Prüfung von Gummi nach Werkstoffnormen

Anforderung

Die Charakterisierung von Werkstoffen ist unerlässlich, um sich auf ihre Leistung in den hergestellten Produkten und Bauteilen, in denen sie später verwendet werden, verlassen zu können. Interne und externe spezialisierte Einrichtungen führen Tests an Materialproben durch, um deren Eigenschaften zu messen und zu berechnen, um die Qualität zu sichern oder um die Eignung für neue Verfahren zu bestimmen. Vulkanisierte und thermoplastische (Gummi-)Elastomere (TPE) werden in Produkten aller Branchen verwendet, von Fahrzeugreifen, Isolierungen, Dämpfern, Buchsen, Dichtungen und Riemen bis hin zu Konsumgütern wie Schuhen und Spielzeug. Ihr elastisches Verhalten ist die Haupteigenschaft, die ihre einzigartige Eignung für all diese Anwendungen bestimmt.

Zwei wichtige Industrienormen, die zur Charakterisierung dieser Materialien eingesetzt werden, sind ISO 37 und ASTM D412.

ISO 37 - Gummi, vulkanisiert oder thermoplastisch - Bestimmung der Zugspannungs-Dehnungs-Eigenschaften wird zur Berechnung verwendet:

1. Zugfestigkeit (TS) - die maximale Zugspannung, die beim Dehnen einer Probe bis zum Bruch aufgebracht wird.
2. Zugfestigkeit bei Bruch (TSb) - die im Moment des Bruchs aufgezeichnete Zugspannung.
3. Bruchdehnung (Eb) - die Zugdehnung in der Prüflänge an der Bruchstelle.
4. Spannung bei einer bestimmten Dehnung (Se) - Zugspannung in der Prüflänge, die erforderlich ist, um eine bestimmte Dehnung zu erzeugen.
5. Dehnung bei einer gegebenen Spannung (Es)-Zugdehnung in der Prüflänge, wenn das Prüfstück einer gegebenen Zugspannung ausgesetzt wird.
6. Streckspannung (Sy) - Zugspannung am ersten Punkt der Spannungs-Dehnungs-Kurve, an dem eine weitere Zunahme der Dehnung ohne Zunahme der Spannung auftritt.
7. Streckdehnung (Ey) - Zugdehnung am ersten Punkt der Spannungs-Dehnungs-Kurve, an dem ein weiterer Anstieg der Dehnung nicht mit einem Anstieg der Spannung einhergeht.

ASTM D412 - Standard Test Methods for Vulcanized Rubber and Thermoplastic Elastomers (Standardprüfverfahren für vulkanisierten Kautschuk und thermoplastische Elastomere) - Bestimmung derZugspannung:

1. Zugfestigkeit - die maximale Zugspannung, die beim Dehnen einer Probe bis zum Bruch angewendet wird.
2. Zugspannung bei einer bestimmten Dehnung - die Spannung, die erforderlich ist, um den gleichmäßigen Querschnitt eines Probekörpers bis zu einer bestimmten Dehnung zu dehnen.
3. Streckspannung - die Spannung an dem Punkt der Spannungs-Dehnungs-Kurve kurz vor dem Bruch, an dem die Spannungsrate in Bezug auf die Dehnung durch einen Nullwert geht und negativ werden kann.

Beide Normen verweisen auf andere Normen zur Standardisierung der Probenvorbereitung, der Konditionierung und der Umgebungsbedingungen.

Lösung

Universalprüfmaschinen (UTM) ermöglichen die Bestimmung einer Reihe von Messwerten für Probekörper unter Zug- und Druckbelastung. Austauschbare Spannzeuge und Instrumenten-Konnektivität liefern die spezifische Hardware, um die Proben zu greifen und zu messen, während geeignete Software notwendig ist, um die UTM explizit zu kontrollieren und die notwendigen Ergebnisse zu erfassen und zu berechnen. Mecmesin stellte ein OmniTest UTM mit VectorPro-Software und Dehnungsmessung (Kontaktarm) zur Verfügung, um diese Tests mit elastomeren Materialien durchzuführen.

Es wurden Hantelprüfkörper verwendet, obwohl beide Normen O-Ring-Proben zulassen. Die genauen Abmessungen sind angegeben, um sicherzustellen, dass die Mittelwerte repräsentativ sind; für die Prüfung von Chargen sind mehrere Probekörper erforderlich. Typischerweise werden diese elastomeren Werkstoffe so verarbeitet, dass ein Fließen oder eine Körnung in der Zusammensetzungsstruktur entsteht. Das Schneiden der Hanteln in einer Linie mit der Narbung oder in einem bestimmten Winkel dazu ist eine grundlegende Entscheidung, die im Bericht dokumentiert wird. Es wurden exzentrische Rollengreifer verwendet, die so dimensioniert sind, dass sie über die gesamte Breite der Schultern greifen (um "Schulterbrüche" zu vermeiden) und sich automatisch selbst spannen.

Die VectorPro-Steuerung des OmniTest implementiert die von den Normen geforderte Dehnungsrate (Greifertrennung), der Längenänderungsaufnehmer misst und überträgt die korrekte Messlängenausdehnung (Dehnung) des Prüfstücks zur Berechnung der Spannung. Grundlegende Berechnungen der Materialeigenschaften sind enthalten, und der Benutzer kann diese auf die Daten anwenden. Die Rückgabe von Diagrammwerten von Achsenpunkten ermöglicht es, Informationen wie die Spannung bei einer bestimmten Dehnung für signifikante oder vom Benutzer gewählte Punkte zu finden, z. B. 25 %, 200 %, 200 %, usw.

VectorPro enthält auch eine Reihe von Berichtsvorlagen und eine intuitive Drag-and-Drop-Benutzeroberfläche, um Attribute, Grafiken und Ergebnisse im Dokument zu platzieren. Testdetails - Probenbeschreibung, Präparation, Typ, Dicke, Kornorientierung - können alle als Attribute und Deskriptoren zugewiesen werden, um das Verfahren vollständig zu dokumentieren.

Prüfgeräte

• OmniTest einspaltiges UTM
• VectorPro
• Extensometer
• Rollengreifer