ASTM D7791

Ermüdungsversuche dienen dazu, die Auswirkungen verschiedener Faktoren auf die Ermüdungsbeständigkeit von einachsig belasteten Kunststoffen zu ermitteln.
Die Ergebnisse dieser Prüfungen können als Richtschnur für die Auswahl von Kunststoffen für wiederholte Biegebeanspruchungen dienen.

WAS IST ASTM D7791?

Die Norm ASTM D7791 ist ein Prüfverfahren zur Messung der mechanischen Eigenschaften von Kunststoffen, die einer einachsigen Belastung ausgesetzt sind. Die Norm gilt für starre und halbstarre Kunststoffmaterialien und wird zur Bestimmung ihrer Zug- und Druckeigenschaften verwendet. Die Spannungs- und Dehnungswerte liegen unterhalb der Proportionalitätsgrenze des Materials, wobei die Dehnungen und Spannungen relativ elastisch sind.

WIE SEHEN DIE BEIDEN VERFAHREN AUS?

Der Test wird mit zwei Verfahren durchgeführt:

• Verfahren A, bei dem die Ermüdungsfestigkeit auf Zug geprüft wird: Eine Probe mit rechteckigem oder kreisförmigem Querschnitt wird an den Enden der Probe eingespannt, von den Enden der Probe gleichmäßig in entgegengesetzte Richtungen gezogen und wieder in ihre ursprüngliche Position bzw. Belastung zurückgeführt. Die Probe wird zyklisch bis zu einem bestimmten Spannungs- oder Dehnungsniveau mit gleichmäßiger Frequenz auf Zug belastet, bis die Probe reißt oder nachgibt. Anhand dieser Prüfungen können die Ermüdungsfestigkeiten bei einer bestimmten Anzahl von Zyklen bestimmt werden. Es werden mindestens vier verschiedene Spannungs- oder Dehnungsniveaus geprüft, um eine Kurve der Spannung über die Anzahl der Zyklen bis zum Versagen (S-N) oder eine Kurve der Dehnung über die Anzahl der Zyklen bis zum Versagen (r-N) zu erstellen, um die uniaxiale Dauerfestigkeit des Werkstoffs unter Zug zu bestimmen.
• Verfahren B, bei dem die Ermüdungsbeständigkeit auf Druck geprüft wird, jedoch nur für starre Kunststoffmaterialien: Eine Probe mit rechteckigem oder rundem Querschnitt wird aus entgegengesetzten Richtungen gleichmäßig zusammengedrückt und in ihre ursprüngliche Position oder Belastung zurückgeführt. Die Probe wird zyklisch mit einer bestimmten Spannung oder Dehnung bei gleichmäßiger Frequenz auf Druck belastet, bis die Probe bricht oder nachgibt. Aus diesen Tests können Ermüdungsfestigkeiten bei bestimmten Zyklenzahlen ermittelt werden. Es werden mindestens vier verschiedene Spannungs- oder Dehnungsniveaus geprüft, um eine Kurve der Spannung in Abhängigkeit von der Anzahl der Zyklen bis zum Versagen (S-N) oder eine Kurve der Dehnung in Abhängigkeit von der Anzahl der Zyklen bis zum Versagen (r-N) zu erstellen, um die einachsige Dauerfestigkeit des Materials unter Druck zu bestimmen.

Vergleichsprüfungen können nach einem der beiden Verfahren durchgeführt werden, sofern sich das Verfahren für das zu prüfende Material als zufriedenstellend erweist.

WARUM IST ASTM D7791 WICHTIG?

Die Norm ASTM D7791 ist wichtig, weil sie eine standardisierte Methodik zur Bewertung der mechanischen Eigenschaften von Kunststoffen bietet. Dies ist wichtig, um die Qualität und Zuverlässigkeit von Produkten zu gewährleisten, die solche Materialien verwenden, und um die Sicherheit der Verbraucher zu garantieren. Darüber hinaus bietet die Norm eine gemeinsame Grundlage für die Kommunikation zwischen Herstellern, Lieferanten und Einkäufern von Kunststoffen und trägt so zu einer größeren Konsistenz und Zuverlässigkeit der Prüfergebnisse bei.

Die Ergebnisse dieser Prüfungen sind nur dann für die Konstruktion geeignet, wenn die Prüfbedingungen die Betriebsbedingungen realistisch simulieren oder wenn eine Methode zur Berücksichtigung der Betriebsbedingungen verfügbar und klar definiert ist. Das Verfahren berücksichtigt verschiedene Probenvorbereitungstechniken, doch sollten die mit verschiedenen Methoden erzielten Ergebnisse nicht als vergleichbar angesehen werden, es sei denn, die Gleichwertigkeit wird nachgewiesen.

ZUSÄTZLICHE INFORMATIONEN ÜBER ASTM D7791

• Die Norm schreibt auch vor, dass die Werte in SI-Einheiten angegeben werden müssen, und die Werte in Klammern dienen nur zu Informationszwecken.
• Es liegt in der Verantwortung des Anwenders, angemessene Sicherheits-, Gesundheits- und Umweltpraktiken einzuführen und die Anwendbarkeit der gesetzlichen Beschränkungen vor der Verwendung zu bestimmen.
• Es ist wichtig zu beachten, dass es kein bekanntes ISO-Äquivalent zu dieser Norm gibt.

WAS SIND DIE VORAUSSETZUNGEN FÜR DIE PRÜFUNG?

Was das Prüfverfahren anbelangt, so schreibt die Norm die Verwendung eines einachsigen Belastungssystems mit Zug- und Druckfunktion vor, mit dem die Last auf das Prüfmaterial aufgebracht wird. Bei der Prüfung wird eine zyklische Belastung mit einer bestimmten Frequenz aufgebracht, bis das Material bricht oder eine bestimmte Bruchstelle erreicht.

Die Eigenschaften des Kunststoffs können mit der Probentiefe und der Prüfhäufigkeit variieren. Für die Prüfung wird eine Frequenz von 5 Hz oder weniger empfohlen. Das Materialverhalten bei Ermüdung ist nicht bei allen Kunststoffen gleich. Verfügt ein Kunststoff nicht über einen elastischen Bereich, kann es während der Prüfung zu plastischen Verformungen kommen, so dass bei der Verwendung der Ergebnisse für die Konstruktion Vorsicht geboten ist.