Fünf Parameter, die den tatsächlichen Messbereich einer Zugprüfmaschine definieren

Zwei Angebote für eine Zugprüfmaschine können fast identisch aussehen – gleiche Kapazität, gleicher Drehzahlbereich, gleiche Software – und sich dennoch um den Faktor drei in dem unterscheiden, was sie tatsächlich messen können. Der Unterschied liegt fast nie in der angegebenen Zahl.

Dieser Artikel erläutert die fünf Parameter, die darüber entscheiden, ob eine Maschine zu Ihrem Materialportfolio passt, und zwar in der Reihenfolge ihres Einflusses auf das Testergebnis. Er richtet sich an Einkäufer, die Angebote vergleichen, und an Ingenieure, die die Anschaffung intern begründen müssen.

Beginnen Sie mit dem Bericht, den Sie erstellen müssen.

Maschinenspezifikationen dienen dem Vergleich; Prüfberichte sollen akzeptiert werden. Ein sinnvoller Ausgangspunkt ist daher die letzte Seite Ihres zukünftigen Berichts – welche Norm, welcher Wert, welche Toleranz.

Ein Labortest zur Bestimmung der Bruchdehnung von Kunststofffolie nach ASTM D882, der Schälfestigkeit von Klebeband nach ASTM D3330 und der Zugfestigkeit von Gewebe nach EN ISO 13934-1 benötigt in der Praxis drei völlig unterschiedliche Maschinen, obwohl es sich bei allen drei um Zugprüfungen handelt.ZugprüfmaschineEs ist möglich, alle drei Parameter abzudecken – aber nur, wenn die fünf unten aufgeführten Parameter gemeinsam angegeben werden.

1. Die Kapazität ist ein Bereich, keine Zahl.

Eine 5-kN-Maschine ist nicht auf 5 kN genau. Die Genauigkeit wird über einen definierten Teil der Kapazität überprüft, daher wird eine für die Spitzenlast ausgelegte Wägezelle bei den Kräften, bei denen Folien und Bänder tatsächlich geprüft werden, zunehmend unzuverlässiger.

Die maximale Kraft und die tatsächliche Kraft liegen selten in derselben Größenordnung. Eine weiche Verpackungsfolie kann bei 30 N reißen; der Gewebesack desselben Labors benötigt hingegen möglicherweise 2 kN. Deckt ein Sensor beide Bereiche ab, liegt der Messwert bei niedriger Kraft nahe dem unteren Ende seines Messbereichs, wo die Auflösung am geringsten ist und das Rauschen in der Kurve sichtbar wird.

In den meisten Laboren gilt die Faustregel, Routinemessungen im oberen Bereich des Messbereichs des Sensors durchzuführen und für dünne Materialien einen zweiten Sensor mit geringerer Kapazität bereitzuhalten. Beim Vergleich von Angeboten sollte man nach dem nutzbaren Messbereich fragen – nicht nach dem Maximalwert.

2. Die Geschwindigkeitssteuerung entscheidet darüber, ob Ihre Daten vergleichbar sind.

Polymere, Folien und Klebstoffe sind viskoelastisch: Ihre gemessene Festigkeit hängt von der Zuggeschwindigkeit ab. Ändert man die Traversengeschwindigkeit, verändern sich Schälfestigkeit, Dehnung und Elastizitätsmodul, ohne dass sich die Materialeigenschaften ändern.

Deshalb legen Normen eine konstante Dehnungsrate anstelle einer Durchschnittsgeschwindigkeit fest, und deshalbcomputergesteuerte Servo-Zugprüfmaschineist die Grundlage für jedes Labor, das vergleichbare Daten erhebt. Ein Antrieb mit fester Drehzahl oder mit nur einer Drehzahl kann zwar einen Wert liefern, aber keinen, der nachvollziehbar ist.

Die Servosteuerung ermöglicht zudem Mehrkreisbetriebsarten – konstante Spannung, konstante Dehnung, Kriechen und Entspannung –, die mit einer Maschine, die nur eine Geschwindigkeit kennt, nicht realisierbar sind. Wenn Ihr Produktsortiment Dichtungen, Dichtstoffe oder Geotextilien umfasst, ist dies eine zwingende Voraussetzung.

3. Die Griffe entscheiden darüber, was Sie testen können.

Das Gestell ist standardisiert; die Vorrichtungen und Griffe entscheiden darüber, ob eine Maschine für Stoff, Folie, Klebeband, Gummi oder Papier geeignet ist. Zwei Labore mit identischen Maschinen und unterschiedlichen Griffsätzen werden bei ein und demselben Material unterschiedliche Ergebnisse liefern.

