Probenhalter und Prüfwerkzeuge für die Materialprüfung

Beim pneumatischen Probenhalter steht das schnelle, reproduzierbare und vor allem parallele Klemmen im Vordergrund. Die volle Schließkraft steht von Anfang an zur Verfügung, sodass die stillstehenden Backen die Prüfgeschwindigkeit direkt auf die Probe übertragen. Bei Pneumatik-Probenhaltern aus der Körper über Keil Reihe bleibt die Position der Backen, beim Klemmen der Probe, in Prüfrichtung konstant. Die Einspannlänge ist somit unabhängig von der Probendicke.

Für die Verwendung in der Temperierkammer werden einfach Verlängerungen eingesetzt. Der Pneumatikzylinder sitzt dadurch außerhalb der Kammer.

Vorteile des Körper über Keil Pneumatik-Probenhalters:

• Egal ob Sie empfindliche Proben oder kurze Klemmlängen haben, diese symmetrisch aufgebauten Probenhalter garantieren ein optimales Klemmen.
• Die Spannlänge zur Ermittlung der exakten nominellen Dehnung, ist unabhängig vom Probendurchmesser. Die Einrichtzeit wird minimiert.
• Das geringe Gewicht und die kompakte Bauweise erleichtern das Handling, sorgen für kurze Aufheiz- und Abkühlzeiten in der Temperierkammer und ermöglichen große Verfahrwege.
• Absolut sicherer Halt bei leicht rutschenden Proben bereits ab Prüfungsbeginn.

Hydraulik-Probenhalter werden vor allem dann eingesetzt, wenn Prüfkräfte ab 50 kN und dazu hohe Spannkräfte benötigt werden (Fmax von 10 kN bis 2.000 kN möglich). Der Anpressdruck ist exakt reproduzierbar. 

Funktionsprinzip des Hydraulik-Probenhalters

Am Hydraulik-Aggregat wird der Öldruck entsprechend dem benötigten Schließdruck des Probenhalters eingestellt. Die Steuereinheit regelt den Schließ- und Öffnungsvorgang getrennt für den oberen und den unteren Probenhalter.

Beim Universal-Hydraulik-Aggregat ist der Schließvorgang außerdem in eine Schließ- und eine Spannphase aufgeteilt. In der Schließphase wird zunächst die Probe am oberen Ende aus Sicherheitsgründen gehalten. In der Spannphase wird dann die volle Spannkraft aufgebracht, die sich in ihrer Höhe nach der zu erwartenden Zugkraft richtet.

Doppelseitig wirkende Zylinder
Alle Hydraulik-Probenhalter sind mit doppelseitig wirkenden Zylindern ausgestattet. Das heißt, dass auch das Öffnen des Probenhalters nicht mittels Federrückstellung, sondern hydraulisch erfolgt. Der Schließ- und Öffnungsdruck kann jeweils eingestellt werden.

Gegenüber einseitig wirkenden Zylindern, bei denen das Öffnen über Federrrückstellung erfolgt, haben doppelseitig wirkende Zylinder den Vorteil, dass die Probenhalter immer sicher öffnen. Dies gilt auch, wenn sich die Probe verkantet oder verklemmt. Außerdem muss nicht der gesamte Öffnungshub durchlaufen werden, da der Öffnungsvorgang mit der Stopp-Taste an beliebiger Stelle unterbrochen werden kann. Der Öffnungshub kann je nach Dicke eingestellt werden. Gerade bei dünnen Proben kann so Prüfzeit eingespart und die Quetschgefahr reduziert werden

Einseitig schließende Hydraulik-Probenhalter können sowohl zum symmetrischen als auch zum asymmetrischen Klemmen von Proben verwendet werden (zum Beispiel für Scherzugversuche). Die Dickeneinstellung der Probe erfolgt mittels Spindeleinheit.

Bei den einseitig schließenden Hydraulik-Probenhaltern gibt es auch eine Ausführung mit Tandemzylinder für die homogene Krafteinleitung in die Probe (besonders geeignet für die Prüfung von Gewebe, Textilien und Geotextilien).

