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DIN EN ISO 527Kunststoffe: Bestimmung der ZugeigenschaftenHelmut FahrenholzUlm, Oktober 2016ISO 527-1/-2, 2012104.10.2016BM-fzMenuEnd

InhaltTeile der ISO 527Vorgeschichte und AnwendungBedeutung, EinsatzgebieteNeue Ausgabe der ISO 527PrüfkörperDer ZugversuchVergleichbare WerkstoffdatenAnforderungen an die PrüfeinrichtungISO 527-1/-2, 2012204.10.2016BM-fzMenuEnd

Teile der ISO 527ISO 527 deckt gefüllte und ungefüllte Kunststoffe, Extrusions- undGussformmassen, Folien und Platten, sowie langfaserverstärkteVerbundwerkstoffe ab. Teil 1: Allgemeine Grundsätze Teil 2: Prüfbedingungen für Form- und Extrusionsmassen Teil 3: Prüfbedingungen für Folien und Tafeln Teil 4: Prüfbedingungen für isotrop und anisotrop faserverstärkte Verbundwerkstoffe Teil 5: Prüfbedingungen für unidirektional faserverstärkte VerbundwerkstoffeTeil 2Teil 3Teil 4 und 5ISO 527-1/-2, 2012304.10.2016BM-fzMenuEnd

InhaltVorgeschichte und AnwendungPrüfkörperProbekörperformen und -abmessungenAnforderungen an die QuerschnittsformMessung der Dicke und BreiteDer ZugversuchVergleichbare WerkstoffdatenAnforderungen an die PrüfeinrichtungISO 527-1/-2, 2012604.10.2016BM-fzMenuEnd

Probekörperformen und -abmessungenISO 527-2 definiert Typ 1A für spritzgegossene und 1B fürmechanisch bearbeitete ProbekörperFür WärmealterungISO 527-2 legt die Probekörper für den Zugversuch fest.Formen 1A (A1) und 1B (A2) sind die StandardProbekörper für vergleichbare KennwerteCWFormen 1BA (A22) und 1BB (A25) als maßstäblichverkleinerte Probenform (nur informativer Anhang) Formen 5A und 5B sind proportional zu ISO 37 (Gummi),Formen 2 und 3 (nur informativer Anhang) Formen CW und CP (identisch zu Formen 2 und 4 nachISO 8256) als kleine Probekörper für Wärmealterung.ISO 527-1/-2, 201275BSpezielle Bedingungen und Formen können in nationalen oderinternationalen Materialspezifikationen vorliegen.5A 1 BAISO 293 und 294 legen Bedingungen für Spritzgießen undPressen von Probekörpern fest.1A Nur dann einzusetzen,wenn StandardProbekörper nichtmöglich sind1BB Mechanisch bearbeitet CP1B ISO 20753 legt Probekörper für die Kunststoffprüfung inallgemeiner Form fest.Spritzgegossen 04.10.2016BM-fzMenuEnd

Neue MesslängeKein signifikanter Einfluss auf dieStreckpunktbestimmung Kein signifikanter Einfluss auf die Bestimmung desProbenbruches. Bessere Ausnutzung des parallelen Teils des Typ1A Probekörpers, der 80 mm lang ist. Keine Änderung für Probekörper Typ 1B ! Messlänge 50 mm ist noch erlaubt, aber nichtbevorzugt für Probekörper Typ 1AL0 50 mm Mechanisch bearbeitetBessere Genauigkeit bei der ModulmessungSpritzgegossen L0 75 mmDie bevorzugte Messlänge für Probekörper Typ 1A wurde auf 75 mmerhöht.1B1AISO 527-1/-2, 2012804.10.2016BM-fzMenuEnd

InhaltVorgeschichte und AnwendungPrüfkörperVorbereitung der PrüfmaschineDer ZugversuchSchiefzugausrichtungVorstauchung, e WerkstoffdatenStreckpunkt und BruchAnforderungen an die PrüfeinrichtungNominelle DehnungPoissonsche ZahlISO 527-1/-2, 20121204.10.2016BM-fzMenuEnd

