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ASTM D790: 3-Punkt Biegeversuch an Kunststoffen

Die Norm ASTM D790 beschreibt - wie auch die Norm ISO 178 - 3-Punkt Biegeversuche an steifen und halbsteifen Kunststoffen sowie auch an Faserverbundwerkstoffen mit Langfaserverstärkungen. 

Typische Prüfergebnisse sind:

  • der Biegemodul
  • Spannungen und Dehnungen am Streckpunkt, an der max. Spannung und bei Probenbruch

Die Prüfungen werden nur bis zu einer Biegedehnung von max. 5% durchgeführt. 

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Anforderungen an den 3-Punkt-Biegeversuch ASTM D790

  • Die Probekörper werden im Spritzgießverfahren hergestellt, bzw. aus Tafeln oder Platten durch mechanische Bearbeitung entnommen
  • Für Kunststoff-Formmassen werden üblicherweise Probekörper mit einem Querschnitt von 3,2 mm x 12,7 mm verwendet. Das festgelegte Dicken-Auflagerverhältnis von 16 führt zu einem Auflagerabstand von 51 mm. 
  • Bei Faserverbundwerkstoffen kann es bei einem Dicken-Auflagerverhältnis von 16 zu unerwünschtem Schubversagen kommen. Wenn das Verhältnis der Zugfestigkeit zur Schubfestigkeit größer als 8 ist, dann wird mit größerem Auflagerabständen gearbeitet, die in einem Verhältnis von 32, 40 oder sogar 60 zur Dicke des Probekörpers stehen. 
  • Die ASTM D638 erlaubt eine Messung der Durchbiegung mittels Traversenwegaufnehmer der Prüfmaschine. Für genauere Messungen wird jedoch der Einsatz eines direkt messenden Extensometers empfohlen. 
  • Die Berechnung der Biegespannungen und -dehnungen erfolgt unter der Annahme kleiner Durchbiegungen und unter Vernachlässigung etwaiger Reibung an den Auflagern. Aus diesem Grund wird das Verfahren auf eine Biegedehnung von 5 % begrenzt.  
  • Die Messung der Probendimensionen erfordert beim Biegeversuch ganz besondere Sorgfalt. Da die Probendicke quadratisch in die Berechnung der Biegespannung eingeht, folgt auch der Messfehler einer quadratischen Funktion. Ein Messfehler von nur 0,1 mm bei der Probenhöhe von nominell 3,2 mm erzeugt bereits einen Fehler bei der Biegespannung von mehr als 5 %.
     

ZwickRoell Prüfmittel für sichere Prüfergebnisse

  • Die Ergebnisse der Biegeprüfung zeigen insbesondere das Werkstoffverhalten nahe der Oberfläche des Prüfkörpers. Im Vergleich zur Zugprüfung sind die zu messenden Durchbiegungen etwa viermal größer als die Längenänderungen im Zugversuch.
  • ZwickRoell Prüfmaschinen können die Verformung des Lastrahmens, des Kraftsensors und des Biegewerkzeugs mit Hilfe der Software testXpert III kompensieren. Dies ermöglicht die hinreichend genaue Messung über den Traversenwegaufnehmer der Prüfmaschine. Besonders für QS-Zwecke wird dadurch die Bedienung der Prüfmaschine vereinfacht.
  • Wenn eine hohe Vergleichspräzision gefordert ist, dann empfiehlt sich der Einsatz eines Extensometers, das die Durchbiegung lastfrei unter dem Probekörper ermöglicht. ZwickRoell bietet entsprechende Fühlerarme für die Biegeprüfung, die einfach in den automatischen Längenänderungsaufnehmer makroXtens oder multiXtens anstelle der Zugfühler eingesetzt werden.
  • Ein wesentliches Merkmal professionell ausgeführter Biegeeinrichtungen ist neben der Maßhaltigkeit deren exakte Ausrichtbarkeit. Die Auflager müssen zueinander, wie auch gegenüber dem Biegestempel sehr genau ausgerichtet werden. Winkelfehler lassen im Spannungs-Dehnungsdiagramm einen sogenannten „Kurvenfuß“ entstehen, der möglicherweise die Modulbestimmung erheblich verfälscht. Einstellbare Auflager und durchdachte Lehren erleichtern diese Aufgabe erheblich. Probenanschläge an den Auflagern erleichtern die exakte Positionierung der Probekörper.

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