ISO 3386 Stauchhärte
Die ISO 3386 legt ein Verfahren für die Bestimmung der Druckspannungs-Verformungseigenschaften (Stauchhärte) von weich-elastischen Schaumstoffen fest. Die ISO 3386-1 befasst sich mit Weichschäumen mit einer Dichte bis zu 250kg/m3, während Teil 2 ISO 3386-2 hauptsächlich dichte elastische Schaumstoffe (Schaumgummi) mit einer Dichte oberhalb 250kg/m3 behandelt.
Die Stauchhärte ist der Druckwiderstand, den ein in seinen Dimensionen genormter Weichschaum-Probekörper unter festgelegten Umgebungsbedingungen einer definierten vollflächigen Stauchung um 65%, 40% und 25% der Ausgangshöhe entgegensetzt. Die Stauchhärte wird in Kilopascal (kPa = 10³N/m²) angegeben. Je höher die Stauchhärte des Schaums ist, desto fester ist er.
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Normen Stauchhärte Weichschaum
Internationale Normen für Bestimmung der Stauchhärte sind die ISO 3386-1 und ISO 3386-2 und die ASTM D3574 Test C.
In der Automobilindustrie existieren weitere Prüfverfahren, die in eigenen Werksnormen definiert sind:
- BMW QV 52009-1
- Daimler DBL 5452
- General Motors GMW 15471, General Motors GME-GMI 60283-8
- PSA D 41003, PSA D 411541
- Renault N° 1002, Renault N° 1541
- Toyota TSM 7100 G Section 4.2
- Volkswagen PV 3410
Teilweise unterscheiden sich die Methoden in der Versuchsführung und den spezifischen Prüfergebnissen, so dass Ergebnisse zwischen den Methoden nicht direkt verglichen werden können.
Probekörper nach ISO 3386
- Der genormte Probekörper nach ISO 3386-1 muss ein Quader mit einem quadratischen Querschnitt oder ein rechtwinkliger Zylinder sein mit einem minimalen Breiten-/oder Durchmesser-/Dickenverhältnis von 2:1. Die bevorzugte Dicke beträgt 50 +/- 1mm und darf 10mm nicht unterschreiten. Die Fläche der Probekörper darf nicht kleiner als 2.500 mm² sein.
- ISO 3386-2 lässt die Verwendung zylindrischer Probekörper hingegen nicht zu. Beim Probekörper nach ISO 3386-2 muss die zu belastende quadratische Fläche eine Kantenlänge von mindestens 40 mm besitzen und ein Verhältnis Breite zu Dicke von 4:1.
ISO 3386 Versuchsdurchführung, Prüfmittel
Die Stauchhärte beschreibt eine Materialeigenschaft eines Weichschaums, die im Druckversuch an einem genormten Standard-Probekörper bestimmt wird. Im Verlauf der Prüfung wird das Deformationsverhalten des Weichschaumes unter exakt festgelegten Bedingungen gemessen und in einem Spannungs-Dehnungsdiagramm dargestellt:
Versuchsdurchführung:
- Für die Prüfung nach ISO 3386 wird die Druckbeanspruchung der gesamten Probenoberfläche vorgeschrieben. Die Druckplatten müssen daher größer als die zu prüfende Probe sein. Geschlossenzellige Schaumstoffe erfordern 6,5 mm Belüftungslöcher in den Druckplatten, damit kein Luftpolster entstehen kann.
- In der Regel besteht die Prüfung aus 3 Vorbelastungszyklen, die der Konditionierung des Probekörpers dienen, gefolgt von einem Messzyklus, in dem die Kennwerte ermittelt werden. Die Ausgangshöhe des Probekörpers wird zu Beginn des ersten Vorbelastungszyklus direkt von der Prüfmaschine bestimmt.
- Das Deformationsverhalten des Probekörpers ist dabei relativ komplex. In der Nähe der seitlichen Schnittflächen findet eine laterale Bewegung der Zellenstruktur mit entsprechender Scherung statt, während im Zentrum die reinen Druckverformungen überwiegen. Aus diesem Grund besteht bei dieser Prüfmethode keine gute Vergleichbarkeit zwischen Messwerten, die an unterschiedlich dimensionierten Probekörpern ermittelt wurden. Bei der ISO 2439 (Eindruckhärte) entfällt hingegen der Schnittkanteneinfluss, da der Eindringkörper hier kleiner ist als die Probe. Die Eindruckhärte stellt daher bei hinreichender Größe des Probekörpers einen dimensionsunabhängigen und vergleichbaren Kennwert dar, der sich gut für die Qualitätssicherung eignet und damit gegenüber der Messung der Stauchhärte nach ISO 3386 einen Vorteil bietet.
