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Langzeitverhalten von spritzgegossenem Standard-Polystyrol - Fließzonenbildung (Crazing)

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Zunächst der Versuchsaufbau. Vorn links die Filmkamera. Im Hintergrund die horizontal angeordnete Zeitstand-Zugvorrichtung. Sie ist speziell für kinematographische Belange ausgelegt. Dahinter schließlich die Beleuchtungsquelle mit Polarisationsfilter. In die Klemmbacken der Zugvorrichtung werden die auf der Rückseite mattierten Schulterstäbe aus glasklarem Polystyrol eingespannt. Sie sind 3 mm dick und im Bereich der Meßlänge 10 mm breit. Im Material vorhandene ortsvariable molekulare Orientierungen, die durch den Spritzgießprozeß entstanden sind, haben doppelbrechende Eigenschaften und sind bei polarisiertem Licht und im unbelasteten Zustand an den parabelförmigen Isochromaten deutlich zu erkennen. Bei Belastung überlagern sich zusätzlich spannungs- und deformationsbedingte Effekte. Die zeitabhängige Materialverformung wird mit Hilfe eines über der Probe angeordneten induktiven Wegaufnehmers und eines Schreibers registriert.
Sowohl die Gleichmaßdehnung als auch inhomogene Deformationsmechanismen wie Fließzonen und Einschnürungen werden gleichzeitig kinematographisch
bis zum Bruch dokumentiert. Belastungsbeginn. Gleichmaßdehnung. Fließzonenbildung und Bruch. Fließzonenbildung und Brucheinleitung sollen zunächst an einer Probe gezeigt werden, die mit 47 N/mm^2 belastet wird und im
nichtpolarisierten Licht zeitgerafft mit 60 B/h beobachtet wird.
Die Fließzonen laufen nicht ganz bis zu den Stabrändern. Dies ist bedingt durch starke molekulare Orientierungen und Druckeigenspannungen in der Spritzhaut. Die Spritztemperatur der Probe betrug 180 Grad Celsius. Schließlich ein Sprödbruch
mit geringen plastischen Verformungsanteilen. Alle folgenden Versuche werden in polarisiertem Licht beobachtet, wobei die Spritztemperatur variiert wird;
wir beginnen mit 180 Grad Celsius; die Belastungsart wird jeweils zweifach variiert. Zum einen nämlich wird mit einer geringfügigen Lastüberhöhung begonnen, so daß, wie hier erkennbar, bereits Fließzonen vorhanden sind. Man erkennt, daß die äußerst niedrige Spritztemperatur von 180 Grad Celsius extreme Orientierungsinhomogenitäten über Querschnitt und Längsachse zur Folge hat. Die Belastung wird dann schnell aufgebracht.
Die hohe Isochromatendichte im Bereich der Spritzhaut belegt, daß hier während des Spritzgießprozesses besonders starke molekulare Orientierungen erzeugt wurden. Ohne jede Vorankündigung wird die Probe bei der rechten Fließzone spröde brechen.
Nun die andere Belastungsart. Bringt man dieselbe Belastung schonend auf,
so bleiben die Proben zunächst fließzonenfrei. In diesem Falle kündigt sich der Bruch häufig schon vorzeitig an. Bereits geringste plastische Verformungen in der näheren Umgebung einer Fließzone lassen diese - wie hier im linken Bilddrittel - zu einer Art Isochromatenquelle werden. Ursache hierfür sind molekulare Orientierungen, die bei der lokalen Deformation erzeugt werden.
Wiederholen wir die brucheinleitenden inhomogenen Deformationserscheinungen mit zusätzlicher tricktechnischer Zeitdehnung. Fließzone im linken Bilddrittel. Beginn der plastischen Deformation in Fließzonenumgebung ca. 10 Minuten vor dem Bruch. Laterales Wachstum der Fließzone und nachfolgender Bruch.
Das Bruchbild zeigt stärkere plastische Verformungsanteile. Bei einer Spritztemperatur von
200 Grad Celsius homogenere molekulare Orientierungen. Die Fließzone rechts von der Bildmitte leitet den Bruch mit geringfügiger plastischer Deformation ein.
Rückstellung der reversiblen Dehnungsanteile.
Erst bei tricktechnischer Zeitdehnung ist die brucheinleitende Deformationsphase in Einzelschritten wahrnehmbar.
Bringt man dagegen die Last langsam auf,
so ist die Deformation zunächst homogen. Bis sich schließlich Fließzonen bilden und eine brucheinleitende Verformung.
In der Wiederholung verdeutlicht die größere Zeitdehnung, wie fließzonenbenachbarte plastische Deformation und laterales Fließzonenwachstum ablaufen.
Das Bruchbild zeigt geringfügige plastische Verformungsanteile. Geringere molekulare Orientierungen und homogenere Verteilung
bei einer Spritztemperatur von 220 Grad Celsius. Zunächst in den fließzonenfreien Probenbereichen Gleichmaßdehnung. Spröder Bruch rechts.
Homogene Deformation nach langsamer Lastaufbringung.
Fließzonenbildung. Die Spritzhaut bleibt bei den nicht bruchbeteiligten Fließzonen unversehrt.
Zeitgedehnte Teilwiederholung der brucheinleitenden Deformationsprozesse. Plastische Deformation in Fließzonenumgebung. Laterales Fließzonenwachstum mit nachfolgendem Bruch.
Die hohe Spritztemperatur von 240 Grad Celsius
hat nur geringe molekulare Orientierungen zur Folge. Da die Lastüberhöhung in diesem Fall etwas schwächer gewählt wurde, kündigt sich der Bruch äußerst kurzfristig an.
Dasselbe zeitgedehnt.
Bruchbild ohne plastische Verformungsanteile. Erhöhte Anzahl von Fließzonen bei geringfügig gesteigerter Belastung. Der Bruch wird an der linken Fließzone erfolgen, die als erste und am stärksten durch plastische Deformation gekennzeichnet ist.
Langsamer Abbau der reversiblen Dehnungsanteile.
Bei Zeitdehnung wird deutlich, daß wiederum plastische Deformation und laterales Fließzonenwachstum kombiniert auftreten. Daneben ist eine Verdickung der bruchbeteiligten Fließzone erkennbar.
Bei bestimmten Belastungsverhältnissen wird die Fließzonenbildung
im gleichen Material vollständig unterdrückt. Nach einer langen Phase der Gleichmaßdehnung erfolgt stattdessen eine inhomogene Deformation in Form einer Einschnürung. Über das Phänomen der Einschnürung berichtet IWF-Film B 1614.
Langzeitverhalten
Gossen
Flugzeugtechnik
Polystyrol
Computeranimation
Filmkamera
Gleichmassdehnung
Material
Einschnürung
Computeranimation
Gleichmassdehnung
Bruch
Computeranimation
Orientierung <Architektur>
Proof <Graphische Technik>
Sprödbruch
Computeranimation
Orientierung <Architektur>
Flugzeugtechnik
Proof <Graphische Technik>
Zugspannung
Bruch
Deformation
Plastische Deformation
Computeranimation
Bruch
Plastische Deformation
Orientierung <Architektur>
Bruch
Proof <Graphische Technik>
Zugspannung
Plastische Deformation
Computeranimation
Computeranimation
Last
Deformation
Computeranimation
Plastische Deformation
Orientierung <Architektur>
Gleichmassdehnung
Bruch
Proof <Graphische Technik>
Zugspannung
Computeranimation
Deformation
Computeranimation
Bruch
Plastische Deformation
Computeranimation
Proof <Graphische Technik>
Zugspannung
Computeranimation
Orientierung <Architektur>
Bruch
Bruch
Plastische Deformation
Computeranimation
Plastische Deformation
Abbau
Computeranimation
Gleichmassdehnung
Material
Deformation
Zugspannung
Einschnürung
Computeranimation
Baustoff
Massivbau
Institut für den Wissenschaftlichen Film
Brandschutz
Computeranimation

