Thermische Spannungs-Analyse - Versionsgeschichte

Loeffler-Kamann am 10. Juli 2024 um 08:38 Uhr

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	* [[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]], [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 26, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)		* [[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]], [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 26, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)
	* [https://www.researchgate.net/profile/Wolfgang-Grellmann Grellmann, W.], [[Bierögel, Christian\|Bierögel, C.]], Sirch, C., Oluschinski, A.: Thermische Spannungs- und Dehnungsanalyse an Kunststoffen. In: Pohl, M. (Hrsg.): Konstruktion, Werkstoffentwicklung und Schadensanalyse, Tagungsband „Werkstoffprüfung“ 2010, 2.–3. Dezember 2010, Neu-Ulm, Tagungsband Verlag Stahleisen GmbH, Düsseldorf S. 365–370 (ISBN 978-3-514-00778-9; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter M 18)		* [https://www.researchgate.net/profile/Wolfgang-Grellmann Grellmann, W.], [[Bierögel, Christian\|Bierögel, C.]], Sirch, C., Oluschinski, A.: Thermische Spannungs- und Dehnungsanalyse an Kunststoffen. In: [https://de.wikipedia.org/wiki/Michael_Pohl_(Metallurg) Pohl, M.] (Hrsg.): Konstruktion, Werkstoffentwicklung und Schadensanalyse, Tagungsband „Werkstoffprüfung“ 2010, 2.–3. Dezember 2010, Neu-Ulm, Tagungsband Verlag Stahleisen GmbH, Düsseldorf S. 365–370 (ISBN 978-3-514-00778-9; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter M 18)

	[[Kategorie:Thermoanalytische Methoden]]		[[Kategorie:Thermoanalytische Methoden]]

Oluschinski am 4. August 2023 um 10:13 Uhr

2023-08-04T10:13:25Z

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	* [[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]], [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 26, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)		* [[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]], [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 26, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)
	* Grellmann, W., [[Bierögel, Christian\|Bierögel, C.]], Sirch, C., Oluschinski, A.: Thermische ~~Spannungsanalyse (TSA)~~ und Dehnungsanalyse ~~(TDA)~~ an Kunststoffen. In: Pohl, M. (Hrsg.): Konstruktion, Werkstoffentwicklung und Schadensanalyse, ~~Tagung~~ „Werkstoffprüfung“ 2010, 2.–3. Dezember 2010, Neu-Ulm, Tagungsband S. 365–370 (ISBN 978-3-514-00778; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter M 18)		* [https://www.researchgate.net/profile/Wolfgang-Grellmann Grellmann, W.], [[Bierögel, Christian\|Bierögel, C.]], Sirch, C., Oluschinski, A.: Thermische Spannungs- und Dehnungsanalyse an Kunststoffen. In: Pohl, M. (Hrsg.): Konstruktion, Werkstoffentwicklung und Schadensanalyse, Tagungsband „Werkstoffprüfung“ 2010, 2.–3. Dezember 2010, Neu-Ulm, Tagungsband Verlag Stahleisen GmbH, Düsseldorf S. 365–370 (ISBN 978-3-514-00778-9; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter M 18)

	[[Kategorie:Thermoanalytische Methoden]]		[[Kategorie:Thermoanalytische Methoden]]

Oluschinski am 13. August 2019 um 08:31 Uhr

2019-08-13T08:31:22Z

Reincke am 16. Februar 2018 um 15:33 Uhr

2018-02-16T15:33:44Z

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	__FORCETOC__		__FORCETOC__
	==Grundlagen der Thermischen Spannungsanalyse (TSA)==		==Grundlagen der Thermischen Spannungsanalyse (TSA)==
	Bei einer Warmlagerung im Bereich der Umwandlungstemperatur ([[Glastemperatur\|Glasübergangs- oder Glastemperatur]]) neigen Formteile aus [[Kunststoffe]]n teilweise zu erheblichen Dimensions- und Gestaltänderungen. Diese Erscheinung bezeichnet man als [[Schwindung]], wenn die Warmlagerung unterhalb der Glasübergangtemperatur T<sub>g</sub> erfolgt und die Dimensionsänderungen auf Volumenänderungen mit Verbesserung der Packungsdichte beruhen. Die [[Schwindung]] steht deshalb in engem Zusammenhang zum Eigenspannungszustand. [[Schrumpfversuch\|Schrumpfung]] tritt auf, wenn die Warmlagerung oberhalb von T<sub>g</sub> erfolgt und die Dimensionsänderungen bei Volumenkonstanz ablaufen. Die Längenänderungen in allen drei Raumrichtungen entsprechen dann im wesentlichen der Rückstellung der verarbeitungsbedingten Molekülorientierung in Richtung des isotropen Werkstoffzustandes und steht deshalb mit der entropieelastischen Verformung der Makromoleküle in Verbindung.
	Die TSA untersucht das Spannungsverhalten unter einer definierten Temperaturlast. Diese wird in einer Temperierkammer realisiert, wobei das Aufheiz- und Abkühlregime vorgegeben werden kann. Der [[Prüfkörper]] muss dazu beidseitig eingespannt werden. Neben der Spannung können zur tiefergehenden Untersuchung lokale Dehnungen auch mit einem Extensometer integral und lokal (z. B. mit Hilfe der [[Laserextensometrie]]) bestimmt werden ('''Bild 1''').

	[[Datei:~~pruermasch_TSA_TDA~~.jpg\|~~350px~~]]		Bei einer Warmlagerung oberhalb der Umwandlungstemperatur zeigen [[Formmasse\|Formteile]] aus [[Kunststoffe]]n teilweise erhebliche Dimensions- und Gestaltänderungen, die man im Allgemeinen als [[Schrumpfung]] oder Schrumpf bezeichnet und die durch Volumenkonstanz gekennzeichnet ist. Die Längenänderungen in allen drei Raumrichtungen entsprechen dann im Wesentlichen der Rückstellung der verarbeitungsbedingten Molekülorientierung bis hin zum Zustand maximaler Entropie oder des energetisch günstigsten Werkstoffzustandes.<br>
			Werden [[Prüfkörper]] oder [[Kunststoffbauteil]]e jedoch unter Zwangsbedingungen (feste Fixierung der Bauteile oder Prüfkörper) erhitzt und wieder abgekühlt, dann tritt eine behinderte [[Thermischer Ausdehnungskoeffizient\|thermische Ausdehnung]] und Schrumpfung auf, die sich in Schrumpfkräften F<sub>S</sub> bzw. -spannungen σ<sub>S</sub> äußert.<br>
			Die [[Zugversuch Eigenspannungen Orientierungen\|Orientierung]] der Kunststoffbauteile oder Prüfkörper ist dabei insbesondere auf die verarbeitungstechnischen Herstellungsbedingungen in der Extrusion, dem Kalandrieren oder dem Spritzgießen sowie dem Umformprozess (Tiefziehen) zurückzuführen. Beim Kalandrieren oder der Extrusion von Platten tritt eine nahezu konstante Längs- und Querorientierung infolge des Reckprozesses auf, aber beim Spritzgießen hängt die Orientierung stark von der Bauteilgeometrie und den Prozessparametern ab. Deshalb wird schon im Spritzguss von einfachen Geometrien, wie z. B. bei den [[Vielzweckprüfkörper]]n, ein variierender Orientierungszustand in Längsrichtung der Prüfkörper beobachtet ('''Bild 1''') [1]. In der Angussnähe tritt infolge der Angussgeometrie (Punkt- oder Linienanguss) und der Strömungsverhältnisse (Laminar- und Scherströmung) eine relativ hohe Orientierung auf, die in Richtung der angussfernen Seite stark abnimmt. Infolge dieser Tatsache tritt der [[Bruch]] oder eine Einschnürung bei diesen Prüfkörpern zumeist angussfern auf ('''Bild 1''').

			[[Datei:TSA-1.jpg\|450px]]
	{\|		{\|
	\|- valign="top"		\|- valign="top"
	\|width="50px"\|'''Bild 1''':		\|width="50px"\|'''Bild 1''':
	\|width="600px" \|~~Universalprüfmaschine FRANK 81801 mit Laserextensometer P50 mit der Erweiterung „Areascan“ der Fiedler Optoelektronik GmbH, Lützen~~		\|width="600px"\|Orientierungszustand im Vielzweckprüfkörper
	\|}		\|}

			Bei der Messung der Schrumpfkraft im konventionellen [[Schrumpfversuch]] erfolgt die Registrierung der Kraft infolge der behinderten Schrumpfung des Prüfkörpers in der Regel mit einer Kraftmessdose (siehe: [[Elektro-Mechanischer Kraftaufnehmer]] und [[Piezoelektrischer Kraftaufnehmer\|Piezokeramischer Kraftaufnehmer]]). Die Schrumpfung wird normalerweise in diesem Versuch nicht überwacht. Bei Vorliegen von Orientierungsunterschieden in Längsrichtung des Prüfkörpers kommt es durch die Temperaturbeanspruchung jedoch zu lokalen Umlagerungsprozessen, die zum partiellen Ausgleich der Molekülorientierung führen.<br>
			Zur Ermittlung dieser lokalen Umlagerungsprozesse kann man die konventionelle Schrumpfkraftmessung mit der [[Thermische Dehnungs-Analyse\|Thermischen Dehnungs-Analyse (TDA)]] kombinieren, wodurch die als Thermische Spannungs-Analyse (TSA) bekannte Methode der [[Kunststoffdiagnostik]] entsteht. Zur Registrierung der Schrumpfung parallel zur Schrumpfkraft werden in der Regel [[:Kategorie:Optische Feldmessverfahren\|optoelektronische Messverfahren]] verwendet.