Vorteile und Merkmale einseitig schließender Hydraulik-Probenhalter

• Hydraulik-Probenhalter besitzen eine exzentrische Kolbenform mit großem Kolbenhub. Dadurch wird eine extrem tiefe Lage der Klemmflächen sowie eine große Öffnungsweite erzielt.
• Durch die Ausrichtung von Backen, Probenhalter und Kolben können auch kurze Proben eingelegt werden.
• Ein optimiertes Klemmen empfindlicher Materialien wird durch eine definierte Kraftaufbringung gewährleistet.
• Der Anpressdruck ist exakt reproduzierbar.
• Die Probenhalter können in drei unterschiedlichen Winkelstellungen (0°, 45° und 90°) zum Prüfsystem eingebaut werden.
• In den unteren Teil des Grundkörpers eingearbeitete Nuten dienen als Aufnahme für das Schiebersystem. Dieses ermöglicht die Adaption kleiner Kraftaufnehmer, Probenhalter, Prüfwerkzeuge und Vorrichtungen (Ausnahme: Hydraulik- Probenhalter Typ 8392, Fmax 10 kN).
• Prismenbacken (Backen mit V-Nut) sind durch Verdrehen zweifach nutzbar: Für Rund- und Flachproben oder für Rundproben mit unterschiedlichen Durchmesser-Bereichen (bei Backen mit kreuzweise angeordneten V-Nuten).
• Öffnen und Schließen des oberen und unteren Probenhalters kann einzeln oder gemeinsam mittels Fernbedienung oder über PC erfolgen.
• Ein fester Halt der Probe wird durch ein individuell einstellbares Verhältnis zwischen Spann- und Zugkraft gewährleistet (bei maximaler Zugkraft ca. 2-fache Spannkraft erforderlich).
• Hydraulik-Probenhalter bieten durch ihr Bauprinzip eine optimale Probenzuführung.
• Bei manueller Probenzuführung gewährleistet ein verstellbarer, skalierter Anschlag eine exakte vertikale Probeneinspannung.
• Zur leichteren Probenzentrierung kann ein Probenanschlag verwendet werden.
• Aus Sicherheitsgründen kann eine Probenzange zum Einführen der Proben verwendet werden.
   

Beidseitig schließende Hydraulik-Probenhalter schließen immer symmetrisch zur Zugachse. Dadurch wird die Probe exakt axial geklemmt. Die Dickeneinstellung entfällt.

• Durch die konstante Spannkraft werden wiederholbare Prüfergebnisse erzielt.
• Durch das optimale Zusammenspiel von Hydraulikaggregat, Elektronik und Prüfsoftware werden sichere Prüfergebnisse garantiert. Beim Spannvorgang verhindert die Kraft-Null Regelung unerwünschte Kräfte auf die Probe.
• Sparen Sie Zeit indem Sie kleine Probenhalter und Prüfwerkzeuge schnell und einfach über Schiebersystem an große Probenhalter adaptieren. Durch die präzise Ausrichtung werden sichere Prüfergebnisse gewährleistet.
• Das symmetrische Schließen der Backen spart Einrichtzeit bei wechselnden Probendicken und gewährleistet, dass die Probe exakt in der Prüfachse gespannt wird.
• Durch die spezielle Konstruktion des Probenhalters können auch kurze Proben geklemmt werden.
• Schnelles und einfaches Einlegen und Spannen der Probe durch die ergonomische und offene Bauform
• Präzise Prüfergebnisse werden durch den einstellbaren Probenanschlag auch bei hohem Probendurchsatz erreicht.

Der Körper über Keil Hydraulik-Probenhalter ist beidseitig schließend und wird zum symmetrischen Spannen verwendet. Die zwangsgeführten Backen klemmen die Probe reproduzierbar. Durch den symmetrischen Aufbau und die hohe Steifigkeit des Grundkörpers ist der Probenhalter optimal für Prüfungen geeignet, bei denen hohe Anforderungen an die Ausrichtung der Probe zur Prüfachse gestellt werden.

Die Probenhalter sind symmetrisch schließende Keil-Probenhalter, die mittels Hydraulik geschlossen und geöffnet werden. Dabei wird über die Hydraulik nur das äußere Gehäuse vertikal bewegt. Durch die Bewegung des Gehäuses werden die Backen (Keile) in horizontaler Ebene parallel zueinander verschoben.

