Ein Fabrikarbeiter führt 1942 einen Izod-Schlagfestigkeitstest durch.
Izod-Schlagprüfgerät in Blists Hill, einer viktorianischen Stadt

Der Izod-Schlagzähigkeitstest ist ein nach ASTM genormtes Verfahren zur Bestimmung der Schlagfestigkeit von Werkstoffen. Ein Schwenkarm wird auf eine bestimmte Höhe angehoben (konstante potenzielle Energie ) und dann losgelassen. Der Arm schwingt nach unten und trifft auf eine gekerbte Probe, wodurch diese bricht. Die von der Probe absorbierte Energie wird aus der Höhe berechnet, die der Arm nach dem Aufprall auf die Probe erreicht. Eine gekerbte Probe wird üblicherweise verwendet, um die Schlagenergie und die Kerbempfindlichkeit zu bestimmen.

Der Test ähnelt dem Charpy-Schlagversuch , verwendet jedoch eine andere Anordnung der Prüfprobe. [ 1 ] Der Izod-Schlagversuch unterscheidet sich vom Charpy-Schlagversuch dadurch, dass die Probe in einer Kragarm-Konfiguration und nicht in einer Dreipunkt-Biegekonfiguration eingespannt wird.

Der Test ist nach dem englischen Ingenieur Edwin Gilbert Izod (1876–1946) benannt, der ihn 1903 in seiner Rede vor der British Association beschrieb , die später in der Zeitschrift Engineering veröffentlicht wurde . [ 2 ]

Die Notwendigkeit von Aufpralltests

Schema zur Ermittlung der Ergebnisse des Izod-Schlagzähigkeitstests.

Ein Aufprall ist definitionsgemäß eine große Kraft, die über einen sehr kurzen Zeitraum einwirkt und zu einer plötzlichen Übertragung von Impuls und Energie führt. Seine Wirkung ist anders, wenn dieselbe Energiemenge allmählich übertragen wird. Alltägliche Bauwerke sind solchen Einwirkungen ausgesetzt und können Risse entwickeln, die sich mit der Zeit so weit ausbreiten, dass es zu einem katastrophalen Versagen kommt.

Schlagversuche werden eingesetzt, um die Scherbruchzähigkeit verschiedener Werkstoffe unter gleichen Testbedingungen zu vergleichen oder um die Scherbruchzähigkeit eines Werkstoffs in Abhängigkeit von der Temperatur zu bestimmen und so die Duktil-Spröd-Übergangstemperatur zu ermitteln, bei der ein starker Abfall der Schlagfestigkeit mit sinkender Temperatur zu beobachten ist.

Die Zähigkeit eines Materials hängt von seiner Fähigkeit ab, Energie bei relativ langsamer plastischer Verformung zu absorbieren, wobei die Verformungsgeschwindigkeit eine Rolle spielt. Spröde Materialien weisen eine geringe Zähigkeit auf, da sie nur geringe plastische Verformungen vertragen. Duktile Materialien können sich jedoch unter starker Belastung wie spröde Materialien verhalten, weshalb diese Art von Prüfung notwendig ist.

Die Testbedingungen werden von vielen Variablen bestimmt, vor allem von folgenden:

  • die Abmessungen des üblicherweise rechteckigen Querschnitts der Probe unterhalb der Kerbe;
  • die Höhe des Hammers in der Ausgangsposition, die seine Aufprallgeschwindigkeit bestimmt;
  • Die Masse des Hammers, die zusammen mit der Geschwindigkeit seine kinetische Energie beim Aufprall bestimmt;
  • die Schärfe bzw. die Krümmung der Kerbe;
  • die Temperatur der Probe.

Datenerfassung

1973 führte Sands Whiteley Research and Development ein Projekt für das TRRL (Transport and Road Research Laboratory in Großbritannien) und die Universität Surrey durch . David Sands von Sands Whiteley R&D brachte Dehnungsmessstreifen an einem Hammer an. Die Messwerte wurden an einen Dehnungsmessstreifenverstärker und anschließend an Analog-Digital-Wandler weitergeleitet, die die Ergebnisse per DMA (Direct Memory Access) direkt in einen Texas 960B-Computer einspielten. Das System konnte eine Million Messungen pro Sekunde durchführen. Forscher der Universität Surrey konnten so die Aufprallkurven ausdrucken.

ASTM-Test für Kunststoffe

Die ASTM-International- Norm für die Izod-Schlagprüfung von Kunststoffen ist ASTM D256. Die Ergebnisse werden als Energieverlust pro Dickeneinheit (z. B. ft·lb/in oder J/cm) an der Kerbe angegeben. Alternativ können die Ergebnisse auch als Energieverlust pro Querschnittsfläche an der Kerbe (J/m² oder ft·lb/in²) angegeben werden . In Europa werden die ISO-180-Methoden angewendet, und die Ergebnisse basieren ausschließlich auf der Querschnittsfläche an der Kerbe (J/m² ) . Die Abmessungen einer Standardprobe für ASTM D256 betragen 63,5 × 12,7 × 3,2 mm (2,5 × 0,5 × 0,125 Zoll). Die gängigste Probendicke beträgt 3,2 mm (0,13 Zoll), die Breite kann jedoch zwischen 3,0 und 12,7 mm (0,12 und 0,50 Zoll) variieren.

Siehe auch

Referenzen

  1. ^ M. Joseph Gordon, Jr. Industriedesign von Kunststoffprodukten , Wiley 2003, ISBN 0-471-23151-7, S. 199.
  2. ^ Izod, Gilbert, „Prüfung der Sprödigkeit von Stahl“, Engineering , 25. September 1903, S. 431–422.

Weiterführende Literatur

  • BS EN ISO 180:2001 - "Kunststoffe. Bestimmung der Izod-Schlagzähigkeit"
  • BS EN ISO 13802:2006 - „Kunststoffe. Überprüfung von Pendelschlagprüfmaschinen. Charpy-, Izod- und Zugschlagprüfung“