Der endgültige Leitfaden zur ASTM D790-Biegeprüfung von Kunststoffen
ASTM D790 ist eine Prüfmethode zur Bestimmung der Biegeeigenschaften von verstärkten und unverstärkten Kunststoffen, hochmoduligen Verbundwerkstoffen und elektrischen Isoliermaterialien. Dieser Leitfaden soll Sie in die Grundelemente eines ASTM D790-Biegetests einführen und einen Überblick über die benötigten Prüfgeräte, Software und Proben geben. Allerdings sollte jeder, der die Durchführung von ASTM D790-Tests plant, diesen Leitfaden nicht als ausreichenden Ersatz für die Lektüre der vollständigen Norm betrachten.
Ist ASTM D790 der richtige Standard für Sie?
ASTM D790 ist einer von mehreren Tests zur Messung der Biegeeigenschaften von Kunststoffen. Es ist nicht für die Messung von Zugeigenschaften konzipiert und jeder, der die Zugeigenschaften von Kunststoffmaterialien quantifizieren muss, sollte sich auf ASTM D638 beziehen. Bitte beachten Sie, dass diese Norm nicht dazu gedacht ist, die Biegefestigkeit von Materialien zu bestimmen, die nicht innerhalb einer Dehnung von 5 % brechen oder nachgeben. Solche Materialien eignen sich möglicherweise besser für die 4-Punkt-Biegeprüfung gemäß ASTM D6272.
Unterschiede zwischen ASTM D790 und ISO 178
ASTM D790 ist ISO 178 sehr ähnlich, unterscheidet sich jedoch in einigen wichtigen Punkten:
ISO 178 erfordert die Verwendung eines Deflektometers oder einer Compliance-Korrektur zur Bestimmung des Moduls. In ASTM D790 ist dies nur eine Empfehlung, und der Modul kann allein durch die Traversenverschiebung berechnet werden.
Die bevorzugten Probengrößen sind unterschiedlich und da die Testgeschwindigkeit von der Probentiefe abhängt, können die Testgeschwindigkeiten zwischen den Standards variieren. Die bevorzugte Tiefe von ASTM D790-Proben beträgt 3,2 mm. Die bevorzugte Tiefe für ISO 178-Proben beträgt 4 mm.
ASTM D790 erlaubt nur eine Testgeschwindigkeit, während ISO 178 die Verwendung einer zweiten (schnelleren) Testgeschwindigkeit nach der Modulmessung zulässt.
Was wird gemessen?
ASTM D790 misst die Biegeeigenschaften eines Materials unter Biegebelastung oder Durchbiegung. Dieser Test wird auf einem Universalprüfsystem unter Verwendung einer Dreipunkt-Biegevorrichtung mit einer Geschwindigkeit durchgeführt, die proportional zur Tiefe der Probe ist. Mit der ASTM D790-Prüfung werden die folgenden mechanischen Eigenschaften bestimmt:
Tangentialmodul: Auch als Biegemodul bekannt. Dies ist die Steigung des anfänglichen linearen Teils der Last-Durchbiegungskurve und ein Maß für die Steifigkeit des Materials.
Sekantenmodul: Die Steigung zwischen dem Ursprung und einem vordefinierten Punkt auf der Lastverformungskurve.
Sehnenmodul: Die Steigung zwischen zwei vordefinierten Punkten auf der Lastverformungskurve.
Biegefestigkeit: Die maximale Biegespannung, die während eines Biegetests erreicht wird.
Biegespannung beim Bruch: Die Biegespannung, bei der eine Probe während eines Biegetests bricht. Bei einigen Materialien bricht die Probe vor der Streckgrenze. In diesem Fall entspricht die Biegefestigkeit der Biegespannung beim Bruch.
Testmethode
ASTM D790 beschreibt zwei verschiedene Testverfahren für unterschiedliche Materialtypen. Verfahren A, die bevorzugte Methode, verwendet eine Dehnungsgeschwindigkeit von 0,01 mm/mm/min. Verfahren B verwendet eine Dehnungsgeschwindigkeit von 0,10 mm/mm/min und ist für Materialien gedacht, die bei der Prüfung mit der niedrigeren Dehnungsgeschwindigkeit bei 5 % Dehnung möglicherweise nicht brechen. ASTM D790 ermöglicht die Dehnungsmessung entweder anhand der Traversenverschiebung oder der Messwerte eines Dehnungsmessers, die als Typ-1- bzw. Typ-2-Tests bezeichnet werden.
Die erforderliche Prüfgeschwindigkeit für ASTM D790 wird als Funktion der Probenauflagespanne, der Probentiefe und der Dehnungsrate ausgedrückt. Nachdem der Prüfer die Probenmaße eingegeben hat, ändert die Software automatisch die Prüfgeschwindigkeit entsprechend der Gleichung.
Testsystem
ASTM D790-Tests können entweder auf einer Tisch- oder Standmodell-Universalprüfmaschine mit einer Vielzahl von Zubehörteilen durchgeführt werden, die zur Optimierung Ihrer Tests konfiguriert werden können. Da jedes Labor unterschiedliche Anforderungen hat, stehen verschiedene Systemkonfigurationen zur Verfügung.
