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Fallversuch & Fallwerke

Ein Fallversuch ist eine Methode in der Materialprüfung, um die Reaktion eines Materials auf einen plötzlichen Stoß oder Schlag zu analysieren. Ein Fallexperiment wird durchgeführt, um verschiedene mechanische Eigenschaften des Materials zu bewerten, darunter Schlagfestigkeit, Bruchzähigkeit und Energieabsorption.

Der Fallversuch ermöglicht es, die Reaktion des Materials auf plötzliche Belastungen zu bewerten und ist in verschiedenen Branchen wichtig, in denen Materialien auf ihre Beständigkeit gegenüber Stößen, Schlägen oder anderen dynamischen Belastungen hin getestet werden müssen. Normenorganisationen und Industriestandards legen oft die genauen Bedingungen für Fallversuche fest, um Vergleichbarkeit und Reproduzierbarkeit der Ergebnisse sicherzustellen.

Ablauf Fallversuch Normen Fallwerke
 

Ablauf eines Fallversuchs

Vorbereitung

  • Eine Probe des Materials wird ausgewählt und entsprechend den Prüfnormen vorbereitet. Typische Materialien für ein Fallexperiment sind Folien, thermoplastische Kunststoffe, Composites, Metalle oder auch Bauteile. Bei Folien, Kunststoffen oder Composites reichen Fallwerke bis 230 Joule aus. Da bei Metallen die Proben der Dicke von Pipeline-Rohren entsprechen müssen, sind hier Großfallwerke mit Schlag-Energien bis zu 100.000 Joule erfordert. 
  • Die Fallhöhe, das Gewicht des Schlaghammers und andere Parameter werden gemäß den Anforderungen der spezifischen Prüfmethode festgelegt.
  • Die Schlagzähigkeit ist bei niedrigen Temperaturen ein entscheidender Kennwert des eingesetzten Materials. 
  • Für Fallversuche an gekühlten Proben bietet ZwickRoell eine Temperierbox an. Vor der Prüfung werden die Proben zunächst in dieser Temperierbox gekühlt. Für den Fallversuch werden die Proben direkt aus der Kühleinheit ins Fallwerk eingelegt und innerhalb von 5 Sekunden geprüft.

Durchführung

  • Die Probe wird im Fallwerk positioniert. Der Schlaghammer mit einem vorgegebenen Gewicht wird auf einer definierten Höhe über der Probe platziert.
  • Nach Start der Prüfung fällt der Schlaghammer auf die Probe. Die Kollision erzeugt – verursacht durch Gewicht und Höhe des Schlaghammers - eine bestimmte Aufprallenergie, die das Material absorbiert.

Auswertung des Fallversuchs

  • Die Auswirkungen auf das Material werden gemessen und analysiert. Dies kann den Bruchpunkt, Verformungen oder andere Veränderungen am Material umfassen. Ein wichtiger Kennwert des Fallversuchs ist die Schlagzähigkeit.

Dokumentation der Ergebnisse

  • Die Ergebnisse des Fallexperiments werden in Form von Grafiken oder Berichten dokumentiert.
     

Normen für Fallversuche

Multiaxialer Durchstoßversuch an Kunststoffplatten

  • ISO 6603-2 - Bestimmung des Durchstoßverhaltens von festen Kunststoffen - Teil 2: Instrumentierter Schlagversuch
  • ASTM D3763 - Standard Test Method for High Speed Puncture Properties of Plastics Using Load and Displacement Sensors

Multiaxialer Durchstoßversuch an Folien

  • ISO 7765-2 - Kunststofffolien und -bahnen - Bestimmung der Schlagfestigkeit nach dem Fallhammerverfahren - Teil 2: Durchstoßversuch mit elektronischer Messwerterfassung