	==Experimentelle Durchführung der TSA==		==Experimentelle Durchführung der TSA==

	~~In '''Bild 2''' ist der Ablauf der Thermischen Spannungs-Analyse~~ in ~~Form~~ einer ~~Kraft-Temperatur-Kurve schematisch dargestellt~~. ~~Nach Beginn des Aufheizens nimmt die Länge des Prüfkörpers gemäß dem (materialspezifischen) [[thermischer Ausdehnungskoeffizient\|Ausdehnungskoeffizienten]] zu, was bei~~ einer ~~beidseitigen~~, ~~festen Einspannung zu einer Kraftabnahme führt (Druckkraft). Im Bereich der [[Glastemperatur\|Glasübergangstemperatur]] erreicht~~ die ~~Kraft aufgrund der maximalen Ausdehnung ihr Minimum und nimmt wegen des Abbaus von Eigenspannungen mit weiter ansteigender Temperatur zu~~. ~~Nach dem Übergang in den entropieelastischen Zustand nehmen~~ die ~~Kraftwerte wieder ab~~. ~~Beim Abkühlen kommt~~ die ~~Kontraktion des Prüfkörpers zum Stillstand~~ und ~~erreicht nach Unterschreiten der Glasübergangstemperatur bei einer gewissen Temperatur (z. B~~. der ~~Einsatztemperatur eines~~ [[~~Kunststoffbauteil\|Bauteils~~]]~~) eine Restkraft, die durch den Schrumpf hervorgerufen wird. Eventuell~~ werden ~~hier [[Zugversuch Eigenspannungen Orientierungen\|Eigenspannungen]], allerdings~~ auf ~~niedrigerem Niveau, eingefroren, weshalb es~~ mit ~~niedrigeren Temperaturwerten zu einem leichten Kraftanstieg kommen kann~~.		Die TSA untersucht das Schrumpfungsverhalten unter einer definierten Temperaturbeanspruchung. Der Prüfkörper wird beidseitig eingespannt, in einer Temperierkammer aufgeheizt und anschließend wieder abgekühlt. Die Kraftmessung wird mit einer Kraftmessdose registriert, aber die Dehnung bzw. Schrumpfung wird ortsaufgelöst über die Prüfkörperlänge ermittelt. Mechanische Extensometer wie im Fall der konventionellen Schrumpfmessung messen nur die integrale Dehnungsänderung und sind zur Darstellung lokaler Dehnungen nicht geeignet. Bei der TSA mittels [[Laserextensometrie]] werden auf dem Prüfkörper Reflektoren ('''Bild 2''') mit definiertem Abstand und der lokalen Ausgangsmesslänge l<sub>0l</sub> z. B. im Siebdruckverfahren oder mittels Airbrush aufgebracht.

	[[Datei:~~tsa_neu~~.~~png~~\|~~400px~~]]		Während des Aufheizens des Prüfkörpers tritt zunächst eine thermische Ausdehnung des Prüfkörpers auf, die vom [[Thermomechanische Analyse\|linearen Ausdehnungskoeffizienten]] des untersuchten Kunststoffes abhängt. Dadurch entsteht im Prüfkörper eine Druckspannung, die in Abhängigkeit vom [[Schlankheitsgrad]] auch zum Ausknicken führen kann. Oberhalb der [[Glastemperatur]] T<sub>G</sub> nimmt die Kettenbeweglichkeit deutlich zu, wodurch sich die eingefrorenen Orientierungen zurückstellen können und der Prüfkörper schrumpft.

			[[Datei:TSA-2.jpg\|500px]]
	{\|		{\|
	\|- valign="top"		\|- valign="top"
	\|width="50px"\|'''Bild 2''':		\|width="50px"\|'''Bild 2''':
	\|width="600px" \|Schematische Darstellung der ~~konventionellen~~ Thermischen ~~Spannungs~~-Analyse (TSA)		\|width="600px"\|Schematische Darstellung der TSA mit Schrumpfkraftmessung und lokaler Schrumpfungsmessung an einem prismatischen Prüfkörper
			\|}

			Diese Schrumpfung äußert sich aufgrund der festen Einspannung des Prüfkörpers in einer zunehmenden Zugspannung infolge der Schrumpfkraft, wobei die Dicke und Breite entsprechend der Volumenkonstanz zunehmen. Da im Prüfkörper kein konstanter Orientierungszustand vorherrscht, können dann im Volumen temperaturabhängige lokale Umlagerungsprozesse auftreten, die das Laserextensometer registrieren kann.

			Infolge des Abkühlvorganges tritt dann eine Schrumpfkraft F<sub>a</sub> bzw. Schrumpfspannung σ<sub>a</sub> auf, die mit zunehmender Haltezeit auch bei Raumtemperatur relaxiert. Werden die Einspannklemmen (siehe: [[Prüfkörpereinspannung]]) sofort nach Beendigung des Versuch geöffnet, dann wird eine geringfügige Kontraktion des Prüfkörpers registriert.<br>
			Für die Thermische Spannungs-Analyse wird in Analogie zur [[Thermische Dehnungs-Analyse\|Thermischen Dehnungs-Analyse (TDA)]] ein spezielles Laserextensometer eingesetzt, welches als [[Laser-TMA-Scanner]] bezeichnet wird, und für die Messung der Schrumpfkraft wird die Kraftmesszelle der [[Materialprüfmaschine\|Universalprüfmaschine]] genutzt ('''Bild 3''' und '''4''').

			[[Datei:TSA-3.jpg]]
			{\|
			\|- valign="top"
			\|width="50px"\|'''Bild 3''':
			\|width="600px"\|Messprinzip des [[Laser-TMA-Scanner]]s für lokale Schrumpfmessungen
			\|}

			[[Datei:TSA-4.jpg\|450px]]
			{\|
			\|- valign="top"
			\|width="50px"\|'''Bild 4''':
			\|width="600px"\|Prüfmaschine FRANK 81801 mit Laser-TMA-Scanner der [http://www.fiedler-oe.de/de/index.html Fa. Fiedler Optoelektronik GmbH, Lützen] (Frontansicht des Systems ohne Temperierkammer)
			\|}

			==Auswertung der TSA-Messungen==

			Die Schrumpfversuche werden in einer konstruktiv angepassten Temperierkammer durchgeführt. Die Temperierkammer ist dabei in eine Universalprüfmaschine appliziert ('''Bild 4'''), wobei der Prüfkörper beidseitig eingespannt ist ('''Bild 3''').

			[[Datei:TSA-5.jpg\|450px]]
			{\|
			\|- valign="top"
			\|width="50px"\|'''Bild 5''':
			\|width="600px"\|TSA-Messungen an einem PVC-Prüfkörper mit (a) einem Laser-TMA-Scanner im Temperaturintervall von 10 bis 75 °C und (b) Messung der Schrumpfkraft und (c) Darstellung der Messergebnisse des lokalen Schrumpfs
	\|}		\|}

	~~Sowohl~~ bei der thermischen ~~Spannnungsanalyse~~ (TSA) als auch bei der [[Thermische Dehnungs-Analyse\|~~thermischen Dehnungsanalyse]]~~ (TDA) ~~tritt~~, unabhängig von der Art des Versuches, ~~eine~~ überlagerte ~~Wärmedehnung auf~~, die bei der Interpretation der Versuchsergebnisse beachtet werden ~~muss~~.		Durch ein vorgegebenes Temperaturregime der Kammer wird der Prüfkörper langsam und stetig steigend von Raumtemperatur beginnend aufgeheizt. Dadurch werden thermische Spannungen und Dehnungen, infolge des [[Thermischer Ausdehnungskoeffizient\|linearen Ausdehnungskoeffizienten]], und anschließend Schrumpfdehnungen und -spannungen induziert, die mittels Laser-TMA-Scanner und der Kraftmessdose simultan in Abhängigkeit von der Temperatur und Zeit registriert werden.
			Am Beispiel eines, mit 9 Reflektoren versehenen, PVC-Prüfkörpers wird nachfolgend das Verhalten der Schrumpfkraft und Schrumpfdehnung bei einer Temperaturerhöhung bis auf 70 °C dargestellt ('''Bild 5a'''), wobei nur die Reflektorenpositionen 1 bis 3, 4 bis 6 und 7 bis 9 ausgewertet wurden. Ausgehend von einer Startposition von 10 °C, die mittels Kühlung durch flüssigen Stickstoff erreicht wurde, erfolgte die Aufheizung mit einer Temperaturrampe von 1 C°/min. Bis zum Einsetzen des Schrumpfungsprozesses bei ca. 33 °C stellt sich bei diesem Prüfkörper eine Druckspannung σ<sub>th</sub> von ca. 0,2 MPa ein, die durch die Ausdehnung des Prüfkörpers hervorgerufen wird ('''Bild 5b'''). In diesem Bereich unterscheiden sich die lokalen Dehnungen ε<sub>th</sub> nur sehr geringfügig. Bei weiterer Erwärmung tritt infolge der zunehmenden Einwirkungen von Schrumpfdehnungen eine Zugspannung auf, die ihr Maximum nach Umschaltung auf Kühlung bei σ<sub>s</sub> erreicht ('''Bild 5a''').
			Diese Zeitverzögerung wird durch die aufgeheizten Einspannklemmen (siehe auch: [[Prüfkörpereinspannung]]) hervorgerufen.<br>
			Im Volumen bzw. der integralen Messlänge werden simultan zur Kraftmessung die Veränderungen der lokalen Dehnungen bzw. Schrumpfungen gemessen. Da die Orientierung im Angussbereich am höchsten ist, erfolgt in diesem Messbereich eine starke Kontraktion des Prüfkörpers (rote Kurve in '''Bild 5c'''). Dadurch wird infolge der festen Einspannung in der Mittenzone eine geringfügige Dehnung und im angussfernen Bereich eine relativ hohe Ausdehnung induziert (grüne Kurve in '''Bild 5c'''). Im Mittel ergibt sich bei Summierung der Dehnungen unter Berücksichtigung des Messwertrauschens (Kurven sind geglättet) in den Zonen 1 bis 3 eine Gesamtdehnung von Null, was bei der festen Einspannung zu erwarten war.<br>
			Ab 70 °C wird die Temperierkammer gekühlt, um den neuen, entropisch günstigeren Zustand des Prüfkörpers zu fixieren. Danach erfolgt dann eine nahezu lineare Rückstellung der thermischen Ausdehnung, die im Endzustand verschiedene lokale Dehnungen ε<sub>s</sub> bzw. Schrumpfungen S<sub>i</sub> und eine Schrumpfspannung von –0,2 MPa hervorruft. Die Summe der lokalen Dehnung ist näherungsweise gleich Null, wobei die Dehnungen in den Schulterbereichen des Prüfkörpers nicht erfasst wurden.

