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Zugprüfung von Kunststoffen bei hohen oder niedrigen Temperaturen

Aufrechterhaltung der Probentemperatur

In der Fahrzeugentwicklung ist die Kenntnis des Verhaltens eines Werkstoffs sowohl bei Umgebungstemperatur als auch bei normaler Betriebstemperatur von besonderer Bedeutung. Zahlreiche Zulieferer der Automobilindustrie schreiben bestimmte Temperaturen vor, die alle Bauteile erreichen müssen, z.B. -30°C bis 80°C. Manche Motor- und Getriebekomponenten können jedoch wesentlich heißer werden. Um das Verhalten eines Werkstoffs zu verstehen, muss dieser bei der Prüfung diese hohen Temperaturen erreichen.

CHALLENGE

automotive

IUm das Verhalten eines Werkstoffs bei hohen Temperaturen zu analysieren, muss dessen Temperatur nach Erreichen der gewünschten Temperatur genau geregelt werden.

Solution

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Die Klimakammern Serie 3119-600 erlauben die präzise Steuerung der Temperatur im Bereich von -150°C bis 600°C (-240°F bis 1110°F) und eignen sich daher für praktisch alle Werkstoffe im Motorraum. Mit optionalen Rollenhalterungen kann die Klimakammer leicht in den und aus dem Prüfraum heraus gefahren werden, so dass ein einfacher Wechsel zwischen Prüfungen bei Umgebungstemperatur und bei hohen oder niedrigen Temperaturen möglich ist. Die Haltezeit lässt sich in der Software Bluehill® Universal automatisch einstellen; nach deren Ende beginnt die Prüfung. Mit dem TestProfiler können während einer einzigen Prüfung mehrere Temperaturen unter unterschiedlichen Belastungen angefahren werden.

Dehnungsmessung bei Temperaturen oberhalb oder unterhalb der Umgebungstemperatur

CHALLENGE

automotive

Bei der Durchführung von Prüfungen in einer Klimakammer kann die Berechnung des E-Moduls von Kunststoffen bei Verwendung eines konventionellen Ansetz-Dehnungsaufnehmers schwierig sein. Um den Dehnungsaufnehmer während der Prüfung abzunehmen, muss die Tür der Klimakammer geöffnet werden. Dies kann zu einer Temperaturschwankung während der Prüfung führen, wenn Luft mit Umgebungstemperatur in die Kammer einströmt.

Solution

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Das Advanced Video Extensometer (AVE 2) arbeitet durch das optisch hochwertige Glas der Frontscheibe der Klimakammern Serie 3119-600 hindurch. Es handelt sich um einen berührungslos arbeitenden Video-Dehnungsaufnehmer, mit dem die Dehnung bis zum Bruch gemessen werden kann. Ein Öffnen der Klimakammer während der Prüfung ist deshalb nicht mehr erforderlich, was die Sicherheit des Bedieners erhöht und eine präzise Dehnungsmessung während der gesamten Prüfung ermöglicht.

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Motorinnendruckprüfung

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internal combustion simulation

Hohe Druckspitzen hervorgerufen durch Verbrennungsprozesse im Motor belasten Motorgehäuse, Zylinder und Pleuel und reduzieren deren Lebensdauer bei nicht fachgerechter Auslegung. Zum Lebensdauernachweis dieser Komponenten ist es sinnvoll die auftretenden Kräfte bzw. Drücke im Laborversuch zu simulieren. Somit wird der Entwicklungsprozess verkürzt und die Kosten für eine Neuentwicklung reduziert.

Solution

internal combustion simulation

Die Instron Hydropuls®-Drucksteuereinheiten die erlauben Simulation von Druckwechselbeanspruchungen am stillstehenden Kolben. Dadurch wird die gleiche Schädigung am Kolbenbolzen erzeugt wie sie in der Praxis durch Biegeverformungen auftreten. Neben der Prüfung von Kolben und Kolbenbolzen können komplette Motorgehäuse mittels Hydropuls®-Drucksteuereinheiten auf Ermüdung geprüft werden.

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Motorinnendruckprüfung

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Lösungen für die Betriebsfestigkeitsprüfung	Komponentenprüfstand

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Prüfung von Kurbelwellen

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crankshaft

Die Kurbelwelle wandelt Verbrennungskräfte im Zylinder in Drehmomente um, die über die Kupplung an den Antriebsstrang Fahrzeuges bis zum Rad weitergeleitet werden. Die Kurbelwelle wird dabei sehr hohen Torsionsbelastungen ausgesetzt die bei nicht sachgemäßer Auslegung zur Schädigung der Welle bis hin zum Wellenbruch führen können. Zum Festigkeitsnachweis einer Kurbelwelle über den vorgesehenen Lebenszyklus sind Ermüdungsprüfungen unerlässlich.

