Springe zum Seiteninhalt

ASTM D638 Zugeigenschaften Kunststoff

Der Zugversuch nach ASTM D638 liefert wesentliche mechanische Eigenschaften, wie Zugspannung, Dehnung, Zugmodul, Zugfestigkeit, Streckpunkt und den Bruchpunkt. Die ASTM D 638 ist nicht identisch mit ihrem Pendant, der ISO 527-1 und ISO 527-2. Die Normen unterscheiden sich in vielen Aspekten, wie Form und Abmessungen der Probekörper, der Definition der Ergebnisse, sowie auch im Prüfablauf selbst. Während die ASTM D 638 eine pragmatische Charakterisierung der Zugeigenschaften darstellt, ist der Leitgedanke der ISO 527 die hohe Vergleichbarkeit von Prüfergebnissen über Labore, Firmen und Ländergrenzen hinweg. 

Typen und Abmessungen    Zugversuch nach ASTM D638    Video: Zugversuch nach ASTM D638  Zugprüfmaschinen und Zubehör  Konditionierungs- und Umgebungsbedingungen  Anforderungen an die Prüfmaschinen   Prüfsoftware  Weitere Versuche  FAQ

Name Typ Größe Download

ASTM D638 Probekörper Typen und Abmessungen

  • Bevorzugt wird als Probeköper der Schulterstab Typ I verwendet, der mit einer Dicke von 3,2 mm (1/8 inch) und einer Messlänge von 50 mm (2 inch) noch relativ nahe an üblichen Materialstärken in Bauteilen liegt und gleichzeitig eine gute Genauigkeit der Dehnungsmessung ermöglicht. 
  • Sofern mit dem Probekörper Typ I kein Bruch im engen parallelen Teil des Probekörpers zu erzeugen ist, empfiehlt die ASTM D638 den Probekörper Typ II, bei dem die Breite des engen parallelen Abschnitts deutlich verkleinert ist. 
  • Wenn nur wenig Material zur Verfügung steht, oder wenn die Entnahme aus einem Bauteil keinen größeren Probekörper ermöglicht, dann kommt der Probekörper Typ V zum Einsatz, der in allen Dimensionen gegenüber Typ I verkleinert ist. 
  • Wenn Probekörper aus Materialstärken von mehr als 7 mm durch mechanische Bearbeitung gewonnen werden, dann kommt der Probekörper Typ III zur Anwendung. Hier ist sowohl die Breite des engen parallelen Abschnitts, als auch die Schulterbreite und die Gesamtlänge vergrößert, so dass die Probendicke geringer als die Breite bleibt. Bei Tafelstärken über 14 mm wird die Dicke durch mechanische Bearbeitung angepasst. 
  • Der Probekörper Typ IV eignet sich besonders zur Prüfung von sehr weichen Polymeren (z.B. Gummi) und wird eingesetzt, wenn ein Vergleich zwischen weichen und steiferen Polymeren beabsichtigt ist. 

Zugversuch an Kunststoffen nach ASTM D638

Im Zugversuch werden wesentliche mechanische Eigenschaften einer Formmasse oder eines an einer definierten Stelle aus einem Bauteil entnommenen Probekörpers ermittelt. 

Die charakteristischen Kennwerte sind:

  • Zugspannung: Kraft bezogen auf den Anfangsquerschnitt des Probekörpers
  • Dehnung: Änderung der Messlänge bezogen auf die Anfangsmesslänge
  • Zugmodul: Steigung der Kurve im Spannungs-Dehnungsdiagramm
  • Streckpunkt: Spannung und Dehnung am Kurvenpunkt an dem die Steigung Null ist
  • Bruchpunkt: Spannung und Dehnung im Moment des Probenbruchs
  • Poissonsche Zahl: negatives Verhältnis von Querdehnung zur Längsdehnung

Alterungsprüfungen

Der Zugversuch liefert eine gute Basis, um die Veränderung der mechanischen Kennwerte eines Polymers nach Alterung, Wärme- oder Medienlagerung oder nach Bewitterung darzustellen. Hierzu werden die Kennwerte des Zugversuchs im spritzfrischen Zustand, wie auch nach definierten Alterungs- oder Bewitterungszeiten ermittelt.