Metadaten

Formale Metadaten

Titel Langzeitverhalten von spritzgegossenem Standard-Polystyrol - Fließzonenbildung (Crazing)
Alternativer Titel Long-term Behaviour of Injection Moulded Standard Polystyrene - Crazing
Autor Großkurth, Klaus Peter
Lizenz CC-Namensnennung - keine kommerzielle Nutzung - keine Bearbeitung 3.0 Deutschland:
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DOI 10.3203/IWF/B-1613
IWF-Signatur B 1613
Herausgeber IWF (Göttingen)
Erscheinungsjahr 1986
Sprache Deutsch
Produzent IWF
Produktionsjahr 1985

Technische Metadaten

IWF-Filmdaten Film, 16 mm, LT, 149 m ; F, 14 min

Inhaltliche Metadaten

Fachgebiet Technik
Abstract Polystyrol-Schulterstäbe (DIN 53455 Nr. 3) werden unter Zugbelastung (46 h bis 177 h) in polarisiertem Licht und in Zeitraffung beobachtet, und zwar in Abhängigkeit von ihrer Spritztemperatur (180 bis 240°C). Durch bestimmte Belastungsverhältnisse erscheinen Gleichmaßdehnung und inhomogene Deformation in Form einer Fließzone (siehe Film B 1614 über Einschnürungen).
Polystyrene shouldered rods (DIN 53455 No. 3) are observed under tensile strain (46 to 177 h) in polarised light and with time-lapse photography as a function of its injection temperature (180 to 240° C). As a result of specific loading conditions, elongation without necking and inhomogeneous deformation in the form of a craze (flow zone) (see Film B 1614 on necking) occur.
Schlagwörter Fließzonenbildung / Polystyrol
Polystyrol / Fließzonenbildung
polystyrene / crazing
crazing / polystyrene

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