Registrierende Makrohärteprüfung mit Temperiereinrichtung


Im Vergleich zu den konventionellen Härteprüfverfahren, welche lediglich die Ermittlung eines Härtekennwertes erlauben, ermöglicht die Verwendung einer registrierenden Messelektronik (Instrumentierung) die Aufzeichnung des gesamten Kraft-Eindringtiefen-Verlaufes des Eindringvorganges, wodurch ein wesentlich höherer Informationsgehalt bzgl. des Werkstoffverhaltens (z.B. Spannungsrelaxation, Kriechen, plastische und elastische Anteile an der Gesamtarbeit…) erzielt wird.

Die instrumentierte Makrohärtemessung mit Prüfkörpertemperierung stellt eine Erweiterung der registrierenden Härtemessung dar, die normalerweise bei Raumtemperatur durchgeführt wird.

Da die Härte von Polymerwerkstoffen in Analogie zu anderen mechanischen Eigenschaften sehr stark von der Prüftemperatur beeinflusst wird, kann mit der neu entwickelten Temperiereinrichtung die Abhängigkeit der Härte von der Prüftemperatur als auch das Kriech- und Relaxationsverhalten von Kunststoffen und Kunststoffverbunden mit unterschiedlichen Indentergeometrien untersucht werden.

Des Weiteren kann die registrierende Makrohärteprüfeinrichtung mit Temperierkammer zur zeitraffenden Bestimmung des Langzeit-Kriechverhaltens genutzt werden. Dieses als Stepped Isothermal Method (SIM) bezeichnete Verfahren basiert auf dem Zeit-Temperatur-Verschiebungsprinzip und stellt eine methodische Erweiterung der Stepped Isothermal Methode unter Zugbeanspruchung dar. Statt, wie konventionell, die Dehnung als Funktion der Zeit zu erfassen, wird in diesem Fall die Eindringtiefe als Funktion der Zeit ermittelt. Die so erhaltenen Eindringtiefen-Zeit-Diagramme stellen die Basis der Masterkurvenkonstruktion, z.B. in Form des zeitabhängigen Eindringkriechens dar.
Die SIM mittels Makroeindringprüfung zeichnet sich durch einen nur sehr geringen Werkstoffbedarf aus, ist extrem zeitraffend und vergleichsweise einfach durchführbar. Die SIM mittels Makroeindringprüfung charakterisiert dabei als ein oberflächensensitives Verfahren Alterungsphänomene adäquater als andere Verfahren zur mechanischen Langzeitcharakterisierung, da die Alterung zumeist an der Prüfkörper- bzw. Bauteiloberfläche angreift.

Schematischer Aufbau der instrumentierten Makrohärte mit Temperierkammer
Schematischer Aufbau der instrumentierten Makrohärte mit Temperierkammer

Probenvorbereitung

  • Probenanforderung: glatt, eben, planparallel, eine dem jeweiligen Verfahren entsprechende Mindestdicke
  • Probenentnahme aus Bauteilen

Prüfbedingungen

  • Registrierendes Makrohärteprüfsystem Zwicki ZHU 2.5 mit Temperierung
  • Temperierung von -100 °C bis + 100 °C
  • Unterschiedliche Indentergeometrien wie z.B. Vickers- oder Knoop-Pyramidenindenter oder diverse Kugelindenter (Durchmesser 3.175 mm, 6,35 mm, 5 mm)
  • Durchführbarkeit unterschiedlichster normgerechter Härteprüfverfahren durch individuell programmierbare Be- und Entlastungszyklen bzgl. Regelungsart (kraft- und eindringtiefengeregelt), Vor- und Prüfkraft, Beanspruchungszeiten und -geschwindigkeiten, usw.

Normen

  • DIN EN ISO 14577:
    Metallische Werkstoffe – Instrumentierte Eindringprüfung zur Bestimmung der Härte und anderer Werkstoffparameter
    • Teil 1: Prüfverfahren
  • DIN EN ISO 2039:
    Kunststoffe – Bestimmung der Härte
    • Teil 2: Rockwellhärte
  • ASTM D 785:
    Standard Test Method for Rockwell Hardness of Plastics and Electrical Insulating Materials

Ansprechpartner

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Stephan Arndt
Telefon: +49 (0)3461 46-2735
stephan.arndt@psm-merseburg.de

Dr. Ralf Lach
Telefon: +49 (0)3461 46-2780
ralf.lach@psm-merseburg.de

Quickinfo

Versuche

  • Registrierende Makrohärteprüfung
  • mit Temperiereinrichtung
  • Instrumentierte Härteprüfung
  • Härteprüfung an Kunststoffen
  • Knoopindenter
  • Vickersindenter
  • Kugelindenter

Ergebnisse

  • Martenshärte HM
  • elastischer Eindringmodul EIT
  • plastischer und elastischer Anteil an der Gesamtverformungsarbeit Wplast bzw. Welast
  • Eindringhärte HIT
  • Eindringkriechen CIT
  • Eindringrelaxation RIT
  • Rockwellhärten HRM, HRE, HRK

Normen

  • DIN EN ISO 14577-1
  • DIN EN ISO 2039-2
  • ASTM D 785