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Werkstoffprüfung: Mechanische Eigenschaften von Polymeren

Zugversuch

Allgemeines

Dieser Versuch dient zur Beurteilung des Verhaltens von Kunststoffen bei einachsiger Beanspruchung auf Zug. Bei festgelegten Versuchsbedingungen (Vorbehandlung, Prüfklima, Herstellbedingung und Prüfgeschwindigkeit) ist eine Qualitätskontrolle möglich.

Folgende Begriffe sind in diesem Zusammenhang von Bedeutung:

  • Die Zugspannung σ ist der Quotient aus Zugkraft und der Fläche, auf die die Zugkraft wirkt,
  • die Zugfestigkeit σB ist die Zugspannung bei Höchstkraft,
  • die Reißfestigkeit σR ist die Zugspannung im Augenblick des Reißens und
  • die Streckspannung σS ist die Zugspannung, bei der die Steigung der Kraft-Längenänderungs-Kurve zum ersten Mal gleich Null wird.
  • Bei Werkstoffen ohne ausgeprägte Streckspannung dient die einer bestimmten Dehnung von x % zuzuordnende Dehnspannung σSx als Ersatzgröße. Sie ist die Zugspannung, bei der die Kraft-Längenänderungs-Kurve um x % der Dehnung vom anfänglichen linearen Verlauf abweicht.
  • Die Dehnung ist die Längenänderung bezogen auf die ursprüngliche Messlänge. Die Dehnung bei Höchstkraft wird mit εB , die der Reißdehnung mit εR bezeichnet.
Abb.1
Schematischer Verlauf eines Spannungs-Dehnungs-Diagramms

Probekörper

Die Anzahl der untersuchten Probekörper hängt von dem zu prüfenden Erzeugnis ab. Bei isotropem Material sind 5 Probekörper notwendig, bei Erzeugnissen aus anisotropem Material mindestens 5 je nach Entnahmerichtung. Form und Abmessung der Probekörper richten sich nach bestimmten Normen.

Abb.2
Probekörper für den Zugversuch

Prüfgerät und Versuchdurchführung

Als Prüfgerät werden Zugprüfmaschinen verwendet, welche die von dem Probekörper getragene Belastung zu jedem beliebigen Zeitpunkt des Versuchs und bei jeder gewählten Prüfgeschwindigkeit anzeigen. Während des Versuchs sind die auftretende Streckkraft und/oder Höchstkraft sowie die Kraft im Augenblick des Reißens und die jeweils zugehörige Änderung der Messlänge abzulesen. Falls erforderlich ist auch die jeweilige Versuchsdauer zu messen.

Abb.3
Zugprüfmaschine
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