Schlagbeanspruchung Pendelschlagwerk - Versionsgeschichte

Loeffler-Kamann: /* Gerätesysteme */

2025-06-24T08:31:52Z

Gerätesysteme

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	\|DIN EN ISO 179-1 (~~2023~~-10): Kunststoffe − Bestimmung der Charpy-Schlageigenschaften. Teil 1: Nicht instrumentierte Schlagzähigkeitsprüfung		\|DIN EN ISO 179-1 (2025-06): Kunststoffe – Bestimmung der Charpy-Schlageigenschaften – Teil 1: Nicht instrumentierte Schlagzähigkeitsprüfung (Entwurf)
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Loeffler-Kamann am 10. Juli 2024 um 06:57 Uhr

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	\|DIN EN ISO 179-1 (~~2022~~-05): Kunststoffe − Bestimmung der Charpy-Schlageigenschaften. Teil 1: Nicht instrumentierte Schlagzähigkeitsprüfung ~~(Entwurf)~~		\|DIN EN ISO 179-1 (2023-10): Kunststoffe − Bestimmung der Charpy-Schlageigenschaften. Teil 1: Nicht instrumentierte Schlagzähigkeitsprüfung
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Oluschinski am 4. August 2023 um 10:03 Uhr

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	\|[[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]]: Schlagartige Beanspruchung. In: Grellmann, W., [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 158−168, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)		\|[[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]]: Schlagartige Beanspruchung. In: [https://www.researchgate.net/profile/Wolfgang-Grellmann Grellmann, W.], [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 158−168, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)
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Oluschinski am 28. November 2022 um 13:09 Uhr

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	[[Kategorie:Biegeversuch]]		[[Kategorie:Biegeversuch]]
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Oluschinski am 13. August 2019 um 07:57 Uhr

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	__FORCETOC__		__FORCETOC__
	==Allgemeines==		==Allgemeines==
	[[Kunststoffe]] oder [[Faserverstärkte Kunststoffe\|Verbundkunstkstoffe]] werden unter Leichtbauaspekten in Maschinen, Fahrzeugen oder Flugzeugen zunehmend eingesetzt. Bei Crashbeanspruchungen und Explosionen von Behältern oder Rohrleitungen in der Chemieindustrie können dabei [[Schlagbeanspruchung Kunststoffe\|schlagartige]] [[Beanspruchung]]en auftreten, die sich dem vorhandenen statisch/ dynamischen Lastkollektiv überlagern. Diese Schlagbeanspruchungen rufen zumeist lokal stark erhöhte [[Deformationsgeschwindigkeit]]en hervor und werden durch das Vorhandensein von Spannungsspitzen an scharfen [[Kerb]]en, Lunkern oder Kanten, [[mehrachsiger Spannungszustand\|mehrachsige Spannungszustände]] sowie niedrige Temperaturen zusätzlich verstärkt [1].		[[Kunststoffe]] oder [[Faserverstärkte Kunststoffe\|Verbundkunstkstoffe]] werden unter Leichtbauaspekten in Maschinen, Fahrzeugen oder Flugzeugen zunehmend eingesetzt. Bei Crashbeanspruchungen und Explosionen von Behältern oder Rohrleitungen in der Chemieindustrie können dabei [[Schlagbeanspruchung Kunststoffe\|schlagartige]] [[Beanspruchung]]en auftreten, die sich dem vorhandenen statisch/ dynamischen Lastkollektiv überlagern. Diese Schlagbeanspruchungen rufen zumeist lokal stark erhöhte [[Deformationsgeschwindigkeit]]en hervor und werden durch das Vorhandensein von Spannungsspitzen an scharfen [[Kerb]]en, inneren Lunkern ([[Gasblasen]], [[Vakuolen]], [[Mikroporen]]) oder Kanten, [[mehrachsiger Spannungszustand\|mehrachsige Spannungszustände]] sowie niedrige Temperaturen zusätzlich verstärkt [1].

