Prüfverfahren an Kunststoffen nach ISO 178

ISO 178 lässt die Verwendung unterschiedlicher Verformungs-Messsysteme zu, abhängig von den gewünschten Ergebnissen und deren zugehörigen Genauigkeiten. Von der geringsten bis zur höchsten Genauigkeit sind die zulässigen Arten von Verformungsmessung Traversenverschiebung, Traversenverschiebung mit Konformitätsberichtigung und die Verwendung eines Dehnungsmessgeräts. Vor der Aktualisierung von ISO 178 2010 durften Fehler in Verformungsmessgenauigkeit nicht größer als 1 % des Wertes sein. Seit der 2010-Aktualisierung muss jedoch ein Klasse-1-Deflektometer gem. ISO 9513 bzw. Software verwendet werden, das/die fähig ist, Maschinenkonformität aus den Ergebnissen zu entfernen.

Welche Verformungsgenauigkeit Ihr Labor auch benötigen mag, Instron hat die Lösung dafür. Alle Prüfrahmen der Serien 3400 und 6800 mit Bluehill^® Universal Software können Verformung von der Traverse mit oder ohne Konformitätsberichtigung messen. Instron bietet auch eine Reihe von Systemen für die direkte Dehnungsmessung an. Eine oft verwendete Lösung ist ein Aufsteck-Extensometer, das an einem Kolben oder Deflektometer befestigt ist. Die höchstentwickelten Lösungen mit dem größten Durchsatz sind das AutoX750 und das Advanced Video Extensometer (AVE2).

Ähnlich der Wägezelle des Systems muss das Verformungsmessgerät auch über den betriebenen Bereich der berichteten Ergebnisse geprüft werden. Insbesondere das Biegemodul wird in außergewöhnlich geringen Verformungen berechnet (unter 0,1 mm). Für eine ordnungsgemäße Unterweisung des Prüfdienstleisters ist es hilfreich, die Mindest- und Höchstverlagerungen der Prüfung festzustellen.

Zum Prüfen gemäß ISO 178 ist eine Dreipunkt-Biegevorrichtung erforderlich. Diese Vorrichtung besteht aus einem oberen, an der beweglichen Traverse angebrachten Lastpunkt, und einem festen, unteren Stützträger mit zwei einstellbaren Stützpunkten. Die 2810-400 Biegevorrichtung ist vollständig konform mit den Anforderungen für die Vorrichtung und lässt sich anpassen zum Gebrauch mit den Stützpunkten mit dem 2,0-mm-Radius für Prüfproben mit einer Dicke bis zu 3,0 mm, oder dem 5,0-mm-Radius für dickere Proben. Die Spannstützen-Anforderung basiert auf einem Verhältnis der Probendicke, die abhängig von der Starrheit des geprüften Materials variiert. Mit den einstellbaren Stützpunkten kann der Bediener den Abstand der Stützspanne einstellen. Die abgestuften Längenmarkierungen auf dem Stützträger ermöglichen genaues Positionieren der Stützpunkte. Dies erleichtert auch das Zentrieren des Deflektometers bei der Verwendung von Dehnungsmessern. Da die Ausrichtung der Proben zu bedeutenden Abweichungen der Ergebnisse führen kann, muss mit gebührender Umsicht vorgegangen werden, damit die Proben für jeden Test beständig ausgerichtet sind. Instron Biegevorrichtungen werden auch mit Ausrichtungsarmen geliefert, die auf die Breite der Probe eingestellt werden können.

Die ISO 178 verlangt, dass Breiten- und Dickenmessungen gemäß ISO 16012 am Mittelpunkt der Probenlänge gemessen werden. Mindestens drei Messungen sind vorzunehmen, und der Mittelwert für Breite und Dicke wird aufgezeichnet. Mit der Funktion Automatic Specimen Measuring Device (Automatisches Probenmessgerät, ASMD) in Bluehill Universal kann der Bediener bis zu zwei Mikrometer oder Messgeräte an den Computer anschließen und den Mittelwert der Messungen direkt in das Programm eingeben lassen. Damit werden Eingabefehler minimiert und die Effizienz wird erhöht.

Die Spanne der Dreipunk-Biegevorrichtung (Abstand zwischen unteren Stützpunkten) wird als Funktion der Probendicke konfiguriert. Die Umgebungsbedingungen bei der Prüfung, niedrige oder hohe Temperatur zum Beispiel, sind abhängig von dem getesteten Material und sollten zwischen Labor und Kunden abgesprochen werden. ISO 291 enthält diesbezügliche Anleitungen, sollten diese Informationen fehlen. Instron bietet komplett integrierte Klimakammern für Nicht-Umgebungsprüfung an.

ISO 178 spezifiziert Methode A und Methode B zur Einstellung der Traversen-Geschwindigkeit Bei Methode A wird während der gesamten Prüfung eine gleichbleibende Geschwindigkeit verwendet, während Methode B eine Geschwindigkeit während der ausgänglichen Modulregion und eine zweite, höhere Geschwindigkeit für den Rest der Prüfung verwendet wird. Die konstanten Traversengeschwindigkeiten sollen zur Schätzung von spezifizierten Dehnungsraten verwendet werden. Nach einem Vorlade-Verfahren wird die Prüfprobe bis zum Versagen oder bis zu 5 % Biegedehnung verformt, je nachdem, was zuerst eintritt. Kraft- und Verformungsdaten werden während der Prüfung mit einer ausreichenden Datenerfassungsrate aufgezeichnet.

Bei Aufbau der Prüfung wird eine ausreichende Vorlast sehr empfohlen, um genaue und beständige Dehnungsmessungen sicherzustellen. Die Kraft, die vor Beginn der Prüfung an die Probe angelegt wird, hat eine direkte Auswirkung auf die Wiederholbarkeit der Berechnungen.

Unten finden Sie eine Liste von Berechnungen und Ergebnissen, die für ISO 178 aufgezeichnet werden können.

• Biegespannung: Funktion der angelegten Last, Spanne, Probenbreite und Probendicke. Dies unterscheidet sich von Zugspannung oder Druckspannung, die in Kraft pro Flächeneinheit ausgedrückt wird.
• Biegedehnung: Funktion aus Verformung, Spanne und Probendicke Dies unterscheidet sich von Zugdehnung oder Druckdehnung, d. h. die Änderung in Messlänge gegenüber der ursprünglichen Messlänge.
• Biegemodul: Funktion von Biegespannung und Biegedehnung zwischen 0,05 % und 0,25 % der Biegedehnung. Ein Sehnenmodul kann an diesen Punkten einer Biegespannungs-/Biegedehnungskurve gepasst werden.
• Biegefestigkeit: Die höchste Biegespannung, die bei einer Biegeprüfung erreicht wird.
• Biegespannung beim Versagen: Biegespannung zum Zeitpunkt des Probenversagens. Bei manchen Materialien bricht die Probe, bevor eine Streckgrenze erreicht wird. In einem solchen Fall wäre die Biegefestigkeit gleich der Biegespannung am Bruchpunkt.
• Biegespannung bei 5 % Biegedehnung: Die Biegespannung am Ende einer Prüfung bei Prüfungsverfahren, wenn die Probe nicht innerhalb 5 % Biegedehnung versagt.