			Es ist jedoch eindeutig zu erkennen, dass sowohl bei der Thermischen Spannungs-Analyse (TSA) als auch bei der [[Thermische Dehnungs-Analyse\|Thermischen Dehnungs-Analyse (TDA)]], unabhängig von der Art des Versuches, immer überlagerte Wärmedehnungen auftreten, die bei der Interpretation der Versuchsergebnisse beachtet werden müssen.

Oluschinski am 15. August 2017 um 11:12 Uhr

2017-08-15T11:12:53Z

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	{{PSM_Infobox}}		{{PSM_Infobox}}
	<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">Thermische Spannungs-Analyse (TSA)</span>		<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">Thermische Spannungs-Analyse (TSA)</span>
			__FORCETOC__
			==Grundlagen der Thermischen Spannungsanalyse (TSA)==
	Bei einer Warmlagerung im Bereich der Umwandlungstemperatur ([[Glastemperatur\|Glasübergangs- oder Glastemperatur]]) neigen Formteile aus [[Kunststoffe]]n teilweise zu erheblichen Dimensions- und Gestaltänderungen. Diese Erscheinung bezeichnet man als [[Schwindung]], wenn die Warmlagerung unterhalb der Glasübergangtemperatur T<sub>g</sub> erfolgt und die Dimensionsänderungen auf Volumenänderungen mit Verbesserung der Packungsdichte beruhen. Die [[Schwindung]] steht deshalb in engem Zusammenhang zum Eigenspannungszustand. [[Schrumpfversuch\|Schrumpfung]] tritt auf, wenn die Warmlagerung oberhalb von T<sub>g</sub> erfolgt und die Dimensionsänderungen bei Volumenkonstanz ablaufen. Die Längenänderungen in allen drei Raumrichtungen entsprechen dann im wesentlichen der Rückstellung der verarbeitungsbedingten Molekülorientierung in Richtung des isotropen Werkstoffzustandes und steht deshalb mit der entropieelastischen Verformung der Makromoleküle in Verbindung.		Bei einer Warmlagerung im Bereich der Umwandlungstemperatur ([[Glastemperatur\|Glasübergangs- oder Glastemperatur]]) neigen Formteile aus [[Kunststoffe]]n teilweise zu erheblichen Dimensions- und Gestaltänderungen. Diese Erscheinung bezeichnet man als [[Schwindung]], wenn die Warmlagerung unterhalb der Glasübergangtemperatur T<sub>g</sub> erfolgt und die Dimensionsänderungen auf Volumenänderungen mit Verbesserung der Packungsdichte beruhen. Die [[Schwindung]] steht deshalb in engem Zusammenhang zum Eigenspannungszustand. [[Schrumpfversuch\|Schrumpfung]] tritt auf, wenn die Warmlagerung oberhalb von T<sub>g</sub> erfolgt und die Dimensionsänderungen bei Volumenkonstanz ablaufen. Die Längenänderungen in allen drei Raumrichtungen entsprechen dann im wesentlichen der Rückstellung der verarbeitungsbedingten Molekülorientierung in Richtung des isotropen Werkstoffzustandes und steht deshalb mit der entropieelastischen Verformung der Makromoleküle in Verbindung.
	Die TSA untersucht das Spannungsverhalten unter einer definierten Temperaturlast. Diese wird in einer Temperierkammer realisiert, wobei das Aufheiz- und Abkühlregime vorgegeben werden kann. Der [[Prüfkörper]] muss dazu beidseitig eingespannt werden. Neben der Spannung können zur tiefergehenden Untersuchung lokale Dehnungen auch mit einem Extensometer integral und lokal (z.B. mit Hilfe der [[Laserextensometrie]]) bestimmt werden ('''Bild 1''').		Die TSA untersucht das Spannungsverhalten unter einer definierten Temperaturlast. Diese wird in einer Temperierkammer realisiert, wobei das Aufheiz- und Abkühlregime vorgegeben werden kann. Der [[Prüfkörper]] muss dazu beidseitig eingespannt werden. Neben der Spannung können zur tiefergehenden Untersuchung lokale Dehnungen auch mit einem Extensometer integral und lokal (z. B. mit Hilfe der [[Laserextensometrie]]) bestimmt werden ('''Bild 1''').

	In '''Bild 2''' ist der Ablauf der Thermischen Spannungs-Analyse in Form einer Kraft-Temperatur-Kurve schematisch dargestellt. Nach Beginn des Aufheizens nimmt die Länge des Prüfkörpers gemäß dem (materialspezifischen) Ausdehnungskoeffizienten zu, was bei einer beidseitigen, festen Einspannung zu einer Kraftabnahme führt (Druckkraft). Im Bereich der [[Glastemperatur\|Glasübergangstemperatur]] erreicht die Kraft aufgrund der maximalen Ausdehnung ihr Minimum und nimmt wegen des Abbaus von Eigenspannungen mit weiter ansteigender Temperatur zu. Nach dem Übergang in den entropieelastischen Zustand nehmen die Kraftwerte wieder ab. Beim Abkühlen kommt die Kontraktion des Prüfkörpers zum Stillstand und erreicht nach Unterschreiten der Glasübergangstemperatur bei einer gewissen Temperatur (z.B. der Einsatztemperatur eines Bauteils) eine Restkraft, die durch den Schrumpf hervorgerufen wird. Eventuell werden hier [[Zugversuch Eigenspannungen Orientierungen\|Eigenspannungen]], allerdings auf niedrigerem Niveau, eingefroren, weshalb es mit niedrigeren Temperaturwerten zu einem leichten Kraftanstieg kommen kann.

	[[Datei:pruermasch_TSA_TDA.jpg\|350px]]		[[Datei:pruermasch_TSA_TDA.jpg\|350px]]
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	\|width="600px" \|Universalprüfmaschine FRANK 81801 mit Laserextensometer P50 mit der Erweiterung „Areascan“ der Fiedler Optoelektronik GmbH, Lützen		\|width="600px" \|Universalprüfmaschine FRANK 81801 mit Laserextensometer P50 mit der Erweiterung „Areascan“ der Fiedler Optoelektronik GmbH, Lützen
	\|}		\|}

			==Experimentelle Durchführung der TSA==

			In '''Bild 2''' ist der Ablauf der Thermischen Spannungs-Analyse in Form einer Kraft-Temperatur-Kurve schematisch dargestellt. Nach Beginn des Aufheizens nimmt die Länge des Prüfkörpers gemäß dem (materialspezifischen) [[thermischer Ausdehnungskoeffizient\|Ausdehnungskoeffizienten]] zu, was bei einer beidseitigen, festen Einspannung zu einer Kraftabnahme führt (Druckkraft). Im Bereich der [[Glastemperatur\|Glasübergangstemperatur]] erreicht die Kraft aufgrund der maximalen Ausdehnung ihr Minimum und nimmt wegen des Abbaus von Eigenspannungen mit weiter ansteigender Temperatur zu. Nach dem Übergang in den entropieelastischen Zustand nehmen die Kraftwerte wieder ab. Beim Abkühlen kommt die Kontraktion des Prüfkörpers zum Stillstand und erreicht nach Unterschreiten der Glasübergangstemperatur bei einer gewissen Temperatur (z. B. der Einsatztemperatur eines [[Kunststoffbauteil\|Bauteils]]) eine Restkraft, die durch den Schrumpf hervorgerufen wird. Eventuell werden hier [[Zugversuch Eigenspannungen Orientierungen\|Eigenspannungen]], allerdings auf niedrigerem Niveau, eingefroren, weshalb es mit niedrigeren Temperaturwerten zu einem leichten Kraftanstieg kommen kann.

	[[Datei:tsa_neu.png\|400px]]		[[Datei:tsa_neu.png\|400px]]
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	'''Literaturhinweise'''		'''Literaturhinweise'''

	* Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 26, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)		* Grellmann, W., [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 26, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)
	* Grellmann, W., Bierögel, C., Sirch, C., Oluschinski, A.: Thermische Spannungsanalyse (TSA) und Dehnungsanalyse (TDA) an Kunststoffen. In: Pohl, M. (Hrsg.): Konstruktion, Werkstoffentwicklung und Schadensanalyse, Tagung „Werkstoffprüfung“ 2010, 2.–3. Dezember 2010, Neu-Ulm, Tagungsband S. 365–370 (ISBN 978-3-514-00778; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter M 18)		* Grellmann, W., Bierögel, C., Sirch, C., Oluschinski, A.: Thermische Spannungsanalyse (TSA) und Dehnungsanalyse (TDA) an Kunststoffen. In: Pohl, M. (Hrsg.): Konstruktion, Werkstoffentwicklung und Schadensanalyse, Tagung „Werkstoffprüfung“ 2010, 2.–3. Dezember 2010, Neu-Ulm, Tagungsband S. 365–370 (ISBN 978-3-514-00778; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter M 18)

			[[Kategorie:Thermoanalytische Methoden]]

Oluschinski am 23. Juni 2017 um 08:34 Uhr

2017-06-23T08:34:52Z

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			{{PSM_Infobox}}
	<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">Thermische Spannungs-Analyse (TSA)</span>		<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">Thermische Spannungs-Analyse (TSA)</span>

	~~[[Datei:psm_logo.jpg\|75px\|thumb\|[http://www.psm-merseburg.de Polymer Service GmbH Merseburg]]]~~

