Schlagprüfung

Was ist Schlagprüfung?

Schlagprüfungen sind Kurzzeitprüfungen, die Auskunft geben über das Versagensverhalten von Werkstoffen oder Bauteilen unter schnellen Belastungen und bei wechselnder Temperatur. Prüfsysteme für diese Prüfungen sind Pendelschlagwerke oder Fallwerke.

Alle Materialien werden im täglichen Gebrauch bei wechselnden Temperaturen benutzt. Da auch das Bruchverhalten von der Temperatur abhängt, werden Materialien häufig im gesamten Gebrauchstemperaturbereich getestet. Dabei zeigt sich, bei welcher Temperatur und in welchem Maße ein Material unter Temperatureinfluss versprödet.

Das Beispieldiagramm zeigt, dass der Festigkeitsabfall an Baustahl bei -40 °C 25 % gegenüber der Festigkeit bei 0 °C beträgt. Ein ähnliches Verhalten, in der Regel wesentlich stärker ausgeprägt, zeigen auch Kunststoffe. Auch an ihnen werden häufig Schlagprüfungen bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt.

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Schlagprüfung mit Pendelschlagwerken

Was ist der Unterschied zwischen Charpy und Izod Schlagprüfungen?

Bei der Schlagprüfung wird am häufigsten nach Charpy oder IZOD geprüft. Charpy Prüfungen werden nach ISO 179-1 und ASTM D 6110 umgesetzt. Instrumentierte Charpy Prüfungen nach ISO 179-2. Izod Prüfungen erfolgen nach ISO 180, ASTM D 256, ASTM D 4508 sowie „Unnotched cantilever beam impact“ nach ASTM D 4812.

Schlagbiegeversuch nach Charpy:

Charpy nach ISO 179-1 ist die bevorzugte Prüfmethode im Rahmen der Norm für Einpunktkennwerte ISO 10350-1. Dabei wird die Prüfung vorzugsweise an ungekerbten Probekörper im schmalseitigen Schlag (1eU) geprüft. Sollte der Probenkörper bei der Prüfungnicht brechen, werden die darauf folgenden Prüfungen mit gekerbten Proben durchgeführt. Eine Vergleichbarkeit der Prüfergebnisse ist dabei nicht möglich. Wenn die gekerbte Probe immer noch kein Probenbruch erzielt, wird die Schlagzugmethode angewendet. 

Instrumentierter Charpy Schlagbiegeversuch:

Durch Aufzeichnung des Kraft-Zeit-Verlaufs kann durch doppelte Integration bei qualitativ hochwertiger Messtechnik ein Kraft-Weg-Diagramm mit hervorragender Genauigkeit erzielt werden. Die erzielten Daten können unterschiedlich genutzt werden:

  • Zusätzliche Kennwerte, die ein besseres Verständnis des Materialverhaltens ermöglichen
  • Bruchmechanische Kennwerte
  • Automatische, bedienerunabhängige Bestimmung der Bruchart anhand des Kurvenverlaufs im Kraft-Weg-Diagramm

Zum einen zeigen die Messwertkurven immer charakteristische Schwingungen. Diese Schwingungen gehen vom Probenkörper aus, deren Frequenz in einem definierten funktionellen Zusammenhang mit der Probengeometrie, den Abmessungen sowie dem Modulwert des Polymers steht.Der große Messbereich ist ein weitere großer Vorteil der Instrumentierung. Dabei werden Kräfte und keine Energien, wie bei den konventionellen Pendelschlagwerken, gemessen. Da die Messelektronik exakte Messungen schon ab 1/100 der Nennkraft erlaubt, wird das untere Ende der messbaren Schlagenergie in der Regel durch die Versuchsdauer und durch die Eigenfrequenz der Messelemente bestimmt. Dadurch ist es möglich den gesamten beschriebenen Messbereich in der ISO 179-2 mit zwei instrumentierten Pendelhammern abzudecken. 

Schlagbiegeversuch nach Izod

In der amerikanischen Norm ASTM wird vorwiegend nach dem Izod-Prüfverfahren geprüft, welches in der ASTM D 256 festgelegt ist. Innerhalb dieser Norm werden alle Schlagprüfungen mit gekerbten Probenkörpern umgesetzt. Sofern nur kleine Probekörper hergestellt werden können, kann die "Chip-impact" Methode nach ASTM D 4508 verwendet werden, die ein Pendant zum Dynstat-Schlagbiegeversuch darstellt.

Schlagprüfung mit Fallwerken

Durchstoßversuch an Prüfplatten

In der Formmassencharakterisierung ist der Durchstoßversuch von besonderem Interesse. Die Versuchsart stellt einen mehrachsigen Spannungszustand an einer dünnen Platte dar, der mit hoher Dehnrate eingebracht wird. Das Ergebnis: En Kraft-Zeit- oder ein Kraft-Weg-Diagramm, sowie Einpunktkennwerte, die neben der maximalen  Kraft auch die Durchbiegung an charakteristischen Punkten des Diagramms beschreiben.Genormt ist der Durchstoßversuch an Platten in ISO 6603-2 sowie in ASTM D 3763. Eine Variante der Norm für die Prüfung von Folien ist die ISO 7765-2.

Schlagprüfung mit Hochgeschwindigkeitsprüfmaschinen

Hochgeschwindigkeits-Prüfmaschinen HTM sind in der Kunststoffprüfung sehr universell einsetzbar, da sie sowohl einen sehr großen Prüfgeschwindigkeits- und Kraftbereich abdecken als auch sehr flexibel im Zug- und Druckbereich eingesetzt werden. Der Einbau vonTemperierkammern erlaubt Prüfungen in einem breiten Temperaturbereich
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