Alle Werkstoffprüfungen können entweder als zerstörende oder als zerstörungsfreie Prüfung klassifiziert werden. Zerstörende Prüfungen üben Kraft auf eine Materialprobe aus, bis sie ausfällt oder bricht. Zerstörungsfreie Prüfungen üben Kraft auf die Werkstoffprobe aus, geben diese jedoch frei, bevor das Material dauerhaft beschädigt wird. Es gibt viele verschiedene Arten von Werkstoffprüfungen und die häufigsten werden unten erläutert.
Bei einem Zugversuch wird eine Zugkraft (Zugspannung) auf ein Material ausgeübt und die Reaktion der Probe auf die Belastung gemessen. Auf diese Weise wird im Zugversuch ermittelt, wie stark ein Material ist und wie stark es sich dehnen kann. Die am häufigsten gemessenen Zugeigenschaften sind Zugfestigkeit, Zugmodul, Dehnung und die Poissonzahl.
Druckprüfungen bestimmen das Verhalten von Werkstoffen unter Stauchbelastungen. Die am häufigsten gemessenen Druckeigenschaften sind Elastizitätsgrenze, Proportionalgrenze, Dehngrenze, Streckgrenze, und, für einige Werkstoffe, die Druckfestigkeit.
Biegeversuche messen das Verhalten von Werkstoffen unter einer einfachen Lasteinleitung. Aus diesem Grund werden häufig Biegeversuche verwendet, um die Reaktion von Werkstoffen auf realistische Belastungssituationen zu bewerten. Gemessene allgemeine Eigenschaften sind Biegefestigkeit, Biegemodul, Bruchmodul und maximale Biegespannung.
Die Torsionsprüfung bewertet die Eigenschaften von Werkstoffen oder Geräten unter Spannung aufgrund von Winkelverschiebung. Die häufigsten mechanischen Eigenschaften, die durch Torsionsprüfungen gemessen werden, sind Elastizitätsmodul bei Scherung, Scherfestigkeit unter Streckung, ultimative Scherfestigkeit, Bruchmodul bei Scherung und Duktilität.
Beim Ermüdungsversuch wird eine zyklische Belastung auf eine Probe angewendet, um zu verstehen, wie sie unter ähnlichen Bedingungen bei der tatsächlichen Verwendung funktioniert. Die Lasteinleitung kann entweder eine wiederholte Anwendung einer festen Last oder eine Simulation von Betriebslasten sein. Die Lasteinleitung kann millionenfach und bis zu mehreren Hundert Mal pro Sekunde wiederholt werden.
Schlagversuche sind Tests der Fähigkeit eines Objekts, einer hohen Belastung zu widerstehen. Ein Schlagversuch ist ein Test zur Bestimmung der beim Bruch eines Prüfstücks bei hoher Geschwindigkeit absorbierten Energie. Es wird häufig als ein Objekt angesehen, das mit einer relativ hohen Geschwindigkeit auf ein anderes Objekt trifft. Die beiden primären Formen des Schlagtests sind Fallgewichts- und Pendelschlagversuche.
Kunststoffe und thermoplastische Materialien sind temperaturempfindlich. Die HDT- und Vicat-Tests bestehen aus der Bestimmung der Temperatur, bei der sich eine belastete Probe verformt: Im HDT-Test wird die Probe gebeugt, während im Vicat-Test die Probe von einem Punkt durchdrungen wird.
Abschälprüfungen messen die mechanischen Eigenschaften einer Klebeverbindung. Bei Abschälprüfungen wird eine Zugkraft auf ein flexibles Substrat ausgeübt, das durch einen Klebstoff entweder an ein anderes flexibles Substrat oder ein starres Substrat gebunden ist. Häufige Ergebnisse einer Abschälprüfung sind die anfängliche Spitzenkraft, die durchschnittliche Kraft der Dichtung und die Abschälfestigkeit.
Rheologische Prüfungen messen die Verformung von Stoffen unter dem Einfluss von Belastungen, indem sie die interne Reaktion von Werkstoffen auf Kräfte analysieren. Die Eigenschaften des Polymerflusses sind bei allen Umwandlungs- und Produktionsprozessen entscheidend: Das Material wird zum Fließen gezwungen und die rheologischen Eigenschaften bestimmen die Verarbeitbarkeit.
