Der definitive Leitfaden zur Prüfung der Reißfestigkeit von Gummi und Elastomeren nach ASTM D624
So führen Sie einen Reißfestigkeitstest an vulkanisierten Kautschuken und thermoplastischen Elastomeren durch
Geschrieben von Kayla Thackeray
ASTM D624 ist eine gängige Testmethode zur Bestimmung der Reißfestigkeit von vulkanisiertem Gummi und thermoplastischen Elastomeren. Aufgrund der häufig verwendeten Probenformen wird dieser Test manchmal auch als Hosen-, Winkel- oder Halbmondtest bezeichnet. Dieser Leitfaden soll Sie in die grundlegenden Elemente eines ASTM D624-Tests einführen und einen Überblick über die benötigten Prüfgeräte, Software und Proben geben. Wer jedoch die Durchführung von ASTM D624-Tests plant, sollte diesen Leitfaden nicht als Ersatz für die Lektüre der gesamten Norm betrachten.
Ist ASTM D624 der richtige Standard für mich?
ASTM D624 liefert ähnliche Ergebnisse wie ISO 34, ein weiterer gängiger Test zur Messung der Reißfestigkeit von Elastomermaterialien. Obwohl die ASTM- und die ISO-Organisationen derzeit daran arbeiten, die Unterschiede zwischen diesen beiden Normen zu verringern, können die Ergebnisse noch nicht als vergleichbar angesehen werden, und es muss darauf geachtet werden, dass für eine bestimmte Anwendung die richtige Prüfnorm verwendet wird. Die ASTM D624 ist nur für die Messung der Zugfestigkeit vorgesehen: Wer die Zugeigenschaften von Elastomeren bestimmen möchte, sollte sich an die ASTM D412 halten.
TestsystemPrüfsystem
Die Prüfungen nach ASTM D624 können aufgrund des geringen Traversenwegs auf einem Tisch- (Zweisäulen-) oder Einsäulen-Universalprüfsystem durchgeführt werden. Labore, die nach ASTM D624 testen, führen in der Regel auch Zugprüfungen nach ASTM D412, und der Einfachheit halber wird oft dasselbe Testsystem für beide verwendet. Da die maximale Kraft, die bei der Elastomer-Reißprüfung aufgebracht wird, deutlich geringer ist als die maximale Kraft, die bei der Elastomer-Zugprüfung aufgebracht wird, können Kraftaufnehmer mit unterschiedlichen Kapazitäten verwendet werden. Allerdings ist eine Die Kraftaufnehmer der Serie 2580 eignen sich aufgrund ihres außergewöhnlichen Kraftbereichs und ihrer Genauigkeit für beide Arten von Tests bei den meisten Anwendungen. Die Kraftaufnehmer der Serie 2580 von Instron sind konzipiert für MaterialprüfungssystemPrüfsysteme der Serie 6800.
Software ist ein entscheidendes Element jedes Prüfsystems und kann den Prüfprozess erheblich vereinfachen. Bluehill Universal ist mit allen gängigsten ASTM- und ISO-Standards vorinstalliert, einschließlich ASTM D624, ASTM D412 und ISO 34.
Greifende Lösungen
Die besten Probenhalter für ASTM D624 sind Probenhalter, die einen konstanten Druck ausüben, wie z.B. pneumatische Seitengriffe oder selbstspannende Rollengriffe. Beide Spannzeuge verhindern ein Abrutschen während des Tests und ermöglichen ein schnelles Einsetzen der Probe. Für einige Materialien können auch einfache Schraubklemmen verwendet werden. Ein wichtiges Element der ASTM D624-Prüfung besteht darin, die Proben bei jeder Prüfung vertikal und in der gleichen Position auszurichten. Da Reißtests bekanntermaßen zu großen Schwankungen bei den Ergebnissen führen, ist es wichtig, so viele Variablen wie möglich auszuschließen. Pneumatische Spannzeuge haben gegenüber anderen Spannzeugen den Vorteil, dass sie bei der Ausrichtung der Probe helfen. Es ist auch wichtig, dass die Griffe mit Backenflächen kombiniert werden, um die visuelle Ausrichtung zu erleichtern: Die Backenflächen sollten die gleiche Breite wie die Probe haben.
Um Ihre Probe richtig auszurichten, stellen Sie die Ausgangsposition der Traverse so ein, dass die Ober- und Unterkante der Probe mit der Oberkante der Backenfläche des oberen Halters und der Unterkante der Backenfläche des unteren Halters fluchten. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Mitte der Probe mit der Mitte der Klemmteilung übereinstimmt.
Exemplare
Bei der Prüfung nach dieser Norm wird die Probe zunächst eingekerbt oder geschnitten, und ein Riss wird durch diesen Bereich der Beschädigung fortgesetzt, der zum Ort der Spannungskonzentration wird. Die ASTM D624 enthält zwei verschiedene Definitionen für die Reißfestigkeit, je nach Art der getesteten Probe.