Vorteile der Körper über Keil Hydraulik-Probenhalter

• Durch die konstante Spannkraft werden wiederholbare Prüfergebnisse erzielt.
• Durch das optimale Zusammenspiel von Hydraulikaggregat, Elektronik und Prüfsoftware werden sichere Prüfergebnisse garantiert. Beim Spannvorgang verhindert die Kraft-Null Regelung unerwünschte Kräfte auf die Probe.
• Der Probenhalter ist durch die symmetrische Bauweise für alignmentkritische Anwendungen wie z.B. für querzugempfindliche Proben geeignet.
• Durch die parallelspannende Wirkweise (keine Differenzbewegung der Backen) wird die Prüfgeschwindigkeit direkt auf die Probe übertragen.
• Schnelles und einfaches Einlegen und Spannen der Probe durch die ergonomische und offene Bauform
• Präzise Prüfergebnisse werden durch den einstellbaren Probenanschlag auch bei hohem Probendurchsatz erreicht.
• Bei der Prüfung von z.B. Composite Proben bietet der Probenhalter Vorteile durch die leichte Reinigung.
• Die Körper über Keil Hydraulik-Probenhalter sind auch für servohydraulische Prüfmaschinen geeignet und zeichnen sich durch einen hohen Bedienkomfort aus. Sie werden bei servohydraulischen Prüfmaschinen an die vorhandene Druckölversorgung angeschlossen. Beim Einsatz in statischen Materialprüfmaschinen wird ein Kleinaggregat benötigt.

Keilschraub-Probenhalter kombinieren die mechanischen Eigenschaften des Schraub- und des Keil-Probenhalters. Die Dickeneinstellung und die Erzeugung der Vorspannkraft erfolgen durch Verschraubung. Damit kann ein Rutschen der Probe zu Beginn der Prüfung vermieden werden.

Merkmale der Keilschraub-Probenhalter:

• Die Hauptspannkraft wird durch Keilwirkung erzielt
• Die Spannkraft ist proportional zur aktuellen Zugkraft (selbstspannend), wodurch ein sicheres Spannen unterschiedlichster Materialien gewährleistet wird
• Durch eine große Einspannlänge wird die Flächenpressung gering gehalten und Klemmbrüche werden vermieden
• Ohne Ausbau des Probenhalters können bei den großen Probenhaltern (ab Fmax 50 kN) kleine Kraftaufnehmer, Probenhalter, Werkzeuge und Prüfvorrichtungen zeitsparend über die optionale
  Aufnahmeeinheit adaptiert werden
• Einfaches Wechseln der Backeneinsätze ohne Werkzeug
• Keilschraub-Probenhalter ab Fmax 50 kN können optional mit einem Pneumatikmotor betrieben werden. Das Öffnen und Schließen bei diesen Probenhaltern erfolgt durch einen Pneumatikmotor, die Betätigungseinheit dazu befindet sich direkt am Probenhalter
• Geringe Bauhöhe
• Pneumatikmotor, die Betätigungseinheit dazu befindet sich direkt am Probenhalter
• Dehngeschwindigkeitsregelung nach den Normen DIN EN ISO 6892-1:2009 und ASTM E8 – 09

Highlight: Abschaltbare Synchronisation

Durch die abschaltbare Synchronisation können die Keilschraub-Probenhalter (ab Fmax 10 kN) symmetrisch und asymmetrisch spannen. Die Asymmetrie ist einfach einzustellen und bleibt auch bei erneutem Einspannen sicher erhalten. Dadurch ist auch bei asymmetrischen Proben eine Einhandbedienung links oder rechts möglich und die Verbindungsstelle der Probe befindet sich immer in der Prüfachse.

Der Zangen-Probenhalter ist ein beidseitig schließender Probenhalter. Öffnen und Schließen erfolgt mittels Klemmhebel. Die vorgespannte Feder hält den Probenhalter zum Einlegen der Probe geöffnet. Beim geschlossenen Probenhalter erzeugt die vorgespannte Feder die erforderliche Klemmkraft. Die Spannkraft wird bei zunehmender Zugkraft durch das Scherenprinzip propotional erhöht. Somit ist ein automatisches Nachspannen bei schwindenden Proben gewährleistet.