	Bei einer Warmlagerung im Bereich der Umwandlungstemperatur ([[Glastemperatur\|Glasübergangs- oder Glastemperatur]]) neigen Formteile aus [[Kunststoffe]]n teilweise zu erheblichen Dimensions- und Gestaltänderungen. Diese Erscheinung bezeichnet man als [[Schwindung]], wenn die Warmlagerung unterhalb der Glasübergangtemperatur T<sub>g</sub> erfolgt und die Dimensionsänderungen auf Volumenänderungen mit Verbesserung der Packungsdichte beruhen. Die [[Schwindung]] steht deshalb in engem Zusammenhang zum Eigenspannungszustand. [[Schrumpfversuch\|Schrumpfung]] tritt auf, wenn die Warmlagerung oberhalb von T<sub>g</sub> erfolgt und die Dimensionsänderungen bei Volumenkonstanz ablaufen. Die Längenänderungen in allen drei Raumrichtungen entsprechen dann im wesentlichen der Rückstellung der verarbeitungsbedingten Molekülorientierung in Richtung des isotropen Werkstoffzustandes und steht deshalb mit der entropieelastischen Verformung der Makromoleküle in Verbindung.		Bei einer Warmlagerung im Bereich der Umwandlungstemperatur ([[Glastemperatur\|Glasübergangs- oder Glastemperatur]]) neigen Formteile aus [[Kunststoffe]]n teilweise zu erheblichen Dimensions- und Gestaltänderungen. Diese Erscheinung bezeichnet man als [[Schwindung]], wenn die Warmlagerung unterhalb der Glasübergangtemperatur T<sub>g</sub> erfolgt und die Dimensionsänderungen auf Volumenänderungen mit Verbesserung der Packungsdichte beruhen. Die [[Schwindung]] steht deshalb in engem Zusammenhang zum Eigenspannungszustand. [[Schrumpfversuch\|Schrumpfung]] tritt auf, wenn die Warmlagerung oberhalb von T<sub>g</sub> erfolgt und die Dimensionsänderungen bei Volumenkonstanz ablaufen. Die Längenänderungen in allen drei Raumrichtungen entsprechen dann im wesentlichen der Rückstellung der verarbeitungsbedingten Molekülorientierung in Richtung des isotropen Werkstoffzustandes und steht deshalb mit der entropieelastischen Verformung der Makromoleküle in Verbindung.

Oluschinski am 18. April 2016 um 11:41 Uhr

2016-04-18T11:41:30Z

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	[[Datei:psm_logo.jpg\|75px\|thumb\|[http://www.psm-merseburg.de Polymer Service GmbH Merseburg]]]		[[Datei:psm_logo.jpg\|75px\|thumb\|[http://www.psm-merseburg.de Polymer Service GmbH Merseburg]]]

	Bei einer Warmlagerung im Bereich der Umwandlungstemperatur ([[Glastemperatur\|Glasübergangs- oder Glastemperatur]]) neigen Formteile aus [[Kunststoffe]]n teilweise zu erheblichen Dimensions- und Gestaltänderungen. Diese Erscheinung bezeichnet man als [[Schwindung]], wenn die Warmlagerung unterhalb der Glasübergangtemperatur T<sub>g</sub> erfolgt und die Dimensionsänderungen auf Volumenänderungen mit Verbesserung der Packungsdichte beruhen. Die [[Schwindung]] steht deshalb in engem Zusammenhang zum Eigenspannungszustand. Schrumpfung tritt auf, wenn die Warmlagerung oberhalb von T<sub>g</sub> erfolgt und die Dimensionsänderungen bei Volumenkonstanz ablaufen. Die Längenänderungen in allen drei Raumrichtungen entsprechen dann im wesentlichen der Rückstellung der verarbeitungsbedingten Molekülorientierung in Richtung des isotropen Werkstoffzustandes und steht deshalb mit der entropieelastischen Verformung der Makromoleküle in Verbindung.		Bei einer Warmlagerung im Bereich der Umwandlungstemperatur ([[Glastemperatur\|Glasübergangs- oder Glastemperatur]]) neigen Formteile aus [[Kunststoffe]]n teilweise zu erheblichen Dimensions- und Gestaltänderungen. Diese Erscheinung bezeichnet man als [[Schwindung]], wenn die Warmlagerung unterhalb der Glasübergangtemperatur T<sub>g</sub> erfolgt und die Dimensionsänderungen auf Volumenänderungen mit Verbesserung der Packungsdichte beruhen. Die [[Schwindung]] steht deshalb in engem Zusammenhang zum Eigenspannungszustand. [[Schrumpfversuch\|Schrumpfung]] tritt auf, wenn die Warmlagerung oberhalb von T<sub>g</sub> erfolgt und die Dimensionsänderungen bei Volumenkonstanz ablaufen. Die Längenänderungen in allen drei Raumrichtungen entsprechen dann im wesentlichen der Rückstellung der verarbeitungsbedingten Molekülorientierung in Richtung des isotropen Werkstoffzustandes und steht deshalb mit der entropieelastischen Verformung der Makromoleküle in Verbindung.
	Die TSA untersucht das Spannungsverhalten unter einer definierten Temperaturlast. Diese wird in einer Temperierkammer realisiert, wobei das Aufheiz- und Abkühlregime vorgegeben werden kann. Der Prüfkörper muss dazu beidseitig eingespannt werden. Neben der Spannung können zur tiefergehenden Untersuchung lokale Dehnungen auch mit einem Extensometer integral und lokal (z.B. mit Hilfe der Laserextensometrie) bestimmt werden ('''Bild 1''').		Die TSA untersucht das Spannungsverhalten unter einer definierten Temperaturlast. Diese wird in einer Temperierkammer realisiert, wobei das Aufheiz- und Abkühlregime vorgegeben werden kann. Der [[Prüfkörper]] muss dazu beidseitig eingespannt werden. Neben der Spannung können zur tiefergehenden Untersuchung lokale Dehnungen auch mit einem Extensometer integral und lokal (z.B. mit Hilfe der [[Laserextensometrie]]) bestimmt werden ('''Bild 1''').

	In '''Bild 2''' ist der Ablauf der Thermischen Spannungs-Analyse in Form einer Kraft-Temperatur-Kurve schematisch dargestellt. Nach Beginn des Aufheizens nimmt die Länge des Prüfkörpers gemäß dem (materialspezifischen) Ausdehnungskoeffizienten zu, was bei einer beidseitigen, festen Einspannung zu einer Kraftabnahme führt (Druckkraft). Im Bereich der Glasübergangstemperatur erreicht die Kraft aufgrund der maximalen Ausdehnung ihr Minimum und nimmt wegen des Abbaus von Eigenspannungen mit weiter ansteigender Temperatur zu. Nach dem Übergang in den entropieelastischen Zustand nehmen die Kraftwerte wieder ab. Beim Abkühlen kommt die Kontraktion des Prüfkörpers zum Stillstand und erreicht nach Unterschreiten der Glasübergangstemperatur bei einer gewissen Temperatur (z.B. der Einsatztemperatur eines Bauteils) eine Restkraft, die durch den Schrumpf hervorgerufen wird. Eventuell werden hier Eigenspannungen, allerdings auf niedrigerem Niveau, eingefroren, weshalb es mit niedrigeren Temperaturwerten zu einem leichten Kraftanstieg kommen kann.		In '''Bild 2''' ist der Ablauf der Thermischen Spannungs-Analyse in Form einer Kraft-Temperatur-Kurve schematisch dargestellt. Nach Beginn des Aufheizens nimmt die Länge des Prüfkörpers gemäß dem (materialspezifischen) Ausdehnungskoeffizienten zu, was bei einer beidseitigen, festen Einspannung zu einer Kraftabnahme führt (Druckkraft). Im Bereich der [[Glastemperatur\|Glasübergangstemperatur]] erreicht die Kraft aufgrund der maximalen Ausdehnung ihr Minimum und nimmt wegen des Abbaus von Eigenspannungen mit weiter ansteigender Temperatur zu. Nach dem Übergang in den entropieelastischen Zustand nehmen die Kraftwerte wieder ab. Beim Abkühlen kommt die Kontraktion des Prüfkörpers zum Stillstand und erreicht nach Unterschreiten der Glasübergangstemperatur bei einer gewissen Temperatur (z.B. der Einsatztemperatur eines Bauteils) eine Restkraft, die durch den Schrumpf hervorgerufen wird. Eventuell werden hier [[Zugversuch Eigenspannungen Orientierungen\|Eigenspannungen]], allerdings auf niedrigerem Niveau, eingefroren, weshalb es mit niedrigeren Temperaturwerten zu einem leichten Kraftanstieg kommen kann.

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Oluschinski am 23. April 2015 um 12:03 Uhr

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	<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">Thermische Spannungs-Analyse (TSA)</span>		<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">Thermische Spannungs-Analyse (TSA)</span>

	[[Datei:psm_logo.jpg\|75px\|thumb\|[http://www.~~polymerservice~~-merseburg.de Polymer Service GmbH Merseburg]]]		[[Datei:psm_logo.jpg\|75px\|thumb\|[http://www.psm-merseburg.de Polymer Service GmbH Merseburg]]]

	Bei einer Warmlagerung im Bereich der Umwandlungstemperatur ([[Glastemperatur\|Glasübergangs- oder Glastemperatur]]) neigen Formteile aus [[Kunststoffe]]n teilweise zu erheblichen Dimensions- und Gestaltänderungen. Diese Erscheinung bezeichnet man als [[Schwindung]], wenn die Warmlagerung unterhalb der Glasübergangtemperatur T<sub>g</sub> erfolgt und die Dimensionsänderungen auf Volumenänderungen mit Verbesserung der Packungsdichte beruhen. Die [[Schwindung]] steht deshalb in engem Zusammenhang zum Eigenspannungszustand. Schrumpfung tritt auf, wenn die Warmlagerung oberhalb von T<sub>g</sub> erfolgt und die Dimensionsänderungen bei Volumenkonstanz ablaufen. Die Längenänderungen in allen drei Raumrichtungen entsprechen dann im wesentlichen der Rückstellung der verarbeitungsbedingten Molekülorientierung in Richtung des isotropen Werkstoffzustandes und steht deshalb mit der entropieelastischen Verformung der Makromoleküle in Verbindung.		Bei einer Warmlagerung im Bereich der Umwandlungstemperatur ([[Glastemperatur\|Glasübergangs- oder Glastemperatur]]) neigen Formteile aus [[Kunststoffe]]n teilweise zu erheblichen Dimensions- und Gestaltänderungen. Diese Erscheinung bezeichnet man als [[Schwindung]], wenn die Warmlagerung unterhalb der Glasübergangtemperatur T<sub>g</sub> erfolgt und die Dimensionsänderungen auf Volumenänderungen mit Verbesserung der Packungsdichte beruhen. Die [[Schwindung]] steht deshalb in engem Zusammenhang zum Eigenspannungszustand. Schrumpfung tritt auf, wenn die Warmlagerung oberhalb von T<sub>g</sub> erfolgt und die Dimensionsänderungen bei Volumenkonstanz ablaufen. Die Längenänderungen in allen drei Raumrichtungen entsprechen dann im wesentlichen der Rückstellung der verarbeitungsbedingten Molekülorientierung in Richtung des isotropen Werkstoffzustandes und steht deshalb mit der entropieelastischen Verformung der Makromoleküle in Verbindung.
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	'''Literaturhinweise'''		'''Literaturhinweise'''

	* Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (~~2011~~) 2. Auflage, S. 24 (ISBN 978-3-446-~~42722~~-8; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 12)		* Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 26, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)
	* Grellmann, W., Bierögel, C., Sirch, C., Oluschinski, A.: Thermische Spannungsanalyse (TSA) und Dehnungsanalyse (TDA) an Kunststoffen. In: Pohl, M. (Hrsg.): Konstruktion, Werkstoffentwicklung und Schadensanalyse, Tagung „Werkstoffprüfung“ 2010, 2.–3. Dezember 2010, Neu-Ulm, Tagungsband S. 365–370 (ISBN 978-3-514-00778; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter M 18)		* Grellmann, W., Bierögel, C., Sirch, C., Oluschinski, A.: Thermische Spannungsanalyse (TSA) und Dehnungsanalyse (TDA) an Kunststoffen. In: Pohl, M. (Hrsg.): Konstruktion, Werkstoffentwicklung und Schadensanalyse, Tagung „Werkstoffprüfung“ 2010, 2.–3. Dezember 2010, Neu-Ulm, Tagungsband S. 365–370 (ISBN 978-3-514-00778; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter M 18)

Oluschinski am 28. April 2014 um 08:16 Uhr

2014-04-28T08:16:35Z

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	'''Literaturhinweise'''		'''Literaturhinweise'''

	* Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2011) 2. Auflage, S. 24 (ISBN 978-3-446-42722-8; siehe [~~http://www.hs-merseburg.de/amk/index.php?option=com_joomlib&Itemid=85~~ AMK-Büchersammlung] unter A 12)		* Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2011) 2. Auflage, S. 24 (ISBN 978-3-446-42722-8; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 12)
	* Grellmann, W., Bierögel, C., Sirch, C., Oluschinski, A.: Thermische Spannungsanalyse (TSA) und Dehnungsanalyse (TDA) an Kunststoffen. In: Pohl, M. (Hrsg.): Konstruktion, Werkstoffentwicklung und Schadensanalyse, Tagung „Werkstoffprüfung“ 2010, 2.–3. Dezember 2010, Neu-Ulm, Tagungsband S. 365–370 (ISBN 978-3-514-00778; siehe [~~http://www.hs-merseburg.de/amk/index.php?option=com_joomlib&Itemid=85~~ AMK-Büchersammlung] unter M 18)		* Grellmann, W., Bierögel, C., Sirch, C., Oluschinski, A.: Thermische Spannungsanalyse (TSA) und Dehnungsanalyse (TDA) an Kunststoffen. In: Pohl, M. (Hrsg.): Konstruktion, Werkstoffentwicklung und Schadensanalyse, Tagung „Werkstoffprüfung“ 2010, 2.–3. Dezember 2010, Neu-Ulm, Tagungsband S. 365–370 (ISBN 978-3-514-00778; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter M 18)

Oluschinski am 19. Dezember 2012 um 09:29 Uhr

2012-12-19T09:29:29Z

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	<~~big~~>~~'''~~Thermische Spannungs-Analyse (TSA)~~'''~~</~~big~~>		<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">Thermische Spannungs-Analyse (TSA)</span>

	[[Datei:psm_logo.jpg\|75px\|thumb\|[http://www.polymerservice-merseburg.de Polymer Service GmbH Merseburg]]]		[[Datei:psm_logo.jpg\|75px\|thumb\|[http://www.polymerservice-merseburg.de Polymer Service GmbH Merseburg]]]

	Bei einer Warmlagerung im Bereich der Umwandlungstemperatur (Glasübergangs- oder Glastemperatur) neigen Formteile aus ~~Kunststoffen~~ teilweise zu erheblichen Dimensions- und Gestaltänderungen. Diese Erscheinung bezeichnet man als Schwindung, wenn die Warmlagerung unterhalb der Glasübergangtemperatur T<sub>g</sub> erfolgt und die Dimensionsänderungen auf Volumenänderungen mit Verbesserung der Packungsdichte beruhen. Die Schwindung steht deshalb in engem Zusammenhang zum Eigenspannungszustand. Schrumpfung tritt auf, wenn die Warmlagerung oberhalb von T<sub>g</sub> erfolgt und die Dimensionsänderungen bei Volumenkonstanz ablaufen. Die Längenänderungen in allen drei Raumrichtungen entsprechen dann im wesentlichen der Rückstellung der verarbeitungsbedingten Molekülorientierung in Richtung des isotropen Werkstoffzustandes und steht deshalb mit der entropieelastischen Verformung der Makromoleküle in Verbindung.		Bei einer Warmlagerung im Bereich der Umwandlungstemperatur ([[Glastemperatur\|Glasübergangs- oder Glastemperatur]]) neigen Formteile aus [[Kunststoffe]]n teilweise zu erheblichen Dimensions- und Gestaltänderungen. Diese Erscheinung bezeichnet man als [[Schwindung]], wenn die Warmlagerung unterhalb der Glasübergangtemperatur T<sub>g</sub> erfolgt und die Dimensionsänderungen auf Volumenänderungen mit Verbesserung der Packungsdichte beruhen. Die [[Schwindung]] steht deshalb in engem Zusammenhang zum Eigenspannungszustand. Schrumpfung tritt auf, wenn die Warmlagerung oberhalb von T<sub>g</sub> erfolgt und die Dimensionsänderungen bei Volumenkonstanz ablaufen. Die Längenänderungen in allen drei Raumrichtungen entsprechen dann im wesentlichen der Rückstellung der verarbeitungsbedingten Molekülorientierung in Richtung des isotropen Werkstoffzustandes und steht deshalb mit der entropieelastischen Verformung der Makromoleküle in Verbindung.
	Die TSA untersucht das Spannungsverhalten unter einer definierten Temperaturlast. Diese wird in einer Temperierkammer realisiert, wobei das Aufheiz- und Abkühlregime vorgegeben werden kann. Der Prüfkörper muss dazu beidseitig eingespannt werden. Neben der Spannung können zur tiefergehenden Untersuchung lokale Dehnungen auch mit einem Extensometer integral und lokal (z.B. mit Hilfe der Laserextensometrie) bestimmt werden (Bild 1).		Die TSA untersucht das Spannungsverhalten unter einer definierten Temperaturlast. Diese wird in einer Temperierkammer realisiert, wobei das Aufheiz- und Abkühlregime vorgegeben werden kann. Der Prüfkörper muss dazu beidseitig eingespannt werden. Neben der Spannung können zur tiefergehenden Untersuchung lokale Dehnungen auch mit einem Extensometer integral und lokal (z.B. mit Hilfe der Laserextensometrie) bestimmt werden ('''Bild 1''').

	In Bild 2 ist der Ablauf der Thermischen Spannungs-Analyse in Form einer Kraft-Temperatur-Kurve schematisch dargestellt. Nach Beginn des Aufheizens nimmt die Länge des Prüfkörpers gemäß dem (materialspezifischen) Ausdehnungskoeffizienten zu, was bei einer beidseitigen, festen Einspannung zu einer Kraftabnahme führt (Druckkraft). Im Bereich der Glasübergangstemperatur erreicht die Kraft aufgrund der maximalen Ausdehnung ihr Minimum und nimmt wegen des Abbaus von Eigenspannungen mit weiter ansteigender Temperatur zu. Nach dem Übergang in den entropieelastischen Zustand nehmen die Kraftwerte wieder ab. Beim Abkühlen kommt die Kontraktion des Prüfkörpers zum Stillstand und erreicht nach Unterschreiten der Glasübergangstemperatur bei einer gewissen Temperatur (z.B. der Einsatztemperatur eines Bauteils) eine Restkraft, die durch den Schrumpf hervorgerufen wird. Eventuell werden hier Eigenspannungen, allerdings auf niedrigerem Niveau, eingefroren, weshalb es mit niedrigeren Temperaturwerten zu einem leichten Kraftanstieg kommen kann.		In '''Bild 2''' ist der Ablauf der Thermischen Spannungs-Analyse in Form einer Kraft-Temperatur-Kurve schematisch dargestellt. Nach Beginn des Aufheizens nimmt die Länge des Prüfkörpers gemäß dem (materialspezifischen) Ausdehnungskoeffizienten zu, was bei einer beidseitigen, festen Einspannung zu einer Kraftabnahme führt (Druckkraft). Im Bereich der Glasübergangstemperatur erreicht die Kraft aufgrund der maximalen Ausdehnung ihr Minimum und nimmt wegen des Abbaus von Eigenspannungen mit weiter ansteigender Temperatur zu. Nach dem Übergang in den entropieelastischen Zustand nehmen die Kraftwerte wieder ab. Beim Abkühlen kommt die Kontraktion des Prüfkörpers zum Stillstand und erreicht nach Unterschreiten der Glasübergangstemperatur bei einer gewissen Temperatur (z.B. der Einsatztemperatur eines Bauteils) eine Restkraft, die durch den Schrumpf hervorgerufen wird. Eventuell werden hier Eigenspannungen, allerdings auf niedrigerem Niveau, eingefroren, weshalb es mit niedrigeren Temperaturwerten zu einem leichten Kraftanstieg kommen kann.

