Der definitive Leitfaden für Zugversuche von Elastomeren nach ASTM D412

Software

Bluehill Universal wird beim Kauf mit einem kostenlosen Anwendungsmodul geliefert. Jedes Anwendungsmodul enthält vorkonfigurierte Prüfmethoden mit Dokumentationen um Kunden, die das Elastomer-Modul wählen, bei der Prüfung nach verschiedenen Normen wie ASTM D412 zu unterstützen.

Proben

ASTM D412 beschreibt je nach Probentyp zwei Prüfverfahren. Bitte beachten Sie, dass diese beiden Testmethoden nicht zu identischen Ergebnissen führen. Testmethode A nutzt “Hantel-” oder “Dogbone”-Formproben, während Prüfverfahren B für ringförmige Proben ausgelegt ist. Prüfmethode A wird häufiger verwendet als Prüfmethode B. Dogbone-Proben müssen aus einer spritzgegossenen Platte oder Plaque gestanzt werden. Die Richtung, in die das Blech extrudiert wird, ist wichtig, da es ein subtiles Maserungsmuster im Material erzeugt. Aus Gründen der Konsistenz sollten alle Proben mit dem Längsteil parallel zum Korn geschnitten werden.

Probenmessung

Es gibt sechs zulässige Arten von Dogbone-Proben für ASTM D412-Tests und zwei zulässige Arten von geschnittenen Ringproben. Die am häufigsten getestete Form ist eine C-gestanzte Dogbone-Probe, die eine Gesamtlänge von 115 mm (die Gaugel-Länge beträgt 25 mm), eine Breite von 6 mm und eine Dicke von 3 mm erfordert. Die Dicke der Probe muss dreimal gemessen werden, wobei der Medianwert der akzeptierte Wert ist.

Um die Konformität mit der Norm zu gewährleisten, müssen alle für die ASTM D412-Prüfung verwendeten Proben mit einem Mikrometer gemäß ASTM D3767. gemessen werden. Die Funktion „Automatisches Probenmessgerät“ in Bluehill^® Universal ermöglicht es dem Bediener, bis zu zwei Mikrometer oder Messgeräte an den Computer anzuschließen und die Daten direkt in die Software einzugeben. Dies eliminiert die Wahrscheinlichkeit von Eingabefehlern des Bedieners und erhöht die Effizienz.

Probenausrichtung

Um eine ordnungsgemäße Prüfung durchzuführen, müssen die Proben senkrecht zu den Kieferflächen gehalten und nicht schräg geneigt werden. Eine Fehlausrichtung der Proben kann zu großen Abweichungen in den Testergebnissen führen, und es sollte darauf geachtet werden, dass alle Proben für jeden Test konsistent ausgerichtet sind.

Eine Möglichkeit, Fehlausrichtungen zu vermeiden, besteht darin, eine Backenfläche zu verwenden, die fast die gleiche Breite wie die Probe hat, und daher die visuelle Anpassung der Ausrichtung erleichtert. Der einfachste Weg, eine Fehlausrichtung zu vermeiden, ist die Verwendung einer Vorrichtung zur Probenausrichtung, die direkt an den Spannzeugen montiert wird. Dies ist ein einfacher Balken, der einen einstellbaren Haltepunkt bietet, so dass der Bediener leicht sehen kann, dass die Probe korrekt ausgerichtet wurde.

Spannzeuge

Sobald die Spannzeuge in Vorbereitung auf einen Test auf die elastomeren Proben angezogen werden, werden häufig unerwünschte Druckkräfte aufgebracht. Diese Kräfte, obwohl winzig, können die Testergebnisse beeinträchtigen, wenn sie nicht richtig behandelt werden. Es ist wichtig, dass sie nach dem Einsetzen der Probe nicht ausgeglichen werden, da dies zu einem Versatz der Ergebnisse führt. Die Bluehill Universal Software zur Materialprüfung kann so programmiert werden, dass sie die Kräfte über mehrere Proben hinweg normalisiert und jede Durchhang- oder Druckkraft entfernt, um konsistente Ergebnisse zwischen den Proben zu gewährleisten. Für die Universalprüfmaschinen der Serie 5900 empfehlen wir außerdem die Verwendung von Specimen Protect, um eine Beschädigung der Probe oder des Systems während der Einrichtungsphase einer Prüfung und bevor die Betriebsgrenzen einer Prüfung festgelegt werden, zu verhindern. Wenn es eingeschaltet ist, passt Specimen Protect automatisch den Kreuzkopf an, um unerwünschte Kräfte unter einem bestimmten Limit zu halten.

