Standardprüfverfahren für die Zugfestigkeit von Kunststoffen ASTM D638

Übersicht

Die Prüfmethode ASTM D638 ist eine der gängigsten Methoden zur Bestimmung der Zugfestigkeit von verstärkten und unverstärkten Kunststoffen unter Verwendung einer hantel- oder knochenförmigen Standardprobe bei gleichbleibender Temperatur, Feuchtigkeit und Prüfgeschwindigkeit. Mit diesem Verfahren können Materialien bis zu einer Dicke von 14 mm geprüft werden. Wenn Ihre Proben mehr als 14 mm dick sind, sollten sie auf die richtige Dicke heruntergearbeitet werden. Wenn das zu prüfende Material weniger als 1 mm dick ist, ist ASTM D882 die bevorzugte Prüfmethode.

Testrahmen, Griffe und Zubehör

United fertigt und liefert eine breite Palette von Universalprüfmaschinen, Spannzeugen und Zubehör, um Sie bei der Durchführung der ASTM D638 zu unterstützen. Universalprüfmaschinen werden nach ihrer Kapazität unterschieden, und die Wahl des richtigen Prüfrahmens hängt davon ab, wie viel Kraft erforderlich ist, um die Probe zu brechen. Wenn Sie sich nicht sicher sind, wie viel Kapazität Sie benötigen, führt United einen kostenlosen Probetest durch, um Ihnen bei der Ermittlung der erforderlichen Systemkapazität zu helfen.

United bietet Universalprüfmaschinen an, die in ihrer Kapazität von unseren einsäuligen 2,5kN (550 Lbf) bis zu 600kN (449.000 Lbf) zweisäuligen Rahmen reichen. Unsere 50 kN- und 100 kN-Zweisäulenrahmen sind sowohl als Tisch- als auch als Bodenmodell erhältlich.

Die Norm selbst legt fest, dass die Prüfgeräte, Griffe und Zubehörteile Folgendes bieten müssen:

Test-Rahmen

• Konstante Geschwindigkeit der Traversenbewegung (Servo-gesteuert)
• Ein festes oder im Wesentlichen stationäres Element, das einen Griff trägt
• Ein bewegliches Element, das einen zweiten Griff trägt
• Verschiebungsmessfähigkeit
• Software und Berichtsfunktionen

Griffe

• Feste oder selbstausrichtende Griffe und geeignete Greifbacken sind erforderlich.
• Für dieses Prüfverfahren eignen sich verschiedene Arten von Greifern, darunter Keilgriffe, pneumatische Griffe oder Schraubstöcke. Bestimmte Arten von Greifern haben jedoch eine begrenzte Kapazität, so dass die Art des erforderlichen Greifers letztlich davon abhängt, wie viel Kraft erforderlich ist, um die Probe zu brechen.
• Wenn die zu prüfende Probe ständig aus dem Griff herausrutscht, ist dies ein Hinweis darauf, dass die Klemmbacken des Griffs abgenutzt sind oder dass ein Griff mit größerer Kapazität erforderlich ist.
• Alle Griffe mit gezahnten Klemmbacken haben sich für diesen Test als gut geeignet erwiesen, vorausgesetzt, sie bieten genügend Klemmkraft, um die Probe nicht einzuklemmen und vorzeitige Brüche zu verursachen, und verhindern gleichzeitig, dass die Probe aus dem Griff rutscht.
• United Keilgriffe der A-Serie (unten abgebildet) sind eine ideale Wahl für die Erfüllung der ASTM D638.

Kraftmesszelle

Eine Kraftmesszelle, die nach ASTM E4 mit einer Genauigkeit von +/- 1 % des angegebenen Wertes kalibriert ist, ist erforderlich. Diese Art von Kraftmessdose wird mit allen Universalprüfmaschinen von United geliefert.

Dehnungsmessstreifen

Für bestimmte Berechnungen wie Elastizitätsmodul, Sekantenmodul und Poissonzahl ist die Verwendung eines Dehnungsmessers erforderlich. Die Berechnung dieser Ergebnisse nur anhand des Griffabstands zum Zeitpunkt des Bruchs bietet nicht genügend Präzision und Genauigkeit. Für die Berechnung der Poissonzahl wird ein Querdehnungsmesser benötigt. United liefert eine Vielzahl von Dehnungsaufnehmern für das Prüfverfahren ASTM D638, darunter berührende und berührungslose Dehnungsaufnehmer wie Video- oder Laser-Dehnungsaufnehmer. Alle Dehnungsaufnehmer sind nach ASTM E83 kalibriert und in einer Vielzahl von Messlängen mit unterschiedlichen Dehnungsmessbereichen erhältlich, je nach den zu prüfenden Proben.

Prüflinge

Die ASTM D638 verweist auf verschiedene Arten von Prüfkörpern, je nach dem zu prüfenden Material, der Materialdicke und den Eigenschaften, die beim Bruch auftreten. Zu den Verfahren zur Herstellung von Probekörpern gehören Spritzgießen, maschinelle Bearbeitung oder Stanzen von Materialien in Form von Blechen, Platten oder ähnlichen Werkstoffen. Die genauen Abmessungen der Muster entnehmen Sie bitte der neuesten veröffentlichten Norm.

