Belastung mit hoher Geschwindigkeit

(openPR) Das Bruchverhalten von Werkstoffen ist unter anderem von der Belastungsgeschwindigkeit abhängig. Für die Ermittlung der entsprechenden Kennwerte werden überwiegend Prüfmaschinen mit einem servohydraulischen Antrieb eingesetzt. Die von Zwick entwickelten Hochgeschwindigkeits-Prüfmaschinen der Serie Amsler HTM arbeiten mit Geschwindigkeiten bis 20 m/s und einem integrierten optischen Verfahren zur Dehnungsmessung.

Die Hochgeschwindigkeits-Prüfmaschinen der Serie Amsler HTM von Zwick mit servohydraulischem Antrieb wurden entwickelt, um dehnratenabhängige Werkstoffkennwerte von Kunststoffen und Metallen über einen weiten Geschwindigkeitsbereich zu bestimmen. Die Anwendungen reichen von Hochgeschwindigkeits-Durchstoß- und Schnellzerreißversuchen bis hin zu Schäl- und Scherversuchen. Weitere Einsatzmöglichkeiten sind Klebe- und Schweißverbindungen. Die Prüfmaschinen arbeiten mit einem Systemdruck von 280 bar. Um die Geschwindigkeit während des Versuches konstant zu halten, wird die Korrektursoftware ProPact eingesetzt, die das Signal für das 3-stufige Proportionalventil so verändert, dass ein Geschwindigkeitseinbruch kompensiert wird.

Bei diesen Versuchen, die nur wenige Millisekunden dauern, wird die Messtechnik zur Herausforderung. Gemessen werden die Kraft, der Weg aus dem die Geschwindigkeit errechnet wird und die Probendehnung. Für die Wegmessung setzt Zwick erstmals ein inkrementales Wegmesssystem ein, das im Kolben integriert ist. Die Vorteile dieser stoßfesten und berührungslosen Lösung sind die sehr gute Temperaturstabilität sowie eine hohe Dynamik und Auflösung von 25 µm bei 20 m/s. Eine Kalibrierung ist nicht notwendig. Ein piezoelektrischer Aufnehmer misst die Kraft während des Versuches. Darüber hinaus kann eine direkte Kraftmessung über Dehnungsmessstreifen (DMS) auf der Probe erfolgen.

Eine präzise Ermittlung des Werkstoffverhaltens erfordert zusätzlich die Messung der Probendehnung. Der klassische Dehnungsaufnehmer scheidet hier aufgrund der hohen Beschleunigungen aus; und mit Dehnungsmessstreifen sind nur integrale Messungen über einen örtlich eingeschränkten Bereich möglich. Die ideale Lösung sind berührungslose optische Verfahren. Diese können einfach in die HTM-Prüfmaschine integriert und mit ihr verknüpft werden. Das Resultat ist eine aussagefähige Spannungs-Dehnungs-Kurve.



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