Biegeversuch

Biegeprüfung - Lexicon of plastics testing

Mit dem quasistatischen Biegeversuch werden vor allem spröde Materialien geprüft, die aufgrund ihres Bruchverhaltens Messprobleme im Zerreißversuch verursachen. Für homogene und isotrope Kunststoffe wird diese Untersuchung gemäß der Norm DIN EN ISO 178 zur Untersuchung der folgenden Materialien verwendet[1]: Thermoplaste Spritzgieß- und Extrusionsmassen, einschließlich gefüllte und verstärkte Vergussmassen und starre Thermoplastplatten, Duroplaste, einschließlich gefüllte und verstärkte Verbundmaterialien, Duroplaste, einschließlich Laminate, Duroplaste, thermotropische fl. kristalline Polymers.

Die DIN EN ISO 14125[2] dient zur Ermittlung der Biegefestigkeit von Faserverbundwerkstoffen, z.B. Laminaten aus GFK oder CFK. Die Biegeproben werden für die experimentelle Untersuchung verwendet. Die DIN EN ISO 178 lässt nur die Dreipunkt-Prüfanordnung zur Ermittlung des Elastizitätsmoduls und der Biegbarkeit zu ("Bild 1").

Insbesondere bei der Ermittlung des E-Moduls werden mit dem Taster bessere Kenngrößen erzielt, da der Fehlerweg durch das Durchdringen der Lamelle nicht im Ablenksignal miteinbezogen wird. Bei Verwendung von Gabelsensoren, wie in Abb. 2 dargestellt, werden noch genauere Kenngrößen erreicht, da auch das Durchdringen an den Anschlägen aus dem Meßsignal wegfällt.

Hier müssen jedoch modifizierte Auswertungsformeln (siehe Tabelle) zur Ermittlung der Kenngrößen des Biegeversuches verwendet werden. Wenn kein oder nur ein maximaler Durchbruch auftritt, wird die Prüfung gestoppt, wenn die herkömmliche Auslenkung von 6 Millimetern (h = 4 Millimeter) erreicht ist. Auch die Kenngrößen Bruchfestigkeit und Biegebeanspruchung mit herkömmlicher Verformung sind nicht vergleichbar[3].

Für den Abgleich mit diesem Kunststoffverhalten kann eine freie Streckgrenze bei x% zur Bestimmung einer Biegebeanspruchung herangezogen werden ?fx (Bild 3), obwohl diese Methode nur für den Zerreißversuch normiert ist. Bei faserverstärktem Kunststoff kann die Drei- oder Vierpunktbiegevorrichtung nach DIN EN ISO 14125 eingesetzt werden, wodurch das letztgenannte Prüfgerät (Bild 4) genauere Ergebnisse liefert, aber kostspieliger und aufwendiger in der Handhabung ist.

Denn dann treten vor allem bei großen Umlenkungen weitere Spannungsanteile durch Friktion oder HERTZ-Kompression auf, und Geometrieeffekte, wie die Verkürzung des Stützabstandes, müssen in der Dreipunkt- und Vierpunktbiegevorrichtung um Kantenfaserdehnung und -biegung nachgeregelt werden. In[ 4] ist eine umfangreiche Literaturauswertung zu den mechanisch-technologischen Eigenschaften ?f, ?f, ?f und ?f für eine Vielzahl von Kunststoffen zu finden.