ASTM D412 Zugversuch Gummi und Elastomere
Die Norm ASTM D412 beschreibt Verfahren zur Bestimmung der Zugeigenschaften von vulkanisiertem duroplastischem Gummi und thermoplastischen Elastomeren. Diese Materialien werden tagtäglich in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, darunter Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, Automobilindustrie, Bauwesen und mehr.
- Duroplastischer Gummi wird durch Wärmeeinwirkung ausgehärtet und in Form gebracht. Die Aushärtung ist eine unumkehrbare chemische Reaktion, die duroplastische Gummiprodukte stärker und haltbarer macht. Zu den Produkten aus duroplastischem Gummi gehören Reifen, Hockey-Pucks, Schutzschalter, Elektrogehäuse und Motorkomponenten.
- Thermoplastische Elastomere (TPE) sind Polymere, Polymer- oder Gummimischungen. Sie liegen in der Regel zunächst in Pelletform vor, werden bei Erwärmung flüssig und können dann beispielsweise in eine Gussform gespritzt werden. Der Thermoplast nimmt seine Form an, wenn er abkühlt und aushärtet. Dieser Prozess lässt sich durch erneutes Erhitzen des Materials umkehren. Zu den TPE-Anwendungen gehören Antriebsriemen, Stoßdämpfer, Atemschläuche, Katheter und Schuhsohlen.
Ziel der Prüfung Versuchsdurchführung & Kennwerte Anforderungen an die Prüfmittel Prüfsysteme Automatisierung
Ziel des Zugversuchs an Elastomeren nach ASTM D412
- ASTM D412 enthält Spezifikationen für die Prüfmaschine, die Probekörper, einschließlich Form und Größe, sowie für das Prüfverfahren und die zu verwendenden Methoden.
- Ziel der Prüfung ist es, verschiedene Materialkennwerte zu bestimmen, die dann bei der Entwicklung neuer Produkte, bei der Erreichung von Produktleistungszielen oder für die Forschung und Qualitätskontrolle verwendet werden können.
Versuchsdurchführung nach ASTM D412
Die ASTM D412 umfasst zwei Prüfmethoden, Methode A und B.
- Methode A basiert auf hantelförmigen Proben / Schulterproben, Methode B ist auf flach geschnittene Ringproben ausgerichtet.
- Bei Prüfungen nach ASTM D412 wird die Elastizität eines Materials unter Zugspannung, sowie das Verhalten nach der Prüfung gemessen, wenn das Material nicht mehr beansprucht wird.
- Die Prüfung wird auf einer Universalprüfmaschine (auch Zugversuchmaschine genannt) mit einer Geschwindigkeit von 500 ± 50 mm/min durchgeführt, bis die Probe versagt.
Obwohl ASTM D412 viele verschiedene Zugeigenschaften misst, sind die folgenden Kennwerte die wichtigsten:
Ermittelte Kennwerte nach ASTM D412
Definitionen gemäß ASTM D1566 - Terminologie für Gummi:
- Zugspannung: Spannung, die zum Dehnen einer Probe angewandt wird
- Zugspannung bei einer bestimmten Dehnung: Spannung, die erforderlich ist, um den gleichmäßigen Querschnitt einer Probe bis zu einer bestimmten Dehnung zu dehnen
- Zugfestigkeit: maximale Zugspannung bei der Dehnung einer Probe bis zum Bruch
- Fließgrenze: der Punkt in der Spannungs-Dehnungs-Kurve kurz vor dem endgültigen Versagen, an dem die Spannungsrate im Verhältnis zur Dehnung einen Nullwert durchläuft und negativ werden kann
- Maximale Dehnung: die Dehnung zum Zeitpunkt des Bruchs
- Zugverformung: Dehnung, die verbleibt, nachdem eine Probe gestreckt und dann in einer bestimmten Weise zurückgezogen wurde, angegeben in Prozent der ursprünglichen Länge
Ausführliche Informationen und Standardverfahren finden Sie in der Norm ASTM D412
Probekörper und Abmessungen nach ASTM D412
- Für den Zugversuch an Gummi und Elastomeren gibt die ASTM D412 sechs zulässige Arten von Schulterproben und zwei zulässige Arten von geschnittenen Ringproben vor.
- Die gebräuchlichste Probe ist eine C-Form Schulterprobe (ASTM D412 Typ C) mit einer Gesamtlänge von 115 mm (4,5 Zoll), der Messlänge von 25 mm (1 Zoll), einer Messbreite von 6 mm (0,25 Zoll) und einer Dicke von 3 mm. Die Dicke des Probekörpers muss dreimal gemessen werden, wobei der Mittelwert der akzeptierte Wert ist.