Vorbereitung der PrüfmaschineBringen Sie die Prüfmaschine in eine bekannte Ausgansstellungbevor der Versuch gestartet wird.Setzen Sie den Probenhalterabstand auf 115 mm Nullen Sie die Kraftmesskette bevor derProbekörper an beiden Enden gespannt wird.115 mm Kräfte, die während des Einspannvorgangsauftreten können, wirken tatsächlich auf denProbekörper ein !Zwick MaterialprüfmaschineISO 527-1/-2, 20121304.10.2016BM-fzMenuEnd

SchiefzugausrichtungSchiefzug, z.B. durch schräges Einspannen des Probekörpers kannzu Problemen bei der Zugmodulmessung führen. Schiefzug führt zu Biegekräften im Probekörper Für eine Messung an PBT wurde bei beidseitiger Dehnungsmessung eine Änderungdes Zugmoduls von 4% für einen Schiefzug von 2 mm festgestellt26402620Modul in MPa26002580256025402520250000,511,522,5Schiefzug in mmISO 527-1/-2, 20121404.10.2016BM-fzMenuEnd

VorstauchungenVorstauchungen während des Einspannens müssen vermieden werden,z.B. durch die testXpert II Funktion „Kraftkonstanthaltung beim Schließen“. Vorstauchungen beim Einspannenkönnen den Zugmodul um mehr als3% beeinflussen. testXpert II erlaubt eine KraftNullregelung der Prüfmaschinewährend des Einspannvorgangs.9550Beispiel für denEinflussverschiedenerVorstauchungenauf denZugmodul.9500Tensile modulus, MPa9450940093509300925092009150testXpert II - Eingabedialog zur Aktivierung der Funktion„Kraftkonstanthaltung Schließen“(PBT GF 10%)9100051015202530Compression pre-stress, MPaISO 527-1/-2, 20121504.10.2016BM-fzMenuEnd

VorspannungenKleine positive Vorspannungen (σ0) vermeiden eine „Kurvenfuß“ amBeginn des Spannungs-Dehnungsdiagramms. Der Nullpunkt der Probendehnungbefindet sich definitionsgemäß an derVorspannung. Diese Definition sorgt für einenwiederholbaren Startpunkt der Prüfung,der unabhängig vom Bediener und vomPrüfmittel ist.Für Zugmodulmessungen:σ0 Et / 2000Bedeutet, dass die „abgeschnittene“Dehnung kleiner als 0,05% ist.Für die Messung der relevanten Spannungen:σ0 σ / 100ISO 527-1/-2, 20121604.10.2016BM-fzMenuEnd

PrüfgeschwindigkeitenParallele Spannprinzipien stellen sicher, dass die korrekte Verformungsgeschwindigkeit eingehalten wird. Die Modulbestimmung soll bei einer Dehngeschwindigkeit nahe 1%/min erfolgen, wobei eine derGeschwindigkeiten nach Tabelle 1 aus ISO 527-1 zu verwenden ist. 1 mm/min Traversengeschwindigkeit entspricht einer Dehngeschwindigkeit von 0,87 %/min.(1A, 1B) Keilspannzeuge führen zu niedrigen, vorgespannte Keilspannzeuge zu variablen GeschwindigkeitenSollwert Dehngeschwindigkeitabt. 250 eichVorgespannter Keil-SchraubProbenhalterISO 527-1/-2, 201217Parallel klemmende PneumatikProbenhalter04.10.2016BM-fzMenuEnd

ZugmodulDer Zugmodul wird zwischen zwei Dehnungen bestimmt. Steigung im Spannungs-Dehnungsdiagramm zwischen 0.05% und 0.25% Dehnung Berechnung als Sekante zwischen 2 Punkten, oder als Regressionsgerade.Sekanten SteigungRegressionsgeradeLeicht einsetzbar für manuelle Berechnungen,statistisch empfindlich auf Signalrauschen.Alle Messpunkte im Bereich gehen in dasErgebnis ein, dadurch statistisch sicherer.ISO 527-1/-2, 20121804.10.2016BM-fzMenuEnd