	Da bei Kunststoffen die molekularen [[Relaxation Kunststoffe\|Relaxations]]- und [[Kriechen Kunststoffe\|Kriechmechanismen]] eine hinreichende Reaktionszeit erfordern, wird bei hohen Schlaggeschwindigkeiten und/oder sehr niedrigen Temperaturen das [[Deformationsmechanismen\|Schädigungs]]-, [[Festigkeit]]s-, [[Deformation]]s- und [[Bauteilversagen\|Versagensverhalten]] signifikant beeinflusst, da die erforderliche Zeit zur Reaktion des Werkstoffes auf die Schlagbeanspruchung nicht mehr zur Verfügung steht. Entscheidend für die Auswirkung der schlagartigen Beanspruchung auf den Kunststoff ist die lokale [[Dehnrate Grundlagen\|Dehngeschwindigkeit]] dε/dt bzw. die charakteristische Einwirkungszeit der stoßartigen Belastung.		Da bei Kunststoffen die molekularen [[Relaxation Kunststoffe\|Relaxations]]- und [[Kriechen Kunststoffe\|Kriechmechanismen]] eine hinreichende Reaktionszeit erfordern, wird bei hohen Schlaggeschwindigkeiten und/oder sehr niedrigen Temperaturen das [[Deformationsmechanismen\|Schädigungs]]-, [[Festigkeit]]s-, [[Deformation]]s- und [[Bauteilversagen\|Versagensverhalten]] signifikant beeinflusst, da die erforderliche Zeit zur Reaktion des Werkstoffes auf die Schlagbeanspruchung nicht mehr zur Verfügung steht. Entscheidend für die Auswirkung der schlagartigen Beanspruchung auf den Kunststoff ist die lokale [[Dehnrate Grundlagen\|Dehngeschwindigkeit]] dε/dt bzw. die charakteristische Einwirkungszeit der stoßartigen Belastung.
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	Die Resultate der flach- oder breitseitigen Prüfung sind für die untersuchten unverstärkten oder [[Kurzfaserverstärkte_Verbundwerkstoffe\|kurzfaserverstärkten]] sowie gefüllten Kunststoffe allerdings auch nicht vergleichbar. Im Fall der Prüfung von Laminaten oder hochorientierten Prüfkörper aus Platten wird je nach Entnahmerichtung zusätzlich die Prüfrichtung variiert. Falls das Pendelschlagwerk mit einer Temperiereinrichtung versehen ist, können auch [[Zähigkeit_Temperaturabhängigkeit\|temperaturabhängige Zähigkeitskennwerte]] zur Charakterisierung von [[Spröd-Zäh-Übergang\|Spröd/Zäh-Übergängen]] ermittelt werden. Diese Übergangsbereiche besitzen eine besondere Bedeutung beim Einsatz dieser Kunststoffe, da sie einen wesentlichen Einfluss auf den dominierenden Versagensmechanismus (verformungsloser [[Brucharten\|Sprödbruch]] oder zäher [[Bruch]]) ausüben.		Die Resultate der flach- oder breitseitigen Prüfung sind für die untersuchten unverstärkten oder [[Kurzfaserverstärkte_Verbundwerkstoffe\|kurzfaserverstärkten]] sowie [[Teilchengefüllte Kunststoffe\|gefüllten Kunststoffe]] allerdings auch nicht vergleichbar. Im Fall der Prüfung von Laminaten oder hochorientierten Prüfkörper aus Platten wird je nach Entnahmerichtung zusätzlich die Prüfrichtung variiert. Falls das Pendelschlagwerk mit einer Temperiereinrichtung versehen ist, können auch [[Zähigkeit_Temperaturabhängigkeit\|temperaturabhängige Zähigkeitskennwerte]] zur Charakterisierung von [[Spröd-Zäh-Übergang\|Spröd/Zäh-Übergängen]] ermittelt werden. Diese Übergangsbereiche besitzen eine besondere Bedeutung beim Einsatz dieser Kunststoffe, da sie einen wesentlichen Einfluss auf den dominierenden Versagensmechanismus (verformungsloser [[Brucharten\|Sprödbruch]] oder zäher [[Bruch]]) ausüben.