Compression After Impact CAI an Composites

  • ISO 18352 - Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe - Ermittlung der Compression-After-Impact-Eigenschaften bei spezifischer Aufprallenergie
  • ASTM D7136 - Standard Test Method for Measuring the Damage Resistance of a Fiber-Reinforced Polymer Matrix Composite to a Drop-Weight Impact Event
  • DIN 65561 - Luft- und Raumfahrt; Faserverstärkte Kunststoffe; Prüfung von multidirektionalen Laminaten; Bestimmung der Druckfestigkeit nach Schlagbeanspruchung
  • AITM 1.0010 - Fibre Reinforced Plastics: Determination of Compression Strength After Impact
  • Boeing BSS 7260 - Compression After Impact (CAI)-Test

Fallexperiment nach Pellini an Metallen

  • SEP 1325 - Fallgewichtsversuch nach W.S. Pellini

Fallgewichtsversuch an Metallen

  • ASTM-E436 - Drop-Weight Tear Tests of Ferritic Steels
  • DIN EN 10274 - Metallische Werkstoffe - Fallgewichtsversuch
  • API 5L - Line Pipe

Kerbschlagbiegeversuch Charpy1 an Kunststoffen

  • ISO 179-2 - Kunststoffe - Bestimmung der Charpy-Schlageigenschaften - Teil 2: Instrumentierte Schlagzähigkeitsprüfung

Kerbschlagbiegeversuch Izod1 an Kunststoffen

  • ISO 180 - Kunststoffe - Bestimmung der Izod-Schlagzähigkeit
  • ASTM D256 - Standard Test Methods for Determining the Izod Pendulum Impact Resistance of Plastics

1 Kerbschlagbiegeversuche können sowohl mit einem Fallwerk als auch mit einem Pendelschlagwerk durchgeführt werden.

Fallwerke

Ein Fallwerk ist eine Prüfmaschine, die dazu dient, die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegenüber Schlägen oder Stößen zu testen. Beim Fallversuch wird mit Hilfe eines Fallwerks  ein Gewicht aus einer definierten Höhe auf das zu prüfende Material fallen gelassen. Dieser Fall erzeugt eine bestimmte Aufprallenergie, die auf das Material übertragen wird.

Fallwerke sind in verschiedenen Konfigurationen und Größen erhältlich, abhängig von den spezifischen Anforderungen der Materialprüfung und den Eigenschaften der zu prüfenden Materialien. Solche Prüfungen sind in verschiedenen Industriebereichen von Bedeutung, einschließlich Metallurgie, Bauwesen, Kunststoffverarbeitung und anderen, wo die Widerstandsfähigkeit gegenüber Stößen von großer Bedeutung ist.

FallwerkHIT230FHIT600FHIT1100F
HIT2000F
Pellini-Fallwerk
P550 / P1650
Großfallwerk DWT
 Fallwerk HIT230F für Fallversuche an KunststoffenFallwerk HIT600F für Fallexperimente an KunststoffenFallwerk HIT2000F für Fallexperimente an Kunststoffen und BauteilenPellini-Fallwerk P1650 für Fallexperimente nach Pellini an MetallenGroßfallwerk DWT für Fallexperimente an Metallen
 zu HIT230Fzu HIT600Fzu HIT1100/2000Fzu Pellini-Fallwerkzu Großfallwerk
Max. Energie230 Joule600 Joule2.000 Joule1.650 Joule100.000 Joule
Multiaxialer Durchstoß an KunststoffplattenISO 6603-2
ASTM D3763
ISO 6603-2
ASTM D3763
ISO 6603-2
ASTM D3763
  
Multiaxialer Durchstoß-Versuch an Folien ISO 7765-2ISO 7765-2  
Composite Compression-After-Impact (CAI)ISO 18352
ASTM D7136
AITM 1.0010
BSS 7260
DIN 65561
ISO 18352
ASTM D7136
AITM 1.0010
BSS 7260
DIN 65561
   
Pellini-Test   ASTM E208
SEP 1325
 
Fallgewichtsversuch    ASTM E436
API RP 5
DIN EN 10274
Kerbschlagbiegeversuch Charpy ISO 179-2ISO 179-2  
Kerbschlagbiegeversuch Izod ISO 180
ASTM D256
ISO 180
ASTM D256
  

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