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Druckversuch und Druckprüfmaschinen

Bei Druckversuchen werden Druckprüfmaschinen eingesetzt, um das Werkstoffverhalten bei gleichmäßig zunehmender Druckbeanspruchung zu bestimmen.

Was ist eine Druckprüfmaschine?

Eine Druckprüfmaschine ist eine Universalprüfmaschine (UPM), die speziell für die Bestimmung der Festigkeit und des Verformungsverhaltens eines Materials unter Druckbelastung (pressen) ausgelegt ist. Eine typische Druckprüfmaschine besteht aus einem Krauftaufnehmer, einer oder mehreren Traversen, Druckprüfwerkzeugen, Elektronik und einem Antriebssystem. Sie wird von einer Prüfsoftware gesteuert, mit der Maschinen- und Sicherheitseinstellungen definiert und Prüfparameter gespeichert werden, die von Prüfnormen wie ASTM und ISO vorgegeben werden. Die Wahl der richtigen Druckprüfmaschine hängt von dem Material ab, das Sie prüfen möchten und von der Norm, die Sie einhalten müssen. Die Messung der Kraft bis zum Erreichen einer bestimmten Last oder eines bestimmten Abstands bzw. bis zum Riss oder Bruch der Probe, hilft Konstrukteuren und Herstellern bei der Vorhersage, wie sich ein Material beim Einsatz für den vorgesehenen Zweck verhalten wird.

Die Druckprüfmaschinen von ZwickRoell, darunter die zwickiLine, ProLine, AllroundLine sowie Fallwerke, sind speziell auf die Anforderungen der Kunden in Bezug auf Prüfkapazität, Materialarten, Anwendungen und Industrienormen abgestimmt. Neben der Sicherheit und Zuverlässigkeit des Gesamtsystems legt ZwickRoell bei der Konstruktion und Fertigung jedes einzelnen Teils der Maschinen besonderen Wert auf:

  • Ein hohes Maß an Flexibilität durch einfache Bedienung
  • Einfache Anpassungen an kunden- und normenspezifische Anforderungen
  • Zukunftssichere Erweiterungsmöglichkeiten, um mit Ihren Anforderungen zu wachsen
     

Was ist ein Druckversuch?

  • Druckversuche werden durchgeführt, um das Verhalten eines Materials unter Druckbelastung zu charakterisieren
  • Während der Prüfung wird mit Hilfe von Druckplatten oder speziellen Werkzeugen, die auf einer Universalprüfmaschine montiert sind, Druck auf eine Probe ausgeübt, um verschiedene Eigenschaften des geprüften Materials zu bestimmen.
  • Die Prüfdaten liefern Ergebnisse, in Form eines Spannungs-Dehnungs-Diagramms, das u. a. die Elastizitätsgrenze, die Proportionalitätsgrenze, die Streckgrenze und in einigen Fällen die Druckfestigkeit aufzeigt.

Ein Druckversuch, bei dem die Probe zusammengedrückt wird, ist im Grunde das Gegenteil eines Zugversuchs, bei dem die Probe auseinandergezogen wird. Die Prüfungen können entweder an bearbeiteten Materialproben erfolgen oder an den eigentlichen Bauteilen in Originalgröße bzw. maßstabsgetreu. Gängige Arten von Druckprüfungen sind der Stauchversuch, der Biegeversuch und die Federprüfung.

Warum werden Druckversuche durchgeführt?

Druckversuche untersuchen die Sicherheit, Haltbarkeit und Integrität von Materialien und Komponenten. Zu den üblichen Anwendungen gehören Kunststoffe, Keramik, Faserverbundwerkstoffe, Metalle und Beton. Diese Art von Prüfungen werden häufig an Komponenten und Fertigprodukten durchgeführt, wie z. B. Schaumstoff, Rohren, Wasserflaschen, Matratzen, Federn, Autoteilen, Karton, medizinischen Implantaten und vieles mehr.

Nach welchen Normen werden Druckversuche durchgeführt?

Dies sind die gängigsten ISO- und ASTM-Normen für Druckversuche:

  • ASTM D3574-17: Standard-Druckversuche für flexible zelluläre Materialien - Schaumstoffe, geklebte und geformte Urethanschaumstoffe
  • ASTM D695-15: Standard-Druckversuche für flexible, zellige Materialien
  • ASTM D3846-08 (2015): Scherfestigkeit von verstärkten Kunststoffen
  • ASTM D575-91 (2018): Druckversuch an Gummi: Methode A Gummieigenschaften unter Druck
  • ASTM F1306-21: Standard-Prüfverfahren für den Widerstand von flexiblen Barrierefolien und -laminaten gegen langsame Durchdringung
  • ISO 7886-1:2017: Sterile Injektionsspritzen für den einmaligen Gebrauch - Teil 1: Spritzen für den manuellen Gebrauch
  • ISO 844:2014: Harte Kunststoffe - Bestimmung der Druckeigenschaften

Es gibt weitere firmenspezifische Normen für Druckversuche, wie z. B. Boeing BSS 7260c und Airbus AITM 1-0010 Ausgabe 3, die ebenfalls häufig für Druckprüfungen in der Luftfahrtindustrie verwendet werden.