Werkstoffprüfmaschinen / Materialprüfungmaschinen
| Komponenten einer Materialprüfmaschine |
| Testrahmen Die Testrahmen verfügen über robuste, präzise Führungssäulen, die ein minimales Biegen der Probe unter Belastung gewährleisten. Hochwertige Testrahmen verfügen über vorgespannte Lager, Präzisions-Kugelschrauben, eine extra dicke Traverse und einen Sockelträger sowie Antriebsriemen mit geringer Dehnung, die eine hervorragende Leistung und Langlebigkeit gewährleisten. Sie werden von wartungsfreien, bürstenlosen Wechselstrom-Servomotoren und einem Doppelriemensystem angetrieben, um eine synchrone Bewegung der Kugelgewindetriebe zu ermöglichen, wodurch eine Neigung des Querkopfs vermieden und die Ausrichtung des Systems erleichtert wird. |
| Test-Software Alle Testsysteme benötigen Software, um die Maschine zu bedienen und Ergebnisdaten zu erfassen und zu interpretieren. Moderne Software sollte die Datensicherheit priorisieren und eine benutzerfreundliche Oberfläche und intuitive Workflows bieten. |
| Wägezelle Eine Wägezelle ist ein Wandler, der Kraft in ein elektrisches Signal umwandelt, das gemessen werden kann. Wägezellen müssen regelmäßig kalibriert werden, um ihre Genauigkeit zu gewährleisten. Sie sollten über eine Vielzahl von Messungen hochpräzise sein, mit hoher Steifigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Versatzlasten. |
| Spannzeuge und Vorrichtungen Es stehen eine Vielzahl von Spannzeugen und Vorrichtungen zur Verfügung, um die große Bandbreite an verschiedenen Werkstoffarten und Proben zu sichern, die mit diesen Maschinen getestet werden. Diese Vorrichtungen reichen von Zugspannzeugen über Druckplatten, Abschäl- und Flex-Vorrichtungen bis hin zu kundenspezifischen Vorrichtungen zum Testen biomedizinischer und elektronischer Komponenten und vielen anderen. |
Wichtige Materialien
Kunststoffe werden für eine unbegrenzte Anzahl von Anwendungen verwendet, von Verpackungen bis hin zu Biomedizin-, Automobil- und Elektronikanwendungen. Die während der Tests bewerteten Haupteigenschaften sind Zugfestigkeit, Streckgrenze, Modul und Dehnung. Zu den wichtigsten Prüfstandards für Kunststoffe gehören ASTM D638, ASTM D790, ISO 8295, ISO 527 und The Definitive Guide to ISO 178 Flexure Testing for Plastics.
Metalle werden häufig in der Automobil- und Bauindustrie eingesetzt. Zu den wichtigsten Messungen für Metalle gehören r-Wert, n-Wert, Modul, Zugfestigkeit, Dehnung, Stauchgrenze sowie die obere und untere Streckgrenze. Zu den wichtigsten Prüfstandards für Metalle gehören ASTM E8, ASTM A370 und ISO 6892.
Verbundwerkstoffe sind komplexe Materialien aus Polymeren, die mit einer Faser wie Glas, Aramid oder Kohlenstoff verstärkt sind. Sie werden intensiv in Anwendungen wie Luft- und Raumfahrt und Windenergie eingesetzt, die hochfeste, leichte Materialien erfordern. Zu den wichtigsten Prüfstandards für Verbundwerkstoffe gehören ASTM D3039 und ISO 527-4. Wichtige Messungen umfassen Zugfestigkeit, Scherfestigkeit, Streckgrenze und Bruchzähigkeit.
Elastomere sind hochdehnbare Materialien wie Naturkautschuk, Silikon und Polyurethane, die zur Herstellung von Reifen, medizinischen Geräten, Dichtmitteln und vielen anderen Produkten verwendet werden. Die Zugfestigkeit, die Gesamtdehnung und die Zugspannung an einer bestimmten Stelle sind wichtige Eigenschaften. Zu den wichtigsten Prüfstandards gehören ASTM D412, ASTM D642 und ISO 34.
