Kugel- oder Stifteindrückverfahren

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Kugel- oder Stifteindrückverfahren

Das Kugel- oder Stifteindrückverfahren gehört neben dem Zeitstandzugversuch und dem Biegestreifenverfahren zu den drei wichtigsten Verfahren zur Prüfung der Spannungsrissbeständigkeit an Kunststoffen [1].

Die genormte Prüfung erfolgt nach DIN EN ISO 22088-4 [2], wobei bei diesem Verfahren in den Prüfkörper ein Loch mit einem definierten Durchmesser gebohrt wird, in das eine Kugel oder ein Stift mit einem Übermaß gedrückt wird. Dieser Prüfkörper wird in einem Medium gelagert (Bild 1). Dieses Vorgehen wird mit Kugeln oder Rundstiften mit schrittweise größerem Durchmesser wiederholt. Das Übermaß ist als die Differenz zwischen dem Durchmesser der eingedrückten Stahlkugel bzw. des Rundstiftes und dem Lochdurchmesser definiert. Durch das Übermaß der Kugel oder des Stifts wird ein zeitlich konstanter mehrachsiger Verformungszustand (siehe: Mehrachsiger Spannungszustand) in Lochnähe erzeugt. Bei dünnen Prüfkörpern von ca. 1 mm werden Stifte, bei dickeren Prüfkörpern im Bereich von 3 bis 4 mm Kugeln bevorzugt. Nach einer festgelegten Zeit kann der Einfluss der Einwirkung des Mediums durch visuelle Beurteilung oder die Bestimmung von Restfestigkeit oder Restdehnung charakterisiert werden.

Bild 1:

Prüfanordnung für das Kugel- oder Stifeindrückverfahren nach DIN EN ISO 22088-4 zur Bestimmung der Spannungsrissbeständigkeit von Kunststoffen

Durch vergleichende Untersuchungen an Luft kann als zusätzliche Kenngröße ein relativer Spannungsrissfaktor bestimmt werden, der das Verhältnis der Versagensgröße in der Prüfanordnung zu der in Luft beschreibt. Auf Grund der unterschiedlichen Verformungszustände können die Ergebnisse von Kugel- und Stiftprüfung verschieden sein und ist auch nicht auf andere Arten der Beanspruchung umrechenbar. Bei dieser Methode sind ebenfalls Relaxationsprozesse zu berücksichtigen. Weitere experimentelle Verfahren und Ergebnisse wurden von Brown [3] und Bledzki [4] beschrieben.

Literaturhinweise

[1]	Ramsteiner, F.: Bewertung der Spannungsrissbeständigkeit. In: Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 418/419 (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe AMK-Büchersammlung unter A 18)
[2]	DIN EN ISO 22088: Kunststoff – Bestimmung der Beständigkeit gegen umgebungsbedingte Spannungsrissbildung (ESC): Teil 4 (2006-11): Kugel- oder Stifteindrückverfahren
[3]	Brown, R. P.: Testing Plastics for Resistance to Environmental Stress Cracking. Polymer Testing 1 (1980) 267–282
[4]	Bledzki, A. K., Barth, C.: Spannungsrissbeständigkeit von Polycarbonat messen. Materialprüfung 40 (1998) 404–410