ASTM F2516 Zugprüfung von superelastischen Nickel-Titan (Nitinol)-Werkstoffen
ASTM F2516 legt das Standardprüfverfahren zur Bewertung der Zugfestigkeitseigenschaften von superelastischen Nickel-Titan (Nitinol)-Werkstoffen fest. Im Gegensatz zu herkömmlichen Werkstoffen zeigt Nitinol ein einzigartiges Verhalten – seine Struktur ändert sich als Reaktion auf Temperaturänderungen und bei Anwendung mechanischer Beanspruchung.
Dies führt zu unterschiedlichen Spannungs-Dehnungs-Profilen während des Be- und Entlastens. Um dieses Verhalten richtig zu erfassen, misst ASTM F2516 sowohl die obere als auch die untere Plateau-Festigkeit, anstatt einer einzelnen Streckgrenze.
Der Test umfasst das Dehnen des Materials unter Zug auf 6 % Dehnung, das Entlasten auf einen Wert von weniger als 7 MPa und das anschließende Ziehen bis zum Bruch – dies bietet einen umfassenden Überblick über seine mechanische Leistung.
WOFÜR WIRD NITINOL VERWENDET?
Die einzigartigen Eigenschaften von Nitinol machen es im biomedizinischen Bereich von unschätzbarem Wert. Es wird häufig zur Herstellung von Stents, kieferorthopädischen Bögen, Katheter-Führungsdrähten, Frakturfixationsvorrichtungen und Biopsiezangen verwendet.
Eine der bemerkenswertesten Eigenschaften von Nitinol ist sein Formgedächtnis: Wenn es bei einer bestimmten Temperatur geformt wird, „erinnert“ es sich an diese Form. Wenn es abgekühlt wird, kann es umgeformt werden, aber sobald es auf seine ursprüngliche Temperatur erwärmt wird, kehrt es automatisch in seine ursprüngliche Form zurück. Dieses Verhalten ist besonders nützlich beim Stent-Design. Stents aus Nitinol können für eine einfache Einführung durch Blutgefäße komprimiert werden und dehnen sich dann zu ihrer beabsichtigten zylindrischen Form aus, sobald sie Körpertemperatur erreichen.
Nitinol ist auch in der Kieferorthopädie weit verbreitet. Zahnspangen aus Nitinol-Draht verschieben die Zähne allmählich in die richtige Position, indem die Wärme aus dem Mund genutzt wird, um den Memory-Effekt des Drahtes zu aktivieren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Zahnspangen halten Nitinol-Drähte einen konstanten Druck aufrecht und erfordern weniger Anpassungen, was den Patientenkomfort und die Behandlungseffizienz verbessert.
TESTAUFBAU
ASTM F2516 wird typischerweise mit Zweisäulen-Prüfrahmen, wie den Instron 6800er Serie Universalprüfsystemen, durchgeführt, die die für superelastische Werkstoffe erforderliche Präzision und Kontrolle bieten. Eine 5 kN Wägezelle ist im Allgemeinen für die meisten Nitinol-Proben geeignet.
Eine vorkonfigurierte ASTM F2516 Prüfmethode ist im Bluehill Universal Biomedical Applications Modul verfügbar und erfordert das TestProfiler Modul, um die vollständige Prüfsequenz auszuführen.
| ASTM F2516 Testaufbau | |
|---|---|
| 1) | 6800er Serie Universalprüfsystem |
| 2) | Bluehill Universal Software |
| 3) | 2580er Serie Wägezelle |
| 4) | 2714-005 pneumatische Schnur- und Garnklemmen |
KLEMMEN UND VORRICHTUNGEN
Die Auswahl der Klemmen für ASTM F2516 Tests hängt vom Probendurchmesser ab. Pneumatische Schnur- und Garnklemmen sind ideal für kleinere Durchmesser und bieten eine sichere und schonende Klemmung. Für größere Proben bieten pneumatische Seitenaktionsklemmen mit gezahnten Backen eine konstante Klemmkraft während des gesamten Tests, um ein Verrutschen zu verhindern.
