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Protokoll Zugversuch Kunststoff ABS .docx

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Faculty
Engineering Sciences
Discipline
Mechanical Engineering
Document category
Miscellaneous
University, School
Fachhochschule Hamburg Hamburg - FH
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2009
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Eigenschaften von ABS:

Beim zu prüfenden Kunststoff ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) handelt es sich um einen amorphen thermoplastischen Kunststoff. Die Gruppe der Thermoplaste zeichnen sich durch fadenförmige Makromoleküle ohne Vernetzung aus.

Die mechanischen Eigenschaftswerte charakterisieren ABS als steifen, harten und gleichzeitig schlagzähen Werkstoff. Diese Eigenschaften sorgen dafür, dass der Kunststoff bei hohen Zugkräften eine hohe Streckspannung aufweist.

Durchführung des Versuchs:

Der Zugversuch wird nach EN ISO 527-1:1996 durchgeführt und ermittelt neben anderen Zugeigenschaften die Streckdehnung εzS, welche ein Kennwert für die Festigkeit bei Kunststoffen ist.

Die Prüfmaschine muss die in ISO 5893 angegebenen Bedingungen erfüllen und die in der Norm aufgeführten Prüfgeschwindigkeiten einhalten. Die Zugproben müssen einen festgelegten Querschnitt von 50 mm² (Breite 5mm, Höhe 10 mm) besitzen. Es werden nur Flachproben benutzt, weil diese gegenüber Rundproben einfacher herzustellen sind.

Bei der Auswahl der Prüfgeschwindigkeiten ist die Materialeigenschaft entscheidend: Je spröder der Werkstoff, um so kleiner die Zuggeschwindigkeit. Bei diesem Versuch werden nur folgende drei Prüfgeschwindigkeiten verwendet: 2 mm/min; 10 mm/min; 50 mm/min.

 

Versuchsergebnis:

Prüfgeschwindigkeit

in mm/min

Maximale Prüfkraft Fm

in [N]

Streckdehnung εzS

in [MPa]

Bruchkraft FR in [N]

2

1568,0

31,4

1143,0

10

1675,0

33,5

1303,0

50

1811,0

36,2

1439,0

 

 

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Versuchsauswertung:

Wenn die Beanspruchungszeit, verglichen mit der Dauer der Umlagerungen der Molekülketten, schnell abläuft, verhalten sich die Kunststoffe spröde und starr. Haben die Umlagerungsmechanismen dagegen genügend Zeit zur Einstellung eines Gleichgewichtswertes für die Spannungen, reagieren die Kunststoffe zäh und weich, so dass bei ein- und derselben Anwendung bei verschiedenen Beanspruchungsgeschwindigkeiten sprödes oder zähes Verhalten vorliegen kann.

Anhand der ermittelten Prüfwerte kann festgestellt werden, dass bei einer Erhöhung der Prüfgeschwindigkeit der Werkstoff eher reißt, da sich die Molekülketten bei hohen Beschleunigungen nicht so schnell an die Ausdehnung anpassen können, der Werkstoff dadurch ein sprödes Verhalten aufweist und deshalb eher reißt als bei geringen Geschwindigkeiten.

Außerdem kann festgestellt werden, dass bei Erreichen der Streckgrenze die benötigte Kraft zur weiteren Dehnung deutlich absinkt.

Das kann dadurch erklärt werden, dass während des Streckvorgangs die Textur aller Molekülketten in eine Richtung ausgerichtet wird. Aus einem am Anfang des Streckvorgangs ungeordneten Haufen von „Fasern“ (analog zu den Makromolekülen) wird während des Streckvorgangs ein ausgerichteter Verbund von Makromolekül-Ketten.

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An diesem Punkt (repräsentiert durch die Dehngrenze εzS) wird dann die benötigte Kraft zur Weiterdehnung geringer.

Beim zu prüfenden Kunststoff ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) handelt es sich um einen amorphen thermoplastischen Kunststoff.

Die Gruppe der Thermoplaste zeichnen sich durch fadenförmige Makromoleküle ohne Vernetzung aus. Die mechanischen Eigenschaftswerte charakterisieren ABS als steifen, harten und gleichzeitig schlagzähen Werkstoff. Diese Eigenschaften sorgen dafür, dass der Kunststoff bei hohen Zugkräften eine hohe Streckspannung aufweist.

Der Verlauf der Spannungskurve beim Zugversuch von Kunststoffen bis zur Dehngrenze εzS ähnelt dem Verlauf des Anstiegs der Hooke’schen Geraden beim Zugversuch von Metallen bis zur oberen Streckgrenze ReH. Da aber die Hooke’sche Gerade nur den elastischen Bereich betrachtet, Kunststoffe sich aber während des Zugversuchs sowohl elastisch als auch plastisch verformen, hat die Hooke’sche Gerade bei Kunststoffen keine Bedeutung.


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