Zugprüfung von Kunststoffen bei nicht-ambienten Temperaturen

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Zugprüfung von Kunststoffen bei nicht-ambienten Temperaturen

Aufrechterhaltung der Probentemperatur

Bei der Arbeit in der Automobilforschung und -entwicklung ist es wichtig zu wissen, wie sich verschiedene Materialien bei Umgebungstemperatur sowie bei normaler Betriebstemperatur verhalten. Viele Erstausrüster haben spezifische Temperaturanforderungen, die alle Komponenten erfüllen müssen – beispielsweise -30 °C bis +80 °C. Motor- und Getriebebauteile werden jedoch erheblich heißer. Es ist äußerst wichtig, das Material während der Prüfung diesen Temperaturen auszusetzen, um seine Leistung zu verstehen.

DIE HERAUSFORDERUNG

Fahrzeuginnenraum

Um die Leistung des Materials bei hohen Temperaturen zu bestimmen, ist es entscheidend, dass die Temperatur des Materials sorgfältig auf der erforderlichen Temperatur gehalten wird.

UNSERE LÖSUNG

Umweltprüfkammer

Die Umweltkammern der Serie 3119-600 von Instron können die Temperatur präzise von -150 °C bis +600 °C (-240 °F bis +1110 °F) regeln und eignen sich damit für Materialien aller Art im Motorraum. Optionale Rollenmontagehalterungen erleichtern das Ein- und Ausfahren der Kammer aus dem Prüfraum, um schnell zwischen ambienten und nicht-ambienten Prüfungen zu wechseln. Die Temperatur-Einwirkzeit kann automatisch in Bluehill® Universal eingestellt werden, und nach Abschluss startet die Prüfung. Alternativ können Sie mit TestProfiler während derselben Prüfung unterschiedliche Temperaturen unter verschiedenen Belastungsbedingungen einstellen.

Dehnungsmessung bei nicht-ambienten Bedingungen

DIE HERAUSFORDERUNG

Kunststoff-Zugproben

Bei Prüfungen in einer Umweltkammer kann die Berechnung des Moduls von Kunststoffen mit einem herkömmlichen Aufsteck-Extensometer eine Herausforderung darstellen. Wenn das Extensometer während einer Prüfung entfernt werden muss, muss die Tür der Kammer geöffnet werden. Dies kann zu einem Temperaturschwankung mitten in der Prüfung führen, da Umgebungsluft in die Kammer strömt.

UNSERE LÖSUNG

AVE3 an Kammer montiert

Das AVE3 Advanced Video Extensometer ist für den Einsatz durch das optische Qualitätsglas an der Vorderseite der Umweltkammern der Serie 3119-600 konzipiert. Das AVE3 ist ein berührungsloses Video-Extensometer und kann die Dehnung bis zum Bruch messen, wodurch das Öffnen der Kammertür während der Prüfung entfällt, die Sicherheit des Bedieners erhöht und eine präzise Dehnungsmessung während der gesamten Prüfung ermöglicht wird.

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Motorinnendruckprüfung

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Motorinnendruckprüfung

CHALLENGE

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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Ermüdungsprüfung von Verbrennungsmotoren

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Ermüdungsprüfung von Verbrennungsmotoren

DIE HERAUSFORDERUNG

Verbrennungsmotorsimulation

Hochdruckgasimpulse im Brennraum leiten hohe Lasten in den Motorblock, die Kolben und die Pleuelstangen ein. Um den Entwicklungsprozess zu beschleunigen, können aufgezeichnete Zylinderdruckimpulse im Labor mit hydraulischer Druckregelung reproduziert werden.

UNSERE LÖSUNG

Verbrennungsmotorsimulation

Die Instron Hydropuls® Druckregelgeräte ermöglichen die Simulation von wechselnden Druckbelastungen innerhalb des Brennraums. Diese dynamischen Druckprüfsysteme können zur Beurteilung der Lebensdauer verschiedener Komponenten verwendet werden, darunter Motorblock, Kolben, Kolbenbolzen, Pleuelstange, Zylinderkopf und Dichtung.

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Prüfung von Kurbelwellen

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Prüfung von Kurbelwellen

CHALLENGE

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

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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

CHALLENGE

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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