Das häufigste Versagen tritt an den Spannbacken auf, nicht im Prüfkörper. Keilspannbacken konzentrieren die Spannung und verursachen bei dünnen Folien vorzeitiges Reißen in der Nähe der Spannbacken; pneumatische Spannbacken mit kontrolliertem Druck verteilen die Spannung gleichmäßiger; Schaumstoffe oder Elastomere benötigen eine Spannbacke, die nicht einschneidet. Bei Textilstreifenprüfungen sind Spannbacken erforderlich, die breit genug sind, um die gesamte Probenbreite ohne Verrutschen zu halten.

Bei Schältests ist die Geometrie ebenso wichtig wie die Kraft: 90°- und 180°-Schältests sind unterschiedliche Prüfungen, und die Vorrichtung – nicht die Maschine – bestimmt den Winkel. Ein Angebot, das eine Maschine ohne Angabe des Spannsystems auflistet, ist ein Angebot für ein unvollständiges System.

4. Abtastrate und was die Software exportieren kann

Die maximale Kraft ist ein einzelner Wert. Elastizitätsmodul, Fließverhalten und die Form der Bruchkurve hängen davon ab, wie dicht die Daten erfasst wurden und ob die Software die vom Standard geforderten abgeleiteten Werte berechnen kann.

Zwei praktische Prüfungen. Erstens: Berechnet die Software die abgeleiteten Ergebnisse – Dehnung bei vorgegebener Spannung, Sekantenmodul, Bruchzähigkeit – nativ oder muss ein Bediener die Daten nachträglich in einer Tabellenkalkulation bearbeiten, wodurch die Rückverfolgbarkeit verloren geht? Zweitens: Können die Rohdaten inklusive der Kurve exportiert werden? Denn ein Bericht, der lediglich ein Ergebnis enthält, ist schwer zu verteidigen, wenn ein Kunde eine Charge beanstandet.

5. Rahmensteifigkeit und Ausrichtung

AUniversalprüfmaschineDer sich unter Last durchbiegende Rahmen misst sowohl sich selbst als auch die Probe. Bei starren Proben ist der Fehler gering; bei hochdehnbaren Folien und feinen Fasern können die Nachgiebigkeit des Traversenkopfes und eine ungenaue Säulenausrichtung die Ergebnisse jedoch stärker verfälschen als die Unterschiede zwischen den Chargen, die Sie ermitteln möchten.

Die Ausrichtung ist in einem Datenblatt nicht ersichtlich, weshalb es sinnvoll ist, den Prüfbericht anstelle der Rahmenzeichnung anzufordern. Für die routinemäßige Qualitätskontrolle sind die Anforderungen gering; für ein Labor, das akkreditierte Daten ausstellt,ISO 7500-1Die Überprüfung der Kraftanzeige anhand der Klasse sowie die Prüfung von Ebenheit und Ausrichtung sind die Beweise, die ein Dritter tatsächlich prüfen wird.

Drei Dinge fehlen in den meisten Zitaten.

• Das Kalibrierzertifikat und sein Referenzstandard. Die Angabe „Genauigkeit ±0,5 %“ ist wenig aussagekräftig, ohne zu wissen, womit und in welchem ​​Bereich die Überprüfung durchgeführt wurde.
• Das komplette Zubehör. Ein Preis, der die benötigten Zubehörteile nicht enthält, ist kein günstigerer Preis.
• Softwarelizenzierungs- und Upgradebedingungen. Eine zweite Arbeitsplatzlizenz ist oft der entscheidende Faktor dafür, ob ein einzelner Bediener ein funktionierendes Qualitätssystem darstellt.

Eine kurze Einkaufscheckliste

• Listen Sie alle Normen auf, nach denen Ihr Labor berichten muss, und ordnen Sie dann jede Norm einem Kraftbereich, einer Geschwindigkeit und einer Griffart zu.
• Geben Sie zwei Sensoren an, wenn sich die Bruchkräfte Ihrer Materialien um mehr als etwa eine Größenordnung unterscheiden.
• Servosteuerung erforderlich und Bestätigung, dass die Mehrschleifenmodi enthalten sind, nicht optional.
• Bitten Sie um eine Vorführung an Ihrem eigenen Material, nicht an einer Standard-Stahlprobe.
• Vergewissern Sie sich, dass die Berichtsvorlage dem Format entspricht, das Ihre Kunden oder die Akkreditierungsstelle erwarten.

Häufig gestellte Fragen