L0 Messlänge
L Einspannlänge
l1 Länge des engen parallelen Teils/Innendurchmesser
L2 Abstand zwischen den breiten, parallelen Teilen
l3 Gesamtlänge / Außendurchmesser
b2 Probenbreite im Schulterbereich
b1 Probenbreite im Messlängenbereich
h Probendicke
| Norm | Typ | Bemerkung | l3 mm | l1 mm | b2 mm | b1 mm | h mm | L0 mm | Form |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ASTM D412 | C | Vorzugsprobekörper | ≥115 | 33 | 25±1 | 6+0,05 | 1,3...3,3 | 25±0,25 | Schulterprobe |
| ASTM D412 | A | mögliche Abmessungen | ≥140 | 59±2 | 25±1 | 12+0,05 | 1,3...3,3 | 50±0,5 | Schulterprobe |
| ASTM D412 | B | mögliche Abmessungen | ≥40 | 59±2 | 25±1 | 6+0,05 | 1,3...3,3 | 50±0,5 | Schulterprobe |
| ASTM D412 | D | mögliche Abmessungen | ≥100 | 33±2 | 16±1 | 3+0,05 | 1,3...3,3 | 25±0,25 | Schulterprobe |
| ASTM D412 | E | mögliche Abmessungen | ≥125 | 59±2 | 16±1 | 3+0,05 | 1,3...3,3 | 50±0,5 | Schulterprobe |
| ASTM D412 | F | mögliche Abmessungen | ≥125 | 59±2 | 16±1 | 6+0,05 | 1,3...3,3 | 50±0,5 | Schulterprobe |
| ASTM D412 | 1 | bevorzugte Abmessungen | 17,9 | 15,9 | 1...3,3 | 50 | Ringprobe | ||
| ASTM D412 | 2 | größere Abmessung | 35,8 | 31,8 | 1...3,3 | 100 | Ringprobe |
Herausforderungen in der Elastomerprüfung und Anforderung an die Prüfmittel
- Einspannen der Probe: Wenn die Probe gedehnt wird, wird sie dünner und kann aus dem Einspannbereich herausrutschen. Der zu verwendende Probenhalter muss in der Lage sein, bei schwindenden Proben die Klemmkraft konstant zu halten.
- Dehnung der Probe: Mit zunehmender Länge der Probe muss der Fahrweg der Traverse lang genug sein - und damit auch der Lastrahmen hoch genug -, um die größere Länge der Probe bis zum Bruch aufnehmen zu können.
Prüfsystem für den Zugversuch nach ASTM D412
Prüflösungen zur Durchführung des Zugversuchs an Elastomeren und Gummi nach ASTM D412 beinhalten üblicherweise die folgenden Komponenten:
Prüfmaschinen
- zwickiLine Materialprüfmaschine – platzsparende Lösung für kleine Prüfkräfte bis 5 kN und mit einem Prüfbereich bis zu 1365 mm
- ProLine Materialprüfmaschine für normgerechte Prüfungen und einfache Anwendungen mit einem Prüfbereich von 1050 mm bis 1450 mm
- AllroundLine Materialprüfmaschine - anpassbar und vielseitig mit einem Prüfbereich von 1030 mm bis 2560 mm
Probenhalter
- Pneumatische Probenhalter: Die Klemmkraft wird durch pneumatische Aktuatoren erzeugt. Eine von der Zugkraft unabhängige Klemmkraft sorgt für eine konstante Klemmkraft während des gesamten Prüfablaufs. Bei schwindenden Proben wird die Klemmkraft durch konstanten pneumatischen Druck gleichmäßig gehalten.
- Zangenprobenhalter: beidseitig schließend. Die Klemmkraft wird durch das Scherenprinzip mit zunehmender Zugkraft proportional erhöht. Dies gewährleistet ein automatisches Nachspannen bei schwindenden Proben.
Extensometer
- Langwegaufnehmer: sehr großer Messweg und sehr hohe Auflösung über den gesamten Messbereich. Die solide mechanische Konstruktion der Führungselemente gewährleistet eine zuverlässige Funktion auch bei Proben, die beim Bruch peitschenartig zurückschlagen.
- multiXtens II HP: vollautomatisch und mit höchster Genauigkeit über den gesamten Messbereich. Die Übertragung von Mess-, Steuer- und Statussignalen zwischen den Messschlitten, den Messköpfen und der zentralen Mess- und Steuereinheit erfolgt über das Mikroprozessorsystem des Extensometers.
- lightXtens: speziell entwickelt für hochelastische und berührungsempfindliche Materialien. Ideal für Proben mit hoher Bruchenergie und Neigung zum Ausschlagen beim Bruch, was mechanische, berührende Messsysteme beschädigen könnte.
Automatisierte Zugversuche nach ASTM D412
Zugversuche an Gummi und Elastomeren nach ASTM D412 können auch automatisiert durchgeführt werden.
Das kompakte Roboter-Prüfsystem roboTest L kann bis zu 350 Proben autonom prüfen. Ein im System integriertes Dickenmessgerät misst die Probendicke genau und vergleichbar.
Der Probengreifer legt die Probe in die Prüfmaschine ein und der Zugversuch nach ASTM D412 wird automatisch gestartet. Nach dem Versuch werden die Probenreste von separaten Entsorgungsgreifern aus den Probenhaltern entfernt.
Das Roboter-Prüfsystem roboTest R ist komplexer und erlaubt die zusätzliche Einbindung weiterer Geräte wie beispielsweise eine Probenmarkierstation, eine Zentrierstation oder eine Temperaturkammer zur exakten Temperierung der Proben. Auch die Magazinkapazität des Roboter-Prüfsystems kann beliebig erweitert werden.
Wenn Sie Fragen zu Ihren Prüfanforderungen oder Herausforderungen mit der ASTM D412 haben, nehmen Sie direkt Kontakt mit unseren Experten auf.
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Häufig gestellte Fragen zur ASTM D412
Die Norm ASTM D412 beschreibt Verfahren zur Bestimmung der Zugeigenschaften von vulkanisiertem duroplastischem Gummi und thermoplastischen Elastomeren. Diese Prüfungen sind entscheidend für die Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von Gummi- und Elastomermaterialien, was für die Produktentwicklung, Qualitätssicherung und Leistungsüberprüfung in einer Vielzahl von Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, Automobilindustrie, Bauwesen u.a. wichtig ist.