Schlagprüfung
Schlagprüfungen messen die Fähigkeit eines Materials, plötzlichen Kräften bei hoher Geschwindigkeit standzuhalten, und liefern ein klares Bild davon, wie es Energie absorbiert und letztendlich versagt. Durch die Erfassung dieses Verhaltens unter schneller Belastung gewinnen Ingenieure wesentliche Erkenntnisse über Zähigkeit, Haltbarkeit und Leistung unter realen Bedingungen. Diese Prüfungen helfen vorherzusagen, wie ein Produkt im Einsatz auf Stöße reagiert – sei es ein Strukturbauteil, ein Konsumprodukt oder ein sicherheitskritisches Teil – und machen Schlagprüfungen zu einem entscheidenden Schritt bei der Entwicklung festerer und zuverlässigerer Materialien.
Warum ist Schlagprüfung wichtig?
Schlagfestigkeit ist eine der wichtigsten Eigenschaften, die ein Konstrukteur berücksichtigen muss, und zweifellos die am schwierigsten zu quantifizierende. Die Schlagfestigkeit eines Bauteils ist in vielen Anwendungen ein entscheidendes Maß für die Lebensdauer. Noch wichtiger ist heutzutage, dass sie das komplexe Problem der Produktsicherheit und Haftung betrifft.
Man muss Folgendes bestimmen:
- Die Schlagenergien, denen das Bauteil während seiner Lebensdauer voraussichtlich ausgesetzt sein wird
- Die Art des Schlags, der diese Energie übertragen wird, und anschließend
- Ein Material auswählen, das solchen Belastungen über die prognostizierte Lebensdauer hinweg standhält
Eingeformte Spannungen, Polymerorientierung, Schwachstellen (z. B. Bindenähte oder Angussbereiche) und Bauteilgeometrie beeinflussen die Schlagleistung. Schlagzähigkeitseigenschaften ändern sich auch, wenn Zusatzstoffe wie z. B. Farbmittel zu Kunststoffen hinzugefügt werden.
Eingeformte Spannungen, Polymerorientierung, Schwachstellen (z. B. Bindenähte oder Angussbereiche) und Bauteilgeometrie beeinflussen die Schlagleistung. Schlagzähigkeitseigenschaften ändern sich auch, wenn Zusatzstoffe wie z. B. Farbmittel zu Kunststoffen hinzugefügt werden.
Duktil vs. spröde
Die meisten realen Schläge sind biaxial und nicht unidirektional.
Eine weitere Komplikation ergibt sich aus der Wahl der Versagensmodi: duktil oder spröde. Spröde Materialien benötigen wenig Energie, um einen Riss zu initiieren, und kaum mehr, um ihn bis zum Bruch fortzupflanzen. Andere Materialien besitzen in unterschiedlichem Maße Duktilität. Hochduktile Materialien versagen durch Durchstoßen bei Fallgewichtsprüfungen und erfordern eine hohe Energiebelastung, um den Riss zu initiieren und fortzupflanzen.
Viele Materialien sind je nach Prüfart sowie Geschwindigkeits- und Temperaturbedingungen zu duktilem oder sprödem Versagen fähig. Sie besitzen einen Duktil-Spröd-Übergang, der sich tatsächlich entsprechend dieser Variablen verschiebt.
Welche Prüfgeräte sind für Schlagprüfungsergebnisse entscheidend
Pendel-Schlagprüfmaschinen und Fallgewichtsprüfgeräte sind beide entscheidend für die Validierung der Leistungsfähigkeit von Werkstoffen. Es gibt jedoch Unterschiede zwischen den beiden Geräten, die bestimmen, welche Anwendung jeweils am besten geeignet ist.
Unterschied zwischen einem Pendelschlagwerk und einem Fallgewichtsprüfgerät
Jede Prüfung verwendet einen anderen Ansatz.
Wie der Name schon sagt, verwendet ein Pendel einen Hammer (Masse), der um eine Achse rotiert, um eine Probe zu treffen. Der Auftreffpunkt liegt am tiefsten Punkt des Pendelbogens, wenn die Kraft nur in der horizontalen Ebene gerichtet ist.
Bei einem Fallgewichtsprüfgerät wird eine Masse auf eine Probe fallen gelassen, und der Schlag wird mithilfe einer Kraftmessdose gemessen. Die Schlagkraft ist nur in der vertikalen Ebene gerichtet. Im Gegensatz zu Pendeln können Falltürme auch die Verformung messen und liefern somit mehr Informationen über die Materialeigenschaften.
Der erste Schritt zur Entscheidung, ob ein Pendel oder ein Fallturm verwendet werden soll, besteht darin, die Normen zu kennen, denen die Prüfung entsprechen muss.
Es gibt zwei traditionelle Normen zur Messung der Schlagfestigkeit: die Charpy-Pendelschlagprüfung (ISO 179/ASTM D6110) und die Izod-Prüfung (ISO 180/ASTM D256). Diese beiden Prüfverfahren werden verwendet, um die Schlagfestigkeit verschiedener Materialien zu zertifizieren, darunter Metalle sowie Kunststoffe, Harze und Verbundwerkstoffe. Sie sind häufig in Datenblättern zu finden, um zu zeigen, dass das Material seinen Spezifikationen entspricht.
Weder die Charpy- noch die Izod-Prüfnormen erlauben die Verwendung von Falltürmen, mit Ausnahme der Norm ISO 179-2. Diese Einschränkung bedeutet, dass nur Pendelschlagwerke zur Zertifizierung von Produkten gemäß ISO 179-1/ASTM D6110 und/oder ISO 180/ASTM D256 verwendet werden dürfen.
Fallgewichtsprüfgeräte können dennoch für interne Zwecke zur Durchführung von Charpy- und Izod-Prüfungen verwendet werden (z. B. zum Vergleich von Produkten oder zur Untersuchung von Materialeigenschaften). Nicht nur das. Falltürme bieten eine größere Flexibilität als Pendel, wenn es um Prüfkonfigurationen geht, und können gemäß einer Vielzahl von Normen prüfen, darunter:
- ISO 11343 – Klebstoffe – Schälschlagprüfverfahren
- ISO 8256 – Bestimmung der Zugschlagprüfung
- ISO 6603-2 und ASTM D3763 – Durchstoßfestigkeit von Kunststoff
- ASTM D7136 – Druckfestigkeit nach Schlag
Falltürme können auch zur Durchführung von Bauteilprüfungen verwendet werden, die über die Anforderungen internationaler Normen hinausgehen.
Bewerten Sie die Werkstoffleistung unter plötzlichen Belastungen mit fortschrittlichen Schlagprüfsystemen, die auf Präzision und Wiederholbarkeit ausgelegt sind.