	[[Datei:pruermasch_TSA_TDA.jpg\|500px]]		[[Datei:pruermasch_TSA_TDA.jpg\|500px]]
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	Bild 1: Universalprüfmaschine FRANK 81801 mit Laserextensometer P50 mit der Erweiterung „Areascan“ der Fiedler Optoelektronik GmbH, Lützen		\|- valign="top"
			\|width="50px"\|'''Bild 1''':
			\|width="600px" \|Universalprüfmaschine FRANK 81801 mit Laserextensometer P50 mit der Erweiterung „Areascan“ der Fiedler Optoelektronik GmbH, Lützen
			\|}

	[[Datei:tsa_neu.png]]		[[Datei:tsa_neu.png]]
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			\|width="50px"\|'''Bild 2''':
			\|width="600px" \|Schematische Darstellung der konventionellen Thermischen Spannungs-Analyse (TSA)
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	~~Bild 2: Schematische Darstellung~~ der ~~konventionellen Thermischen Spannungs~~-Analyse (~~TSA~~)		Sowohl bei der thermischen Spannnungsanalyse (TSA) als auch bei der [[Thermische Dehnungs-Analyse\|thermischen Dehnungsanalyse]] (TDA) tritt, unabhängig von der Art des Versuches, eine überlagerte Wärmedehnung auf, die bei der Interpretation der Versuchsergebnisse beachtet werden muss.

	Sowohl bei der thermischen Spannnungsanalyse (TSA) als auch bei der [[Thermische Dehnungs-Analyse\|thermischen Dehnungsanalyse]] (TDA) tritt, unabhängig von der Art des Versuches, eine überlagerte Wärmedehnung auf, die bei der Interpretation der Versuchsergebnisse beachtet werden muss.

	'''~~Literatur~~'''		'''Literaturhinweise'''

	~~<ul>~~		* Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2011) 2. Auflage, S. 24 (ISBN 978-3-446-42722-8; siehe [http://www.hs-merseburg.de/amk/index.php?option=com_joomlib&Itemid=85 AMK-Büchersammlung] unter A 12)
	~~<li>~~ Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2011) 2. Auflage, S. 24 (ISBN 978-3-446-42722-8; siehe [http://www.hs-merseburg.de/amk/index.php?option=com_joomlib&Itemid=85 AMK-Büchersammlung] unter A 12)~~</li>~~		* Grellmann, W., Bierögel, C., Sirch, C., Oluschinski, A.: Thermische Spannungsanalyse (TSA) und Dehnungsanalyse (TDA) an Kunststoffen. In: Pohl, M. (Hrsg.): Konstruktion, Werkstoffentwicklung und Schadensanalyse, Tagung „Werkstoffprüfung“ 2010, 2.–3. Dezember 2010, Neu-Ulm, Tagungsband S. 365–370 (ISBN 978-3-514-00778; siehe [http://www.hs-merseburg.de/amk/index.php?option=com_joomlib&Itemid=85 AMK-Büchersammlung] unter M 18)
	~~<li>~~Grellmann, W., Bierögel, C., Sirch, C., Oluschinski, A.: Thermische Spannungsanalyse (TSA) und Dehnungsanalyse (TDA) an Kunststoffen. In: Pohl, M. (Hrsg.): Konstruktion, Werkstoffentwicklung und Schadensanalyse, Tagung „Werkstoffprüfung“ 2010, 2.–3. Dezember 2010, Neu-Ulm, Tagungsband S. 365–370 (ISBN 978-3-514-00778; siehe [http://www.hs-merseburg.de/amk/index.php?option=com_joomlib&Itemid=85 AMK-Büchersammlung] unter M 18)~~</li>~~
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	__FORCETOC__		__FORCETOC__
	==Grundlagen der Thermischen Spannungsanalyse (TSA)==		==Grundlagen der Thermischen Spannungsanalyse (TSA)==
	Bei einer Warmlagerung im Bereich der Umwandlungstemperatur ([[Glastemperatur\|Glasübergangs- oder Glastemperatur]]) neigen Formteile aus [[Kunststoffe]]n teilweise zu erheblichen Dimensions- und Gestaltänderungen. Diese Erscheinung bezeichnet man als [[Schwindung]], wenn die Warmlagerung unterhalb der Glasübergangtemperatur T<sub>g</sub> erfolgt und die Dimensionsänderungen auf Volumenänderungen mit Verbesserung der Packungsdichte beruhen. Die [[Schwindung]] steht deshalb in engem Zusammenhang zum Eigenspannungszustand. [[Schrumpfversuch\|Schrumpfung]] tritt auf, wenn die Warmlagerung oberhalb von T<sub>g</sub> erfolgt und die Dimensionsänderungen bei Volumenkonstanz ablaufen. Die Längenänderungen in allen drei Raumrichtungen entsprechen dann im wesentlichen der Rückstellung der verarbeitungsbedingten Molekülorientierung in Richtung des isotropen Werkstoffzustandes und steht deshalb mit der entropieelastischen Verformung der Makromoleküle in Verbindung.
	Die TSA untersucht das Spannungsverhalten unter einer definierten Temperaturlast. Diese wird in einer Temperierkammer realisiert, wobei das Aufheiz- und Abkühlregime vorgegeben werden kann. Der [[Prüfkörper]] muss dazu beidseitig eingespannt werden. Neben der Spannung können zur tiefergehenden Untersuchung lokale Dehnungen auch mit einem Extensometer integral und lokal (z. B. mit Hilfe der [[Laserextensometrie]]) bestimmt werden ('''Bild 1''').

	[[Datei:~~pruermasch_TSA_TDA~~.jpg\|~~350px~~]]		Bei einer Warmlagerung oberhalb der Umwandlungstemperatur zeigen [[Formmasse\|Formteile]] aus [[Kunststoffe]]n teilweise erhebliche Dimensions- und Gestaltänderungen, die man im Allgemeinen als [[Schrumpfung]] oder Schrumpf bezeichnet und die durch Volumenkonstanz gekennzeichnet ist. Die Längenänderungen in allen drei Raumrichtungen entsprechen dann im Wesentlichen der Rückstellung der verarbeitungsbedingten Molekülorientierung bis hin zum Zustand maximaler Entropie oder des energetisch günstigsten Werkstoffzustandes.<br>
			Werden [[Prüfkörper]] oder [[Kunststoffbauteil]]e jedoch unter Zwangsbedingungen (feste Fixierung der Bauteile oder Prüfkörper) erhitzt und wieder abgekühlt, dann tritt eine behinderte [[Thermischer Ausdehnungskoeffizient\|thermische Ausdehnung]] und Schrumpfung auf, die sich in Schrumpfkräften F<sub>S</sub> bzw. -spannungen σ<sub>S</sub> äußert.<br>
			Die [[Zugversuch Eigenspannungen Orientierungen\|Orientierung]] der Kunststoffbauteile oder Prüfkörper ist dabei insbesondere auf die verarbeitungstechnischen Herstellungsbedingungen in der Extrusion, dem Kalandrieren oder dem Spritzgießen sowie dem Umformprozess (Tiefziehen) zurückzuführen. Beim Kalandrieren oder der Extrusion von Platten tritt eine nahezu konstante Längs- und Querorientierung infolge des Reckprozesses auf, aber beim Spritzgießen hängt die Orientierung stark von der Bauteilgeometrie und den Prozessparametern ab. Deshalb wird schon im Spritzguss von einfachen Geometrien, wie z. B. bei den [[Vielzweckprüfkörper]]n, ein variierender Orientierungszustand in Längsrichtung der Prüfkörper beobachtet ('''Bild 1''') [1]. In der Angussnähe tritt infolge der Angussgeometrie (Punkt- oder Linienanguss) und der Strömungsverhältnisse (Laminar- und Scherströmung) eine relativ hohe Orientierung auf, die in Richtung der angussfernen Seite stark abnimmt. Infolge dieser Tatsache tritt der [[Bruch]] oder eine Einschnürung bei diesen Prüfkörpern zumeist angussfern auf ('''Bild 1''').

			[[Datei:TSA-1.jpg\|450px]]
	{\|		{\|
	\|- valign="top"		\|- valign="top"
	\|width="50px"\|'''Bild 1''':		\|width="50px"\|'''Bild 1''':
	\|width="600px" \|~~Universalprüfmaschine FRANK 81801 mit Laserextensometer P50 mit der Erweiterung „Areascan“ der Fiedler Optoelektronik GmbH, Lützen~~		\|width="600px"\|Orientierungszustand im Vielzweckprüfkörper
	\|}		\|}

			Bei der Messung der Schrumpfkraft im konventionellen [[Schrumpfversuch]] erfolgt die Registrierung der Kraft infolge der behinderten Schrumpfung des Prüfkörpers in der Regel mit einer Kraftmessdose (siehe: [[Elektro-Mechanischer Kraftaufnehmer]] und [[Piezoelektrischer Kraftaufnehmer\|Piezokeramischer Kraftaufnehmer]]). Die Schrumpfung wird normalerweise in diesem Versuch nicht überwacht. Bei Vorliegen von Orientierungsunterschieden in Längsrichtung des Prüfkörpers kommt es durch die Temperaturbeanspruchung jedoch zu lokalen Umlagerungsprozessen, die zum partiellen Ausgleich der Molekülorientierung führen.<br>
			Zur Ermittlung dieser lokalen Umlagerungsprozesse kann man die konventionelle Schrumpfkraftmessung mit der [[Thermische Dehnungs-Analyse\|Thermischen Dehnungs-Analyse (TDA)]] kombinieren, wodurch die als Thermische Spannungs-Analyse (TSA) bekannte Methode der [[Kunststoffdiagnostik]] entsteht. Zur Registrierung der Schrumpfung parallel zur Schrumpfkraft werden in der Regel [[:Kategorie:Optische Feldmessverfahren\|optoelektronische Messverfahren]] verwendet.

