Split-Disk-Zugversuchsvorrichtung (ASTM D2290)

Modell Nr. WTF-SD (Edelstahl)

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Abb. 1: Ursprüngliches Typ A-Gerät (jetzt abgekündigt) links und aktuelles Typ A-, B- und C-Gerät rechts.

Die ASTM-Norm D2290 (Referenz 1) enthielt ursprünglich drei Verfahren zur Prüfung von Ringproben. Für die ursprünglichen Verfahren B und C, d. h. für extrudierte und geformte Proben aus unverstärktem Kunststoff bzw. für extrudierte Kunststoffrohre mit größerem Durchmesser, wurden Vorrichtungen des in Abb. 1 rechts dargestellten Typs verwendet.

Die ursprüngliche Vorrichtung für die Prüfung von Proben des Verfahrens A, d.h. parallel faserverstärkte Ringproben, die links in Abb. 1 dargestellt ist, wurde im Jahr 2000 aus der Norm gestrichen, nachdem die Verantwortung für die Pflege der Norm vom Komitee D-30 Composites auf das Komitee F-17 Plastic Piping übertragen wurde.

Diese nun gestrichene Original-Prozedur-A-Vorrichtung ist zwar keine ASTM-Norm mehr, wird aber immer noch für die Prüfung von fadengewickelten Verbundwerkstoffringen verwendet. Die Vorrichtung ist bei Wyoming Test Fixtures, Inc. erhältlich.

Obwohl diese ursprüngliche Prozedur A-Prüfmethode von 1964 bis 2000 eine ASTM-Norm war, hat sich ihre Beliebtheit im Laufe der Jahre verändert. Ein Kritikpunkt ist, dass in der Ringprobe am Spalt eine gewisse Biegung induziert wird. Dies spiegelt sich sogar im Titel der Norm wider, "Apparent Hoop Tensile Strength ...". Dieser potenzielle Fehler wird in den Referenzen 2 und 3 ausführlich analysiert und diskutiert. Auch die Reibung zwischen der Spannvorrichtung für die geteilte Scheibe und der Ringprobe stellt ein Problem dar. Diese Effekte werden in den Referenzen 3 und 4 diskutiert. Im Allgemeinen wird diese Prüfmethode immer noch als akzeptable Prüfung für unidirektionale (ringgewickelte) Verbundwerkstoffringe angesehen.

Diese ehemaligen Proben des Verfahrens A sind ringgewickelte Ringe mit kontrolliertem Durchmesser, Breite und Dicke, d.h. Innendurchmesser von 5,750 Zoll, Breite von 0,250 Zoll und Dicke von 0,060 Zoll, die in die Standardprüfvorrichtung passen.

Die überarbeitete Norm ASTM D2290 bezeichnet weiterhin die Verfahren A, B und C. Verfahren A wird nun für die Prüfung von Rohren aus verstärktem wärmehärtendem Harz verwendet, Verfahren B für thermoplastische Rohre jeder Größe und Verfahren C für thermoplastische Rohre mit einem Nenndurchmesser von 4,5 Zoll und mehr.

Alle diese überarbeiteten Verfahren verwenden die gleiche allgemeine Spannzeugkonfiguration (die Konfiguration auf der rechten Seite von Abb. 1 und in Abb. 2 unten), wobei die Größe des Spannzeugs entsprechend der jeweiligen Probengröße variiert. Innerhalb bestimmter Grenzen können Proben unterschiedlicher Größe mit denselben Haltern geprüft werden, indem austauschbare Paare von geteilten Scheiben verwendet werden.

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Abb. 2: Die derzeitige Konfiguration der Prüfvorrichtung, die in der ASTM D2290 verwendet wird.

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Abb. 3: Teilweise demontierte Split-Disk-Zugversuchsvorrichtung.

Diese verschiedenen Probenkonfigurationen und Prüfverfahren sind in der Version 2012 von ASTM D2290 (Referenz 1) vollständig definiert. Einzelheiten zu der inzwischen veralteten Vorrichtung und Probe für die Prüfung von fadengewickelten Ringen sind in der ASTM D2290 von 1992 und früheren Versionen zu finden.

In der Version 2012 der ASTM D2290 wurde ein Verfahren D für die Prüfung von Polyethylenrohren mit einem Nenndurchmesser von 14" und mehr und vorzugsweise mit einer Wandstärke von 1" und mehr hinzugefügt. Anstatt einen kompletten Ring zu prüfen, werden zwei 4" lange Segmente des Rings zusammen in einer speziellen Vorrichtung geprüft, die in ASTM D2290-12 vollständig definiert ist.

Quelle für zusätzliche Informationen:

1) ASTM Standard D2290-12, "Apparent Tensile Strength of Ring or Tubular Plastics and Reinforced Plastics by Split Disk Method", American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania (erstmals 1964 veröffentlicht).

2) C.E. Knight, Jr., "Failure Analysis of the Split-D Test Method", Composite Materials: Testing and Design (4th Conference), ASTM STP 617, American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania, 1977, S. 201-214.

3) S.H. Yoon, W.M. Cho, and C.G. Kim, "Measurement of Modulus in Filament Wound Ring Specimen Using Split Disk Test," Experimentelle Mechanik, Januar/Februar 1997, S. 25-28.

4) I.A. Jones, V. Middleton und M.J. Owen, "Roller-Assisted Variant of the Split Disc Test for Filament-Wound Composites," Verbundwerkstoffe, Teil A, Vol. 27A, 1996, S. 287-294.