EKT Prüfverfahren.txt

• Feststellen ob der Gegenstand (Probekörper, Probe) eine oder mehrere vorgegebene (vereinbarte, vorgeschriebene) Bedingungen erfüllt –Vergleich mit vorgegebenen Bedingungen (Fehlergrenzen, Toleranzen).
• Prüfen quantitativer Merkmale (objektiv mit Messgeräten):
• Erfüllt der Gegenstand die geforderten Bedingungen?
• Welche Größe hat eine bestimmte Eigenschaft? (Messen)
• Prüfen qualitativer Merkmale (subjektiv durch Sinneswahrnehmung):
• Ist eine bestimmte Eigenschaft am Prüfgegenstand vorhanden?

• Messbare, quantitativ darstellbare Werkstoffeigenschaft, die durch entsprechende Messvorschrift festgelegt ist.
• Bsp.: Zugfestigkeit σ_B, Zug E-Modul, Schlagzähigkeit, HDT

• Quantitative Angabe einer Werkstoffkenngröße mit Angabe von Werkstoffzustand bzw. Randbedingungen (Einzelwert, Einpunktwert)
• Bsp.:
• Zugfestigkeit 130 MPa
• Zug E-Modul 9000 MPa
• Schlagzähigkeit 55 kJ/m²
• HDT 240 °C

• Quantitative Angabe einer Werkstoffkenngröße in ihrer funktionellen Abhängigkeit vom Werkstoffzustand bzw. von Variablen (Einflußgrößen)
• Kenngröße = f (Temp, Feuchte, Zeit, Geschw. o. Kraft, Belastung, Verformung…)

• die Materialkennzeichnung
• die Produktionsüberwachung
• Ein- und Ausgangskontrollen
• den Vergleich von Werkstoffen

• Sie sind meistens nicht geeignet als Materialkonstanten für Konstruktions- und Berechnungszwecke.
• Dafür sind Werkstoffkennfunktionen erforderlich.
• Die unter Standardbedingungen für genau festgelegte Umstände gemessenen Kennwerte verlieren oft ihre Gültigkeit, wenn sich die Bedingungen ändern!

• Kunststoffformmasse
• Maschinentechnik
• Verarbeitungsparameter
• Prüfmethode
• Prüfparameter/Prüfklima

• Art und Eigenschaften der Formmasse
• Qualität (Reinheit), Feuchtigkeit
• Füllstoff- und Additivanteil

• Verarbeitungsart (Spritzguss, Pressen, Extrusion)
• Werkzeugqualität/-alter

• Verarbeitungstemperaturen, Geschwindigkeiten, Drücke
• Konditionierung der Formteile direkt nach der Verarbeitung
• Eingebrachte Spannungen

Prüfaufbau

• Prüfklima
• Konditionierung der Formteile vor der Prüfung
• Prüfgeschwindigkeiten, Drücke
• Alter der Formteile

• Chem. Aufbau
• Molmasse/-verteilung
• Sterischer Aufbau: Verzweigung, Vernetzung, Taktizität
• Zusatzstoffe

• Form/Gestalt/Größe:
• Verarbeitungsbedingungen
• Druck
• Temperatur
• Zeit/Geschwindigkeit

• Umweltbedingungen:
• Temperatur
• Feuchtigkeit
• Zeit/ Frequenz/ Geschwindigkeit
• Medien
• Strahlen

Kurzzeitversuche (Prüfung mit zügig wachsender Beanspruchung) <=> Langzeit- ode Dauerversuche (Prüfung mit ruhender Beanspruchung (statische Prüfungen))

• Prüfungen mit schlagartig zunehmender Beanspruchung (Verformung, Kraft)
• Quasistatische mechanische Prüfverfahren (Verformung, Kraft)

• Langzeitversuche mit konstanter Kraft
• Langzeitversuche mit konstanter Verformung

• Schlagbiege- und Kerbschlagbiegeversuch
• Schlagzug- und Kerbschlagzugversuch
• Rückprall- bzw. Rücksprungversuch
• Schnellzerreißversuch

• Zugversuch
• Druckversuch
• Biegeversuch
• Torsionsversuch
• Schub- oder Scherversuch

• Eindruckversuche
• Kriechversuche (Retardations- oder Verformungs-Relaxations-Versuche)
• =>Zug/ Druck/ Biegung/ Torsion

• Entspannungsversuche (Spannungs-Relaxations-Versuche)
• => Zug/ Druck/ Biegung/ Torsion

• Ein ermittelter Eigenschaftswert ist nicht nur Charakteristik um für den Stoff, sondern gleichzeitig auch für den nach einem bestimmten Verfahren hergestellten Körper mit einer bestimmten geometrischen Gestalt, an dem der Eigenschaftswert ermittelt wurde.
• Forderungen an Prüfkörper aus Kunststoffen:
• Werkstoff besteht aus einer Stoffart
• Werkstoff frei von inneren Spannungen
• Werkstoff im Gleichgewicht mit der Umgebung (Temperatur, Luftffeuchte)
• Glatte und unverletzte Oberfläche
• Prüfkörper muss reproduzierbar sein