Platten, Bleche und geformte Kunststoffe

• Die Probe des Typs I ist die bevorzugte Probe und ist zu verwenden, wenn genügend Material mit einer Dicke von 7 mm oder weniger vorhanden ist.
• Typ-II-Proben werden empfohlen, wenn ein Material im schmalen Abschnitt nicht mit den bevorzugten Typ-I-Proben bricht.
• Proben des Typs III müssen für alle Materialien mit einer Dicke von mehr als 7 mm (0,28 in.), aber nicht mehr als 14 mm (0,55 in.) verwendet werden.
• Proben des Typs IV werden im Allgemeinen verwendet, wenn direkte Vergleiche zwischen Werkstoffen unterschiedlicher Steifigkeit (d. h. nicht steif und halbsteif) erforderlich sind. Proben des Typs V werden verwendet, wenn nur eine begrenzte Anzahl von Werkstoffen mit einer Dicke von 4 mm oder weniger für die Bewertung zur Verfügung steht oder wenn eine große Anzahl von Proben auf begrenztem Raum ausgesetzt werden muss (Prüfungen der thermischen und ökologischen Stabilität usw.).

Nicht starre Kunststoffe

• Die Typ-III-Probe muss für alle Materialien mit einer Dicke von mehr als 7 mm (0,28 in.), aber nicht mehr als 14 mm (0,55 in.) verwendet werden.
• Der Probekörper des Typs IV ist für die Prüfung von nicht starren Kunststoffen mit einer Dicke von 4 mm oder weniger zu verwenden.

Verstärkte Verbundwerkstoffe

Es sind Proben des Typs I zu verwenden

Starre Rohre

Bei starren Rohren handelt es sich um hohle Proben, und es ist eine besondere Vorbereitung erforderlich, damit das Rohr bei der Prüfung nicht durch die Spannzeuge gequetscht wird und vorzeitig versagt. Der mittlere Teil des Rohrs ist auf 60 % seines ursprünglichen Durchmessers reduziert, so dass dieser Teil bei Zugbeanspruchung zuerst bricht, da er dünner ist. Stahl- oder Messingstopfen sollten gut in die hohlen Rohrenden passen und in die Enden der Proben gesteckt werden, um Quetschungen durch die Klemmen zu verhindern. Die Stopfen können bequem im Rohr platziert werden, indem man sie trennt und auf einer Metallgewindestange abstützt.

Starre Stäbe

Starre Stäbe sind feste Proben, aber das Prinzip der Probenvorbereitung ist das gleiche. Der mittlere Teil der Probe wird auf 60 % ihres ursprünglichen Durchmessers reduziert, so dass er dünner ist als die Enden, so dass die Probe bei Zugbelastung eher in der Mitte bricht.

Spezifische Abmessungen für diese Arten von Mustern sind in der Norm angegeben, und es sollte die neueste Version der Norm herangezogen werden, um diese Abmessungen zu erhalten.

Testberechnungen und Berichterstattung

Die vielleicht größte Herausforderung für Kunden, die diese Norm noch nicht kennen, sind die erforderlichen Berechnungen und Berichte.

Die DragonFly UTS-Software von United ist zusammen mit einer unserer Universalprüfmaschinen in der Lage, das ASTM D638-Testverfahren durchzuführen. Jedes UTM, das wir verkaufen, enthält den Prüfrahmen, die Kraftmesszelle, den Windows®-PC, die DragonFly UTS-Software und das vorgefertigte Prüfverfahren, damit Sie schnell loslegen können. Benutzerdefinierte oder geänderte Prüfverfahren können leicht geschrieben werden. Prüfberichte in Präsentationsqualität mit allen erforderlichen Berechnungen sind sofort verfügbar, und die Daten werden in einer sicheren und leicht zu durchsuchenden Access®-Datenbank gespeichert. Die Erstellung von anderen Prüfverfahren als ASTM D638 mit DragonFly UTS ist einfach, und es sind keine zusätzlichen Gebühren oder Lizenzen erforderlich, um zusätzliche Prüfverfahren zu schreiben oder zu ändern.

Nach ASTM D638 ist Folgendes zu berechnen:

• Zugfestigkeit
• Prozentuale Dehnung
• Prozentuale Dehnung bei Streckung
• Prozentuale Bruchdehnung
• Nominale Dehnung
• Nenndehnung bei Bruch
• Elastizitätsmodul
• Sekantenmodul
• Querkontraktionszahl (Querdehnungsmesser erforderlich)
• Durchschnittswert aller getesteten Proben
• Standardabweichung

Schlussfolgerung

United hat praktisch die gesamte Arbeit für unsere Kunden übernommen, wenn es um die Durchführung des ASTM D638 Testverfahrens geht. Die Kunden müssen lediglich angeben, welche Art von Proben sie prüfen wollen, damit wir die richtige Kapazität des Prüfrahmens und die richtigen Griffe auswählen können.

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