Eigenspannungen auf Polymere

In den letzten fünfzig Jahren hat sich die Kunststoffindustrie enorm ausgebreitet und übertrifft die Stahlindustrie auch in einigen technischen Anwendungen. Aus diesem Grund ist es zunehmend notwendiger geworden, eine tiefere und genauere Kenntnis der Eigenspannungen zu haben, die durch die Herstellungsprozesse dieser Materialien induziert werden.

Die Bohrloch-Dehnungsmessstreifen-Methode zur Messung von Eigenspannungen kann auf verschiedene Kunststoffe, einschließlich unverstärkter Polymere, angewendet werden, wobei einige Variationen im Messprozess eingeführt werden. Durch die Anwendung dieses Verfahrens auf diese Materialien ist es notwendig, den Einfluss thermischer und mechanischer Einflüsse aufgrund der Temperaturschwankungen und des Bohrverfahrens zu minimieren.

Im Vergleich zu Metallen sind Polymere aufgrund ihrer höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten sehr empfindlich gegenüber Temperatureinflüssen. Da keine spezifische Rosette für diese Art von Werkstoff auf dem Markt verfügbar ist, wird eine Kompensationsrosette (Dummy DMS) auf einer spannungsfreien Probe verwendet und in der gleichen Umgebung wie die zu analysierende Probe im Gleichgewicht gehalten.

Eine spezielle Version des MTS3000-Systems wird zur Eigenspannungsmessung in polymeren Werkstoffen eingesetzt.

In diesem Fall wird das Gerät mit einer Steuereinheit geliefert, die den Test vollautomatisch, einfach und schnell macht: Ein automatisches System ermöglicht es, das Bohrverfahren (Drehgeschwindigkeit und Vorschub) und die Erfassung über Dehnungsmessstreifen-Rosetten zu steuern. In Bezug auf Letzteres kann die oben beschriebene kompensierende Dehnungsmessstreifen-Technik verwendet werden, um jeden offensichtlichen thermischen Einfluss auf die erfassten Dehnungen zu vermeiden.

Das mechanische System wird von einer Steuereinheit und einer speziellen Software mit Strom versorgt und überwacht, wodurch das gesamte Verfahren vollautomatisch abläuft.

Das gesamte Messsystem wird ferngesteuert betrieben: Dieses Verfahren wird empfohlen, da es den äußeren Einfluss des Bedieners während des Messprozesses minimiert.

Dank eines speziellen Gleiters zum Bohren,, der mit niedriger Geschwindigkeit arbeitet, erzeugt das Verfahren keinen Erwärmungs- oder Plastifizierungseffekt um das Loch herum, wodurch unerwünschte Auswirkungen auf die erfassten Dehnungen und die berechneten Eigenspannungen vermieden werden.

Die gesamte Messkette wird sowohl mit einer Standard-Biegebank als auch mit einer 4-Punkt-Bank validiert.

    Weitere Informationen zu den theoretischen Argumenten und der experimentellen Validierung der Bohrlochmethode an polymeren Werkstoffen stehen in einem eigenen Artikel mit dem Titel “Improvements in the Hole-Drilling Test Method for Determining Residual Stresses in Polymeric Materials”  der im ASTM Journal “Materials Performance and Characterization” veröffentlicht wurde.

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