Zugversuch bei Kälte und Wärme nach ASTM D638 oder ISO 527-2

Kunststoffprüfung bei -80 °C bis +250 °C in der Temperierkammer

Zugversuch an Kunststoffen in der neuartigen ZwickRoell Temperierkammer. Der Temperaturbereich ist  von -80°C bis +250°C (-112°F bis 480°F) einstellbar. Das voll integrierte System sorgt für eine effiziente, zuverlässige und einfache Bedienung bei den Zugversuchen. Mit der Tür-in-Tür Lösung wird der Stickstoffverbrauch und die Vereisung bei Prüfungen in Kälte deutlich reduziert, so dass die Prüfungen kostengünstiger durchgeführt werden können. 

Passende Zugprüfmaschinen und Zubehör für die ASTM D638

Wir suchen und finden für jede Ihrer Anforderung die optimale Prüflösung.

Nehmen Sie direkt Kontakt mit unseren Branchenexperten auf.

Wir beraten Sie gerne!

 

Jetzt Kontakt aufnehmen

Definierte Konditionierungs- und Umgebungsbedingungen in ASTM D638

  • Das Einhalten definierter Konditionierungs- und Umgebungsbedingungen in Bezug auf Temperatur und Luftfeuchtigkeit ist von großer Bedeutung für die Vergleichbarkeit der Prüfergebnisse.
  • Die Festlegungen für die Konditionierdauer finden sich üblicherweise in den Werkstoffnormen des zu prüfenden Kunststoffs. Darüber hinaus müssen die Probekörper im Rahmen der Formmasseprüfung  mindestens für 16 Stunden im Normklima gelagert werden. 
  • Werden Prüfungen im Normklima durchgeführt, so ist damit ein bestimmtes Normalklima gemeint, das in ASTM D618 festgelegt ist. 
    Gemäßigtes Klima: 23 ± 2 °C, 50 ± 10 %r.F.
    Subtropisches Klima: 27 ± 2 °C, 65 ± 10 %r.F.
  • Die Toleranzangaben entsprechen der Klasse 2. In Klasse 1 sind diese Toleranzen halbiert.
  • Mit Raumtemperatur wird üblicherweise ein etwas breiterer Temperaturbereich bezeichnet, der zwischen 18 °C und 28 °C liegen kann.
  • Daneben sind Prüfungen bei hohen oder niedrigen Temperaturen möglich, für die abweichende Anforderungen festgelegt sein können.

Anforderungen an die Prüfmaschine nach ASTM D638

Kraft- und Längenänderung sind die zwei wesentlichen Messgrößen einer Prüfmaschine. Im Rahmen einer periodischen Kalibrierung gegenüber einem auf ein nationales Normal rückführbares Messmittel wird der Nachweis erbracht, dass diese Messgrößen über festgelegte Bereiche eine in den Prüfnormen festgelegte Genauigkeit erreichen. 

Kraftmessung (ASTM E4)


Die ASTM D638 fordert eine Messgenauigkeit von ±1% bezogen auf den jeweiligen Messwert. Diese Forderung wird mit einer Kalibrierung nach ASTM E4 für den gesamten Messbereich des Kraftsensors nachgewiesen. Die Güte eines Kraftmesssystems wird dadurch insbesondere durch die Breite des Messbereichs definiert, über den die geforderte Genauigkeit erzielt werden kann. ZwickRoell Prüfmaschinen können die in ASTM E4 geforderte Messgenauigkeit bereits ab 1/1000 ihres Messbereichs erreichen. So können Modulwerte und Zugspannungen vieler Werkstoffe mit dem gleichen Prüfaufbau ohne Umbau gemessen werden.

Dehnungsmessung (ASTM E83)


Zu messende Größen sind der Traversenweg, bzw. die Veränderung des Klemmenabstands und die direkt gemessene Probendehnung. 

Für die Messung des Traversenwegs wird eine Genauigkeit von ± 10% bezogen auf den jeweiligen Messwert in ASTM D638 gefordert. Der Traversenweg wird insbesondere zur Bestimmung der nominellen Bruchdehnung verwendet, so dass die zu messenden Wege üblicherweise relativ groß sind. 

Der Zugmodul wird mit direkt messenden Extensometern bestimmt. Der erlaubte Fehler der Dehnungsbestimmung beträgt 0,0002 [mm/mm] festgelegt. Dies entspricht einen Dehnungsfehler von 0,02%, oder - bei einer Messlänge von 50 mm - einem erlaubten Wegfehler von 0,01 mm. 

Für die Messung von Streckpunkten und geringen Dehnungen bis etwa 20% fordert die ASTM D638 die Einhaltung der Klasse C nach der Kalibriernorm ASTM E83. Dies bedeutet für Dehnungen bis 10% einen festen, maximal erlaubten Fehlerwert in der Dehnungsbestimmung von 0,001 [mm/mm], entsprechend 0,1% Dehnung. Für die Messung größerer Dehnungen darf der relative Fehler ± 1% des jeweiligen Messwertes nicht überschreiten.  

