Härteprüfungen an Kunststoffen
ISO 2039-1, ISO 2039-2, ISO 7619-1, ISO 868, ASTM D2240, ASTM D785, ISO 19278Im Bereich der Kunststoffe werden mehrere Verfahren zur Härteprüfung angewendet. Je nach Zielsetzung der Messungen können unterschiedliche Verfahren interessant sein. Diese können im Nano-, Mikro- oder Makrobereich angesiedelt sein.
Kunststoff-Broschüre Prüfverfahren Shore ISO 7619-1, ISO 868, ASTM D2240 Kugeldruck ISO 2039-1 Rockwell ISO 2039-2/ASTM D785 Instrumentierte Härteprüfung ISO 19278 Videos Prüfsysteme
Verfahren der Härteprüfung
Im Bereich der Kunststoffe werden mehrere Verfahren zur Härteprüfung angewendet. Je nach Zielsetzung der Messungen können unterschiedliche Verfahren interessant sein. Diese können im Nano-, Mikro- oder Makrobereich angesiedelt sein.
Shore-Härte (hier analog) ISO 7619-1, ISO 868, ASTM D2240
- Die Shore-Härte nach ISO 7619-1, ASTM D 2240 und ISO 868 und ist ein einfach zu bedienendes Messverfahren, das mit tragbaren Geräten leicht durchgeführt werden kann. Das Verfahren hat eine sehr große Verbreitung in der Qualitätssicherung und gehört zu den makroskopischen Verfahren. Für Laborversuche empfiehlt sich der Einsatz des Gerätes in einem Prüfständer.
- Gemessen wird, wie tief ein Eindringkörper in das Material eindringt. Der Eindringkörper wird dabei durch eine Feder mit festgelegter Charakteristik belastet. Je größer die Härte des zu prüfenden Materials ist, umso geringer ist die Eindringtiefe, aber umso höher ist die Belastung des Eindringkörpers. Die Prüflasten liegen bei 10 N (Shore A) und bei 50 N (Shore D).
- Durch die Variation verschiedener Formen der Eindringkörper und Federcharakteristiken haben sich eine Reihe unterschiedlicher Shore-Skalen etabliert. Die bekanntesten Skalen sind Shore A und D. Für spezifische Anwendungen sind weitere Skalen, wie Shore B, C, 0, 00, 000, und D0 bekannt. Der Anwendungsbereich beginnt bei weichen Elastomeren (Shore A) und endet bei thermoplastischen Kunststoffen (Shore D).
- Digitales Shore-Härteprüfgerät
ZwickRoell liefert Härteprüfgeräte nach Shore mit Analoganzeigen sowie digitale Ausführungen mit Displayanzeige und PC-Anschlussmöglichkeiten.
mehr Information zur Shore Härteprüfung
Kugeldruckhärte ISO 2039-1
- Als Laborverfahren hat sich insbesondere in Europa die Kugeldruckhärte nach ISO 2039-1 etabliert. Ein kugelförmiger Eindringkörper mit 5 mm Durchmesser wird dabei mit konstanter Prüflast in den zu prüfenden Kunststoff eingedrückt. Die Eindringtiefe unter Last ist die bestimmende Größe für den Härtewert. Die Norm legt eine Auswahl von Prüflasten fest, so dass die Eindringtiefe auf einen Bereich zwischen 0,15 mm und 0,35 mm begrenzt ist.
- Die hohen Prüflasten und der große Eindruck erlauben die Messung über eine große Prüffläche und damit eine starke Mittelung des Messwertes. Das Verfahren eignet sich damit zur Messung von ungefüllten wie auch von gefüllten Kunststoffen.
Rockwellhärteprüfung ISO 2039-2, ASTM D 785
- In der ISO 2039-2 und der ASTM D 785 sind verschiedene Rockwell-Härteskalen für die Kunststoffprüfung festgelegt.
- Im Gegensatz zur Kugeldruckhärte, bei der die Eindringtiefe unter Last gemessen wird, findet die Messung der Eindringtiefe bei den Rockwellverfahren jeweils an einer definierten Vorlast statt. Entsprechend der jeweiligen Rockwellskala stehen verschiedene Eindringkörper zur Verfügung.
Instrumentierte Härteprüfung ISO 19278 (Entwurf)
- Härteprüfverfahren, die mit einer kontinuierlichen Aufzeichnung des gesamten Kraft-Eindringverhaltens arbeiten, werden als „instrumentierte Härteprüfverfahren“ bezeichnet.
- Zusätzlich zu den Einpunktkennwerten in Form eines einzelnen Härtewertes, erzeugen diese Verfahren komplette Kurvenverläufe, aus denen sich weitere interessante Werkstoffeigenschaften ablesen lassen. Die instrumentierte, registrierende Härtemessung stellt also eine Erweiterung der konventionellen Härtemessung dar.
- Grundsätzlich können Verfahren der instrumentierten Härtemessung im Nano-, Mikro- oder im Makrobereich angesiedelt sein. Die Eindringkörper können in allen Geometrien, zum Beispiel als Kugel, als Kegel, als vierseitige Pyramide (Vickers) oder als dreiseitige Pyramide (Berkovic), ausgeführt werden.
- Submicron-strukturierte Werkstoffe, deren Strukturen von wenigen Nanometern bis in den Bereich eines Mikrometers reichen, können mit Verfahren der Mikrohärte gemessen werden. Gefüllte oder verstärkte Polymere sowie Polymer-Blends werden mit Makroverfahren, also unter höheren Lasten, gemessen. Dadurch wird vermieden, dass entweder das Verhalten der Matrix oder das der Faser oder des Füllstoffs den Härtewert dominiert und es so zu großen Wertestreuungen kommt.
- Für Metalle wurde ein solches Verfahren unter ISO 14577-1 genormt. Für Kunststoffe liegt ein erster Normungsentwurf unter ISO 19278 vor.
Videos, welche Härteprüfungen an Kunststoff zeigen
Universeller Härteprüfer ZHU250CL
Der sehr breite Prüfkraftbereich von 0,5 kg bis 250 kg gewährleistet die Prüfung nach Vickers, Rockwell und Brinell gemäß Normen ISO 6507, ISO 6508 und ISO 6506. Folgende Härte-Anwendungen werden abgedeckt: Vickers ISO 6507 und ASTM E384, Knoop ISO 4545 und ASTM E384, Rockwell ISO 6508 und ASTM E18, Brinell IS0 6506 und ASTM E10
- Die Rockwell Härteprüfgeräte von ZwickRoell zeichnen sich durch eine Eindringkörperhalterung für Härteprüfung an schwer zugänglichen Messstellen aus.
- Die Härteprüfgeräte der ZHR Produktfamilie decken folgende Verfahren ab:
- Klassische Rockwell Härteprüfung (ZHR4150) nach ISO 6508, ASTM E18 Vorkraft: 10 kg. Prüfbelastung: 60, 100, 150 kg Skalen: A B C D E F G H K L M P R S V
- Super-Rockwell (ZHR4045) nach ISO 6508, ASTM E18 Vorkraft: 3 kg . Prüfbelastung: 15, 30, 45 kg Skalen: N T W X Y
- Universal-Rockwell (ZHR8150) nach ISO 6508, ASTM E18 Vorkraft: 3, 10 kg. Prüfbelastung: 15, 30, 45, 60, 100, 150 kg Skalen: A B C D E F G H K L M N P R S Y V W X Y
- Rockwell für Kunststoffe (LKP) nach ISO 2039-2 und ASTM D785 (A & B)
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