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	\|Grellmann, W.: Schlagartige Beanspruchung. In: Grellmann, W., [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 158−168, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)		\|[[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]]: Schlagartige Beanspruchung. In: Grellmann, W., [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 158−168, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)
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Oluschinski am 11. Oktober 2018 um 11:55 Uhr

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Reincke am 18. Dezember 2017 um 11:39 Uhr

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			[[Kategorie:Biegeversuch]]

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{{PSM_Infobox}}
Schlagbeanspruchung, Kunststoffe, Pendelschlagwerk
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==Allgemeines==
[[Kunststoffe]] oder [[Faserverstärkte Kunststoffe|Verbundkunstkstoffe]] werden unter Leichtbauaspekten in Maschinen, Fahrzeugen oder Flugzeugen zunehmend eingesetzt. Bei Crashbeanspruchungen und Explosionen von Behältern oder Rohrleitungen in der Chemieindustrie können dabei [[Schlagbeanspruchung Kunststoffe|schlagartige]] [[Beanspruchung]]en auftreten, die sich dem vorhandenen statisch/ dynamischen Lastkollektiv überlagern. Diese Schlagbeanspruchungen rufen zumeist lokal stark erhöhte [[Deformationsgeschwindigkeit]]en hervor und werden durch das Vorhandensein von Spannungsspitzen an scharfen [[Kerb]]en, Lunkern oder Kanten, [[mehrachsiger Spannungszustand|mehrachsige Spannungszustände]] sowie niedrige Temperaturen zusätzlich verstärkt [1].

Da bei Kunststoffen die molekularen [[Relaxation Kunststoffe|Relaxations]]- und [[Kriechen Kunststoffe|Kriechmechanismen]] eine hinreichende Reaktionszeit erfordern, wird bei hohen Schlaggeschwindigkeiten und/oder sehr niedrigen Temperaturen das [[Deformationsmechanismen|Schädigungs]]-, [[Festigkeit]]s-, [[Deformation]]s- und [[Bauteilversagen|Versagensverhalten]] signifikant beeinflusst, da die erforderliche Zeit zur Reaktion des Werkstoffes auf die Schlagbeanspruchung nicht mehr zur Verfügung steht. Entscheidend für die Auswirkung der schlagartigen Beanspruchung auf den Kunststoff ist die lokale [[Dehnrate Grundlagen|Dehngeschwindigkeit]] dε/dt bzw. die charakteristische Einwirkungszeit der stoßartigen Belastung.

==Konventionelle Charakterisierung der Zähigkeit==

Der Ermittlung der [[Zähigkeit]] der eingesetzten Werkstoffe kommt neben den Kenntnissen zur [[Festigkeit]], dem [[Deformation]]sverhalten bei ruhender und dynamischer [[Beanspruchung]] sowie dem [[Steifigkeit]]sverhalten eine hohe Bedeutung zu. Im industriellen Forschungs- und Entwicklungsbereich werden für diesen Zweck zumeist Pendelschlagwerke ('''Bild 1''') eingesetzt, die eine konventionelle Charakterisierung des Zähigkeitsverhaltens auch in Abhängigkeit von der [[Zähigkeit Temperaturabhängigkeit|Prüftemperatur]] gestatten.

[[Datei:Schlagbeanspruchung_Pendelschlagwerk-1.JPG|350px]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 1''':
|width="600px"|Schematische Darstellung eines konventionellen Pendelschlagwerks
|}

Mit derartigen Pendelschlagwerken wird ausgehend von der potentiellen Energie des Pendelhammers in der Ausgangsposition α bzw. h1 die durch den [[Prüfkörper]] beim Schlag konsumierte Energie ermittelt, die sich in der geringeren Höhe h2 bzw. dem Winkel β äußert. Wird der Quotient aus der verbrauchten Energie und der Querschnittsfläche gebildet, dann ergibt sich je nach verwendetem Prüfkörpertyp die Schlag- oder [[Kerbschlagbiegeversuch|Kerbschlagzähigkeit]] für den untersuchten Werkstoff.