ZugmodulModulmessungen erfordern einen hochgenauen Wegaufnehmer.Längenänderungsmessung für ModulbestimmungAnforderungen nach ISO 527-1, §5.1.5.1 :Da der Elastizitätsmodul üblicherweise an den größerenProbekörpern 1A und 1B ermittelt wird, beträgt dieGenauigkeitsanforderung an den Längenänderungsaufnehmer 1,5 µm für Typ 1A und 1,0 µm für Typ 1B.Die Mindestanforderung für die Auflösung liegt mit Bezug auf ISO9513 damit bei 0,5 Mikrometern. Für kleinere Probekörper werdendie Genauigkeitsanforderungen höher.ISO 527-1/-2, 20121904.10.2016BM-fzMenuEnd

GeschwindigkeitsumschaltungSobald die Modulbestimmung abgeschlossen ist, wird die Geschwindigkeit umgeschaltet. Üblich sind 5 mm/min oder 50 mm/min. ISO 527-1 lässt explizit die Geschwindigkeitsumschaltung nach der Modulbestimmung zu.(§ 9.6) Zugmodul und weitere Prüfergebnisse dürfen am gleichen Probekörper ermittelt werden. Die Geschwindigkeitsumschaltung muss bei Dehnungen kleiner gleich 0,3% erfolgen Bevorzugtes Verfahren ist das Entlasten des Probekörpers vor der Geschwindigkeitsumschaltung.Eine direkte Geschwindigkeitsumschaltung ist ebenfalls erlaubt.Direkte UmschaltungUmschaltung nach EntlastungISO 527-1/-2, 20122104.10.2016BM-fzMenuEnd

Zugversuch – Streckpunkt und BruchISO und ASTM unterscheiden verschiedene Auswertungsverfahrenentsprechend der Kurvenform im Spannungs-Dehnungsdiagramm.Arten von Spannungs-Dehnungskurven:Kurventyp a:aSpröde WerkstoffeKurventyp b und c: Dehnbare Werkstoffe mit StreckpunktKurventyp d:bDehnbare Werkstoffe ohne StreckpunktErgebnisse:cd Zugmodul, Et Streckpunkt (εy, σy) Max. Kraft, σM, εM, Probenbruch, σB, εB, εtBDehnungsergebnisse nach demStreckpunkt werden alsNominale Dehnung ermitteltISO 527-1/-2, 20122204.10.2016BM-fzMenuEnd

Zugversuch – Kurventyp aFür Kurventyp a werden alle Ergebnisse in einem Punkt ermittelt.Ergebnisse des Kurventyp a: Zugmodul max. Spannung max. DehnungGenauigkeitsanforderungen Längenänderungsaufnehmerfür die weiteren PrüfergebnisseISO 527-1, §5.1.5.1:“Längenänderungsaufnehmer müssen die Klasse 1 nach ISO9513 erfüllen, ausser für die Modulbestimmung “Der Längenänderungsaufnehmer muss also die Änderung derMesslänge mit einer Genauigkeit des Grösstwertes von 1%des Anzeigewertes oder 3µm ermitteln.Beispiel:Für Probekörper 1A wird eine Dehnung von 4% gemessen. Diesentspricht einer Änderung der Messlänge von 3 mm. DieGenauigkeit in diesem Punkt muss damit 0.030 mm erreichen.ISO 527-1/-2, 20122304.10.2016BM-fzMenuEnd

Zugversuch – Kurventyp dEine konventioneller Dehnungsbezugspunkt wird bei größerenProbendehnungen eingesetzt.Ergebnisse des Kurventyp d: Modul max. Spannung max. Dehnung Spannung bei X% DehnungISO 527-1/-2, 20122404.10.2016BM-fzMenuEnd