Solution

crankshaft

Torsionsschwingfestigkeitsprüfungen von Kurbelwellen von Personen – und Nutzfahrzeugen können zuverlässig mit Hydropuls®-Drehzylinder durchgeführt werden. Damit eine große Varianz an Prüfszenarien umgesetzt werden kann, bieten wir Drehzylinder mit unterschiedlichen Drehmomentgrößen an sowie eine Vielzahl an Zubehör das, zum Beispiel, Exzentrizitäten, Fluchtungsfehler oder Probenverkürzung durch Torsion kompensiert. Zur Simulation von Umgebungseinflüssen und Temperatur steht ebenfalls entsprechendes Zubehör zur Verfügung.

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Zugprüfung von Metallen bei Temperaturen oberhalb oder unterhalb der Umgebungstemperatur

Speziell im R&D-Bereich ist ein detailliertes Verständnis des Verhaltens eines Werkstoffs sowohl bei Umgebungstemperatur als auch bei normaler Betriebstemperatur wichtig. Viele Zulieferer haben spezielle Anforderungen hinsichtlich der Temperaturen, die die Bauteile erreichen müssen, z.B. -30°C bis 80°C. Manche Motor- und Getriebekomponenten können jedoch wesentlich heißer werden. Deshalb muss das Material bei diesen Temperaturen geprüft werden, um dessen Verhalten zu verstehen

Aufrechterhaltung der Probentemperatur

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automotive

Um das Verhalten eines Werkstoffs bei hohen Temperaturen zu analysieren, muss dessen Temperatur nach Erreichen der gewünschten Temperatur genau geregelt werden. Bei Zusatzsystemen oder -bauteilen ist die erforderliche Temperatur nicht so hoch wie beim Motorblock, der wesentlich heißer wird und dessen Temperatur näher am Schmelzpunkt liegen kann, was zu einem Versagen führen kann.

Solution

automotive

Die Klimakammern Serie 3119-600SF-16 eine geteilte Bauweise, die ein schnelles und einfaches Einspannen einer vormontierten Kraftmesskette ermöglichen. Einstellbare Edelstahlverschlüsse verschließen die Ofenhälften während des Betriebs des Ofens, lassen sich aber nach Ende der Prüfung einfach öffnen. Die Temperatur¬haltezeit lässt sich in der Software Bluehill® Universal automatisch einstellen; nach deren Ende beginnt die Prüfung. Mit dem TestProfiler können während einer einzigen Prüfung mehrere Temperaturen unter unterschiedlichen Belastungen angefahren werden.

Dehnungsmessung bei hohen Temperaturen

CHALLENGE

automotive

Die Klimakammern Serie 3119-600 erlauben die präzise Steuerung der Temperatur im Bereich von -150°C bis 600°C (-240°F bis 1110°F) und eignen sich daher für praktisch alle Werkstoffe im Bereich von Motor und Getriebe. Alternativ bieten die für Temperaturen von 1200°C (2200°F) ausgelegten 3-Zonen-Widerstandsöfen SF-16 eine geteilte Bauweise, die ein schnelles und einfaches Einspannen einer vormontierten Kraftmesskette ermöglichen. Einstellbare Edelstahlverschlüsse verschließen die Ofenhälften während des Betriebs des Ofens, lassen sich aber nach Ende der Prüfung einfach öffnen. Die Temperaturhaltezeit lässt sich in der Software Bluehill® Universal automatisch einstellen; nach deren Ende beginnt die Prüfung. Mit dem TestProfiler können während einer einzigen Prüfung mehrere Temperaturen unter unterschiedlichen Belastungen angefahren werden.

SOLUTION

automotive

Abhängig von Ihren Anforderungen und dem verwendeten Ofentyp bestehen für die Dehnungsmessung mehrere Möglichkeiten. Wenn der Ofen eine seitliche Öffnung hat, kann ein seitlich eingeführter Dehnungsaufnehmer verwendet werden. Diese haben üblicherweise lange Keramikarme, wobei der Hauptteil des Dehnungsaufnehmers außerhalb des temperierten Bereichs liegt. Wenn es sich um einen geschlossenen Ofen handelt, ist ein vertikaler, mechanischer Dehnungsaufnehmer wie der W-6183 eine effektive Lösung

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ISO 527-2 Prüflösungen	ASTM D638-14 Prüflösungen
Die Herausforderungen von Kunststsoffprüfung