Zeitstandbiegeversuch

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Zeitstandbiegeversuch

Langzeitverhalten

Für die sichere Auslegung von Formteilen (siehe: Formmasse) und Erzeugnissen aus Kunststoffen, die einer Langzeitbelastung unterliegen, werden Werkstoffkenngrößen bei ruhender Belastung benötigt, die hierzu gesicherte Aussagen ermöglichen. Langzeituntersuchungen können unter Zug-, Druck- und Biegebeanspruchung durchgeführt werden, wobei die Variation von Beanspruchungszeit und -temperatur (siehe: Zeit-Temperatur-Verschiebungsgesetz) zu berücksichtigen ist. Desweiteren können umgebende Medien einen entscheidenden Einfluss auf die Eigenschaften ausüben [1].

Kriechverhalten bei Biegebeanspruchung

Die Bestimmung des Kriechverhaltens bei Dreipunktbiegebelastung erfolgt nach DIN EN ISO 899-2 [2]. Zu verwenden sind Prüfkörper mit den Abmessungen Länge 80 mm, Breite 10 mm und Dicke 4 mm entsprechend der DIN EN ISO 178 [3].

Im Unterschied zum Kurzzeitbiegeversuch wird zur Berechnung der Randfaserdehnung $\epsilon$_f (t) die zeitliche Änderung der Durchbiegung f_b (t) herangezogen:

$\varepsilon _{f}\left(t\right)\,=\,{\frac {6\,h\,f_{b}\left(t\right)}{L^{2}}}\cdot 100.$

Zeitstandbiegeverhalten von Polyvinylchlorid

Bezüglich der Durchführung und Auswertung von Kriechexperimenten bei Biegebeanspruchung gelten grundsätzlich die für den Zeitstandzugversuch getroffenen Aussagen. Im Bild 1 werden ausgewertete Zeitstandbiegeexperimente am Beispiel von Polyvinylchlorid (Kurzzeichen: PVC) dargestellt.

Bild 1:

Zeitstandbiegverhalten von PVC bei verschiedenen Beanspruchungen: Kriechkurven (a), isochrone Biegespannungs-Randfaserdehnungs-Diagramme (b), Zeitstandschaubild (c) und Biegekriechmodul-Kurven (d) [4]

Eine Reihe prüftechnischer Erfahrungen und Kenntnisse im Zusammenhang mit dem Zeitstandbiegeverhalten beruhen auf der mittlerweile zurückgezogenen DIN 54852 [5], die neben der Dreipunktbiege- auch noch die Vierpunktbiegebelastung beinhaltet.

Zeitstand-Biegeversuche mittels Dreipunktbiegebeanspruchung können vorzugsweise für Kunststoffe mit geringer Biegedehnung beim Bruch durchgeführt werden. Die experimentelle Vorgehensweise zur Ermittlung der Zeitstandbiegefestigkeit sollte in Analogie zum Zeitstandzugversuch erfolgen. Zeitstandbiegefestigkeitskurven sind aber weniger gebräuchlich [1].

Literaturhinweise:

[1]	Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 190–192, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe AMK-Büchersammlung unter A 18)
[2]	DIN EN ISO 899-2 (2023-03): Kunststoffe – Bestimmung des Kriechverhaltens. Teil 2: Zeitstand-Biegeversuch bei Dreipunkt-Belastung (Entwurf)
[3]	DIN EN ISO 178 (2019-08): Kunststoffe – Bestimmung der Biegeeigenschaften
[4]	Höninger, H., Reichelt, E. u. a.: Langzeit-Deformationsverhalten von Plastwerkstoffen. Schriftenreihe Materialökonomie 32 (1982)
[5]	DIN 54852 (1986-09): Prüfung von Kunststoffen; Zeitstand-Biegeversuch bei Dreipunkt- und Vierpunktbelastung (zurückgezogen; ersetzt durch DIN EN ISO 899-2: 2023-03)