Wenn sich Elastomerproben dehnen, nimmt ihre Dicke ab. Aus diesem Grund empfiehlt ASTM D412 Spannzeuge, die sich automatisch festziehen. Ein konsistenter und gleichmäßiger Druck über die Backenflächen sorgt dafür, dass die Dünnerproben während der Prüfung nicht aus den Spannzeugen rutschen. Pneumatische Spannzeuge mit Seitenwirkung mit gezackten Flächen sind hochwirksam für die Prüfung von Elastomeren. Bei pneumatischen Spannzeuge passt sich der Einlassluftdruck automatisch an, so dass die Spannkraft auch dann konstant bleibt, wenn sich die Probendicke während einer Prüfung deutlich ändert. Eine weitere effektive Option ist die Verwendung von selbstziehenden Rollenspannzeugen, die eine Feder verwenden, um während der Prüfung einen konstanten Druck auf die Probe auszuüben. Für diejenigen, die ASTM D12 Testmethode B verwenden, können O-Ring-Proben mit unserer O-Ring-Halterung testen. Diese Spannzeuge verhindern lokale Spannungskonzentrationen durch den Einsatz von rotierenden Wellen an den oberen und unteren Befestigungen.

Extensometer

Obwohl Extensometer von der Norm nicht gefordert werden, wird eine Dehnungsmessung für die genauesten und wiederholbarsten Ergebnisse empfohlen. Auf dem Traversenweg basierende Dehnungsmessung kann aufgrund der Ausdehnung der Probe außerhalb der Messlnge weniger präzise sein. Das XL Long Travel Extensometer ist für elastomere Werkstoffe ausgelegt und kann auch für Probenbruch eingesetzt werden. Die einstellbare Klemmkraft an den Messerkanten reduziert ein vorzeitiges Versagen der Probe. Dieses Extensometer kann die Dehnung von bis zu 3.000% aus einer Messlänge von nur einem Zoll messen.

Ein kontaktloses Extensometer wie das Standard- oder Advanced-Video-Extensometer 2 (SVE 2 oder AVE 2) ist am besten für Elastomerwerkstoffe geeignet. Es eignet sich besonders für Proben, die zerbrechlich sind oder eine Umweltkammer für die Prüfung benötigen. Kontaktose Videoextensometer bieten den zusätzlichen Vorteil dass sie die Ergebnisvarianz aufgrund von Bedienerstörungen reduzieren und die Effizienz in Laboren mit hohem Durchsatz erhöhen.

Umweltkammer

Elastomere, die nach ASTM D412 getestet wurden, sind oft für den zukünftigen Einsatz unter Nicht-Umgebungsbedingungen bestimmt. Da die Umgebungsbedingungen einen großen Einfluss auf die Zugeigenschaften von Elastomeren haben, muss darauf geachtet werden, dass die Bedingungen der Prüfung diejenigen der vorgesehenen Endanwendung nachahmen. Prüfgeschwindigkeit, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Probenabmessungen und Vortestbedingungen haben alle beachtliche Auswirkungen auf die Prüfergebnisse und müssen kontrolliert werden, damit die Prüfung brauchbare Daten liefert. Um sicherzustellen, dass diese Elemente die Endanwendung des Materials simulieren, wird ASTM D412 häufig in einer Umweltkammer in der geheizt oder gekühlt (LN2 oder CO2) verwendet werden kann, durchgeführt.

Die Klimakammern der Serie 600 ermöglichen es dem Bedienpersonal, die Temperatur in der Kammer für die Dauer der Prüfung zu überwachen. Darüber hinaus kann in Bluehill Universal die Einweichzeit und -temperatur eingerichtet werden, um sicherzustellen, dass alle Proben ordnungsgemäß vor Beginn der Prüfung konditioniert werden.

Durchsatz

Für Labore, die ihren Durchsatz erhöhen wollen, kann das System-Setup auf mehrere Arten modifiziert werden. Automatische Probenmessgeräte, pneumatische Spannzeuge und Probenausrichtgeräte erhöhen die Effizienz der Prüfung indem sie den manuellen Aufwand für den Bediener verringern. Die Prüfzeit für ASTM D412 hängt jedoch von der erwarteten Dehnung der Probe ab und kann nicht minimiert werden. Bei Materialien mit hoher Duktilität nimmt die Dauer des Tests den größten Teil des gesamten Testzyklus in Anspruch. In diesem Fall können Mehrstationen-Prüfrahmen den besten Durchsatz liefern, da der Bediener bis zu fünf Prüfungen gleichzeitig durchführen kann. 

Vollautomatische Prüfsysteme sind ebenso verfügbar und integrieren Probenabmessungen, Probenladung, Prüfen und Probenentnahme. Diese Systeme können stundenlang ohne Eingreifen eines Bedieners laufen und helfen damit, die durch menschliche Fehler verursachte Variabilität zu verringern. Darüber hinaus tragen diese Systeme dazu bei, die Variabilität aufgrund menschlicher Fehler zu reduzieren.

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