Eine beispielhafte Grundkonfiguration finden Sie unten. Dieser Testaufbau umfasst ein Testsystem der Serie 3400 mit einer 3-Punkt-Biegevorrichtung und ohne Dehnungsmesser, was bedeutet, dass die Dehnung in diesem Fall durch Traversenverschiebung gemessen werden muss (Typ-1-Test). Wenn die Dehnung über die Traversenverschiebung gemessen wird, wird eine Compliance-Korrektur empfohlen, ist jedoch nicht erforderlich. Prüfrahmen der Serie 3400 können auch in Verbindung mit Extensometrie für Typ-2-Prüfungen verwendet werden.
Ist ASTM D790 der richtige Standard für Sie?
ASTM D790 ist einer von mehreren Tests zur Messung der Biegeeigenschaften von Kunststoffen. Es ist nicht für die Messung von Zugeigenschaften konzipiert und jeder, der die Zugeigenschaften von Kunststoffmaterialien quantifizieren muss, sollte sich auf ASTM D638 beziehen. Bitte beachten Sie, dass diese Norm nicht dazu gedacht ist, die Biegefestigkeit von Materialien zu bestimmen, die nicht innerhalb einer Dehnung von 5 % brechen oder nachgeben. Solche Materialien eignen sich möglicherweise besser für die 4-Punkt-Biegeprüfung gemäß ASTM D6272.
Unterschiede zwischen ASTM D790 und ISO 178
ASTM D790 ist ISO 178 sehr ähnlich, unterscheidet sich jedoch in einigen wichtigen Punkten:
ISO 178 erfordert die Verwendung eines Deflektometers oder einer Compliance-Korrektur zur Bestimmung des Moduls. In ASTM D790 ist dies nur eine Empfehlung, und der Modul kann allein durch die Traversenverschiebung berechnet werden.
Die bevorzugten Probengrößen sind unterschiedlich und da die Testgeschwindigkeit von der Probentiefe abhängt, können die Testgeschwindigkeiten zwischen den Standards variieren. Die bevorzugte Tiefe von ASTM D790-Proben beträgt 3,2 mm. Die bevorzugte Tiefe für ISO 178-Proben beträgt 4 mm.
ASTM D790 erlaubt nur eine Testgeschwindigkeit, während ISO 178 die Verwendung einer zweiten (schnelleren) Testgeschwindigkeit nach der Modulmessung zulässt.
Was wird gemessen?
ASTM D790 misst die Biegeeigenschaften eines Materials unter Biegebelastung oder Durchbiegung. Dieser Test wird auf einem Universalprüfsystem unter Verwendung einer Dreipunkt-Biegevorrichtung mit einer Geschwindigkeit durchgeführt, die proportional zur Tiefe der Probe ist. Mit der ASTM D790-Prüfung werden die folgenden mechanischen Eigenschaften bestimmt:
Tangentialmodul: Auch als Biegemodul bekannt. Dies ist die Steigung des anfänglichen linearen Teils der Last-Durchbiegungskurve und ein Maß für die Steifigkeit des Materials.
Sekantenmodul: Die Steigung zwischen dem Ursprung und einem vordefinierten Punkt auf der Lastverformungskurve.
Sehnenmodul: Die Steigung zwischen zwei vordefinierten Punkten auf der Lastverformungskurve.
Biegefestigkeit: Die maximale Biegespannung, die während eines Biegetests erreicht wird.
Biegespannung beim Bruch: Die Biegespannung, bei der eine Probe während eines Biegetests bricht. Bei einigen Materialien bricht die Probe vor der Streckgrenze. In diesem Fall entspricht die Biegefestigkeit der Biegespannung beim Bruch.
Testmethode
ASTM D790 beschreibt zwei verschiedene Testverfahren für unterschiedliche Materialtypen. Verfahren A, die bevorzugte Methode, verwendet eine Dehnungsgeschwindigkeit von 0,01 mm/mm/min. Verfahren B verwendet eine Dehnungsgeschwindigkeit von 0,10 mm/mm/min und ist für Materialien gedacht, die bei der Prüfung mit der niedrigeren Dehnungsgeschwindigkeit bei 5 % Dehnung möglicherweise nicht brechen. ASTM D790 ermöglicht die Dehnungsmessung entweder anhand der Traversenverschiebung oder der Messwerte eines Dehnungsmessers, die als Typ-1- bzw. Typ-2-Tests bezeichnet werden.
Die erforderliche Prüfgeschwindigkeit für ASTM D790 wird als Funktion der Probenauflagespanne, der Probentiefe und der Dehnungsrate ausgedrückt. Nachdem der Prüfer die Probenmaße eingegeben hat, ändert die Software automatisch die Prüfgeschwindigkeit entsprechend der Gleichung.
Testsystem
ASTM D790-Tests können entweder auf einer Tisch- oder Standmodell-Universalprüfmaschine mit einer Vielzahl von Zubehörteilen durchgeführt werden, die zur Optimierung Ihrer Tests konfiguriert werden können. Da jedes Labor unterschiedliche Anforderungen hat, stehen verschiedene Systemkonfigurationen zur Verfügung.
Eine beispielhafte Grundkonfiguration finden Sie unten. Dieser Testaufbau umfasst ein Testsystem der Serie 3400 mit einer 3-Punkt-Biegevorrichtung und ohne Dehnungsmesser, was bedeutet, dass die Dehnung in diesem Fall durch Traversenverschiebung gemessen werden muss (Typ-1-Test). Wenn die Dehnung über die Traversenverschiebung gemessen wird, wird eine Compliance-Korrektur empfohlen, ist jedoch nicht erforderlich. Prüfrahmen der Serie 3400 können auch in Verbindung mit Extensometrie für Typ-2-Prüfungen verwendet werden.
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