ASTM E345 & DIN 50154 – Trektest op metaalfolie

DIN 50154 werd oorspronkelijk ontwikkeld voor aluminiumfolie gebruikt in de verpakkingsindustrie. Deze sector blijft ook vandaag belangrijk, aangezien verpakkingsfolie een consistente kwaliteit, hoge ductiliteit en mechanische stabiliteit vereist.
De norm wordt nu echter ook gebruikt in combinatie met ASTM E345 in een breder toepassingsgebied voor alle technische metaalfilms, van aluminium en koper tot titanium en lithium. Zo worden trektests volgens deze normen niet enkel relevant voor traditionele toepassingen, maar ook voor sleuteltechnologie in elektromobiliteit en waterstof:

• Verpakkingsindustrie: Aluminiumfolie voor voeding en farmaceutische verpakking
• Onderzoek naar en productie van batterijen: Lithium-ion batterijen maken gebruik van extreem dunne metaalfolie - koperfolie aan de anodezijde (ongeveer 4,5-12 µm) en aluminiumfolie aan de kathodezijde (ongeveer 8-20 µm). Ze dienen als stroomcollectoren en dragermateriaal voor de actieve lagen in lithium-ion batterijen. De trektest verzekert dat de materialen bestand zijn tegen de belasting van het productieproces en de gebruiksbelasting van de batterij. Ook gecoate elektroden kunnen getest worden volgens bepaalde normen.
  Meer informatie over het testen van batterijen
• Waterstof en groene energietechnologie: Titaniumfolie in bipolaire platen voor brandstofcellen - de treksterkte is de sleutelfactor voor het bepalen van de levensduur en veiligheid van deze componenten.
  Meer over het testen van brandstofcellen
• Tests voor de automobielsector: Testen van vinnen in autoradiatoren, waar dunne films en strips betrouwbaar bestand moeten zijn tegen mechanische belasting.

Op Europees niveau wordt momenteel gewerkt aan de verdere normering (CEN, EN) voor het aanpassen van testmethoden aan nieuwe materialen en toekomstige toepassingen. Door actieve deelname aan de ontwikkeling van normen, in het bijzonder voor het testen van batterijmaterialen en brandstofcellen, verzekert ZwickRoell dat de testoplossingen blijven voldoen aan alle toekomstige vereisten.

De dunne metaalfolie is gevoelig en stelt daarom hogere eisen aan de testuitrusting. Dit begint bij het voorbereiden van de samples, het inklemmen en het testen:

• Testmachine: Door de lage testkrachten die optreden bij het testen van folie, is de enkelkoloms zwickiLine voor testkrachten tot 1kN ideaal. Dankzij de uiterst nauwkeurige kalibratie van onze krachtcellen, kunnen ook bestaande testmachines met hogere capaciteiten gebruikt worden, volledig conform aan de normen zoals ISO 7500-1 of ASTM E4 (klasse 1 of beter).
• Samplevoorbereiding: Dunne metalen folie is zeer gevoelig aan knikken, kerven en deuken. Voor een schone en kerfvrije samplevoorbereiding, beveelt ZwickRoell onder andere het gebruik aan van de foliestripsnijder, die zorgt voor optimale en reproduceerbare snijkanten en afmetingen in een enkele snijbeweging.
• Manipulatie en inbrengen van het sample: Om de invloed van de operator en schade aan het sample te beperken, en een verticale uitlijning te verzekeren, kan de makkelijke invoerhulp de bediener helpen om het sample precies en spanningsvrij in te brengen. Dit is in het bijzonder nuttig voor samples met een dikte kleiner dan 0,1 mm. Een uitlijnplaat verzekert de correcte positie vooraleer het sample ingebracht wordt in de houder met behulp van een geleiding.
• Inklemmen van het sample en krachtinleiding: Stevige klemming zonder schade en glijden van gevoelige film is mogelijk, bijvoorbeeld met persluchtklemmen en met rubber beklede klemvlakken die zorgen voor een constante sluitdruk. We leveren een breed gamma klemvlakken en sampleklemmen zodat we voor elke toepassing een perfecte opstelling kunnen aanbieden.
  De automatische nulkrachtsturing via de testXpert software beschermt het sample tegen ongewenste voorlast tijdens het inklemmen. Slippen of plastische vervorming van het sample in de klemmen zou leiden tot foute waarden voor de rek bij breuk.
• Rekmeting: Als, naast de treksterkte R_m en de rek bij breuk A₅₀ of A₁₀₀ ook de rekgrens R_p0,2 bepaald moet worden, dan moet de rek gemeten worden met een extensometer. Voor uiterst precieze resultaten en voor uitdagende metingen van de elasticiteitsmodulus bevelen we de videoXtens biax video extensometer aan, contactloos en zonder markering van het sample. Naast de tijdsbesparing dankzij het wegvallen van het markeren van de samples, bieden contactloze extensometers duidelijke voordelen ten opzichte van clip-on extensometers of toestellen met meetvoelers, aangezien er geen schade kan optreden aan de dunne samples door de meskanten of meeneemkracht.
• Uitvoeren van de test: De normen ASTM E345 en DIN 50154 werden afgeleid van de trektest op metaal volgens de normen ASTM E8 en ISO 6892-1 en aangepast voor het testen van dunne folie. Voor het uitvoeren van de test, testparameters en karakteristieke waarden wordt verwezen naar deze normen.
• Data-acquisitie en evaluatie: De testXpert testsoftware begeleidt de gebruiker doorheen het volledige testverloop volgens de normen. Standaard testprogramma’s bevatten de relevante normvereisten van ASTM E345 en DIN 50154. De integratie van de videoXtens extensometer maakt ook 2D DIC analyse mogelijk: Er kunnen virtuele meetlengten ingesteld worden, de kwaliteit van de uitlijning kan gecontroleerd worden en inhomogeniteiten kunnen gekwantificeerd worden - zonder bijkomende hardware.