Als weltweit führender Hersteller von Prüfgeräten für die Werkstoff- und Strukturprüfmärkte umfasst die Produktlinie von Instron Systeme für nahezu jede Form mechanischer Prüfungen. Unser großes Produktportfolio ermöglicht es Technikern, Werkstoffe von biologischem Gewebe bis hin zu fortschrittlichen hochfesten Legierungen mithilfe einer Vielzahl von Tests wie Druck-, Zyklus-, Ermüdungs-, Schlag-, Mehrachsen-, Rheologie-, Zug- und Torsionsprüfungen zu prüfen.
Zu den Universalprüfsystemen gehören elektromechanische Serien und industrielle Serien zur Durchführung statischer Tests, einschließlich Zug- und Druckanwendungen.
Dynamische Testsysteme werden zur Durchführung von Ermüdungstests (Frakturmechanik, biaxial, multiaxial, hohen Dehnungsrate und thermomechanische Ermüdung) verwendet.
Beschleunigungsschlittensysteme werden zur Bewertung von Fahrzeugsicherheitssystemen und -teilen sowie zur Untersuchung von Strukturen bei Unfällen verwendet.
Steigende Anforderungen an Komfort und Zuverlässigkeit von Fahrzeugen erfordern Funktions- und Lebensdauerprüfungen von Bauteilen oder Komplettsystemen, um Gefahren für Mensch und Umwelt oder Schäden im wirtschaftlichen Bereich zu vermeiden.
Schlagfestigkeit ist eine der wichtigsten Eigenschaften, die Komponentendesigner berücksichtigen müssen. Die Schlagfestigkeit ist ein kritisches Maß für die Lebensdauer und beinhaltet das schwierige Problem der Produktsicherheit und Produkthaftung.
Automatisierte Prüfsysteme ermöglichen eine neue Dimension der Prüfungsproduktivität, verbessern die Sicherheit, reduzieren die Variabilität, sparen Zeit und erhöhen den Durchsatz. Die Optionen sind auf Ihre Prüfvorgänge und Durchsatzanforderungen zugeschnitten.
Die CEAST Rheology Systeme von Instron werden zur Messung der rheologischen Eigenschaften von Thermoplasten verwendet, um das Verhalten des Polymerschmelzflusses unter den Prozessbedingungen zu charakterisieren.
Mit HDT- und Vicat-Prüfsystemen wird das Verhalten von Kunststoffmaterialien bei hohen Temperaturen charakterisiert, indem die Wärmeformbeständigkeitstemperatur (HDT) und die Vicat-Erweichungstemperatur gemessen werden.
Die Torsionsprüfgeräte von Instron mit geringer und mittlerer Kapazität bieten eine zuverlässige Mehrfachdrehfähigkeit. Diese Systeme sind mit Kapazitäten von 22 Nm bis 5.650 Nm erhältlich und eignen sich ideal für viele Anwendungen.
Die Implementierung eines Werkstoffprüfungsprogramms ist ein komplexer Prozess, der erhebliche und dauerhafte Auswirkungen auf Ihr Unternehmen haben kann. Bei der Bewertung potenzieller Anbieter ist es wichtig, nicht nur die Prüfgeräte selbst zu berücksichtigen, sondern auch die Fachkenntnis in Bezug auf Ihre spezielle Anwendung sowie die Zugänglichkeit und Reaktionsfähigkeit der Serviceabteilungen. Außerdem sollten Anbieter darauf vorbereitet sein, langfristig mit Ihnen zusammenzuarbeiten, auch wenn sich die Anforderungen an Ihre Werkstoffprüfungen im Laufe der Zeit ändern. Instron ist seit 1946 ein führender Anbieter von Werkstoffprüfungssystemen. Unsere Systeme werden von Industrieexperten entwickelt, die mit den Trends bei Prüfstandards und neuen Technologien vertraut sind. Unsere weltweit installierten Systeme werden von einem globalen Netzwerk von qualifizierten und erfahrenen Servicetechnikern unterstützt. Dieser umfassende Ansatz ermöglicht es uns, jedes System von Instron mit einem unübertroffenen Maß an Branchen- und Anwendungskompetenz zu unterstützen, um es während seiner gesamten Nutzungsdauer zu begleiten.
