Vielzweckprüfkörper

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Vielzweckprüfkörper

Ausgewählte Prüfkörperformen

Der in der Kunststoffprüfung verwendete Vielzweckprüfkörper ist in der DIN EN ISO 3167 genormt [1].

Angaben zu Kunststoffprüfkörpern sind in den verschiedenen Normen zu den Prüfverfahren, z. B. DIN EN ISO 527-2 [2] und zur Herstellung, z. B. durch Spritzgießen in den Teilnormen zur DIN EN ISO 294 [3] zu finden. In der DIN EN ISO 20753 [4], die schrittweise die DIN EN ISO 3167 ersetzen soll, werden die Bezeichnungen und Maße der zur Erfassung vergleichbarer Daten verwendeten Prüfkörper und auch anderer häufig verwendeter Prüfkörper zur besseren Übersicht in einem Dokument zusammengefasst.

Das Bild 1 zeigt die in der DIN EN ISO 527 [2] festgelegten Abmessungen für die Vielzweckprüfkörper Typ A und Typ B sowie weitere zulässige Prüfkörperformen.

Bild 1:

Vielzweckprüfkörper 1A und andere Prüfkörper für den Zugversuch.

Eine charakteristische Abmessung für die Vielzweckprüfkörper ist die Länge l₁, die im Fall des Vielzweckprüfkörpers Typ A die Herstellung von Dreipunktbiegeprüfkörpern oder SENB – (Single-Edge-Notched Bend) Prüfkörpern der Abmessungen

• Breite W = 10 mm (= b₁),
• Dicke B = 4 mm (= h),
• Länge L = 80 mm (= l₁),

erlaubt. Der wesentliche Vorteil dieses Verfahrens ist, dass dann sowohl im Zugversuch als auch im Biegeversuch oder dem Schlagbiege- oder Kerbschlagbiegeversuch ein identischer innerer Zustand der Prüfkörper vorliegt (Vielzweckprüfkörper).

Für die Durchführung von Zugversuchen ist auch die Verwendung von proportional verkleinerten Prüfkörpern zulässig, was dann erforderlich ist, wenn nur sehr kleine Mengen Material zur Verfügung stehen bzw. die Entnahme aus Bauteilen zur Bauteilcharakterisierung erforderlich ist.
Die Schulterstabform ergibt sich aus der Notwendigkeit einer ausreichenden Klemmbarkeit in den Einspannvorrichtungen der Festigkeitsprüfanlage und der Erzeugung eines homogenen uniaxialen Spannungszustandes in hinreichender Entfernung von den Einspannungen.

Durchführung verschiedener Prüfungen

Unabhängig von der Art des direkten Formgebungsverfahrens (zumeist das Spritzgießen) stellt der Vielzweckprüfkörper Typ 1A nach DIN EN ISO 3167 den bevorzugten Prüfkörper für thermoplastische Formmassen dar. Neben dem Zugversuch kann der planparallele Mittelteil dieses Prüfkörpers für die unterschiedlichsten mechanischen, elektrischen oder thermischen Prüfungen verwendet werden (Bild 2). Der Vorteil ist darin begründet, dass in diesen Versuchen ein einheitlicher Bezugszustand bezüglich Orientierung und Eigenspannungen (innerer Zustand) sowie eine identische Dicke und Breite (äußerer Zustand) vorliegt. Bei der Notwendigkeit der Herausarbeitung von Prüfkörpern aus Form- oder Bauteilen besteht zumeist nicht die Möglichkeit der Entnahme von 170 mm langen Prüfkörpern. In diesem Fall können proportional verkleinerte Prüfkörper präpariert werden, wobei hier zu beachten ist, dass die Prüfgeschwindigkeit und die Dehnmesstechnik maßstabsgerecht angepasst werden müssen.

Bild 2:

Vielzweckprüfkörper nach DIN EN ISO 3167 und daraus herstellbare Prüfkörper zur Durchführung verschiedener Prüfungen (die Dicke B ist in allen Fällen 4 mm) [5]

Begriffsvielfalt

Neben dem Vielzweckprüfkörper, umgangssprachlich auch gern als Campus-Zugstab oder ISO-Normstab bezeichnet, existieren noch zahlreiche weitere Prüfkörper für mechanische und bruchmechanische Prüfungen, für die Durchführung von Ermüdungsversuchen und z. B. auch spezielle Prüfkörper für neue Herstellungstechnologien wie das Lasersintern.

Literaturhinweise

[1]	DIN EN ISO 3167 (2014-11): Kunststoffe – Vielzweckprüfkörper
[2]	DIN EN ISO 527-2 (2012-06): Kunststoffe – Bestimmung der Zugeigenschaften – Teil 2: Prüfbedingungen für Form- und Extrusionsmassen
[3]	DIN EN ISO 294 Kunststoffe – Spritzgießen von Probekörpern aus Thermoplasten Teil 1 (2017-09): Allgemeine Grundlagen und Herstellung von Vielzweckprüfkörpern und Stäben Teil 2 (2019-03): Kleine Zugstäbe Teil 3 (2020-11): Kleine Platten Teil 4 (2019-04): Bestimmung der Verarbeitungsgeschwindigkeit Teil 5 (2018-03): Herstellung von Standardprobekörpern zur Ermittlung der Anisotropie
[4]	DIN EN ISO 20753 (2022-07): Kunststoffe – Probekörper (Entwurf)
[5]	Bierögel, C.: Herstellung von Prüfkörpern. In: Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 24, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe AMK-Büchersammlung unter A 18)