Zangen-Probenhalter werden vor allem zur Prüfung von hochdehnbaren Kunststoffen und Elastomeren eingesetzt. Das Scherenprinzip bewirkt einen starken Anstieg der Klemmkraft während der Prüfung.

Merkmale & Vorteile von Zangen-Probenhaltern:

• Die Spannkraft ist proportional zur Zugkraft (selbstspannend)
• Durch die seitliche Beweglichkeit der Zangenprobenhalter werden die Proben immer zentrisch zur Zugachse belastet
• Schnelles und einfaches Einlegen und Spannen der Probe durch die ergonomische und offene Bauform
• Aufgrund der hohen Temperaturbeständigkeit und der geringen Bauhöhe sind die Zangen-Probenhalter sehr gut für den Einsatz in Temperierkammern geeignet. Sie lassen sich dort leicht bedienen und erreichen durch ihre geringe Masse schnell die Prüftemperatur

Gelenk-Probenhalter sind selbst klemmende Probenhalter. Das Klemmen erfolgt durch die Wirkung des Gelenkhebels. Durch Anheben des Gelenkhebels wird die Probe eingelegt. Dabei kann die Probe wahlweise um den Gelenkhebel herumgelegt oder auch ohne Umlenkung eingespannt werden. Gelenk-Probenhalter eignen sich vor allem für Kunststoffe und das in fast jeder Temperaturumgebung.  

Merkmale der Gelenk-Probenhalter:

• Aufgrund der geringen Bauhöhe und einem Temperaturbereich von -15 ... +80 °C ist der Probenhalter auch für den Einsatz in Temperierkammern geeignet
• Die Ausführung gewährleistet einfaches und schnelles Klemmen der Probe

Bei den Probenhaltern mit Umlenkung wird eine Kraftabbaukurve verwendet. Die Kraft in der Probe wird im Verlauf der Kraftabbaukurve reduziert. Dadurch können die erforderlichen Spannkräfte in der Endklemmung  verringert werden. Die maximale Prüflast variiert von 500 N bis 20 kN

Vorteile der Probenhalter mit Umlenkung:

• Bei pneumatischer Endklemmung bleibt die Spannkraft konstant und erlaubt einen hohen Probendurchsatz
• Automatische Zentrierung der Probe durch Führungsrille in der Kraftabbaukurve
• Durch die symmetrische Gewichtsverteilung befindet sich der Schwerpunkt der Probenhalter nahe der Zugachse
• Es werden über die Probenhalter keine Querkräfte auf den Kraftaufnehmer übertragen.

Der Doppel-Umlenk-Probenhalter kann zum Klemmen von fadenförmigen, hochdehnbare Zugproben verwendet werden. Bei diesem Umlenkprinzip entsteht ein Kraftgefälle in zwei Stufen, welches den Bruch der Probe in der Messlänge ohne Klemmbrüche entstehen lässt. Nach dem Umlenken des Doppelfadens wird ein Vorspanngewicht (nicht im Lieferumfang enthalten) angehängt. Alle drei Rollen sind in dieser Phase beweglich, um die Längenänderung, die durch das Anhängen des Vorspanngewichtes entsteht, auszugleichen. Die Abstimmung der drei Längen wird dabei dem zu prüfenden Werkstoff angepasst. Schließlich wird der Doppelfaden im ebenfalls höhenverstellbaren Probenhalter eingespannt.

Nach dem Schließen des Probenhalters erfolgt die Arretierung der Umlenkrollen. Dadurch entstehen zwischen den Rollen und der Probe Reibungskräfte, welche die Zugkraft schonend vor der Endklemmung (Probenhalter) abbauen. Dadurch wird die Probe sicher gehalten und Klemmbrüche vermieden. Zum Klemmen des Doppelfadens wird ein Probenhalter mit konstanter Schließkraft eingesetzt, da die zu prüfenden Werkstoffe häufig zwischen den Klemmflächen herausrutschen.

Der Doppel Umlenk-Probenhalter wird hauptsächlich für Werkstoffe wie Gummifäden und Elastofasern verwendet

Vorteile des Doppel Umlenk-Probenhalters:

• Das Umschlingen der Probe um die Kraftabbaurollen sorgt für sanftes Spannen ohne Klemmbrüche
• Der Probenhalter gewährleistet exakte Dehnungsmessungen an hochdehnbaren Fäden
• Das Vermeiden von Klemmbrüchen ermöglicht zeitsparendes Prüfen

Der Walzen-Probenhalter wird zum Prüfen von streifenförmigen Zugproben verwendet. Die Spannkraft wird mittels Selbstklemmung durch das mehrfache Umschlingen der Probe und das Aufbringen der Zugkraft erzeugt. Für eine exakte Dehnungsmessung optische Extensometer verwendet. 

