Aus Lexikon der Kunststoffprüfung
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Biegeversuch Prüfkörperformen

Prüfkörpergeometrie für Dreipunktbiegeprüfung von Thermoplasten

Bei der Dreipunkt-Biegeprüfung an Kunststoffen wird in Übereinstimmung mit der Norm DIN EN ISO 178 der Biegeprüfung von Kunststoffen [1, 2] meistens der Prüfkörper mit den Abmessungen 80 x 10 x 4 mm3 verwendet. Dieser Prüfkörper kann dabei direkt durch das Spritzgussverfahren oder aus dem Vielzweckprüfkörper Typ 1A durch Entfernen der Schultern des Prüfkörpers hergestellt werden, wobei bei dieser Art der Prüfkörperherstellung eine Vergleichbarkeit des inneren Zustandes der Prüfkörper bezüglich der Eigenspannung und Orientierungen (siehe auch: Zugversuch Eigenspannungen Orientierungen) mit anderen Prüfmethoden vorliegt.
Falls die Prüfkörper für die Biegeprüfung aus Platten mit unterschiedlicher Dicke präpariert werden (indirekte Präparation), muss die Breite und Länge der Prüfkörper entsprechend der Tabelle 1 angepasst werden, um unzulässige Einflüsse (Einflüsse im Biegeversuch) durch die auftretende Schubspannung im Querschnitt zu vermeiden. Als Grundvoraussetzung ist dabei bei annähernd isotropen und homogenen Werkstoffen eine Längen-Dicken-Verhältnis l/h = 20 einzuhalten. Zusätzlich ist in diesem Fall noch die Herstellungsrichtung beim Extrudieren oder Kalandrieren der Platten zu beachten.

Tabelle 1: Prüfkörpergeometrie nach DIN EN ISO 178

Nenndicke h (mm) Breite b (mm) Länge l (mm)
1 < h ≤ 3 25,0 ± 0,5 20 – 60
3 < h ≤ 5 (4) 10,0 ± 0,5 60 – 100 (64)
5 < h ≤ 10 15,0 ± 0,5 100 – 200
10 < h ≤ 20 20,0 ± 0,5 200 – 400
20 < h ≤ 35 35,0 ± 0,5 400 – 700
35 < h ≤ 50 50,0 ± 0,5 700 – 1000

Prüfkörpergeometrie für Biegeversuch an faserverstärkten Duroplasten

Bei der Entnahme von Prüfkörpern aus langfaserverstärkten, schichtweise aufgebauten anisotropen Kunststoffe auf duroplastischer Basis (Laminaten) muss beachtet werden, dass bei zu kurzen Prüfkörperlängen die Gefahr von Delaminationen (Zugseite) oder Ausbeulen (Druckseite) besteht. Zur Vermeidung des interlaminaren Schubversagens zwischen den Schichten wird das Längen-Dicken-Verhältnis der Prüfkörper auf bis zu l/h = 50 vergrößert. Da bei der entsprechenden Norm DIN EN ISO 14125 [3] der Dreipunkt-Biegeversuch und Vierpunkt-Biegeversuch zugelassen ist, ergeben sich hierbei nochmals Unterschiede. Infolge der vergleichsweise geringen Laminatdicken werden hier allerdings zu DIN EN ISO 178 vergleichbare Prüfkörperlängen genutzt (Tabelle 2), die jedoch von der Art der Verstärkung beeinflusst werden. Die Prüfgeschwindigkeit muss bei beiden Normen an die Prüfkörperform angepasst werden, um unzulässige Einflüsse auf die auftretenden Deformations- und Schädigungsmechanismen zu vermeiden.

Tabelle 2: Prüfkörpergeometrie nach DIN EN ISO 14125

Werkstoff h (mm) b (mm) l (mm)
Diskontinuierliche Verstärkung 4 10,0 80
Matte-, Gewebe- oder Mischverstärkung 4 15,0 80
Traverse Uni- oder Multidirektionale Verstärkung 2 15,0 60
Uni- oder Multidirektionale Verstärkung 2 15,0 100


Literaturhinweise

[1] Bierögel, C.: Biegeversuch an Kunststoffen. In: Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 147–158 (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe AMK-Büchersammlung unter A 18)
[2] DIN EN ISO 178 (2017-06): Kunststoffe – Bestimmung der Biegeeigenschaften (Normentwurf)
[3] DIN EN ISO 14125 (2011-05): Faserverstärkte Kunststoffe – Bestimmung der Biegeeigenschaften