1 kN Modell | Katalog-Nr. 2712-041
DEHNUNGSMESSUNG
Die Dehnungsmessung bei ASTM F2516 Prüfungen hängt vom Durchmesser des Nitinol-Drahtes ab. Bei Proben von 0,2 mm oder kleiner kann die Dehnung präzise mittels Traversenweg gemessen werden. Für Drähte, die größer als 0,2 mm sind, ist ein Extensometer der Klasse C erforderlich. Beliebte Optionen sind das Instron automatische Kontaktextensometer AutoX750 und das fortschrittliche Videoextensometer AVE3, da herkömmliche Klemmvorrichtungen aufgrund ihres Gewichts und ihrer Interaktion mit empfindlichen Proben Fehler verursachen können.
Zusätzlich bestimmen Probendurchmesser und Messlänge die geeignete Prüfgeschwindigkeit. Zur Vereinfachung der Einrichtung kann der Expression Builder in Bluehill Universal verwendet werden, um die Prüfgeschwindigkeit automatisch an die Probenparameter anzupassen und so die Einhaltung der Norm zu gewährleisten.
Die Temperaturkontrolle ist ebenfalls entscheidend. Tests müssen bei einer Temperatur von mindestens 5 °C über der austenitischen Endumwandlungstemperatur des Materials durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass das Nitinol vollständig in seiner austenitischen Phase ist. Tests unterhalb dieses Schwellenwerts können zu einer teilweisen Phasenumwandlung führen, was die Genauigkeit der Ergebnisse beeinträchtigt.
Broschüre Serie 6800 Premier Testing Systems
Universal-Testsysteme der Instron Serie 6800 bieten unvergleichliche Genauigkeit und Zuverlässigkeit. Die 6800 Serie basiert auf einer zum Patent angemeldeten Operator-Protect-Systemarchitektur mit einem brandneuen Smart-Close Air Kit und Collision-Mitigation-Funktionen, wodurch Materialtests einfacher, intelligenter und sicherer sind als je zuvor.
Broschüre der Universalprüfsysteme der Serie 3400
Instron Universalprüfsysteme der Serie 3400 für Zug-, Druck-, Biege- und andere Materialeigenschaftsprüfungen.
Bluehill Universal Broschüre
Bluehill Universal ist die fortschrittliche Materialprüfsoftware von Instron, entwickelt für intuitive Touch-Interaktion und optimierte Arbeitsabläufe. Sie bietet vorinstallierte Prüfmethoden, QuickTest für eine schnelle Einrichtung, verbesserten Datenexport und Instron Connect für die direkte Servicekommunikation. Anwender von Bluehill 2 und Bluehill 3 können problemlos auf die neueste Version upgraden, um die Leistung und Benutzerfreundlichkeit zu verbessern.
TestProfiler Module Data Sheet
The TestProfiler module in Bluehill® 3 Software contains functionality that helps design engineers perform faster, precise design validation, allowing companies to dramatically reduce the time to market for new products. Also ideal for performing component quality testing commonly used with customers testing foam and spring, and for performing proof-loading tests.
2714-005 Pneumatic Cord and Yarn Grips
Pneumatic cord and yarn grips provide a convenient method for clamping fiber, cord, yarns and fine wires to reduce the problem associated with testing these materials. Rated capacity 1 kN.
AVE3 Advanced Video Extensometer
The AVE3 Advanced Video Extensometer offers precision strain measurement for tensile, compression, and bend tests without the need for multiple clip-on devices.
Automatic Contacting Extensometer – Model AutoX 750
The AutoX 750 is a high-resolution, long-travel automatic contacting extensometer. It can be mounted onto any electromechanical 3300, 3400, 5500, 5900, or 6800 Series tabletop or floor model system as well as LX, DX, HDX, and KPX static hydraulic testing systems. It is well suited for applications involving plastics, metals, biomedical, composites, elastomers, and more. The AutoX has a maximum travel of 750 mm and accuracy of ± 1 µm.
