Was ist Torsionsprüfung?

Die Torsionsprüfung ist eine Art mechanischer Prüfung, die die Eigenschaften von Materialien oder Geräten unter Spannung aufgrund von Verdrehung bewerten. Torsionsprüfungen lassen sich in zwei Kategorien unterteilen: Prüfung von Rohmaterialien wie Metalldrähte oder Kunststoffschläuche zur Bestimmung von Eigenschaften wie Scherstärke und Modul oder Funktionsprüfung von fertigen Produkten, die Drehkräften unterzogen werden, wie Schrauben, pharmazeutische Flaschen und ummantelte Kabel. Die meisten herkömmlichen mechanischen Eigenschaften, die durch Torsionsprüfung gemessen werden:

Gründe für eine Torsionsprüfung.

Viele Produkte und Komponenten werden beim Betrieb Torsionskräften ausgesetzt. Eine Torsionsprüfung wird erforderlich, wenn die in diesen Produkten verwendeten Materialien geändert oder aktualisiert werden sollen. Beispiel: Das in Fahrzeug-Antriebssträngen verwendete Metall wird im Gebrauch einer komplexen kombinierten Last unterzogen, wobei Torsion die Hauptkomponente ist. Ein Ingenieur, der ein Fahrzeug mit besserem Kraftstoffverbrauch entwickeln möchte, kann die Materialien des Antriebsstrangs ändern, um das Fahrzeuggewicht zu verringern. Torsionsprüfungen können dabei helfen, das entsprechende Material zu finden, das die erforderliche Torsionsfestigkeit aufweist und dem Ziel der Gewichtverringerung zuträgt.

Viele fertige Produkte werden auch bei ihrem Betrieb Torsionskräften ausgesetzt. Produkte wie biomedizinische Schläuche, Schalter und Befestigungen sind nur einige Geräte, die beim alltäglichen Gebrauch Torsionsspannungen ausgesetzt werden. Durch das Prüfen ihrer Produkte auf Torsion können die Hersteller reelle Arbeitsbedingungen simulieren, Produktqualität und Designs überprüfen und sicherstellen, dass die ordnungsgemäßen Herstellungstechniken verwendet werden.

Torsionsprüfung

Arten von Torsionsprüfungen

Torsionsprüfungen können durchgeführt werden, indem entweder nur eine Drehbewegung oder axiale (Zugfestigkeit oder Kompression) und Torsionskräfte angewendet werden. Arten von Torsionsprüfung variieren von einem Produkt zum nächsten, lassen sich jedoch gewöhnlich unter Ausfalltest, Proof-Test oder Produktbetriebs-Test einordnen.

  • Nur Torsion: Anlegen nur von Torsionslasten auf die Prüfprobe.
  • Axialtorsion: Anwenden von axialen (Zugfestigkeit oder Kompression) und Torsionskräften auf die Prüfprobe.
  • Ausfallprüfen: Verdrehen des Produkts, der Komponente oder der Probe bis zum Versagen. Versagen lässt sich definieren als entweder ein physischer Bruch oder ein Knick/Defekt in der Probe.
  • Proof-Testen: Anlegen einer Torsionslast und Halten dieser Drehkraftlast für einen festgelegten Zeitraum.
  • Betriebsprüfung: Das Prüfen kompletter Baugruppen oder Produkte wie Flaschenkappen, Schalter, Wählstifte oder Lenksäulen zur Bestätigung, dass das Produkt unter Torsionslasten erwartungsmäßig arbeitet.

Ausführung einer Prüfung und Berechnung der Ergebnisse

Torsionsprüfungen können auf speziellen Geräten nur für Torsionsprüfungen durchgeführt werden wie der MT-Serie von Instron, oder gewöhnlicher auf biaxialen Prüfgeräten wie Universalprüfmaschinen, die lineare Kraft und Drehkraft anlegen können. Das Torsions-Add-On von Instron ist eine erweiterte Vorrichtung, die sich an jedem 594X- oder 596X-System für biaxiales Prüfen von Rohmaterialien und Produkten nachrüsten lässt.

Die bei Prüfung von Rohmaterialien in Torsion erzeugte Drehmoment-Drehung-Kurve ist auf vielerlei Arten analog zu der Kraft-Weg-Kurve, die beim axialen Prüfen erfasst wird. Die meisten Materialien zeigen eine ähnliche lineare Region, die das Scher-Modul repräsentiert, gefolgt von Strecken und Versagen.

Druckprüfung Belastungs-Verformungskurve

Allgemeine ASTM- und ISO-Normen

ASTM F543: Standardspezifikation und Testmethoden für metallische medizinische Knochenschrauben

ASTM A938: Standardprüfverfahren für die Torsionsprüfung von Drähten

ISO 7800: Standardprüfverfahren für die Torsionsprüfung von Drähten

ISO 594: Standardprüfverfahren für Luer-Kegelverbindungen

ISO 7206: Chirurgische Implantate, partieller und totaler Hüftgelenkersatz