Keramische Biegefestigkeitsprüfvorrichtung (ASTM C1161)

Modell Nr. WTF-CF (Edelstahl)

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Abb. 1: Keramische Biegefestigkeitsprüfvorrichtung, voll angelenkt.

Die Biegefestigkeitsprüfung für Keramik wird in erster Linie durch die ASTM-Norm C1161 (Referenz 1) geregelt. Diese ASTM-Norm legt bestimmte Probengrößen fest, die drei verschiedenen Stützweiten entsprechen, nämlich 20, 40 oder 80 mm, die als Konfigurationen A, B bzw. C bezeichnet werden. Für diese Konfigurationen werden 1,5, 3,0 bzw. 6,0 mm dicke Proben verwendet. Es ist entweder eine Drei- oder Vierpunktbelastung und entweder eine halb- oder vollgelenkte Prüfvorrichtung zulässig.Der Zweck des Gelenks ist es, eine eventuelle Verdrehung oder mangelnde Ebenheit des Prüfkörpers auszugleichen, da die Proben oft im gebrannten Zustand geprüft werden.

Die Konfiguration B mit voll angelenkter Vier-Punkt-Belastung, wie in Abb. 1 dargestellt, ist die mit Abstand am häufigsten verwendete Konfiguration. Es gibt wenig Grund, eine halb-gelenkige Belastung zu verwenden, da die Komplexität der Vorrichtung und damit die Kosten nicht viel geringer sind als bei einer voll-gelenkigen Belastung. Beispiele für halb-gelenkige Vorrichtungen sind in Abb. 2 dargestellt.

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Abb. 2: Halbgelenkige Drei-Punkt-Biegevorrichtung (links), halbgelenkige Vier-Punkt-Biegevorrichtung (rechts).

Es gibt auch andere ASTM-Normen für die Biegeprüfung von Keramik und deren Verbundwerkstoffen. Die ASTM C1341 (Referenz 2) beispielsweise befasst sich speziell mit keramischen Verbundwerkstoffen. Sie erlaubt eine Reihe von Probengrößen und Verhältnissen von Stützweite zu Probendicke. Es können sowohl Drei-Punkt- als auch Vier-Punkt-Belastungen verwendet werden.

ASTM C1211 (Referenz 3) ist eine Erweiterung der ASTM C1161 für Prüfungen bei erhöhten Temperaturen. ASTM C1421 (Verweis 4) ist eine Erweiterung für die Prüfung der Bruchzähigkeit. Die Prüfvorrichtungen sind jedoch die gleichen wie für die ASTM C1161. Wyoming Test Fixtures kann Prüfvorrichtungen für jede dieser Normen entwickeln und herstellen.

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Abb. 3: Miniaturversion des Keramik-Biegeprüfadapters

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Abb. 4: Miniaturversion des Vierpunkt-Biegeversuchs

Quellen für zusätzliche Informationen:

1) ASTM-Standard C1161-13 (2013), "Flexural Strength of Advanced Ceramics at Ambient Temperature" (Biegefestigkeit von Hochleistungskeramik bei Umgebungstemperatur), American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania (Erstausgabe 1990).

2) ASTM Standard C1341-13 (2013), "Flexural Properties of Continuous Fiber-Reinforced Advanced Ceramic Composites", American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania (Erstausgabe 1996).

3) ASTM-Standard C1211-13 (2013), "Flexural Strength of Advanced Ceramics at Elevated Temperatures" (Biegefestigkeit von Hochleistungskeramik bei erhöhten Temperaturen), American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania (erstmals 1990 als Aktualisierung des MIL-STD 1942 von 1983 veröffentlicht).

4) ASTM Standard C1421-10 (2010), "Determination of Fracture Toughness of Advanced Ceramics at Ambient Temperature" (Bestimmung der Bruchzähigkeit von Hochleistungskeramik bei Umgebungstemperatur), American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania (Erstausgabe 1999).