverfolgbarkeit und Kalibrierung sollten Sie sich auf nationale Metrologie-Referenzen (NIST oder gleichwertig) verlassen, wenn es auf Präzision ankommt.

Maßgebliche Referenzen

• NIST - Umrechnung von Druck- und Gasflusseinheiten (NIST Physical Measurement Laboratory)
• ISO 6892-1:2019 - Metallische Werkstoffe - Zugprüfung bei Raumtemperatur (ISO)
• ASTM E8 / E8M - Standardprüfverfahren für die Zugprüfung von metallischen Werkstoffen (ASTM International)
• Wikipedia - Pfund pro Quadratzoll (psi) (Hintergrund, Umrechnungen und Kontext)