	==Experimentelle Durchführung der TSA==		==Experimentelle Durchführung der TSA==

	~~In '''Bild 2''' ist der Ablauf der Thermischen Spannungs-Analyse~~ in ~~Form~~ einer ~~Kraft-Temperatur-Kurve schematisch dargestellt~~. ~~Nach Beginn des Aufheizens nimmt die Länge des Prüfkörpers gemäß dem (materialspezifischen) [[thermischer Ausdehnungskoeffizient\|Ausdehnungskoeffizienten]] zu, was bei~~ einer ~~beidseitigen~~, ~~festen Einspannung zu einer Kraftabnahme führt (Druckkraft). Im Bereich der [[Glastemperatur\|Glasübergangstemperatur]] erreicht~~ die ~~Kraft aufgrund der maximalen Ausdehnung ihr Minimum und nimmt wegen des Abbaus von Eigenspannungen mit weiter ansteigender Temperatur zu~~. ~~Nach dem Übergang in den entropieelastischen Zustand nehmen~~ die ~~Kraftwerte wieder ab~~. ~~Beim Abkühlen kommt~~ die ~~Kontraktion des Prüfkörpers zum Stillstand~~ und ~~erreicht nach Unterschreiten der Glasübergangstemperatur bei einer gewissen Temperatur (z. B~~. der ~~Einsatztemperatur eines~~ [[~~Kunststoffbauteil\|Bauteils~~]]~~) eine Restkraft, die durch den Schrumpf hervorgerufen wird. Eventuell~~ werden ~~hier [[Zugversuch Eigenspannungen Orientierungen\|Eigenspannungen]], allerdings~~ auf ~~niedrigerem Niveau, eingefroren, weshalb es~~ mit ~~niedrigeren Temperaturwerten zu einem leichten Kraftanstieg kommen kann~~.		Die TSA untersucht das Schrumpfungsverhalten unter einer definierten Temperaturbeanspruchung. Der Prüfkörper wird beidseitig eingespannt, in einer Temperierkammer aufgeheizt und anschließend wieder abgekühlt. Die Kraftmessung wird mit einer Kraftmessdose registriert, aber die Dehnung bzw. Schrumpfung wird ortsaufgelöst über die Prüfkörperlänge ermittelt. Mechanische Extensometer wie im Fall der konventionellen Schrumpfmessung messen nur die integrale Dehnungsänderung und sind zur Darstellung lokaler Dehnungen nicht geeignet. Bei der TSA mittels [[Laserextensometrie]] werden auf dem Prüfkörper Reflektoren ('''Bild 2''') mit definiertem Abstand und der lokalen Ausgangsmesslänge l<sub>0l</sub> z. B. im Siebdruckverfahren oder mittels Airbrush aufgebracht.

	[[Datei:~~tsa_neu~~.~~png~~\|~~400px~~]]		Während des Aufheizens des Prüfkörpers tritt zunächst eine thermische Ausdehnung des Prüfkörpers auf, die vom [[Thermomechanische Analyse\|linearen Ausdehnungskoeffizienten]] des untersuchten Kunststoffes abhängt. Dadurch entsteht im Prüfkörper eine Druckspannung, die in Abhängigkeit vom [[Schlankheitsgrad]] auch zum Ausknicken führen kann. Oberhalb der [[Glastemperatur]] T<sub>G</sub> nimmt die Kettenbeweglichkeit deutlich zu, wodurch sich die eingefrorenen Orientierungen zurückstellen können und der Prüfkörper schrumpft.

			[[Datei:TSA-2.jpg\|500px]]
	{\|		{\|
	\|- valign="top"		\|- valign="top"
	\|width="50px"\|'''Bild 2''':		\|width="50px"\|'''Bild 2''':
	\|width="600px" \|Schematische Darstellung der ~~konventionellen~~ Thermischen ~~Spannungs~~-Analyse (TSA)		\|width="600px"\|Schematische Darstellung der TSA mit Schrumpfkraftmessung und lokaler Schrumpfungsmessung an einem prismatischen Prüfkörper
			\|}

			Diese Schrumpfung äußert sich aufgrund der festen Einspannung des Prüfkörpers in einer zunehmenden Zugspannung infolge der Schrumpfkraft, wobei die Dicke und Breite entsprechend der Volumenkonstanz zunehmen. Da im Prüfkörper kein konstanter Orientierungszustand vorherrscht, können dann im Volumen temperaturabhängige lokale Umlagerungsprozesse auftreten, die das Laserextensometer registrieren kann.

			Infolge des Abkühlvorganges tritt dann eine Schrumpfkraft F<sub>a</sub> bzw. Schrumpfspannung σ<sub>a</sub> auf, die mit zunehmender Haltezeit auch bei Raumtemperatur relaxiert. Werden die Einspannklemmen (siehe: [[Prüfkörpereinspannung]]) sofort nach Beendigung des Versuch geöffnet, dann wird eine geringfügige Kontraktion des Prüfkörpers registriert.<br>
			Für die Thermische Spannungs-Analyse wird in Analogie zur [[Thermische Dehnungs-Analyse\|Thermischen Dehnungs-Analyse (TDA)]] ein spezielles Laserextensometer eingesetzt, welches als [[Laser-TMA-Scanner]] bezeichnet wird, und für die Messung der Schrumpfkraft wird die Kraftmesszelle der [[Materialprüfmaschine\|Universalprüfmaschine]] genutzt ('''Bild 3''' und '''4''').

			[[Datei:TSA-3.jpg]]
			{\|
			\|- valign="top"
			\|width="50px"\|'''Bild 3''':
			\|width="600px"\|Messprinzip des [[Laser-TMA-Scanner]]s für lokale Schrumpfmessungen
			\|}

			[[Datei:TSA-4.jpg\|450px]]
			{\|
			\|- valign="top"
			\|width="50px"\|'''Bild 4''':
			\|width="600px"\|Prüfmaschine FRANK 81801 mit Laser-TMA-Scanner der [http://www.fiedler-oe.de/de/index.html Fa. Fiedler Optoelektronik GmbH, Lützen] (Frontansicht des Systems ohne Temperierkammer)
			\|}

			==Auswertung der TSA-Messungen==

			Die Schrumpfversuche werden in einer konstruktiv angepassten Temperierkammer durchgeführt. Die Temperierkammer ist dabei in eine Universalprüfmaschine appliziert ('''Bild 4'''), wobei der Prüfkörper beidseitig eingespannt ist ('''Bild 3''').

			[[Datei:TSA-5.jpg\|450px]]
			{\|
			\|- valign="top"
			\|width="50px"\|'''Bild 5''':
			\|width="600px"\|TSA-Messungen an einem PVC-Prüfkörper mit (a) einem Laser-TMA-Scanner im Temperaturintervall von 10 bis 75 °C und (b) Messung der Schrumpfkraft und (c) Darstellung der Messergebnisse des lokalen Schrumpfs
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	~~Sowohl~~ bei der thermischen ~~Spannnungsanalyse~~ (TSA) als auch bei der [[Thermische Dehnungs-Analyse\|~~thermischen Dehnungsanalyse]]~~ (TDA) ~~tritt~~, unabhängig von der Art des Versuches, ~~eine~~ überlagerte ~~Wärmedehnung auf~~, die bei der Interpretation der Versuchsergebnisse beachtet werden ~~muss~~.		Durch ein vorgegebenes Temperaturregime der Kammer wird der Prüfkörper langsam und stetig steigend von Raumtemperatur beginnend aufgeheizt. Dadurch werden thermische Spannungen und Dehnungen, infolge des [[Thermischer Ausdehnungskoeffizient\|linearen Ausdehnungskoeffizienten]], und anschließend Schrumpfdehnungen und -spannungen induziert, die mittels Laser-TMA-Scanner und der Kraftmessdose simultan in Abhängigkeit von der Temperatur und Zeit registriert werden.
			Am Beispiel eines, mit 9 Reflektoren versehenen, PVC-Prüfkörpers wird nachfolgend das Verhalten der Schrumpfkraft und Schrumpfdehnung bei einer Temperaturerhöhung bis auf 70 °C dargestellt ('''Bild 5a'''), wobei nur die Reflektorenpositionen 1 bis 3, 4 bis 6 und 7 bis 9 ausgewertet wurden. Ausgehend von einer Startposition von 10 °C, die mittels Kühlung durch flüssigen Stickstoff erreicht wurde, erfolgte die Aufheizung mit einer Temperaturrampe von 1 C°/min. Bis zum Einsetzen des Schrumpfungsprozesses bei ca. 33 °C stellt sich bei diesem Prüfkörper eine Druckspannung σ<sub>th</sub> von ca. 0,2 MPa ein, die durch die Ausdehnung des Prüfkörpers hervorgerufen wird ('''Bild 5b'''). In diesem Bereich unterscheiden sich die lokalen Dehnungen ε<sub>th</sub> nur sehr geringfügig. Bei weiterer Erwärmung tritt infolge der zunehmenden Einwirkungen von Schrumpfdehnungen eine Zugspannung auf, die ihr Maximum nach Umschaltung auf Kühlung bei σ<sub>s</sub> erreicht ('''Bild 5a''').
			Diese Zeitverzögerung wird durch die aufgeheizten Einspannklemmen (siehe auch: [[Prüfkörpereinspannung]]) hervorgerufen.<br>
			Im Volumen bzw. der integralen Messlänge werden simultan zur Kraftmessung die Veränderungen der lokalen Dehnungen bzw. Schrumpfungen gemessen. Da die Orientierung im Angussbereich am höchsten ist, erfolgt in diesem Messbereich eine starke Kontraktion des Prüfkörpers (rote Kurve in '''Bild 5c'''). Dadurch wird infolge der festen Einspannung in der Mittenzone eine geringfügige Dehnung und im angussfernen Bereich eine relativ hohe Ausdehnung induziert (grüne Kurve in '''Bild 5c'''). Im Mittel ergibt sich bei Summierung der Dehnungen unter Berücksichtigung des Messwertrauschens (Kurven sind geglättet) in den Zonen 1 bis 3 eine Gesamtdehnung von Null, was bei der festen Einspannung zu erwarten war.<br>
			Ab 70 °C wird die Temperierkammer gekühlt, um den neuen, entropisch günstigeren Zustand des Prüfkörpers zu fixieren. Danach erfolgt dann eine nahezu lineare Rückstellung der thermischen Ausdehnung, die im Endzustand verschiedene lokale Dehnungen ε<sub>s</sub> bzw. Schrumpfungen S<sub>i</sub> und eine Schrumpfspannung von –0,2 MPa hervorruft. Die Summe der lokalen Dehnung ist näherungsweise gleich Null, wobei die Dehnungen in den Schulterbereichen des Prüfkörpers nicht erfasst wurden.

