ISO 179 Kunststoffe – Bestimmung der Charpy-Schlageigenschaften

Das in der Normenreihe ISO 179 beschriebene Verfahren zur Bestimmung der Charpy-Schlageigenschaften hat einen breiteren Anwendungsbereich als das in der Norm ISO 180 beschriebene Verfahren und eignet sich besser für die Prüfung von Materialien, die interlaminare Scherbrüche oder durch Umweltfaktoren verursachte Oberflächeneffekte aufweisen.

Dieses Verfahren eignet sich für die Verwendung mit den folgenden Materialien:

• Starre thermoplastische Form- und Extrusionsmaterialien (einschließlich gefüllter und verstärkter Verbindungen sowie ungefüllter Typen) und starre thermoplastische Platten
• Starre duroplastische Formmaterialien (einschließlich gefüllter und verstärkter Verbindungen) und starre duroplastische Platten (einschließlich Laminate)
• Faserverstärkte duroplastische und thermoplastische Verbundwerkstoffe mit unidirektionalen oder multidirektionalen Verstärkungen (wie Matten, Gewebe, gewebte Rovings, geschnittene Stränge, Kombinations- und Hybridverstärkungen, Rovings und gemahlene Fasern) oder Platten aus vorimprägnierten Materialien, einschließlich gefüllter und verstärkter Verbindungen
• Thermotrope Flüssigkristallpolymere.

Gekerbte Proben eignen sich normalerweise nicht für starre Zellwerkstoffe, langfaserverstärkte Verbundwerkstoffe oder thermotrope Flüssigkristallpolymere. In diesen Fällen können ungekerbte Proben verwendet werden. Dieses Verfahren eignet sich für Proben, die in ausgewählten Abmessungen geformt, aus dem Mittelteil einer Standard-Mehrzweckprobe gefertigt oder aus Fertig- oder Halbfertigprodukten wie Formen, Laminaten und extrudierten oder gegossenen Platten gefertigt wurden.

Die von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) entwickelte Norm „ISO 179 Kunststoffe – Bestimmung der Charpy-Schlageigenschaften“ besteht aus den folgenden Unterabschnitten, die unter demselben Titel veröffentlicht wurden:

• Die Norm „ISO 179-1 Teil 1: Uninstrumentierte Schlagzähigkeitsprüfung“ beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Charpy-Schlagzähigkeit von Kunststoffen unter festgelegten Bedingungen. Diese Norm definiert eine Reihe verschiedener Proben- und Prüfkonfigurationen. Je nach Materialtyp, Probentyp und Kerbart werden unterschiedliche Prüfparameter vorgegeben. Mit diesem Verfahren lässt sich das Verhalten bestimmter Probentypen unter definierten Schlagbedingungen untersuchen und die Sprödigkeit oder Zähigkeit von Proben innerhalb der Grenzen der Prüfbedingungen vorhersagen. Darüber hinaus können mit dem Verfahren Vergleichsdaten ähnlicher Materialtypen ermittelt werden.

Der Prüfling, der hauptsächlich an seinen Enden als horizontaler Balken abgestützt ist, wird mit einem einzelnen Schlagkörper getroffen, wobei die Schlaglinie mittig zwischen den Stützen liegt, und mit einer hohen, nominell konstanten Geschwindigkeit gebogen. Beim Kantenschlag mit gekerbten Prüflingen liegt die Schlaglinie direkt gegenüber der einzelnen Kerbe. Das Verfahren bestimmt die bevorzugten Abmessungen des Prüflings.

Tests an Proben unterschiedlicher Größe, mit unterschiedlichen Kerben oder an unter unterschiedlichen Bedingungen hergestellten Proben können zu nicht vergleichbaren Ergebnissen führen. Auch andere Faktoren wie die Energiekapazität des Geräts, die Aufprallgeschwindigkeit und die Probenkonditionierung können die Ergebnisse beeinflussen.

Wenn Vergleichsdaten benötigt werden, sollten diese Faktoren daher sorgfältig kontrolliert und dokumentiert werden. Die Methode ist nicht als Datenquelle für Konstruktionsberechnungen gedacht. Informationen über das typische Verhalten eines Materials können jedoch durch Tests bei unterschiedlichen Temperaturen, Variation des Kerbradius und/oder der Probendicke sowie durch Tests von unter verschiedenen Bedingungen hergestellten Proben gewonnen werden.