Das Grundniveau einer Eigenschaft ist derjenige Wert, der am Probekörper im Grundzustand bestimmt wird

Ein Probekörper ist dann im Grundzustand und gibt Grundwerte, wenn er bei einer Warmlagerung keine Änderungen der Oberflächenbeschaffenheit und der mechanischen Eigenschaften und einen zu vernachlässigenden Längsschrumpf aufweist

• Ein thermoplastischer amorpher Formstoff (Probekörper) ist im
• Grundzustand, wenn er frei von Orientierungs- und Eigenspannungen ist

Bei teilkristallinen Thermoplasten gibt es keinen Grundzustand. Bei ihnen kann jedoch ein Vergleichszustand eingestellt werden. Er ermöglicht die Ermittlung von Eigenschaften unter vergleichbaren Bedingungen.

Bei einigen zwei- oder mehrphasigen Mischungen aus amorphen Thermoplasten und Elastomeren gibt es keinen eindeutigen Grundzustand, da der durch die Vorgeschichte bedingte irreversible Verteilungszustand der verschiedenen Phasen nicht mehr rückgängig gemacht werden kann (z.B. durch Pressen).

• Der Längsschrumpf S ist das Verhältnis der irreversiblen Längenänderung zur Ausgangslänge des Probekörpers als Folge einer Warmlagerung bestimmter Dauer bei Temperaturen oberhalb der VICAT- Erweichungstemperatur oder der Glasübergangstemperatur des Formstoffs.
• 

Der Zugversuch bei Kunststoffen dient der Ermittlung des Spannungs-Dehnungsverhaltens bei Proben mit kleinen Querschnittsflächen relativ zu ihrer Länge

Das Ergebnis des Zugversuchs ist das Spannungs-Dehnungs-Diagramm, aus dem verschiedene Kenngrößen ermittelt werden können

Prüfungen werden i.d.R. bei 23°C / 50% rel. Feuchte durchgeführt.

• Universalprüfmaschine
• Zugkräfte bis 50 kN üblich
• Arretieren der Proben durch Hydrauliklemmen oder selbstklemmende Probenhalter
• Erfassung der Prüfmarken z.B. durch Laser

• 
• Graphisch ist es die Steigung des Graphen im Spannungs-Dehnungs-Diagramm innerhalb des Elastizitätsbereiches

• 
• 

• Der Biegeversuch dient zur Ermittlung von:
• Biegefestigkeit
• Biegemodul
• Biegespannung beim Bruch des Probekörpers

Beim Biegeversuch wird ein Probekörper mit einer konstanten Geschwindigkeit einer Biegebelastung bis zum Versagen unterzogen, dabei werden Kraft und Verformung kontinuierlich aufgezeichnet

• Multistab
• Kommt ein Material, bei dem ortsabhängige Unterschiede der Biegeeigenschaften zu erwarten sind, zum Einsatz, so ist darauf zu achten, dass der Versuch die kompletten Biegeeigenschaften des Produktes erfasst und repräsentiert

• 
• Der Biegeversuch kann in einer normalen Universalprüfmaschine durchgeführt werden
• Prüfgeschwindigkeit: 1 mm/min
• Es müssen mindestens 5 Probekörper geprüft werden
• Aufgezeichnet werden während der Prüfung die Kraft und die Durchbiegung

• 
• 1. Anfänglicher Teil der Spannungs-Dehnungs-Kurve mit gekrümmtem Bereich
• 2. Anfänglicher Teil der Spannungs-Dehnungs-Kurve mit einem Sprung, da die Kräfte erst nach Übeschreiten eines Auslöseschwellwertes aufgezeichnet werden

• 
• a) Probekörper, der vor dem Fließen bricht.
• b) Probekörper, der ein Maximum erreicht und dann vor der konventionellen Durchbiegung s bricht.
• c) Probekörper, der weder ein Maximum erreicht, noch vor dem Erreichen der konventionellen Durchbiegung s bricht

• 
• ε_f1=0,05% und ε_f2=0,25%

• Ergebnis ist ein Maß für die Sprödigkeit/ Zähigkeit eines Werkstoffes.
• Arbeit um einen Probekörper bei einer bestimmten Schlagenergie/ Geschwindigkeit zu zerstören.
• Ausnahme: instrumentierte Schlagbiege/Zug-Versuche. Hier wird ein Diagramm vom Schlagvorgang aufgezeichnet.
• Ergebnis dient nicht als Berechnungsgrundlage für die Auslegung von Produkten

• 
• 1) Der Pendelhammer hat in der Ausgangsposition das potentielle Arbeitsvermögen
• 
• 2) Die Finne des Pendelhammers trifft in der Lage auf die Probe und zerschlägt sie.
• 3) Die überschüssige Arbeit, die der Pendelhammer noch besitzt, wird als Steigarbeit bezeichnet.
• 
• Die von der Probe aufgenommene Arbeit (verbrauchte Schlagarbeit) ist dann:

• 
• Die Probeköper können edgewise oder flatwise aufgelegt werden.
• Wird eine Kerbe in den Prüfkörper eingebracht, ist diese immer in Schlagrichtung zu legen.

