Auflagerabstand

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Auflagerabstand (Stützweite)

Begriffsbestimmung

Der Auflagerabstand, auch als Stützweite bezeichnet, ist der geometrische Abstand der den Prüfkörper tragenden Widerlager im Biegeversuch, gemessen in der Mitte der Widerlager.

Auflagerabstand im Biegeversuch

Beim quasistatischen Biegeversuch tritt im Prüfkörper neben der Normalspannung zusätzlich eine Schubspannung auf, die die Kennwertermittlung im Biegeversuch beeinflussen kann. Zur Minimierung dieses Effektes ist das Verhältnis zwischen der Stützweite L und der Prüfkörperhöhe h (Bezeichnungen entsprechend der DIN EN ISO 178) bei der Prüfung von Kunststoffen zu beachten:

$L=(16\pm 1)h$

Bei der Verwendung von Dreipunktbiegeprüfkörpern (SENB-Prüfkörpern), häufig in der Prüfpraxis noch als ISO-Normstäbe bezeichnet, mit den Abmessungen 80 x 10 x 4 mm³ ergibt sich demzufolge eine Stützweite von 64 mm.

Bei sehr dicken Prüfkörpern oder Kunststoffverbunden, die grobkörnige Füllstoffe enthalten, kann es erforderlich sein, zur Vermeidung von Delaminationen infolge Scherung ein größeres Verhältnis L/h zu wählen. Dies trifft insbesondere auf Laminate oder andere schichtartig aufgebaute Verbunde zu, falls nicht die interlaminare Scherfestigkeit (Short Beam Test) ermittelt werden soll. In diesem Fall sollte zur Eliminierung des Schubspannungsanteils das Verhältnis L/h = 20 bis 25 betragen. Bei sehr weichen Kunststoffen wie z. B. Polyethylen (Kurzzeichen: PE) u. a. kann ebenfalls ein größerer Auflagerabstand oder ein veränderter Auflagerradius benutzt werden, um das Eindrücken der Widerlager in den Prüfkörper zu verringern.

Schlagbiegeversuch nach Charpy

Beim Schlagbiegeversuch nach Charpy wird an gekerbten und ungekerbten Prüfkörpern in Dreipunktauflage durchgeführt und dient der Beurteilung des Zähigkeit­sverhaltens von Kunststoffen bei schlagartiger Beanspruchung. Er ist in der DIN EN ISO 179 standardisiert. Die prismatischen Prüfkörper können direkt mittels Spritzgießen oder aus gepressten bzw. gegossenen Platten spanend gefertigt werden. Für Thermoplaste werden vorwiegend Prüfkörper vom Typ 1 verwendet, die aus Vielzweckprüfkörpern nach DIN EN ISO 3167 Typ A entnehmbar sind. Sie haben eine Länge von 80 mm, eine Breite von 10 mm, eine Dicke von 4 mm und die Stützweite beträgt hier 62 mm.

Der Instrumentierte Kerbschlagbiegeversuch (IKBV)

Bei dynamischer Beanspruchung im instrumentierten Kerbschlagbiegeversuch IKBV stellt die Stützweite (hier in DIN EN ISO 179 mit s bezeichnet) hinsichtlich einer optimalen Signalform einen wichtigen Einstellparameter dar. Für eine bruchmechanische Auswertung leitet sich aus Untersuchungen zum Einfluss der Stützweite die Forderung nach s/W = 4 (W – Prüfkörperbreite) ab. Darüber hinaus müssen auch das a/W-Verhältnis und die Pendelhammergeschwindigkeit optimiert werden.

Für eine Vielzahl von Anwendungsfällen im Kunststoffsektor erhält man mit

s/W = 4

a/W = 0,2 und

vH = 1 ms-1

allgemein verwendbare Beanspruchungsbedingungen.

Literaturhinweise

• DIN EN ISO 178 (2019-08): Kunststoffe – Bestimmung der Biegeeigenschaften
• DIN EN ISO 179-1 (2022-05): Kunststoffe – Bestimmung der Charpy-Schlageigenschaften – Teil 1: Nicht instrumentierte Schlagzähigkeitsprüfung (Entwurf)
• DIN EN ISO 179-2 (2020-09): Kunststoffe – Bestimmung der Charpy-Schlageigenschaften – Teil 2: Instrumentierte Schlagzähigkeitsprüfung
• Bierögel, C.: Quasistatische Prüfverfahren. In: Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 151–153 (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe AMK-Büchersammlung unter A 18)
• Grellmann, W.: Zähigkeitsbewertung mit bruchmechanischen Methoden. In: Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 269–271 (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe AMK-Büchersammlung unter A 18)