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ISO 178: 3-Punkt Biegeversuch an Kunststoffen

Die Norm ISO 178 beschreibt die Bestimmung der Biegeeigenschaften an Kunststoffen. Beim 3-Punkt Biegeversuch wird die Probe auf zwei parallel angeordneten Auflagern gelegt und mittels einer Druckfinne gebogen. Die Probe darf hierbei nicht brechen.

Eine weitere Beschreibung des 3-Punkt Biegeversuchs an Kunststoffen finden Sie in der Norm ASTM D790.

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  • Branchenbrosch├╝re: Kunststoff & Gummi PDF 9 MB

Ziel des 3-Punkt-Biegeversuchs ISO 178

Die 3-Punkt-Biegeversuche, die in ISO 178 und in ASTM D790 beschrieben sind, stellen klassische Charakterisierungsmethoden f├╝r steife und halbsteife Kunststoffe dar.

TypischePr├╝fergebnisse sind:

  • der Biegemodul
  • die Spannung bei 3,5 % Dehnung
  • Spannungen und Dehnungen am Streckpunkt und bei Probenbruch

Anforderungen an den 3-Punkt-Biegeversuch

F├╝r die Formmassencharakterisierung werden die Probek├Ârper aus dem mittleren Teil des Probek├Ârpers nach ISO 20753 entnommen. So wird das Polymer im gleichen Verarbeitungszustand wie im Zugversuch gepr├╝ft.

Die Berechnung der Biegespannungen und -dehnungen erfolgt in der Regel unter der Annahme kleiner Durchbiegungen und unter Vernachl├Ąssigung etwaiger Reibung an den Auflagern. Aus diesem Grund wird das Verfahren durch die Normen auf eine Biegedehnung von 3,5 % begrenzt, was einer Durchbiegung von 6 mm beim ISO-Probek├Ârper mit einer H├Âhe von 4 mm entspricht. Der anzunehmende Berechnungsfehler der Normen liegt in diesem Bereich noch unter 1 % des Messwerts.

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 Probenh├Âhe von nominell 4,0 mm erzeugt bereits einen Fehler bei der Biegespannung von rund 5 %.

Die Messung der Durchbiegung erfolgt in Abh├Ąngigkeit von der jeweiligen Zielsetzung des Pr├╝flabors.

  • Im einfachsten Fall ist nur eine maximale Kraft oder Spannung zu bestimmen, so dass keine Durchbiegungsmessung erforderlich ist. 
  • Wenn nur Durchbiegungen zu bestimmen sind, die zu einer Randfaserdehnung gr├Â├čer 1% f├╝hren, also zum Beispiel die 3,5% Biegegrenze, dann ist eine einfache Messung ├╝ber den Traversenwegaufnehmer der Pr├╝fmaschine ausreichend. 
  • Die in der Norm definierte Art III beschreibt den Fall einer Qualit├Ątssicherung oder einer F&E Aufgabe mit Biegemodulmessung, die nur dem internen Vergleich oder einer Toleranz├╝berwachung dient, es also nicht so sehr auf die Richtigkeit, sondern auf eine gute Wiederholbarkeit der Messung ankommt. In diesem Fall kann zur Vereinfachung des Pr├╝faufbaus mit dem Traversenwegaufnehmer der Pr├╝fmaschine und einer Nachgiebigkeitskorrektur gearbeitet werden. 
  • Wenn pr├Ązise und richtige Pr├╝fergebnisse erzielt werden sollen, die auch einen Vergleich mit anderen Pr├╝flaboren standhalten, dann ist der Einsatz einer direkten Durchbiegungsmessung in der Genauigkeitsklasse 1 zwingend erforderlich. 
     

ZwickRoell Pr├╝fmittel f├╝r sichere Pr├╝fergebnisse

  • Die Ergebnisse der Biegepr├╝fung zeigen insbesondere das Werkstoffverhalten nahe der Oberfl├Ąche des Pr├╝fk├Ârpers. Im Vergleich zur Zugpr├╝fung sind die zu messenden Durchbiegungen etwa viermal gr├Â├čer als die L├Ąngen├Ąnderungen im Zugversuch.
  • ZwickRoell Pr├╝fmaschinen k├Ânnen die Verformung des Lastrahmens, des Kraftsensors und des Biegewerkzeugs mit Hilfe der Software testXpert III kompensieren. Dies erm├Âglicht die hinreichend genaue Messung ├╝ber den Traversenwegaufnehmer der Pr├╝fmaschine. Besonders f├╝r QS-Zwecke wird dadurch die Bedienung der Pr├╝fmaschine vereinfacht.
  • Wenn eine hohe Vergleichspr├Ązision gefordert ist, dann empfiehlt sich der Einsatz eines Extensometers, das die Durchbiegung lastfrei unter dem Probek├Ârper erm├Âglicht. ZwickRoell bietet entsprechende F├╝hlerarme f├╝r die Biegepr├╝fung, die einfach in den automatischen L├Ąngen├Ąnderungsaufnehmer makroXtens oder multiXtens anstelle der Zugf├╝hler eingesetzt werden.
  • Ein wesentliches Merkmal professionell ausgef├╝hrter Biegeeinrichtungen ist neben der Ma├čhaltigkeit deren exakte Ausrichtbarkeit. Die Auflager m├╝ssen zueinander, wie auch gegen├╝ber dem Biegestempel sehr genau ausgerichtet werden. Winkelfehler lassen im Spannungs-Dehnungsdiagramm einen sogenannten ÔÇ×Kurvenfu├čÔÇť entstehen, der m├Âglicherweise die Modulbestimmung erheblich verf├Ąlscht. Einstellbare Auflager und durchdachte Lehren erleichtern diese Aufgabe erheblich. Probenanschl├Ąge an den Auflagern erleichtern die exakte Positionierung der Probek├Ârper.

3-Punkt-Biegeversuch nach ISO 178

Einstellung des Pr├╝fwerkzeugs und Durchf├╝hrung des 3-Punkt-Biegeversuch an einer Kunststoffprobe nach ISO 178. Die Biegedehnung wird mit dem makroXtens Extensometer gemessen.

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