ASTM D3410 Messung der Druckfestigkeit von Polymermatrix-Verbundwerkstoffen

ASTM D3410 ist ein Prüfstandard, der die Druckeigenschaften von Polymermatrix-Verbundwerkstoffen, die durch Hochmodulfasern verstärkt sind, in der Ebene bestimmt. Diese Testmethode ist darauf ausgelegt, Druckeigenschaftsdaten für CFK (kohlenstofffaserverstärkte Polymere) zu ermitteln, die hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrtindustrie für Materialspezifikationen, Forschung und Entwicklung, Qualitätssicherung sowie Strukturdesign und -analyse verwendet werden. Kohlefaserverstärkte Polymere sind ein bevorzugtes Material, wenn ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und Steifigkeit (Steifigkeit) erforderlich ist, beispielsweise beim Bau von Flugzeugen, Schiffen und Automobilen sowie im Tiefbau. CFK wird auch in immer mehr Verbraucher- und technischen Anwendungen eingesetzt, beispielsweise in Sportgeräten.

Die Druckkraft wird durch Scherbelastung mit Keilspannflächen in eine Belastungsvorrichtung eingeleitet. Wichtige Ergebnisse, die bei diesem Test erzielt werden, sind die maximale Druckfestigkeit, die Druck- und Druckdehnung, der Drucksehnen-Elastizitätsmodul, das Druck-Poisson-Verhältnis pro Sehnenmodul und die Übergangsdehnung.

PRÜFVORRICHTUNG
ASTM D3410-Tests erfordern eine S4690A IITRI-Kompressionsvorrichtung, die zwischen zwei Platten platziert wird – einer kugelförmigen Platte oben und einer starren Platte unten. Durch die Keilwirkung der Prüfvorrichtung wird die Druckkraft durch Scherung auf die Probe eingeleitet (anders als beispielsweise die Endbelastung in ASTM D695).


MATERIALPRÜFSYSTEM
Dieser Test wird am besten auf einem Hochleistungs-Universalprüfsystem zusammen mit einer AlignPRO-Vorrichtung durchgeführt. Obwohl für Verbundwerkstoffe in der Regel ein System mit einer Kapazität von 250 kN ausreicht, kann für Labore, die eine Vielzahl von Tests mit hoher Kraft durchführen, ein System mit höherer Kapazität bevorzugt werden.

TIPPS UND TRICKS ZUM TESTEN
Der Kompressionsmodul und insbesondere die maximale Druckspannung reagieren empfindlich auf schlechte Materialherstellungspraktiken, Schäden durch unsachgemäße Probenbearbeitung und mangelnde Kontrolle der Faserausrichtung.
Es hat sich gezeigt, dass die aus ASTM D3410 resultierenden Daten empfindlich auf die Ebenheit und Parallelität der Probenlaschen reagieren. Daher sollte darauf geachtet werden, dass die Anforderungen an die Probentoleranz eingehalten werden. Dies erfordert in der Regel ein Präzisionsschleifen der Laschenoberflächen nach dem Verbinden mit der Probe.
Die Oberflächenbeschaffenheit der Passfläche der Keilspannvorrichtung kann einen erheblichen Einfluss auf die Testergebnisse haben. Da diese Oberflächen einem Gleitkontakt unterliegen, müssen sie poliert, geschmiert und frei von Kerben sein.