Definition in einem Satz
Die Schlagzähigkeit (Charpy / Izod) ist die Fähigkeit eines Materials, Energie zu absorbieren und einem Bruch unter plötzlicher Belastung zu widerstehen. Sie wird typischerweise mit standardisierten Charpy- oder Izod-Pendeltests gemessen.
Detaillierte Erklärung
Die Schlagzähigkeit gibt an, wie viel Energie ein Material bei einem schnellen, kräftigen Schlag absorbieren kann, bevor es bricht. Diese Eigenschaft ist entscheidend für Werkstoffe, die in Schutz-, Konstruktions- oder stark frequentierten Bereichen eingesetzt werden, da sie deren Zähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Beschädigungen widerspiegelt. Die beiden gängigsten Methoden zur Messung der Schlagzähigkeit sind der Charpy- und der Izod-Test. Beide verwenden ein Pendel, um auf eine gekerbte Probe zu schlagen und die beim Bruch absorbierte Energie zu messen.
Charpy-TestDie Probe wird waagerecht platziert, wobei die Kerbe vom Schlagkörper abgewandt ist. Das Pendel trifft auf die gegenüberliegende Seite der Kerbe. Dieses Verfahren findet breite Anwendung bei Metallen und Polymeren und ist in ISO 179 und ASTM D6110 standardisiert.
Izod-TestDie Probe wird vertikal eingespannt, wobei die Kerbe zum Schlagkörper zeigt. Das Pendel trifft auf die gekerbte Seite. Dieses Verfahren ist besonders bei Kunststoffen verbreitet und in ASTM D256 und ISO 180 standardisiert.
Die Ergebnisse werden typischerweise als Energie pro Dicken- oder Flächeneinheit angegeben (z. B. J/m, kJ/m², ft-lb/in). Faktoren wie Probendicke, Kerbgeometrie und Temperatur können die gemessene Schlagfestigkeit erheblich beeinflussen.ScienceDirect: Schlagfestigkeit]
Hauptkomponenten
PrüfverfahrenCharpy (horizontal, Kerbe vom Angreifer weg) vs. Izod (vertikal, Kerbe zum Angreifer gerichtet)
ProbenvorbereitungStandardisierte Abmessungen und Kerben sind für die Reproduzierbarkeit entscheidend.
Maßeinheiten: Aufgenommene Energie (Joule oder ft-lb) pro Dickeneinheit oder Fläche
EinflussfaktorenMaterialzusammensetzung, Dicke, Temperatur und Kerbempfindlichkeit
Anwendungsbeispiele aus der Praxis: Acrylprodukte (PMMA).
Acrylglas (PMMA) wird häufig für Schutzabdeckungen, Displayständer und Absperrungen verwendet, wo eine hohe Schlagfestigkeit unerlässlich ist, um ein Zersplittern zu verhindern. Standard-PMMA weist eine moderate Schlagfestigkeit auf (typischerweise 10–25 J/m, Kerbschlagzähigkeit nach Izod), die jedoch durch die Zugabe von Verstärkungen wie E-Glasfasern deutlich erhöht werden kann. So zeigen beispielsweise Untersuchungen, dass mit 7 % E-Glasfasern verstärktes PMMA Schlagfestigkeiten von über 5 kJ/m² (Charpy) erreichen kann und sich somit für anspruchsvolle Umgebungen wie öffentliche Räume und Verkaufsdisplays eignet.PMC: Alhotan et al., 2021]
TOYINDas Unternehmen verwendet hochschlagfeste Acrylmaterialien für Produkte wie Schutzhüllen und Verkaufsständer und gewährleistet so Langlebigkeit und Sicherheit in stark frequentierten oder öffentlichen Bereichen. Diese hohe Schlagfestigkeit führt direkt zu einer längeren Produktlebensdauer und einem geringeren Bruchrisiko.
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Verwandte Konzepte
ZugfestigkeitWiderstand gegen Auseinanderziehen; misst die maximale Spannung vor dem Bruch.
BiegefestigkeitWiderstandsfähigkeit gegen Biegekräfte; wichtig für strukturelle Anwendungen
Zähigkeit: Gesamtenergie, die vor dem Bruch absorbiert wurde (Fläche unter der Spannungs-Dehnungs-Kurve)
HärteWiderstandsfähigkeit gegen Oberflächeneindrücke oder Kratzer
SprödigkeitNeigung zum Bruch ohne wesentliche Verformung
Für eine detailliertere Betrachtung dieser Eigenschaften und ihrer Relevanz für das Produktdesign sieheScienceDirect: SchlagfestigkeitUndXometry: SchlagfestigkeitDie
Visuelle Anleitung: Charpy- vs. Izod-Test
Charpy: Horizontale Probe, Kerbe vom Schlagbolzen entfernt
IzodBeispiel eines vertikalen, nach innen gerichteten Schlagbolzens
Referenzen:
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