ISO 3386 - Kennwerte
Nach dem vierten Zyklus (Messzyklus) wird die Kraft in Newton bei der festgelegten Verformung (Fxx) abgelesen. Das Ergebnis sind die
- Durckspannungs-Verformungseigenschaften CCxx bei jeder beliebig geforderten prozentualen Verformung in Kilopascal: Cxx = 1.000 * Fxx/A
- sowie der Druckspannungswert bei einer Verformung von 40% CV40 in Kilopascal (nur bei ISO 3386-1): CV40 = 1.000 * F40/A
A: Oberfläche des Probekörpers in mm2
Einen Sonderfall stellen die Verfahren dar, die von Renault und PSA angewandt werden. Die Prüfung besteht aus insgesamt fünf Prüfzyklen, von denen der erste und der letzte zur Auswertung herangezogen wird. Zur Erhöhung der Wegmessgenauigkeit ist in diesen Normen die Korrektur der Maschinenverformung vorgeschrieben. Solche Korrekturmöglichkeiten sind bei allen ZwickRoell Prüfmaschinen als Standardfunktion verfügbar.
Durch die Anbindung einer Präzisionswaage von ZwickRoell in die Prüfsoftware testXpert, kann der Prozess der Rohdichtemessung (ISO 845 und ASTM D3574 Test A) in den Prüfablauf integriert werden.
ISO 3386 - besondere Anforderungen an die Prüftechnik
Für die Bestimmung der Stauchhärte nach ISO 3386-1 und ISO 3386-2 steht ein umfassendes ZwickRoell Produktportfolio zur Verfügung:
- Die Universalprüfmaschine der Reihe zwickiLine eignet sich für die Prüfverfahren mit Normproben und steht in 4 verschiedenen Kraftbereichen (0,5 / 1 / 2,5 / 5 kN) und 3 Lastrahmen-Höhen zur Verfügung.
- Die Universalprüfmaschine der Reihe ProLine ermöglicht darüber hinaus Bauteilprüfungen und den Einbau von Druckplatten mit einer Breite von bis zu 400 mm und ermöglicht Prüfungen mit höheren Kräften.
Die Messung von Druckspannungs-Verformungseigenschaften nach ISO 3386 stellt verschiedene besondere Anforderungen an die Prüftechnik:
- Korrektur der Maschinenverformung: Lastrahmen und Kraftsensor zeigen unter Last eine Eigenverformung an. Dies bedeutet, dass der Abstand der Druckplatte tatsächlich größer ist als angegeben. Diese Eigenverformung wird von der ZwickRoell Prüfsoftware testXpert erfasst und zur Korrektur verwendet. Die Korrektur muss während der laufenden Prüfung online erfolgen, um den korrekten Druckplattenabstand während der Haltezeiten korrekt sicherzustellen.
- Spezielle Softwarefunktionalität, wie die Erfassung und Berechnung der Probendicke, die Vorausberechnung der prozentualen Stauchungen, die Handhabung von zwei Wegnullpunkten und zwei Probendicken (falls erforderlich), Berechnung der Ergebnisse gemäß den Normen, Berichterstellung stellen die normkonforme Prüfung sicher.
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Unser Branchenexperte für Kunststoffe berät Sie gerne.
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FAQ zu Stauchhärte ISO 3386
Der Druckspannungswert, auch Stauchhärte bezeichnet, ist der Druckwiderstand, den ein definierter Probekörper unter festgelegten Umgebungsbedingungen einer definierten vollflächigen Stauchung entgegensetzt.
Der Hauptunterschied zwischen ISO 2439 Eindruckhärte und ISO 3386 Stauchhärte liegt in der Vergleichbarkeit der Messwerte unterschiedlicher Probendimensionen innerhalb einer Prüfmethode. ISO 2439 stellt bei hinreichender Größe des Probekörpers einen dimensionsunabhängigen und vergleichbaren Kennwert dar, der sich gut für die Qualitätssicherung eignet, da durch die Verwendung von Eindringstempeln die kleiner sind als die Probe der Schnittkanteneinfluss entfällt. Bei vollflächiger Stauchung nach ISO 3386 hingegen findet in der Nähe der seitlichen Schnittflächen eine laterale Bewegung der Zellenstruktur mit entsprechender Scherung statt, während im Zentrum die reinen Druckverformungen überwiegen. Aus diesem Grund besteht bei dieser Prüfmethode keine gute Vergleichbarkeit zwischen Messwerten, die an unterschiedlich dimensionierten Probekörpern ermittelt wurden.
Die in ISO 3386-1 ermittelt die Stauchhärte an Weichschaum mit einer Dichte bis zu 250kg/m3, während sich ISO 3386-2 hauptsächlich auf dichte elastische Schaumstoffe (Schaumgummi) mit einer Dichte oberhalb 250kg/m3 bezieht. Neben den Druckspannungs-Verformungseigenschaften die sowohl in ISO 3386-1 und ISO 3386-2 ermittelt werden wird in ISO 3386-1 zusätzlich der Druckspannungswert bestimmt. ISO 3386-2 fordert geringere Prüfgeschwindigkeiten als die ISO 3386-1.