==Prüfanordnungen==

In der prüftechnischen Praxis werden neben dem [[Schlagzugversuch]] bei Schlagbiegebeanspruchung die Prüfanordnungen nach [[Schlagbiegeversuch#Schlagbiegeversuch_nach_Charpy|CHARPY]], [[Schlagbiegeversuch#Schlagbiegeversuch_nach_Izod|IZOD]] oder [[Schlagbiegeversuch#Schlagbiegeversuch_nach_Dynstat|Dynstat]] verwendet, wobei die Prüfmethoden schon aufgrund unterschiedlicher [[Prüfgeschwindigkeit]]en (2,9 bis 3,9 m/s) nicht vergleichbare Ergebnisse erzeugen. 
In Deutschland und den europäischen Staaten wird die Prüfanordnung nach [[Charpy, Georges|CHARPY]] entsprechend DIN EN ISO 179-1 [2] bevorzugt, wobei hier ungekerbte und [[Kerbeinbringung|gekerbte Prüfkörper]] in schmal- oder breitseitiger Anordnung geprüft werden können ('''Bild 2''').

[[Datei:Schlagbeanspruchung_Pendelschlagwerk-2.JPG|425px]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 2''':
|width="600px"|Prüfanordung nach [[Charpy, Georges|CHARPY]] (a) flachseitig oder e und (b) breitseitig oder f
|}

Die Resultate der flach- oder breitseitigen Prüfung sind für die untersuchten unverstärkten oder [[Kurzfaserverstärkte_Verbundwerkstoffe|kurzfaserverstärkten]] sowie gefüllten Kunststoffe allerdings auch nicht vergleichbar. Im Fall der Prüfung von Laminaten oder hochorientierten Prüfkörper aus Platten wird je nach Entnahmerichtung zusätzlich die Prüfrichtung variiert. Falls das Pendelschlagwerk mit einer Temperiereinrichtung versehen ist, können auch [[Zähigkeit_Temperaturabhängigkeit|temperaturabhängige Zähigkeitskennwerte]] zur Charakterisierung von [[Spröd-Zäh-Übergang|Spröd/Zäh-Übergängen]] ermittelt werden. Diese Übergangsbereiche besitzen eine besondere Bedeutung beim Einsatz dieser Kunststoffe, da sie einen wesentlichen Einfluss auf den dominierenden Versagensmechanismus (verformungsloser [[Brucharten|Sprödbruch]] oder zäher [[Bruch]]) ausüben.

==Gerätesysteme==

Je nach Alter und Ausstattungsgrad können diese Prüfsysteme mit analoger Messwerterfassung (Schleppzeiger mit manueller Ablesung), mit digitaler Messwertverarbeitung oder inkrementaler Messtechnik (Winkelgeber) ausgerüstet sein ('''Bild 3''').

[[Datei:Schlagbeanspruchung_Pendelschlagwerk-3.JPG|600px]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 3''':
|width="600px"|Analoges Pendelschlagwerk (a), analoges Pendel mit digitaler Messwertverarbeitung (b) und inkrementales Pendelschlagwerk (c) der Fa. Zwick GmbH & Co. KG, Ulm
|}

'''Literaturhinweise'''

{|
|-valign="top"
|[1]
|Grellmann, W.: Schlagartige Beanspruchung. In: Grellmann, W., [[Seidler,_Sabine|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 158−168, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)
|-valign="top"
|[2]
|DIN EN ISO 179-1 (2010-11): Kunststoffe − Bestimmung der Charpy-Schlageigenschaften. Teil 1: Nicht instrumentierte Schlagzähigkeitsprüfung
|}