Zugversuch – Kurventyp b und cUngefüllte thermoplastische Kunststoffe zeigen in der Regel einenStreckpunkt FInhomogene Dehnungsverteilung nach StreckpunktF Unterhalb des Streckpunkts ist die Dehnungweitgehend homogen innerhalb des parallelen Teils desProbekörpers verteilt. Nahe am Streckpunkt steigt die Dehngeschwindigkeitin engen Bereichen stark an, während sie in anderenBereichen abfällt.Fließfronten Nach dem Streckpunkt können sehr hohe Dehngeschwindigkeiten innerhalb der Fließfrontenbeobachtet werden. Diese lokalen Dehngeschwindigkeiten können um mehr als das zehnfacheüber der mittleren Dehngeschwindigkeit liegen.Direkte Dehnungsmessung nach dem Streckpunktführt zu statistisch unsicheren Ergebnissen.Vor StreckpunktFilmNach StreckpunktISO 527-1/-2, 20122504.10.2016BM-fzMenuEnd

Nominelle DehnungISO 527-1 legt zwei Verfahren für die Messung der nominellenDehnung fest.Verfahren A Wird seit 1993 in ISO 527 angewandt Erfordert zwei Grafiken um alle Ergebnissekorrekt grafisch darzustellen.Verfahren B Neues Verfahren nach ISO 527 Bevorzugt für Vielzweckprobekörper (1A und 1B) Alle Ergebnisse in einer Grafik Es gibt nur eine Definition für Dehnung.Dehnung:ε ΔL0 / L0Dehnung bis Streckpunkt: εy ΔLy / L0Nominelle Dehnung:εt ΔLT / LDehnung (allgemein):ISO 527-1/-2, 201226εt εy ΔLT / L04.10.2016BM-fzMenuEnd

Zugversuch – Kurventyp bDie max. Spannung wird immer am ersten Maximum bestimmt.Die Definition des ersten Kraftmaximumsvermeidet, dass das Ergebnis σM “zwischen demStreckpunkt und dem Bruchpunkt in Abhängikeitvom Kurvenverlauf „flackern“ kann, wie es nachfrüheren Normenversionen möglich war.Ergebnisse des Kurventyp b: Zugmodul, Et Streckspannung, σy Streckdehnung, εy Max. Spannung, σM Dehnung bei max. Spannung, εM Bruchspannung, σB Nominelle Bruchdehnung, εtBISO 527-1/-2, 20122804.10.2016BM-fzMenuEnd

Zugversuch – Kurventyp cDehnungen nach einem Streckpunkt werden nominell angegeben.Ergebnisse des Kurventyps c: Zugmodul, Et Streckspannung, σy Streckdehnung, εy Max. Spannung, σM Dehnung bei max. Spannung, εM Bruchspannung, σB Nominelle Bruchdehnung, εtBISO 527-1/-2, 20122904.10.2016BM-fzMenuEnd

InhaltVorgeschichte und AnwendungPrüfkörperDer ZugversuchVergleichbare WerkstoffdatenAnforderungen an die PrüfeinrichtungISO 527-1/-2, 20123104.10.2016BM-fzMenuEnd

Vergleichbare WerkstoffkennwerteDie CAMPUS Arbeitsgruppe legte Regeln für die Ermittlungvergleichbarer Kennwerte fest, die die ISO-Nomen beeinflussten.Vergleichbare Einpunktkennwerte (ISO 10350-1) Rheologische Eigenschaften (MVR, MFR, Schwindung) Mechanische Eigenschaften (Zug, Biege, Kriechmodul, Schlag) Thermische Eigenschaften (Glasübergangs-, Formbeständigkeitstemperatur, etc. ) Elektrische Eigenschaften (Dielektrizitätszahl, Durchgangs- undOberflächenwiderstand, ) Sonstige Eigenschaften (Wasseraufnahme, Dichte)Vergleichbare Vielpunktkennwerte (ISO 11403)Design Kennwerte (ISO 17282) Weitere Infos unter www.campusplastics.comISO 527-1/-2, 20123204.10.2016BM-fzMenuEnd