ASTM E345 Standardprüfverfahren für Zugfestigkeitsprüfungen an Metallfolien

ASTM E345 Standardprüfverfahren für Zugfestigkeitsprüfungen an Metallfolien

Die von der American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelte Norm ASTM E345 „Standard Test Methods for Tensile Examination of Metallic Foils“ beschreibt Prüfverfahren zur Bestimmung der Zugfestigkeit von Metallfolien bei Raumtemperatur. Abweichungen von diesen Verfahren können in einzelnen Spezifikationen oder Prüfmethoden für ein bestimmtes Material erforderlich sein.

ASTM E345 Standardprüfverfahren für Zugfestigkeitsprüfungen an Metallfolien

Zugversuche liefern Informationen über die Festigkeit und Duktilität von Werkstoffen unter einachsiger Zugspannung. Diese Informationen können für Materialvergleiche, die Legierungsentwicklung, die Qualitätskontrolle und die Konstruktion nützlich sein.

Die Ergebnisse von Zugversuchen an bestimmten Abschnitten eines Teils oder Materials geben möglicherweise nicht die gesamte Festigkeit und Duktilität des Endprodukts im Einsatz unter verschiedenen Umgebungsbedingungen wieder. Diese Prüfmethoden gelten als ausreichend für die Abnahmeprüfung kommerzieller Sendungen, da sie für diesen Zweck weit verbreitet sind.

Zugversuche ermöglichen die Bestimmung der Duktilität von Materialien durch Messung der Dehnung oder Flächenreduzierung. Mit abnehmender Probendicke können Zugversuche jedoch an Aussagekraft verlieren. Für diese Zwecke bietet sich die Standardprüfmethode ASTM E796 als alternative Prüfmethode zur Messung der Duktilität an. Verschiedene Branchen unterscheiden zwischen Folien und Blechen unterschiedlicher Dicke.

Dieser Standard unterscheidet sich von den in ASTM E8/E8M beschriebenen Prüfmethoden dadurch, dass er die Bestimmung der Probendicke durch Wiegen und bei einigen Proben die Bestimmung der Dehnung aufgrund der Traversenverschiebung ermöglicht.

ASTM E345 kann keinen Dickenbereich für jede mögliche Legierung definieren und sollte daher anstelle der Standardprüfmethoden ASTM E8/E8M oder anderer Zugprüfnormen verwendet werden. Um Materialschäden zu vermeiden und eine ausreichende Genauigkeit zu erreichen, können für eine gegebene Legierung und Dicke bessere Ergebnisse durch Wiegen der Probendicke erzielt werden. Darüber hinaus sind konventionelle Dehnungsmesser, die in Kontakt mit der Probe stehen und zur Bestimmung der Dehnung durch die Traversenverschiebung verwendet werden, für eine gegebene Legierung und Dicke akzeptabel.

Kurz gesagt: ASTM E345 ist eine wichtige Norm, die Zugprüfverfahren für Metallfolien, insbesondere für Folien mit einer Dicke von weniger als 0,150 mm, beschreibt. Diese Norm ist von entscheidender Bedeutung für Branchen, die auf dünne Metallfolien angewiesen sind, wie sie beispielsweise in Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge, Elektronik und die Luft- und Raumfahrt verwendet werden. Durch die Bereitstellung einer standardisierten Methode zur Bewertung der Festigkeit und Duktilität dieser Materialien unter einachsiger Zugspannung gewährleistet diese Norm Konsistenz und Zuverlässigkeit bei der Materialprüfung.

Die Norm ASTM E345 befasst sich mit der Zugprüfung von Metallfolien bei Raumtemperatur. Diese Norm ist für dünne, empfindliche Proben konzipiert und unterscheidet sich damit von anderen Zugprüfnormen wie ASTM E8/E8M für dickere Metallmaterialien. Zu den wichtigsten Merkmalen dieser Norm gehören:

  • Probendicke: Gilt für Metallfolien, die dünner als 0,150 mm sind.
  • Testarten: Misst Zugfestigkeit, Streckgrenze, Dehnung und Duktilität durch einachsige Zugtests.
  • Probentypen: Diese Norm definiert Proben vom Typ A und Typ B. Typ A wird im Allgemeinen für dünnere Folien verwendet, während Typ B für etwas dickere Folien verwendet wird. Für bestimmte Anwendungen bezieht sich diese Norm auch auf Proben vom Typ C.

Diese Norm betont, dass für bestimmte Materialien Ausnahmen von diesen Methoden erforderlich sein können, wie in den jeweiligen Spezifikationen angegeben. Sie besagt außerdem, dass Benutzer aufgrund der Sensibilität der Proben geeignete Sicherheits-, Gesundheits- und Umweltpraktiken einführen sollten.

