Zugprüfung, Spannungs-Dehnungs-Diagramm-Querkontraktionszahl von Raumtemperatur bis 250 °C

Das "Mehr" an Anwendungsmöglichkeiten mit dem Zugversuch

Bestimmung von Materialkennwerten mit dem Zugversuch

Der Zugversuch nach der Norm DIN EN ISO 527 für Kunststoffe und DIN EN ISO 53504 bzw. ISO 37 für Elastomere und thermoplastische Elastomere ist eine der wichtigsten Prüfungen zur Bestimmung von Materialeigenschaften. Ein Prüfkörper wird dabei mit konstanter Dehnrate bis zum Bruch belastet. Die daraus bestimmten Materialkennwerte sind die am häufigsten genutzten Werte zum Materialvergleich. Mittels Zugversuch lassen sich Auswirkungen verschiedener Verarbeitungsparameter, Additivzugaben sowie Farben oder vorausgegangener Lagerungen auf die mechanischen Eigenschaften von Kunststoffen bestimmen.

Unser Leistungsspektrum umfasst Prüfungen für eine Vielzahl von Anwendungen:

  • Zugversuch bei Raumtemperatur
    Kennwertermittlung von Thermoplasten nach DIN EN ISO 527 am Zugstab Typ 1A

  • Zugversuch an Elastomeren
    Thermoplastische Elastomere (TPE) werden unter besonderen Bedingungen nach ISO 37 oder DIN 53504 geprüft. Der bevorzugte Prüfkörper nach DIN 53504 ist der S2-Zugstab.

  • Anwendung in der Qualitätssicherung
    Vergleich verschiedener Chargen

  • Optischer und mechanischer Dehnungsaufnehmer ermöglicht auch die Bestimmung der Poissonzahl /Querkontraktionszahl
  • Materialdatenermittlung für CAE-Anwendungen
    Wichtiges Instrument zur Ermittlung von Materialdaten für Festigkeitsberechnungen und FE-Strukturanalysen (FEM). Erstellung von Spannungs-Dehnungs-Diagrammen oder Ausgabe von Rohdaten

Vom Granulat zum Messwert: Prüfkörperherstellung im hauseigenen Technikum

Sollten sie kein Prüfkörperwerkzeug zur Verfügung haben, fertigen wir in unserem Spritzguss aus fast allen gängigen Thermoplasten Prüfkörper. Verarbeitet werden können alle i.d.R. spritzgießbaren Thermoplasten incl. Hochtemperaturwerkstoffe wie PPS, PEEK, PK etc. Unser Leistungsspektrum umfasst auch die Verarbeitung von kohlefaser- oder glasfaserverstärkten sowie gefüllten Kunststoffen.  Zudem können in unserem Werkzeugbau Zugstäbe auch aus Platten gefräst oder gestanzt werden. Wir bieten ihnen folgende Probengeometrien:

  • Herstellung von 1A- und S2-Zugstäben
  • Herstellung von Bindenahtzugstäben
    Zur Ermittlung der Bindenahtfestigkeit
  • Fräsen von S2-Zugstäben
  • Stanzen von S2-Zugstäben aus Elastomeren
  • Herstellung von Platten und Fräsen von Zugstäben zur Ermittlung richtungsabhängiger Materialkennwerte
  • Variation der Spritzgussparameter und -fertigung
     

Anwendungsbezogene Materialdatenermittlung für ihr Projekt

In vielen Anwendungen sind Kunststoffe aggressiven Medien oder höheren Temperaturen ausgesetzt. Diese können die Performance stark beeinträchtigen. In Gebrauchstauglichkeitstest kann der Einfluss auf die Eigenschaften geprüft werden. Entwicklungsbegleitende Prüfungen z. B. nach Automobilnormen ermöglichen eine Bestätigung, ob ein Kunststoff eingesetzt werden kann. In unserer Thermokammer können Prüfungen bei hohen und niedrigen Temperaturen durchgeführt werden.

  • Zugversuch bei erhöhten Temperaturen
    Unsere Thermokammer ermöglicht Prüfungen bis 250°C
  • Zugversuch bei niedrigen Temperaturen
    Prüfungen auch tiefen Temperaturen bis -40°C sind auf Anfrage möglich
  • Medien- und Temperaturlagerung
    Wir untersuchen, auch in Kombination, den Einfluss von Medien und Warmlagerung auf die Materialeigenschaften
  • Konditionieren von Prüfkörpern
    Wir bieten ebenfalls eine Konditionierung und Kennwertermittlung von Prüfkörpern an. Insbesondere bei Polyamiden kann so der Einfluss des Feuchtegehaltes ermittelt werden.
  • Zugversuch an Bauteilen oder Baugruppen
    Für einige Anwendungen ist die Bestimmung der Maximalkraft am Bauteil notwendig. Wir können mit verschiedenen Einspannvorrichtungen Bauteile oder -gruppen prüfen. Insbesondere für Gurte, Haken und Schnappverbindungen ist diese Prüfung nützlich. Im Bedarfsfall können spezielle Einspannvorrichtungen gefertigt werden, um eine Prüfung zu ermöglichen
  • 2K-Prüfkörper
    Für die Prüfung der Haftung in 2K-Systemen bieten wir ebenfalls eine Prüfung an. Dabei wird ein Schälprüfkörper in einer Einspannung nach DIN En 1464 geprüft.

Messaufbau und Ergebnisse

Der Zugversuch dient der Untersuchung des Spannungs-Dehnungsverhaltens von Kunststoffen. Die zuvor im Spritzgussverfahren hergestellten oder aus einem Halbzeug herausgearbeiteten Proben werden unter einachsiger Zugbeanspruchung geprüft (vgl. Abbildung 1). Die Zugprüfmaschine erfasst über die Messung der Kraft und unter Berücksichtigung des Probenquerschnittes, sowie der Messung des Weges, den Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung der Probe in einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm.

Mit dem Zugversuch werden typische Materialkennwerte wie E-Modul (Elastizitätsmodul), Streckgrenze, Zugfestigkeit und Bruchdehnung von Materialien ermittelt. Der Elastizitätsmodul ist im elastischen Bereich festgelegt, als die Steigung der Spannungs-Dehnungs-Kurve im Bereich zwischen 0,05 % und 0,25% Dehnung. Unter der Zugfestigkeit versteht man die maximale Zugspannung, die während des Versuches aufgezeichnet wird. Typische Kurvenverläufe für unterschiedliche Materialtypen zeigt Abbildung 2.