Die von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) entwickelte und später im Rahmen der Harmonisierungsbemühungen als europäische Norm veröffentlichte Norm „EN ISO 14125 Faserverstärkte Kunststoffe – Bestimmung der Biegeeigenschaften“ beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Biegeeigenschaften faserverstärkter Kunststoffe unter Dreipunkt- (Verfahren A) und Vierpunktbelastung (Verfahren B). Standardprüfkörper werden definiert; Parameter für alternative Prüfkörpergrößen sind bei Bedarf ebenfalls enthalten. Die Norm umfasst zudem verschiedene Prüfgeschwindigkeiten.
Dieses Verfahren eignet sich nicht zur Bestimmung von Auslegungsparametern, kann aber zur Materialprüfung oder als Qualitätskontrolltest eingesetzt werden. Beispielsweise ist der Biegemodul ein geeigneter Wert des Zug-Elastizitätsmoduls, da der Test nicht auf die zusätzliche Durchbiegung durch Scherspannungen abzielt, die zu einem niedrigeren Biegemodulwert führen würde. Stattdessen werden Testöffnungs-/Probendickenverhältnisse verwendet, die diesen Effekt minimieren. Unterschiede zwischen Zug- und Biegeeigenschaften ergeben sich auch aus der Materialstruktur und dem Schichtaufbau.
Dieses Verfahren eignet sich für faserverstärkte thermoplastische und duroplastische Kunststoffverbunde. Unverstärkte und partikelgefüllte Kunststoffe sowie kurzfaserverstärkte Kunststoffe (d. h. mit einer Faserlänge von weniger als 1 mm) fallen unter die Norm ISO 178.
Dieses Verfahren wird anhand von Proben durchgeführt, die aus dem Mittelteil eines standardisierten Mehrzweckprüfkörpers gefertigt werden, der auf ausgewählte Abmessungen geformt werden kann (ISO 3167-Norm), oder anhand von Proben, die aus Halbzeugen oder Fertigprodukten wie Formen oder Laminaten gefertigt werden.
Dieses Verfahren legt die bevorzugten Abmessungen der Probe fest. Prüfungen an Proben mit abweichenden Abmessungen oder unter verschiedenen Bedingungen hergestellten Proben können zu nicht vergleichbaren Ergebnissen führen. Weitere Faktoren wie Prüfgeschwindigkeit und Probenkonditionierung können die Ergebnisse ebenfalls beeinflussen. Bei Werkstoffen, die im Querschnitt oder oberhalb des linear-elastischen Bereichs nicht homogen sind, gilt das Ergebnis nur für die geprüfte Dicke und Struktur. Daher müssen diese Faktoren sorgfältig kontrolliert und dokumentiert werden, wenn Vergleichsdaten benötigt werden.
EN ISO 14125 basiert auf ISO 178, behandelt aber speziell faserverstärkte Kunststoffverbunde. Daher gelten die Prüfbedingungen für glasfaserverstärkte Systeme weiterhin. Die Prüfbedingungen wurden erweitert und umfassen nun sowohl Drei-Punkt- (Verfahren A) als auch Vier-Punkt-Belastungsgeometrien (Verfahren B) sowie Bedingungen für Verbundwerkstoffe auf Basis neuerer Fasern wie Kohlenstoff- und Aramidfasern gemäß ISO 178.
Prinzipiell wird die als Balken gelagerte Probe mit konstanter Geschwindigkeit durchbogen, bis sie bricht oder die Verformung einen vorgegebenen Wert erreicht. Während dieses Vorgangs werden die auf die Probe wirkende Kraft und die Durchbiegung gemessen.
Dieses Verfahren dient der Untersuchung des Biegeverhaltens von Prüfkörpern und der Bestimmung der Biegefestigkeit, des Biegemoduls und weiterer Aspekte des Spannungs-Dehnungs-Verhältnisses unter definierten Bedingungen. Es ist anwendbar auf einen frei gelagerten Balken, der einer Drei- oder Vierpunktbiegung ausgesetzt ist. Die Prüfgeometrie wird so gewählt, dass Schubverformungen begrenzt und ein Scherbruch zwischen den Schichten verhindert wird.
Die Vierpunktbelastungsgeometrie gewährleistet ein konstantes Biegemoment zwischen den zentralen Lastelementen. Die durch zwei zentrale Lastelemente hervorgerufenen Druckspannungen sind geringer als die Spannungen, die bei einer Dreipunktbelastung unter einem einzelnen Lastelement entstehen. Die Vierpunktbelastungsgeometrie ist so gewählt, dass die mittlere Spannweite einem Drittel der äußeren Spannweite entspricht. Da der Abstand zwischen den äußeren Auflagepunkten dem der entsprechenden Dreipunktbelastung entspricht, kann dieselbe Probe verwendet werden.
Kurz gesagt, ist EN ISO 14125 eine internationale Norm, die Verfahren zur Bestimmung der Biegeeigenschaften (Biegefestigkeit und Biegemodul) von faserverstärkten Kunststoffverbunden definiert. Diese Norm gilt sowohl für unidirektionale als auch für multidirektionale faserverstärkte Duroplaste und Thermoplaste, einschließlich Laminate, Formteile und Pultrusionsprofile.
Biegeversuche (Drei- oder Vierpunktbiegeversuche) gehören zu den am häufigsten durchgeführten mechanischen Prüfungen an Verbundwerkstoffen, weil
Die Norm EN ISO 14125 umfasst Verbundwerkstoffe, die mit Glas-, Kohlenstoff-, Aramid- oder anderen Fasern verstärkt sind, wie folgt:
Diese Norm schließt Sandwichstrukturen mit dickem Kern ausdrücklich aus (diese werden entweder nur für die Oberflächen in ISO 14125 oder für die gesamte Sandwichstruktur in separaten Normen wie ISO 1922 oder ASTM C393 behandelt).
Die Norm EN ISO 14125 definiert drei Klassen von Prüfmethoden in Abhängigkeit vom zu erwartenden Ausfallmodus und der Geometrie der Probe:
Klasse I ist die gebräuchlichste. Klasse II wird gewählt, wenn die Querschersteifigkeit des Materials gering ist (z. B. bei dicken Laminaten oder Matrixmaterialien mit niedrigem Elastizitätsmodul). Die Klassen III und IV liefern eine genauere Annäherung an den wahren Zug- bzw. Druckmodul bei Biegung, indem sie den größten Teil des Schereffekts eliminieren.
Bei der Durchführung von Prüfungen nach EN ISO 14125
Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinen kompetenten und erfahrenen Mitarbeitern die Bedürfnisse seiner Kunden, bietet ihnen die benötigten fortschrittlichen Prüfdienstleistungen und unterstützt sie beim Aufbau, der Implementierung und der Optimierung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir Unternehmen auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm EN ISO 14125 „Faserverstärkte Kunststoffverbunde – Bestimmung der Biegeeigenschaften“ an.
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