Beispiele für Druckversuche nach Material bzw. Branche

Eindrückhärte
u.a DIN 53579-1, ISO 2439, ASTM D 3574
Eindrückhärte an Formschäumen wie Fahrzeugsitzen, Matratzen etc. nach DIN 53579-1 und in der Werkstoffprüfung nach ISO 2439, ASTM D 3574.
zu Eindrückhärte
Druckversuch Hartschaum
ISO 844, ASTM D 1621, EN 826
Druckfestigkeit, maximale Druckverformung, Druckmodul beschreiben das kurzzeitige Verformungsverhalten unter Last.
zu Druckversuch Hartschaum
Stauchhärte
ISO 3386
Druckwiderstand, den ein definierter Probekörper unter festgelegten Umgebungsbedingungen einer definierten vollflächigen Stauchung entgegensetzt.
zu Stauchhärte
Durchstoßfestigkeit
EN 14477, ASTM F 1306
Die Durchstoßfestigkeit ist interessant, wenn Folien als Verpackungsmaterial z.B. für Lebensmittel oder für scharfkantige Teile verwendet werden. Sie wird beschrieben in den Normen EN 14477, ASTM F 1306.
zu Durchstoßfestigkeit
Anfangs-Ringsteifigkeit / Ringflexibilität Kunststoffrohre
ISO 9969, ASTM D2412, EN 1228, ISO 13968, ISO 13967
zu Anfangs-Ringsteifigkeit / Ringflexibilität Kunststoffrohre
Scherung in Lagenebene IPS
kann im Zug- oder Druckversuch unter ± 45° zur Faserrichtung erzeugt und gemessen werden.
zu Scherung in Lagenebene IPS
Ringstauchversuch RCT-Versuch Papier
ISO 12192, TAPPI T 822
Bestimmung des Stauchwiderstandes eines zum Ring geformten Streifens
zu Ringstauchversuch RCT-Versuch Papier
Kolben-Gleitkraft
ISO 7886-1; USP-Chapter 1382 und 382
Durch die ZwickRoell Prüfsoftware wird der Kolbenweg, die Losbrechkraft sowie die maximale und mittlere Gleitkraft aufgezeichnet und ausgewertet. Die ISO 7886-1 ist referenziert im USP (United States Pharmacopeia) Chapter 1382 und 382.
zu Kolben-Gleitkraft

Sind Sie bereit sich die ZwickRoell Prüfmaschinen für Druckversuche näher anzusehen?

  • Zur Durchführung der Prüfung wird eine Universalprüfmaschine (UPM) (auch als Druckprüfmaschine bezeichnet) verwendet, die mit einem Druckwerkzeug ausgestattet ist. Die Prüfwerkzeuge müssen zu den spezifischen Prüfkriterien der Anwendung, die Abmessungen der Probe sowie die zu erwartenden maximalen Prüfkräfte passen.
  • Leichtere Druckplatten werden für Druckprüfungen bis zu einer maximalen Belastung von 20 kN eingesetzt, schwerere Druckplatten sind für Prüfungen bis 250 kN bestens geeignet. ZwickRoell bietet verschiedene Arten von Druckplatten an, darunter runde und quadratische Druckplatten, sowie gerillte und glatte Druckplatten.

Druckprüfmaschinen

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Prüfwerkzeuge für Druckversuche

Druckversuche dienen der Ermittlung des Materialverhaltens unter gleichmäßig ansteigender Druckbelastung. Die Probe wird bis zum Bruch, bis zum Riss oder bis zu einem vorgegebenen Druckwert gestaucht.

Die verwendeten Werkzeuge für den Druckversuch stehen in direktem Kontakt mit den zu prüfenden Materialien. Daher müssen sie genau ausgerichtet und an die jeweiligen Anwendungen und Anforderungen angepasst sein. Für alle Arten von Prüfungen steht eine große Auswahl an Druckprüfwerkzeugen zur Verfügung. Dabei sind vor allem die Abmessungen der Proben und die zu erwartenden Maximalkräfte für die Prüfung als zwingende Informationen notwendig.  Ob Prüfstempel, Druckplatten oder Komplettdruckvorrichtung, sie können entsprechend den jeweiligen Anforderungen individuell an die spezifische Anwendung angepasst werden.

Prüfstempel für Weichschäume

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