Materialprüfmaschine
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Materialprüfmaschine
siehe Hersteller von Materialprüfmaschinen oder Antriebe für Materialprüfmaschinen
Allgemeines
Materialprüfmaschinen, synonym werden auch die Begriffe Universalprüfmaschine, Zugprüfmaschine und vereinfacht Prüfmaschine verwendet, dienen der Ermittlung von physikalischen (mechanischen) Werkstoffeigenschaften in der Werkstoffprüfung, Kunststoffprüfung und Kunststoffdiagnostik.
Neben der Bestimmung von Werkstoffeigenschaften werden die Materialprüfmaschinen auch in der Bauteilprüfung zur Qualitätssicherung von Bauteilen, Baugruppen oder auch zur Funktionsprüfung von komplexen Konstruktionen bis hin zur Fertigproduktprüfung, z. B. in der Automobilindustrie eingesetzt.
Die beiden wesentlichen Messgrößen sind dabei die Kraft und die Längenänderung unter der Krafteinwirkung.
Realisierbare Prüfmethoden
Die hauptsächlich realisierten Werkstoffprüfmethoden, die im Rahmen des WIKI Kunststoffprüfung und Diagnostik erläutert werden, sind:
Die am häufigsten durchgeführte Werkstoffprüfmethode ist unabhängig von der Werkstoffgruppe der Zugversuch, wobei das Spannungs-Dehnungs-Diagramm und die daraus ermittelten Kennwerte im Mittelpunkt der Betrachtung stehen.
Aufbau einer Materialprüfmaschine
Die Materialprüfmaschine besteht im Allgemeinen aus einem in der Steifigkeit an die Prüfaufgabe angepassten Lastrahmen, einer feststehenden und einer bewegten Traverse, welche mittels einer, zweier oder mehrerer Spindeln durch den Antrieb der elektromechanischen Materialprüfmaschine bewegt wird. Die feststehende Traverse wird auch als Querhaupt bezeichnet.
Die Traverse wird mit einer vorgegebenen Prüfgeschwindigkeit in eine Richtung bewegt, um den jeweiligen Prüfkörper, der mit einer Prüfkörpereinspannung zwischen dem Querhaupt und der Traverse fixiert wurde, zu beanspruchen.
Kraft- und Wegmessung
Für die Kraftmessung werden in Materialprüfmaschinen vorwiegend
- elektromechanische Kraftmessaufnehmer oder Kraftmessdosen und
- piezoelektrische Kraftmessaufnehmer
eingesetzt. Je nach Prüfaufgabe und Belastungsart werden zur Erfassung der Verlängerung unterschiedliche Wegmesstechniken verwendet, wobei der einfachste messtechnische Fall die Erfassung des inkrementalen Traversenweges darstellt:
- Ansatzwegmesssysteme (Clip-on Gauges)
- Differenzwegmesssystem (Dehnmessfühler)
- Optische Wegmesstechniken (Laser-, Laser-Speckle- und Videoextensometer)
(siehe hierzu: Zugversuch, Wegmesstechnik)
Antriebe und Automatisierung
Bei den Antrieben für eine Materialprüfmaschine unterscheidet man zwischen
- elektromechanischen Antrieb,
- servohydraulischen Antrieb und
- Hybridantrieb, der zumeist in der Hochgeschwindigkeitsprüfung eingesetzt wird.
Eine Übersicht über die Hersteller von Materialprüfmaschinen zeigt die Vielzahl von kompetenten Partnern für die statische und dynamische Werkstoffprüfung und Kunststoffprüfung, wobei neben den Materialprüfmaschinen für die klassischen Prüfmethoden (Zug-, Druck- und Biegeprüfung) auch zahlreiche Sonderprüfmaschinen für spezifische Anforderungen hergestellt werden. In den Zentrallaboratorien der größeren kunststoffherstellenden Unternehmen kommen in zunehmenden Maße automatisierte Prüfsysteme zum Einsatz, die mittels Robotern mehrerer Universalprüfmaschinen bedienen.
Literaturhinweise
- Dripke, M., Michalzik, G., Bloching, H., Fahrenholz, H.: Mechanische Prüfverfahren und Kenngrößen – kompakt und verständlich, Band 1: Der Zugversuch bei quasistatischer Beanspruchung. Castell Verlag GmbH, Wuppertal (2002) (ISBN 3-934255-50-7; siehe AMK-Büchersammlung unter C 14)
- Universalprüfmaschine – Wikipedia https://de.wikipedia.eng/wiki/Universalprüfmaschine
- DIN 51220 (2003-08): Werkstoffprüfmaschinen – Allgemeines zur Anforderung an Werkstoffprüfmaschinen und zu deren Prüfung und Kalibrierung
- DIN EN ISO 6892-1 (2017-02): Metallische Werkstoffe – Zugversuch – Teil 1 (ehemals EN 10002): Prüfverfahren bei Raumtemperatur
- EN ISO 7500-1 (2018-06): Metallische Werkstoffe – Kalibrierung und Überprüfung von statischen einachsigen Prüfmaschinen – Teil 1: Zug- und Druckprüfmaschinen – Kalibrierung und Überprüfung der Kraftmesseinrichtungen
- ISO 5893 (2002-07): Prüfeinrichtungen für Elastomere Kunststoffe – Zug-, Biege- und Druckprüfmaschinen mit konstanter Geschwindigkeits-Beschreibung