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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.

Modell Maximale Kraft (N) Maximale DMA-Frequenz (Hz) Temperaturbereich (°C)
DMA 3200 LSO 500N 100Hz -150 to 315°C
DMA 3200 FCO 500N 100Hz -150 to 600°C
3300 3000N 75Hz -150 to 350°C
3510 7500N 40Hz -150 to 350°C
3550 15000N 35Hz -150 to 350°C

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

Modell Maximale Kraft (N) Maximale DMA-Frequenz (Hz) Temperaturbereich (°C)
200N TestBench 200N 75Hz Ambient air or 37°C fluid
200N Planar Biaxial 200N 75Hz Ambient air or 37°C fluid
5500 200N 15Hz Ambient air or 37°C fluid

Prüfnormen

  • ISO 4664: Elastomere oder thermoplastische Elastomere – Bestimmung der dynamischen Eigenschaften
  • ISO 4666: Kautschuk, vulkanisiert – Bestimmung des Temperaturanstiegs und der Ermüdungsbeständigkeit mittels Flexometer
  • ISO 6721: Kunststoffe — Bestimmung dynamisch-mechanischer Eigenschaften
  • ASTM D623: Prüfung von Kautschuk; Prüfung der Wärmebildung und des Zermürbungswiderstandes im Dauerschwingversuch (Kompressions-Flexometer)
  • ASTM D4065: Kunststoffe; dynamisch-mechanische Eigenschaften von Kunststoffen: Bestimmung und Prüfbericht
  • ASTM D4473: Standard Test Method for Plastics: Dynamic Mechanical Properties: Cure Behavior (Prüfverfahren für Kunststoffe: dynamisch-mechanische Eigenschaften: Aushärtungsverhalten)
  • ASTM D5023: Standard Test Method for Plastics: Dynamic Mechanical Properties: In Flexure (Three-Point Bending) (Prüfverfahren für die Messung der dynamisch-mechanischen Eigenschaften von Kunststoffen mittels Biegung (Dreipunktbiegeversuch))
  • ASTM D5024: Prüfverfahren für die Messung dynamisch-mechanischer Eigenschaften von Kunststoffen mittels Stauchung
  • ASTM D5026: Standard Test Method for Plastics: Dynamic Mechanical Properties: In Tension (Prüfverfahren für die Messung der dynamisch-mechanischen Eigenschaften von Kunststoffen mittels Zug)
  • ASTM D5418: Standard Test Method for Plastics: Dynamic Mechanical Properties: In Flexure (Dual Cantilever Beam) (Prüfverfahren für die Messung der dynamisch-mechanischen Eigenschaften von Kunststoffen mittels Biegung (Doppelauslegerträger))
  • ASTM D5992: Standard Guide for Dynamic Testing of Vulcanized Rubber and Rubber-Like Materials Using Vibratory Methods (Prüfung von Kautschuk: Standardleitfaden für die Messung dynamischer Eigenschaften von vulkanisiertem Kautschuk und kautschukartigen Werkstoffe mit Schwingungsverfahren)
  • ASTM D7028: Standard Test Method for Glass Transition Temperature (DMA Tg) of Polymer Matrix Composites by Dynamic Mechanical Analysis (DMA) (Prüfverfahren für Glasübergangstemperatur (DMA Tg) von Polymermatrix-Verbundwerkstoffen durch dynamisch-mechanische Analyse (DMA))
  • ASTM E1640: Bestimmung der Glasumwandlungstemperaturen durch dynamisch-mechanische Analyse
  • DIN 53513: Prüfung von Kautschuk und Elastomeren; Bestimmung der visko-elastischen Eigenschaften von Elastomeren bei erzwungenen Schwingungen außerhalb der Resonanz
  • DIN 53533: Prüfung von Kautschuk und Elastomeren; Prüfung der Wärmebildung und des Zermürbungswiderstandes im Dauerschwingversuch (Flexometerprüfung)

ElectroForce Dynamisch-Mechanische Hochkraft-Analysatoren

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