Mechanische Ermüdung und DMA

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Die dynamisch-mechanische Analyse (DMA) misst die mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen in Abhängigkeit von Zeit, Temperatur und Frequenz. Instrumente für die DMA und insbesondere die Hochkraft-DMA quantifizieren neben den viskoelastischen Werkstoffeigenschaften auch die Eigenschaften von Fertigteilen oder -produkten, wodurch der wichtige Einfluss der Verarbeitung auf die Qualität des Endprodukts dargestellt wird. Die DMA wird üblicherweise zur Messung von Glasübergangstemperaturen und sekundären Übergängen, verarbeitungsbedingter Ausrichtung, Kältekristallisation, Aushärtungsoptimierung, Fülleffekten bei Verbundwerkstoffen usw. eingesetzt. Sie liefert ein exaktes Maß für den Werkstoffmodul und die Steifigkeit des Produkts, aber auch für weitere wesentliche Werkstoffeigenschaften, wie Dämpfung, Kriechen und Spannungsrelaxation. Bei der Hochkraft-DMA werden die leistungsstarken DMA-Verfahren durch höhere Kräfte, größere Öfen und größere Probenhalterungen ergänzt, um die viskoelastische Charakterisierung von Proben, die nicht miniaturisiert werden dürfen, sowie die Messung von Einzelteilen, Baugruppen oder Komplettprodukten zu ermöglichen.

Ein dynamisch-mechanischer Analysator ist ein mechanisches Instrument, das spezifische Verschiebungen oder Kräfte auf eine Probe ausübt und das Verhältnis von ausgeübter Kraft zur Verschiebung sehr genau quantifiziert. DMA-Messungen beschränken sich nicht auf die einfache Quantifizierung durch Division einer Kraft durch den Umfang der Verschiebung, sondern berechnen hochpräzise die Phasenbeziehung zwischen den Signalen. Dadurch kann ein DMA-Instrument die elastischen (federartigen) mit den viskösen (fluidartigen) Bestandteilen der Probenreaktion vergleichen, was für eine verlässliche und vollständige Charakterisierung der viskoelastischen Eigenschaften, wie Speichermodul, Verlustmodul und Tan Delta, entscheidend ist. Diese viskoelastischen Eigenschaften werden fast immer über eine große Temperaturbandbreite unter Verwendung von Ofen- und Kühlzubehörteilen untersucht, wodurch sich umfangreiche Erkenntnisse zu den Beziehungen zwischen Strukturen und Eigenschaften und zur Frage der Leistungsfähigkeit von Werkstoffen bei verschiedenen Einsatztemperaturen gewinnen lassen. Einige fortgeschrittene Verfahren umfassen TTS (Time-Temperature Superposition, Zeit-Temperatur-Superposition), Aushärtungsstudien, Kriecherholung und Spannungs-Relaxations-Analyse.

Die Geräte der Hochkraft-DMA-Baureihe von TA Instruments ermöglichen Kraftübertragungen zwischen 500 N und 15.000 N. Sie bauen auf der Reputation von TA und seiner Erfahrung in der dynamisch-mechanischen Analyse auf und werden häufig parallel zu den Niederkraftinstrumenten DMA 850 oder RSA-G2 eingesetzt. Mithilfe der extrem leistungsstarken und dynamischen ElectroForce-Linearmotoren setzen sie eine anspruchsvolle DMA-Schwingungssteuerung um und bieten außerdem Funktionen für höchstzuverlässige Dauerprüfungen. Durch diese Hochkraft-DMA-Instrumente werden die durch die DMA gewonnenen Erkenntnisse auf höhere Kräfte und Probengrößen ausgedehnt. Auf diese Weise werden wertvolle Kenntnisse in Fällen, in denen Werkstoffe nicht miniaturisiert werden können, sowie zu größeren Komponenten oder Produkten gewonnen. Es steht ein umfangreiches Spektrum unterschiedlicher Instrumentenkapazitäten und Möglichkeiten zur Umgebungssteuerung zur Verfügung, sodass Anforderungen praktisch aller denkbaren Anwendungen optimal erfüllt werden können.

Die folgenden ElectroForce-Instrumente können für die dynamisch-mechanische Analyse, einschließlich Temperaturanalyse, konfiguriert werden.

Die folgenden ElectroForce-Instrumente können für eine dynamisch-mechanische Analyse bei Umgebungstemperatur oder 37 °C konfiguriert werden.