In dieser Norm werden 5 zulässige Prüfmuster beschrieben: Die Typen A, B, C, T und CP. Bei der Prüfung der Probentypen A, B oder C ist die Reißfestigkeit definiert als die maximale Kraft geteilt durch die Dicke der Probe. Bei der Prüfung von Proben des Typs T oder CP ist die Reißfestigkeit die durchschnittliche oder mediane Kraft des Kurvenabschnitts, der beim Reißen der Probe entsteht, geteilt durch die Dicke der Probe. Je nach Art der vom geprüften Material erzeugten Spannungs-/Dehnungskurve wird entweder der Mittelwert oder der Medianwert verwendet.
Die Prüfung von Elastomeren auf Rissbildung ist besonders wichtig, da die meisten Elastomere, die in ihrer vorgesehenen Anwendung brechen oder versagen, durch die Entstehung und Ausbreitung eines Risses verursacht werden. Die fünf verschiedenen Probentypen in der ASTM D624-Prüfung bieten eine Vielzahl von Möglichkeiten für Geometrien und Belastungskonzentrationen, die in einer realen Anwendung zum Auslösen eines Risses führen könnten. Die Ergebnisse dieses Tests sind nicht dazu gedacht, die Reißfestigkeit eines Materials im Einsatz zu quantifizieren, sondern einfach zu verstehen, wie es sich unter den festgelegten Testbedingungen verhält.
Die Proben der Typen A, B, C und T sollten alle mit einem Stanzwerkzeug entsprechend den Abmessungen in der Spezifikation vorbereitet werden. Proben des Typs CP sollten geformt werden. Bei den Typen A und B sollte für den kleinen Schnitt ebenfalls ein Einkerbungsgerät oder eine Matrize verwendet werden.
Da die Ergebnisse dieses Tests in hohem Maße von der Dicke der Probe abhängen, ist es von entscheidender Bedeutung, dass Sie Ihre Probe mit einem Mikrometer gemäß ASTM D3767 präzise messen. Die ASTM D3767 legt die Toleranz- und Genauigkeitsanforderungen an das Probenmessgerät fest, ebenso wie die Geometrie der Kontaktfläche und die Kraft, die während der Messung auf die Probe ausgeübt wird. Die Genauigkeit der Probenmessgeräte wird oft übersehen und kann einen erheblichen Einfluss auf Ihre Testergebnisse haben. Um einen reibungslosen Arbeitsablauf zu gewährleisten, sollten Sie sich für ein automatisches Probenmessgerät entscheiden, das die erforderlichen Maße in Ihre Prüfsoftware eingibt.
Temperierkammer
Elastomere, die nach ASTM D624 getestet werden, sind häufig für die künftige Verwendung unter anderen als den Umgebungsbedingungen bestimmt. Da die Umgebungsbedingungen einen großen Einfluss auf die Reißfestigkeit von Elastomeren haben, muss darauf geachtet werden, dass die Testbedingungen denen der vorgesehenen Endanwendung ähneln. Die Testgeschwindigkeit, die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit, die Abmessungen der Proben und die Bedingungen vor dem Test haben alle erhebliche Auswirkungen auf die Testergebnisse und müssen kontrolliert werden, damit der Test nützliche Daten liefert. Um sicherzustellen, dass diese Elemente die Endanwendung des Materials simulieren, wird ASTM D624 häufig in einer Umweltkammer durchgeführt, in der Heizung oder Kühlung (LN2 oder CO2) eingesetzt werden können.
Die Umweltkammern der 600er-Serie von Instron ermöglichen es dem Bediener, die Temperatur in der Kammer während der gesamten Prüfdauer zu überwachen. Zusätzlich können Einweichzeit und -temperatur in Bluehill Universal eingestellt werden, um sicherzustellen, dass alle Proben vor Beginn der Prüfung entsprechend konditioniert werden.
Durchsatz
Für Labore, die ihren Durchsatz erhöhen möchten, können verschiedene Änderungen an der Systemeinrichtung vorgenommen werden. Automatische Probenmessgeräte und pneumatische Spannzeuge erhöhen die Testeffizienz, indem sie den manuellen Aufwand für den Prüfer verringern. Obwohl die Prüfzeit für ASTM D624 im Allgemeinen gering ist, möchten Labore, die auch nach ASTM D412 prüfen, möglicherweise die Anzahl der pro Tag geprüften Proben erhöhen. In diesem Fall können Testrahmen mit mehreren Stationen den besten Durchsatz bieten, da der Bediener bis zu fünf Tests gleichzeitig durchführen kann. Es sind auch vollautomatische Prüfsysteme erhältlich, die das Messen, Laden, Prüfen und Entnehmen der Proben umfassen. Diese Systeme können stundenlang laufen, ohne dass ein Bediener eingreifen muss. Darüber hinaus tragen diese Systeme dazu bei, die durch menschliches Versagen bedingte Variabilität zu verringern.
Sehen Sie sich zum Beispiel dieses Video über ein Automatisiertes PrüfsystemPrüfsystem AT6 von Instron an, das die Anforderungen der ASTM D624 erfüllt. Das System wurde mit einer Kammer für die Prüfung von Elastomerproben unter Nicht-Umgebungsbedingungen konfiguriert.
Broschüre Serie 6800 Premier Testing Systems
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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.
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