Mechanische Prüfungen in der RMS
Die RMS verfügt über eine breite Erfahrung in statischen und quasistatischen Prüfungen unter Zug-, Druck-, Biege- und Torsionsbeanspruchung sowie kombinierten Belastungen. Dabei kommen zwei Zug-/Druck-Prüfmaschinen von Zwick mit einem Lastbereich von 2 N bis 100 kN und einer Kraftauflösung von 0.01 N sowie einer Wegauflösung von 0.2 μm zum Einsatz. Diese beiden Maschinen erlauben auch Untersuchungen unter 3-Punkt- bzw. 4-Punkt-Biegebeanspruchung oder Schub. Torsionsprüfungen werden ebenfalls mit einer Zwick-Maschine bis zu einem maximalen Moment von 500 Nm und einer Drehmomentauflösung von 0.6 ‰ sowie einer Winkelauflösung <0.003° durchgeführt. Die Untersuchungen mit Materialproben oder Produktkomponenten aus Metallen, Kunststoffen, keramischen oder Verbund-Werkstoffen erfolgen wenn immer möglich auf der Basis einer Normvorgabe, können nach Absprache aber auch spezifische Kundenwünsche berücksichtigen.
Mechanische Eigenschaften
Unabhängig von der Art der Beanspruchung werden Werkstoffe und Bauteile zunächst elastisch (linear, reversibel) und dann möglicherweise auch plastisch (nichtlinear, irreversibel) deformiert. Statische Prüfungen erlauben eine Charakterisierung ihres Verhaltens durch Bestimmung einer Reihe von Kenngrössen wie Elastizitätsmodul und -grenze, Dehnung, Steifigkeit, maximale Festigkeit, plastische Deformation und schliesslich Bruchfestigkeit. Alle Untersuchungen können last- oder wegkontrolliert durchgeführt werden, wobei üblicherweise konstante Belastungs- oder Verschiebungsgeschwindigkeiten, aber auch spezifische Profile vorgegeben werden.
Beispiele für Torsionsprüfungen
Titanschrauben aus unterschiedlichen Legierungen und mit verschiedenem Design (Gestaltung Kopf/Schaft-Übergang) werden in Bezug auf ihre maximalen Verdrehwinkel und Torsionsbruchfestigkeiten getestet (Bild oben). Ein Vergleich zwischen Ø 4.5 mm Stahl- und Reintitanknochenschrauben (ISO 5832-1 resp. 5832-2) zeigt einen deutlichen Unterschied im Verhalten vor dem Bruch (Graphik unten).
Beispiele für Zug-/Druckbeanspruchungen
Genormte Rundproben nach DIN EN 10002-1 aus Stahl und Titan werden als Rohmaterialeingangsprüfung vor ihrer Verarbeitung (zum Produkt) bezüglich E-Modul, Bruchdehnung, Streckgrenze und Festigkeit unter Zugbeanspruchung identifiziert und überprüft.
Probezylinder aus poröser Calciumphosphatkeramik werden auf Druckfestigkeit getestet, um für ihren Einsatz als Knochenersatzmaterial den Zusammenhang zwischen Porengrösse und Festigkeit zu überprüfen und optimieren (Bild unten).
Beispiele für Biegetests
Keramische Proben aus Al2O3, ZrO2 und Varianten von Mischkeramiken werden unter 3-Punkt- und 4-Punkt-Biegebeanspruchung getestet, um eine mögliche festigkeitssteigernde Wirkung von Keramikverbundwerkstoffen zu evaluieren.
Unsere Einrichtungen:
Zug / Druck / Biegung
Zwick 1474 und 1475
Bereich 2 N – 100 kN; Auflösung 0.01 N und 0.2 μm; kraft-, weg- oder dehnungsgeregelt; Prüfgeschwindigkeit 0.0001 – 800 mm/min.
Prüfraum (BxTxH) 400x400x1000 mm3; Flachproben 0 – 40 mm breit; Rundproben Ø 0 – 30 mm.
Torsion
Zwick TL500
Bereich 0 – 500 Nm, Auflösung 0.6 ‰ und <0.003°, moment- oder winkelgesteuert; Prüfgeschwindigkeit 0.036 – 18‘000°/min.
Prüfraum (BxTxL) 220x220x680 mm3, Proben für Halterung mit Ø 0 – 200 mm.