Zugversuche nach ASTM E345 liefern wichtige Daten zu den mechanischen Eigenschaften von Metallfolien, darunter:

  • Festigkeit: Zugfestigkeit und Streckgrenze.
  • Duktilität: Gemessen durch Dehnung oder Flächenreduzierung gibt sie an, wie stark sich ein Material verformen lässt, bevor es bricht. Diese Information ist wichtig für:
    • Materialvergleiche: Bewertung unterschiedlicher Legierungen oder Folienzusammensetzungen.
    • Legierungsentwicklung: Optimierung der Materialeigenschaften für spezifische Anwendungen.
  • Qualitätskontrolle: Sicherstellen, dass die Folien den Leistungsstandards für gewerbliche Sendungen entsprechen.
  • Design: Bereitstellung von Daten für technische Anwendungen mit dünnen Folien.

Eine wichtige Anwendung der ASTM E345 ist die Prüfung von Metallfolien, die als Stromabnehmer in Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge eingesetzt werden. Aluminium- und Kupferfolien müssen während der Lade- und Entladezyklen der Batterie einer Quellung standhalten, daher sind Zugfestigkeit und Streckgrenzendehnung entscheidend für Lebensdauer und Qualität der Batterie. Mit der Weiterentwicklung der Batterietechnologie hin zu Materialien wie Lithium-Silizium gewinnt die ASTM E345 zur Bewertung der Foliendehnung zunehmend an Bedeutung. Die stark steigende Nachfrage nach Elektrofahrzeugen hat die Bedeutung dieser Norm für die Zuverlässigkeit von Batteriekomponenten weiter erhöht.

Der ASTM E345-Standard beschreibt spezifische Verfahren, um eine genaue und wiederholbare Prüfung empfindlicher Metallfolien zu gewährleisten:

  • Probenvorbereitung:
    • Proben vom Typ A: Können mit einem Fräser zu Paketen verarbeitet und ihre Kanten unter etwa 20-facher Vergrößerung untersucht werden, um sicherzustellen, dass sie glatt sind und keine Kratzer oder Falten aufweisen.
    • Messung: Bei sehr dünnen Folien kann die Dicke durch Gewicht bestimmt werden, um eine Beschädigung der Probe zu vermeiden, im Gegensatz zum ASTM E8/E8M-Standard, der im Allgemeinen eine direkte Messung verwendet.
  • Aufbewahrungslösungen:
    • Keilgreifer: Gezackte Enden werden für die meisten Tests empfohlen und ermöglichen ein sicheres Greifen langer, dehnbarer Proben. Für Folien mit einer Dicke von weniger als 0,076 mm sind glatte Enden vorzuziehen, um ein Reißen zu verhindern. Ein Puffermaterial wie Siliziumkarbidpapier (Körnung 320) kann verwendet werden, um Schäden an der Greiffläche zu minimieren.
    • Pneumatische Seitenspannzeuge: Aufgrund ihrer Wiederholgenauigkeit und Effizienz werden sie für Tests mit hohem Probenaufkommen bevorzugt. Diese Spannzeuge ermöglichen eine schnelle Probenbeladung und einen konstanten Spanndruck, wodurch das Risiko eines Über- oder Untergreifens reduziert wird. Schnellwechseloberflächen (gezahnt, gummiert oder glatt) erhöhen die Vielseitigkeit.
  • Spannungsmessung:
    • Extensometer: Sowohl berührende als auch berührungslose Extensometer erfüllen die Genauigkeitsanforderungen der Norm. Berührungslose Video-Extensometer werden für Proben mit hoher Bruchenergie empfohlen, da sie zerbrechliche Folien nicht beschädigen.
    • Traversenverschiebung: Zulässig für die Messung der Dehnung in Situationen, in denen ein Kontakt-Extensometer die Ergebnisse beeinflussen oder die Probe beschädigen könnte.
  • Prüfgeräte: Diese Norm empfiehlt die Verwendung einer Universalprüfmaschine, die den ASTM E4-Standardanwendungen entspricht. Tisch-Universalprüfmaschinen sind geeignet. Einige Systeme sind vorprogrammiert und entsprechen dem ASTM E345-Standard.

ASTM E345 ist daher ein grundlegender Standard für die Prüfung der Zugfestigkeit dünner Metallfolien, die in Branchen wie der Herstellung von Elektrofahrzeugbatterien, der Elektronik und der Luft- und Raumfahrt eine entscheidende Rolle spielen. Der Fokus auf präzise Proben, präzise Messtechniken und geeignete Spannlösungen gewährleistet eine genaue Beurteilung von Festigkeit und Duktilität. Da die Nachfrage nach Hochleistungsfolien, insbesondere für Anwendungen in Elektrofahrzeugbatterien, steigt, bleibt ASTM E345 für Qualitätskontrolle, Materialentwicklung und Design von entscheidender Bedeutung.

Unser Unternehmen ist seit vielen Jahren in der Geschäftswelt tätig und verfolgt die globalen Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie aufmerksam. Wir verfügen über ein qualifiziertes Team und eine umfangreiche Infrastruktur, um für Unternehmen aller Branchen Tests, Messungen und Analysen in einer Vielzahl von Bereichen durchzuführen. In diesem Zusammenhang bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß ASTM E345 Standardprüfverfahren für Zugfestigkeitsprüfungen an Metallfolien an.

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