Für die Messung von Dehnungen größer 20% erlaubt die ASTM D638 einen relativen Messfehler von ± 20%, der auch von relativ einfachen Extensometern leicht erreicht werden kann.

testXpert III - Zugeigenschaften Kunststoff nach ASTM D638

Die Prüfsoftware testXpert III ist die perfekte Lösung für jede Prüfanforderung. Die Software ist das Ergebnis einer engen Zusammenarbeit mit Softwareanwendern aus der Materialprüfungsbranche und beinhaltet viele Funktionen, die Sie in Ihrem Tagesgeschäft perfekt unterstützen. Sowohl die ISO 527-1/ISO 527-2 als auch die ASTM D638 legen Prüfmethoden für den Zugversuch fest. Beide Normen sind technisch äquivalent, liefern aber nicht völlig vergleichbare Ergebnisse, da die Probenformen, die Prüfgeschwindigkeiten und die Art der Ergebnisbestimmung sich in einigen Punkten unterscheiden. Mit testXpert III bietet ZwickRoell eine vorbereitete Standardprüfvorschrift, das garantiert die Anforderungen von ISO 527-1 und ASTM D638 erfüllt. Alle Einstellungen zur Versuchsdurchführung nach ISO 527 sind bereits voreingestellt. Viele weitere Details sind ebenfalls in testXpert vorhanden.

Weitere Versuche für die Formmassencharakterisierung

Zugversuch Kunststoff
ISO 527-1, ISO 527-2
zu Zugversuch Kunststoff
Zugversuche bei hohen Dehnraten
ISO/CD 22183, ISO 18872, SAE J 2749
Crash Simulation
zu Zugversuche bei hohen Dehnraten
Automatisierung Kunststoff zu Automatisierung Kunststoff

Häufig gestellte Fragen zur ASTM D638

Die ASTM D 638 beschreibt den Zugversuch an Kunststoffen. Gemessen werden Zugeigenschaften wie der Zugmodul, Streckspannung, Steckdehnung, die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung. Diese Eigenschaften sind wichtig für die Beurteilung und den Vergleich von Kunststoffen und deren Compounds, sowie zur Qualitätssicherung. 

Bei spröden Kunststoffen und bei Kunststoffen, die keinen Steckpunkt zeigen, wird die Bruchdehnung direkt messend mit einem mechanischen oder berührungslos messenden Extensometer bestimmt. Bei thermoplastischen Kunststoffen die einen Streckpunkt zeigen, wird die nominelle Bruchdehnung aus dem Verfahrweg der ziehendem Klemme der Prüfmaschine gemessen.

Die Zugfestigkeit ist die höchste Zugspannung, die der Probekörper während eines Zugversuchs erreichen kann. Diese Zugfestigkeit kann an einem Streckpunkt auftreten, dann wird sie „Zugfestigkeit am Streckpunkt“ genannt. Sofern die Zugfestigkeit kurz vor dem Versagen das Probekörpers auftritt, wird sie mit „Zugfestigkeit bei Bruch“ bezeichnet.

Für Zugversuche an Kunststofffolien und Tafelmaterial bis 1 mm Stärke wird die ASTM D 882 verwendet. Hier gibt es spezielle Probekörper und ein Prüfverfahren, das auf die speziellen Anforderungen der Folienprüfung eingeht.

Langfaserverstärkte Kunststoffe wie GRC oder CRC werden im Zugversuch nach ASTM D 3039 gemessen. Diese Werkstoffe können richtungsabhängig und je nach Aufbau des Laminats oder Gewebes sehr unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Daher erfordern sie oft spezielle Probekörper und Prüfmethodiken. 

Für die Messung der Poissonschen Zahl bei Raumtemperatur bietet die ASTM E 132 eine geeignete Prüfmethode an. Bei unverstärkten Kunststoffen kann aber für Berechnungszwecke meist ein fester Wert für die Poissonsche Zahl verwendet werden, da diese weitgehend konstant ist. 

Der Standard ist die Messung der Probekörper in einem Konditionierungszustand entsprechend Verfahren A nach ASTM D 618. Die ASTM D 638 erlaubt aber abweichende Konditionierungs- und Messbedingungen, so dass auch Prüfungen bei niedrigen oder erhöhten Temperaturen nach den Vorgaben dieser Norm durchgeführt werden dürfen.

Top