ISO 14126 Methode 1, ASTM D3410 of DIN EN 2850 Type A: Druktest met shear loading (Shear loading compressie)
Bij deze methode wordt de drukkracht overgebracht op het sample via afschuifkrachten. Dit zit vast in de testopstelling en is gewoonlijk voorzien van tabs. Als de afstand tussen de klemmen in het niet-gesteunde middelste gedeelte van het sample groot genoeg is, ontstaat een homogene spanningsverdeling.
Voordelen zijn de axiale geleiding van het sample tijdens de test en het feit dat de kracht niet uitgeoefend wordt via de eindvlakken. De eindvlakken van het sample hoeven dus niet zo precies voorbereid te worden.
Testmethoden
De drukmethode met shear loading werd genormeerd in de jaren 1980 in ASTM D3410 als Celanese testwerktuig met conische klemelementen.
Met dit originele Celanese werktuig leidden variaties in de dikte van het sample echter tot ongewenste lineaire verplaatsingen van de conische klemelementen. Dit probleem werd opgelost in de normen DIN 65375 en DIN EN 2850 (Type A) met het gemodificeerde Celanese werktuig met vlakke wiggen.
IITRI in de VS ontwikkelde een gelijkaardig werktuig met kolomgeleidingen, die het oude Celanese drukwerktuig verving in de ASTM D3410. Hier wordt het druksample ook ingeklemd in geleide vlakke wiggen zoals bij het aangepaste Celanese werktuig.
Het druksample wordt vooraf in de vlakke wiggen geplaatst, waarvoor een afzonderlijk werktuig handig is. De wigklemmen worden vervolgens samen met het sample in de geleide druktestkit geplaatst.
Tijdens de druktest wordt de klemkracht opgewekt door de wigwerking onder invloed van de axiale kracht. Dit kan echter leiden tot beweging van de wiggen en dus ongelijke belasting van het sample.
Voor het bepalen van de validiteit van de druktest door het kwantificeren van de gesuperponeerde buigvervorming (percentage buiging), wordt een rekmeting uitgevoerd met metingen op rekstrookjes die aan beide zijden centraal aangebracht zijn. De signalen van de rekstrookjes wordt vervolgens uitgemiddeld voor de bepaling van de drukrek.
Met de gepatenteerde hydraulische druktestkit HCCF, origineel ontworpen door IMA Dresden en verkrijgbaar via ZwickRoell, kunnen druktests op composieten uitgevoerd worden volgens het gewone shear loading druktestmethoden.
De HCCF biedt uitstekende toegankelijkheid, eenvoudig gebruik en vaste klemvlakken die precies uitgelijnd blijven ten opzichte van elkaar zonder slippen, zelfs tijdens de test.
De shear loading druktestmethode is ideaal voor unidirectionele composieten met lagere sterkte in de vezelrichting, en voor druktests op weefsels en multidirectionele composietlaminaten.
Voor koolstofvezelversterkte composieten met hoge sterkte en druktests op unidirectionele laminaten in vezelrichting (UD0°) volstaat enkel afschruifkracht vaak niet. Ofwel ontstaan ongeldige breuktypes (verbrijzeling van de uiteinden, loslaten van de tabs) of lagere druksterkte door ongelijk verdeelde spanningen in de vrije lengte van het sample. Hier is het beter de drukmethode met gecombineerde belasting te gebruiken.
Druktestkit (shear loading), IITRI uitvoering
- Toepassingen: Deze druktestkit wordt gebruikt voor het testen van vezelversterkte composieten volgens ASTM D3410.
- Functiebeschrijving: De druktestkit maakt gebruik van het wigprincipe voor de inklemming. De kit bestaat uit de volgende onderdelen: bovenste houder, klemlichamen, 3 sets wigklemmen, instelkaliber met centreerpen.
Een centreerhulp laat toe de samples exact uit te lijnen ten opzicht van de wiggen. Het ingeklemde sample wordt met wiggen in het onderste klemlichaam geplaatst. Het bovenste klemlichaam wordt bovenaan de houder bevestigd. De delen van de opstelling worden naar elkaar toe bewogen en maken contact. Centreerpennen verzekeren de uitlijning tussen de bovenste en de onderste klem.
- Voordelen:
- Centreerhulp voor uitlijning van het sample
- Voor drukkrachten tot 220 kN
- Breed temperatuurgebied van -70 tot 300 °C
- Geen bewerking van het oppervlak van het sample nodig
Hydraulic composites compression fixture (HCCF)
- Toepassingen:
- Test volgens ISO 14126, prEN2850, Airbus AITM 1-0008, ASTM D3410, ASTM D6641, JIS K 7076, RAE TR 88012 CRAG methoden 400 en 401, QVA-Z10-46-38, ASTM C1358, Airbus document X88SP1105735: “Normale druktest volgens AITM 1.0008 A1 en A2 met ZwickRoell HCCF”.
- ‘Normale’, ‘open hole’ en ‘filled hole’ druktests met krachtinleiding via inklemming (shear loading) of met gecombineerde belasting via de uiteinden en inklemming (combined loading)
- Functiebeschrijving: De hydraulische druktestkit voor composieten (HCCF = Hydraulic Composites Compression Fixture) wordt gebruikt voor het bepalen van de drukeigenschappen van vezelversterkte composieten. De rek wordt volgens norm gemeten met rekstrookjes aan beide kanten (rasterlengte > 3 mm).
De drukopstelling heeft een verbindingsgat aan de bovenkant. De onderkant wordt op een drukplaat gezet. Voor samples waarbij de afstand tussen de tabs en de afstand tussen de klemmen minstens 2 mm groter zijn dan de initiële meetlengte, kan een tweezijdige clip-on extensometer gebruikt worden op maat van de klant.
Voordelen:
- Kan gebruikt worden voor tests bij afwijkende temperaturen van -60°C tot +150°C.
- Open ontwerp (C-vorm) voor makkelijk wisselen van het sample en eenvoudiger gebruik van verlengingsmeetsystemen.
- Het ontwerp verzekert een uiterst nauwkeurige uitlijning van het sample.
- Het parallel sluitende hydraulische klemsysteem brengt de kracht over zonder haperen en met een grotendeels constante vervormingssnelheid.
- Precieze geleidingskolommen voor uiterst nauwkeurige uitlijning van de klemmen ten opzichte van elkaar.
- Kogelgeleidingen voorkomen verstoring van de testresultaten.
- De magnetische bevestiging van de bewegende klemmen vergemakkelijkt het wisselen van samples en schoonmaken van de klemvlakken