			Es ist jedoch eindeutig zu erkennen, dass sowohl bei der Thermischen Spannungs-Analyse (TSA) als auch bei der [[Thermische Dehnungs-Analyse\|Thermischen Dehnungs-Analyse (TDA)]], unabhängig von der Art des Versuches, immer überlagerte Wärmedehnungen auftreten, die bei der Interpretation der Versuchsergebnisse beachtet werden müssen.

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	Bei der Messung der Schrumpfkraft im konventionellen [[Schrumpfversuch]] erfolgt die Registrierung der Kraft infolge der behinderten Schrumpfung des Prüfkörpers in der Regel mit einer Kraftmessdose (siehe: [[Elektro-Mechanischer Kraftaufnehmer]] und [[Piezoelektrischer Kraftaufnehmer\|Piezokeramischer Kraftaufnehmer]]). Die Schrumpfung wird normalerweise in diesem Versuch nicht überwacht. Bei Vorliegen von Orientierungsunterschieden in Längsrichtung des Prüfkörpers kommt es durch die Temperaturbeanspruchung jedoch zu lokalen Umlagerungsprozessen, die zum partiellen Ausgleich der Molekülorientierung führen.<br>		Bei der Messung der Schrumpfkraft im konventionellen [[Schrumpfversuch]] erfolgt die Registrierung der Kraft infolge der behinderten Schrumpfung des Prüfkörpers in der Regel mit einer Kraftmessdose (siehe: [[Elektro-Mechanischer Kraftaufnehmer]] und [[Piezoelektrischer Kraftaufnehmer\|Piezokeramischer Kraftaufnehmer]]). Die Schrumpfung wird normalerweise in diesem Versuch nicht überwacht. Bei Vorliegen von Orientierungsunterschieden in Längsrichtung des Prüfkörpers kommt es durch die Temperaturbeanspruchung jedoch zu lokalen Umlagerungsprozessen, die zum partiellen Ausgleich der Molekülorientierung führen.<br>
	Zur Ermittlung dieser lokalen Umlagerungsprozesse kann man die konventionelle Schrumpfkraftmessung mit der [[Thermische Dehnungs-Analyse\|Thermischen Dehnungs-Analyse (TDA)]] kombinieren, wodurch die als Thermische Spannungs-Analyse (TSA) bekannte Methode der [[Kunststoffdiagnostik]] entsteht. Zur Registrierung der Schrumpfung parallel zur Schrumpfkraft werden in der Regel [[:Kategorie:Optische Feldmessverfahren\|optoelektronische Messverfahren]] verwendet.		Zur Ermittlung dieser lokalen Umlagerungsprozesse kann man die konventionelle Schrumpfkraftmessung mit der [[Thermische Dehnungs-Analyse\|Thermischen Dehnungs-Analyse (TDA)]] kombinieren, wodurch die als Thermische Spannungs-Analyse (TSA) bekannte Methode der [[Kunststoffdiagnostik]] entsteht. Zur Registrierung der [[Schrumpfung]] parallel zur Schrumpfkraft werden in der Regel [[:Kategorie:Optische Feldmessverfahren\|optoelektronische Messverfahren]] verwendet.

	==Experimentelle Durchführung der TSA==		==Experimentelle Durchführung der TSA==
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	==Auswertung der TSA-Messungen==		==Auswertung der TSA-Messungen==

	Die ~~Schrumpfversuche~~ werden in einer konstruktiv angepassten Temperierkammer durchgeführt. Die Temperierkammer ist dabei in eine Universalprüfmaschine appliziert ('''Bild 4'''), wobei der Prüfkörper beidseitig eingespannt ist ('''Bild 3''').		Die [[Schrumpfversuch]]e werden in einer konstruktiv angepassten Temperierkammer durchgeführt. Die Temperierkammer ist dabei in eine Universalprüfmaschine appliziert ('''Bild 4'''), wobei der Prüfkörper beidseitig eingespannt ist ('''Bild 3''').

	[[Datei:TSA-5.jpg\|450px]]		[[Datei:TSA-5.jpg\|450px]]
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	Diese Zeitverzögerung wird durch die aufgeheizten Einspannklemmen (siehe auch: [[Prüfkörpereinspannung]]) hervorgerufen.<br>		Diese Zeitverzögerung wird durch die aufgeheizten Einspannklemmen (siehe auch: [[Prüfkörpereinspannung]]) hervorgerufen.<br>
	Im Volumen bzw. der integralen Messlänge werden simultan zur Kraftmessung die Veränderungen der lokalen Dehnungen bzw. Schrumpfungen gemessen. Da die Orientierung im Angussbereich am höchsten ist, erfolgt in diesem Messbereich eine starke Kontraktion des Prüfkörpers (rote Kurve in '''Bild 5c'''). Dadurch wird infolge der festen Einspannung in der Mittenzone eine geringfügige Dehnung und im angussfernen Bereich eine relativ hohe Ausdehnung induziert (grüne Kurve in '''Bild 5c'''). Im Mittel ergibt sich bei Summierung der Dehnungen unter Berücksichtigung des Messwertrauschens (Kurven sind geglättet) in den Zonen 1 bis 3 eine Gesamtdehnung von Null, was bei der festen Einspannung zu erwarten war.<br>		Im Volumen bzw. der integralen Messlänge werden simultan zur Kraftmessung die Veränderungen der lokalen Dehnungen bzw. Schrumpfungen gemessen. Da die Orientierung im Angussbereich am höchsten ist, erfolgt in diesem Messbereich eine starke Kontraktion des Prüfkörpers (rote Kurve in '''Bild 5c'''). Dadurch wird infolge der festen Einspannung in der Mittenzone eine geringfügige Dehnung und im angussfernen Bereich eine relativ hohe Ausdehnung induziert (grüne Kurve in '''Bild 5c'''). Im Mittel ergibt sich bei Summierung der Dehnungen unter Berücksichtigung des Messwertrauschens (Kurven sind geglättet) in den Zonen 1 bis 3 eine Gesamtdehnung von Null, was bei der festen Einspannung zu erwarten war.<br>
	Ab 70 °C wird die Temperierkammer gekühlt, um den neuen, entropisch günstigeren Zustand des Prüfkörpers zu fixieren. Danach erfolgt dann eine nahezu lineare Rückstellung der thermischen Ausdehnung, die im Endzustand verschiedene lokale Dehnungen ε<sub>s</sub> bzw. Schrumpfungen S<sub>i</sub> und eine Schrumpfspannung von –0,2 MPa hervorruft. Die Summe der lokalen Dehnung ist näherungsweise gleich Null, wobei die Dehnungen in den Schulterbereichen des Prüfkörpers nicht erfasst wurden.		Ab 70 °C wird die Temperierkammer gekühlt, um den neuen, entropisch günstigeren Zustand des Prüfkörpers zu fixieren. Danach erfolgt dann eine nahezu lineare Rückstellung der [[Thermischer Ausdehnungskoeffizient\|thermischen Ausdehnung]], die im Endzustand verschiedene lokale Dehnungen ε<sub>s</sub> bzw. Schrumpfungen S<sub>i</sub> und eine Schrumpfspannung von –0,2 MPa hervorruft. Die Summe der lokalen Dehnung ist näherungsweise gleich Null, wobei die Dehnungen in den Schulterbereichen des Prüfkörpers nicht erfasst wurden.

	Es ist jedoch eindeutig zu erkennen, dass sowohl bei der Thermischen Spannungs-Analyse (TSA) als auch bei der [[Thermische Dehnungs-Analyse\|Thermischen Dehnungs-Analyse (TDA)]], unabhängig von der Art des Versuches, immer überlagerte Wärmedehnungen auftreten, die bei der Interpretation der Versuchsergebnisse beachtet werden müssen.		Es ist jedoch eindeutig zu erkennen, dass sowohl bei der Thermischen Spannungs-Analyse (TSA) als auch bei der [[Thermische Dehnungs-Analyse\|Thermischen Dehnungs-Analyse (TDA)]], unabhängig von der Art des Versuches, immer überlagerte Wärmedehnungen auftreten, die bei der Interpretation der Versuchsergebnisse beachtet werden müssen.
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	'''Literaturhinweise'''		'''Literaturhinweise'''

	* Grellmann, W., [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 26, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)		* [[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]], [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 26, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)
	* Grellmann, W., Bierögel, C., Sirch, C., Oluschinski, A.: Thermische Spannungsanalyse (TSA) und Dehnungsanalyse (TDA) an Kunststoffen. In: Pohl, M. (Hrsg.): Konstruktion, Werkstoffentwicklung und Schadensanalyse, Tagung „Werkstoffprüfung“ 2010, 2.–3. Dezember 2010, Neu-Ulm, Tagungsband S. 365–370 (ISBN 978-3-514-00778; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter M 18)		* Grellmann, W., [[Bierögel, Christian\|Bierögel, C.]], Sirch, C., Oluschinski, A.: Thermische Spannungsanalyse (TSA) und Dehnungsanalyse (TDA) an Kunststoffen. In: Pohl, M. (Hrsg.): Konstruktion, Werkstoffentwicklung und Schadensanalyse, Tagung „Werkstoffprüfung“ 2010, 2.–3. Dezember 2010, Neu-Ulm, Tagungsband S. 365–370 (ISBN 978-3-514-00778; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter M 18)

	[[Kategorie:Thermoanalytische Methoden]]		[[Kategorie:Thermoanalytische Methoden]]