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16.07.2014

Härte-Prüfsystem für die instrumentierte Eindringprüfung nach ISO 14577 von Zwick

Grenzflächeneigenschaften bei Polymerfaser-Verbundwerkstoffen bestimmen

Härte-Prüfsystem für die instrumentierte Eindringprüfung nach ISO 14577(Foto: Zwick)

Faserverbundwerkstoffe mit polymeren Matrizen sind gängige Strukturwerkstoffe für verschiedene Leichtbaukonzepte. Einsatzgebiete sind z. B. der Automobilleichtbau und die Luftfahrtindustrie. Die Kenntnis des Werkstoffverhaltens unter anwendungsnaher Beanspruchung ist für die zukünftige Auslegung von Strukturbauteilen unerlässlich. Ein wesentlicher Aspekt für die Leistungsfähigkeit der Verbundwerkstoffe unter mechanischer Beanspruchung ist die Lastübertragung zwischen Faser und umgebender Polymermatrix. Ein Maß für die Grenzflächengüte ist dabei die Scherfestigkeit, die mithilfe des Push-out-Versuchs bestimmt wird. Dabei wird mithilfe eines flachen Eindringkörpers eine einzelne Faser aus einer Dünnschliffprobe des Verbundwerkstoffs herausgedrückt und die Kraft-Eindringtiefen-Kurve aufgezeichnet. Dieser Versuch erfordert eine exakte Positionierung des Eindringkörpers in der Mitte der auszudrückenden Faser.

Zwick, Ulm, lieferte für ein Forschungsvorhaben des Instituts für Angewandte Materialien – Werkstoffkunde (IAM-WK) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ein Härte-Prüfsystem für die instrumentierte Eindringprüfung nach ISO 14577 und klassische Härteprüfverfahren (Vickers, Brinell und Rockwell). Das Prüfsystem wurde für Push-out-Versuche erweitert. Mit einem zylindrischen Eindringkörper wird eine Einzelfaser aus ihrer Umgebung gedrückt und so die Grenzflächenscherfestigkeit der Faser im Matrixverbund charakterisiert. Die Fasern besitzen dabei typische Durchmesser in der Größenordnung von 10 μm. Das Prüfsystem bietet nach Angaben des Geräteherstellers eine hohe Reproduzierbarkeit. Des Weiteren soll es durch eine kundenspezifische Positionierungskorrektur die exakte Ausrichtung des Eindringkörpers mit einer Genauigkeit von rund 1 μm erlauben. Es zeichnet verfahrensunabhängig die Kraft-Eindringtiefen-Kurve auf, die der ergänzenden Werkstoffbeurteilung dient. Die Auswertung liefert elastische und plastische Werkstoffkennwerte.

Kernstück des Prüfsystems ist ein Härtemesskopf, in dem die Messsysteme für die Prüfkraft und die Eindringtiefe sowie ein Eindringkörper mit Niederhalter integriert sind. Für die optischen Härteprüfverfahren und die exakte Positionierung der Eindringkörper wurde das System mit einer motorisierten Ergänzungseinheit mit Messmikroskop und motorisch gesteuertem Kreuztisch ausgestattet.

Zwick GmbH & Co. KG Werkstoff-Prüfmaschinen
www.zwick.de

Unternehmensinformation

Zwick GmbH & Co. KG Werkstoff-Prüfmaschinen

August-Nagel-Str. 11
DE 89079 Ulm
Tel.: 07305 10-0
Fax: 07305 10-200

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