• Die Norm „ISO 179-2 Teil 2: Instrumentierte Schlagprüfung“ beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Charpy-Schlageigenschaften von Kunststoffen anhand von Kraft-Durchbiegungs-Diagrammen. ISO 179-1 definiert verschiedene Arten von stabförmigen Prüfkörpern und Prüfkonfigurationen sowie Prüfparameter in Abhängigkeit von Materialart, Prüfkörpertyp und Kerbart. Dynamische Effekte wie Kraftmessdosen-/Schlägerresonanz, Prüfkörperresonanz und anfängliche Kontakt-/Trägheitsspitzen werden in diesem Dokument behandelt.

Die Norm ISO 179-1 eignet sich zur Charakterisierung des Aufprallverhaltens ausschließlich anhand der Schlagfestigkeit. Dabei kommen Geräte zum Einsatz, deren potentielle Energie in etwa der zu messenden spezifischen Bruchenergie entspricht. Diese Norm dient der Aufzeichnung eines Kraft-Durchbiegungs- bzw. Kraft-Zeit-Diagramms zur detaillierten Charakterisierung des Aufprallverhaltens und der Entwicklung automatisierter Geräte, die den Energieabgleich überflüssig machen.

Das in dieser Norm beschriebene Verfahren eignet sich auch für:

• Um mehr und unterschiedliche Materialeigenschaften unter Aufprallbedingungen zu erhalten.
• Überprüfen Sie das Charpy-Testverfahren, da mit diesem Instrument typische Betriebsfehler erkannt werden können, beispielsweise wenn die Probe keinen engen Kontakt mit den Trägern hat.
• Automatische Erkennung der Bruchart.
• Instrumente vom Pendeltyp, um den häufigen Austausch von Pendelhämmern zu vermeiden.
• Zur Messung der in anderen ISO-Normen beschriebenen bruchmechanischen Eigenschaften.

Für die Bandbreite der Materialien, die mit dieser Methode geprüft werden können, gilt die Norm ISO 179-1.

Zur allgemeinen Vergleichbarkeit der Testergebnisse sollte die Norm ISO 179-1 herangezogen werden.

Informationen über das typische Verhalten von Werkstoffen können durch Prüfungen bei unterschiedlichen Temperaturen, Variation des Kerbradius oder der Probendicke sowie durch Prüfungen von unter verschiedenen Bedingungen hergestellten Proben gewonnen werden. Es ist nicht Zweck dieser Norm, den an jedem Punkt des Kraft-Durchbiegungs-Diagramms auftretenden Mechanismus zu interpretieren. Solche Interpretationen sind Aufgabe laufender wissenschaftlicher Forschung.

Die mit dieser Methode erzielten Prüfergebnisse sind nur vergleichbar, wenn die Bedingungen bei der Probenvorbereitung und die Prüfbedingungen identisch sind. Das Schlagverhalten der fertigen Produkte kann daher aus dieser Prüfung nicht direkt vorhergesagt werden.

Im Prinzip wird ein stabförmiger Prüfkörper, der an seinen Enden wie ein horizontaler Balken abgestützt ist, vertikal mit der Aufpralllinie mittig zwischen den Stützen getroffen und mit einer hohen, nominell konstanten Geschwindigkeit ausgelenkt. Während des Aufpralls wird die Aufprallkraft als Funktion der Zeit oder der Auslenkung aufgezeichnet. Je nach Auswertemethode kann die Auslenkung des Prüfkörpers direkt mit geeigneten Messgeräten gemessen werden oder, bei reibungslosen Aufprallträgern, durch Berechnung der Anfangsgeschwindigkeit und -kraft als Funktion der Zeit. Das bei diesen Versuchen erhaltene Kraft-Auslenkungs-Diagramm beschreibt das Aufprallverhalten des Prüfkörpers bei hoher Auslenkungsgeschwindigkeit und lässt Rückschlüsse auf verschiedene Aspekte der Materialeigenschaften zu.

Unsere Organisation unterstützt seit Jahren Unternehmen aller Branchen mit einem breiten Spektrum an Prüf-, Mess-, Analyse- und Bewertungsaktivitäten. Sie verfügt über ein starkes Team von Mitarbeitern, die die globalen Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgen und sich ständig weiterentwickeln. In diesem Zusammenhang bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm ISO 179 Kunststoffe – Bestimmung der Charpy-Schlageigenschaften an.