Vorteile der Walzen-Probehalter

• Die Probenhalter sind mit einem maximalen Kraftmessbereich von 2,5 kN bis 250 kN erhältlich
• Durch die ergonomische Bauform lässt sich die Probe schnell und einfach in den von vorne frei zugänglichen Spannraum (max. Klemmbreite: 220 mm) einlegen
• Der Probenhalter ist für klemmempfindliche Proben geeignet
• Sie sind für Prüfungen in Temperierkammern geeignet (Temperaturbereich: -70 ... +250 °C
• Durch die geringe Bauhöhe des Probenhalters können Proben mit einer großen Dehnung geprüft werden

Formschlüssige Kraftübertragung über Schulter-, Schrauben oder Gewindekopf. Die Probe wird mit der entsprechenden Probenaufnahme in den von vorne frei zugänglichen Probenhalter eingeschoben und zentriert sich in der Zugachse von selbst. Die Probenhalter sind mit Fmax 50 kN, 250 kN, 600 kN und 1200 kN erhältlich. Es können Prüfungen an Stahl, Nichteisenmetallen und Kunststoffen nach den Normen DIN 50125, DIN EN ISO 6892-1, DIN EN ISO 4762, ISO 4017, DIN 6912, DIN EN ISO 898, ASTM E8 u.a. durchgeführt werden. 

Ein absolut symmetrischer Kraftfluss wird durch verschiedene konstruktive Details gewährleistet:

• Die Verspannmöglichkeit der Probenaufnahmen sichert die Probe. Rückschläge der Probenaufnahme bei Probenbruch werden minimiert.
• Alle Probenaufnahmen umschließen die Probe vollständig. Um die geteilten Probenaufnahmen für Schulterkopfproben wird eine Abstützhülse gelegt, die ein Aufspreizen der Probenaufnahmen verhindert.
• Symmetrische Auflageflächen im Probenhalter: Die Probenaufnahmen liegen auf zwei symmetrischen Auflageflächen im Probenhalter.
• Die geringe Bauhöhe spart Platz im Prüfraum
• Rein mechanische Lösung: Sie benötigen weder eine Pneumatik- Steuereinheit noch ein Hydraulikaggregat.

Der Probenhalter ist für die Prüfung von Ringproben aus Elastomeren gemäß DIN 53 504, Normring 1 & 2, geeignet. Der Probenhalter verfügt über horizontal gelagerte Rollen. Über ein Federband wird eine selbstständige Drehbewegung erzeugt. Diese Drehbewegung ermöglicht eine formschlüssige Kraftübertragung. Bei Überschreiten des maximal erlaubten Verfahrwegs rastet das Federband aus.

Vorteile der Probenhalter für Ringproben

• Die Rollen drehen sich während der Prüfung selbständig durch Zahnriemen oder durch ein Rollfederband und Spiral-Triebfeder
• Einfaches Einlegen der Probe auf die frei zugänglichen Rollen (bis max. 80 mm Probenbreite)
• Schutzeinrichtung gegen die abspringenden Probenreste erhältlich
• Fmax: 2,5 kN
• Temperaturbereich: -40 ... +150 °C
• Die frei zugänglichen Rollen sorgen für ein einfaches Einlegen der Probe

Der Probenhalter für Zugfedern ist in zwei Ausführungen erhältlich, Typ I mit Fmax 50 N für feine Federdrähte und Typ II mit Fmax 10 kN. Die Kraftübertragung erfolgt über horizontale Einhängebolzen, die in verschiedenen Durchmessern erhältlich sind (für einen maximalen Federdraht-Durchmesser von bis zu 6 mm).  

Vorteile der Probenhalter für Zugfedern

• Einfaches Einhängen der Probe auf die von vorne frei zugänglichen Einhängebolzen
• Geeignet für Temperaturumgebungen von - 70 ... + 250 C°