• Bei besonders schlagzähen Kunststoffen oder zur Ermittlung der Kerbempfindlichkeit eines Materials können Kerben in den Prüfkörper eingebracht werden. Die Kerben sind bei Charpy und Izod identisch.
• 

• Izod-Schlagprüfung
• 
• Charpy-Schlagprüfung
• 

• Angabe der Prüftemperatur notwendig, da Kunststoffe ab einer materialabhängigen Temperatur glasartig verspröden.
• 

• Ungekerbte Probe:
• 
• Gekerbte Probe:
• 
• W: korrigierte Arbeit, in Joule, die aufgenommen wird, um den Probekörper zu brechen;
• h: Dicke des Probekörpers, in mm;
• b: Breite des Probekörpers, in mm.
• b_N: Restbreite des Probekörpers im Kerbgrund, in mm.
• N= A, B oder C je nach Kerbenart.

• Weichmacher
• Kristallinität
• Comonomeranteil
• Copolymerisation
• Gestaltung von Mehrphasenkunststoffen
• Füllstoffe (Fasern, mineralische Füllstoffe…)
• Oberflächenbeschaffenheit des Prüfkörpers
• Prüftemperatur
• Äußere chemische Einflüsse
• Thermischer/ UV-Abbau von Additiven

• Messung mit anhaftenden Messgeräten
• Berührungslose Messung

DMS-Ansetzaufnehmer

• Leichte Bedienbarkeit
• Sehr exakte E-Modulbestimmung
• Direkte Messung am Probekörper

Man kann nicht bis zum Bruch messen

• Laser-Extensometer
• Zur Messung der Dehnung werden Markierungen (z.B. Klebestreifen oder aufgesprühte Farbe) auf den Prüfkörper aufgebracht..

• Keine Beeinflussung der Probe bspw. durch Kerbwirkung
• In jedem Klima einsetzbar (Kältekammer, Ofen….)
• Messungen bis zum Bruch möglich
• Messungen von sehr großen Verformungen möglich
• Hohe Lebensdauer

Die Fähigkeit eines Probekörpers aus Kunststoff, unter bestimmten Belastungsbedingungen seine Form bis zu einer bestimmten Temperatur beizubehalten, bzw. bei einer festgelegten Temperatur einen vorgegebenen Verformungsbetrag nicht zu überschreiten

Ein definiert belasteter Probekörper wird mit konstanter Aufheizgeschwindigkeit erwärmt. Ist eine bestimmte Verformung erreicht wird die Temperatur abgelesen.

gibt Hinweise auf eine noch zu ertragende, kurzzeitige Temperaturbeanspruchung

gibt Hinweise länger einwirkender Temperaturbeanspruchung, die ohne bedeutende Deformation ertragen wird.

unmittelbar mit der temperaturabhängigen Zunahme der Molekularbewegungen

• Übergangsbereiche!
• bei amorphen Kunststoffen der Glasübergangsbereich
• bei teilkristallinen Kunststoffen der Kristallitschmelzbereich

• Wärmeformbeständigkeit nach Martens nach
• VICAT-Erweichungstemperatur nach
• Wärmeformbeständigkeitstemperatur (HDT-Heat Distorsion Temperature)

Die verschiedenen Methoden zur Bestimmung der Wärmefombeständigkeit sind untereinander nicht vergleichbar und nicht umrechenbar

• makromolekularen Aufbau und die daraus resultierenden Bindungsverhältnisse
• Beweglichkeit von Atomen und Molekülen ist vom chemischen und physikalischen Aufbau des Polymers und dessen Verarbeitung abhängig

Verhältnis von Hauptvalenzbindungen zu Nebenvalenzbindungen bestimmt die Beweglichkeit des Moleküls

Die Verarbeitungsbedingungen und die Bauteilgeometrie bestimmen das Kristallisationsverhalten und damit besonders die Verhältnisse der Nebenvalenzbindungen

Vernetzungsgrad bestimmt die Beweglichkeit des Moleküls

Glühdrahtprüfung

Hierbei werden glühende Drähte oder überhitzte Widerstände innerhalb von Baugruppen simuliert, die z. B. aufgrund von Überlastungen entstehen und zu extremen Temperaturspitzen führen können.