Kugelschlagprüfgerät Modell 304

Beschreibung

Oberflächenbeschichtungen sind in der Praxis häufig Schlag- und Stoßbelastungen ausgesetzt, die zur Verformung des Schichtträgers führen und damit Einfluss auf Haftung und Zusammenhalt der Beschichtung nehmen. Hier kommen Kugelschlagprüfgeräte zur Prüfung der Widerstandsfähigkeit, Verformbarkeit und Dehnbarkeit von Beschichtungen und Substraten sowie der Haftfestigkeit von Beschichtungen zum Einsatz. Mit der Kugelschlagprüfung steht ein Test zur Verfügung, mit dem diese Art der Probenbeanspruchung unter genormten Bedingungen simuliert werden kann. Dabei lässt man ein definiertes Gewicht, dessen probenseitiges Ende als Kugelkopf (bei ASTM und ISO-1) oder als Patrizenstößel (bei ISO-2) mit festgelegtem Durchmesser ausgebildet ist durch ein Führungsrohr frei auf die Probe fallen.

Allgemeine Beschreibung

Das Kugelschlagprüfgerät, Modell 304, besteht bei allen Varianten aus einer stabilen Grundplatte mit aufmontiertem Halterarm, in den das längs geschlitzte Fallrohr eingelassen und mit einer Querschraube geklemmt ist. Bei den ISO-Versionen wird diese Schraube mit einem Spannhebel angezogen, so dass das Prüfgerät schnell auf variierende Probendicken eingestellt werden kann. Der Hebel lässt sich auch gegen den Druck einer Feder ein wenig herausziehen; er ist dann entrastet und frei drehbar. Unter dem Fallrohr befindet sich – eingesetzt in die Grundplatte – die der jeweiligen Norm entsprechende Matrize. Diese ist leicht austauschbar, gleichzeitig aber doch so genau eingepasst, dass die Achsen von Führungsrohr und Matrize exakt übereinstimmen. Das untere Ende des Fallgewichts ist mit einem auswechselbaren, der verwendeten Matrize zugeordneten Kugelstößel bzw. Patrizenstößel ausgestattet, und hat einen seitlichen Zapfen zur Führung im Längsschlitz des Fallrohres sowie zum Anheben auf die gewünschte Fallhöhe. Bei den Varianten nach ISO kann die Masse des Fallkörpers durch ein aufschraubbares Zusatzgewicht verdoppelt werden (hier ist Gesamtgewicht bis 4 kg möglich). Am Fallrohr ist entlang des Schlitzes eine in cm (ISO) oder inch pounds (ASTM) aufgeteilte Skala angebracht.

Ausführung und Funktion

Entsprechend der Norm ist das Modell 304 ISO-1 für die direkte Schlagprüfung mit einer speziellen Probenandruckvorrichtung sowie einer Schlagtiefenbegrenzung ausgestattet. Ein über dem Fallrohr verschiebbarer Ring, der im Schlitz geführt ist und mit einer Rändelschraube festgeklemmt werden kann, dient als Anschlag für den seitlichen Zapfen des Fallgewichts. Damit ist eine definierte Vorgabe der Fallenergie gewährleistet, was bei Prüfungen mit festgelegter Fallhöhe eine erhebliche Arbeitserleichterung bedeutet.

Durchführung der Kugelschlagprüfung

Nachdem die Proben so vorbereitet wurden, wie dies in den einzelnen Normen vorgeschrieben ist (Oberflächenbehandlung des Schichtträgers, Applikation des Schichtstoffes, Aushärtung, Lagerung, Schichtdickenmessung, evtl. Gitterschnitt etc.), sind zwei grundsätzliche Entscheidungen zu treffen:

Man kann den Kugelschlag in Richtung auf die Lackschicht ausführen und erhält eine Einbeulung ("intrusion") oder auch von der Gegenseite her, um eine Ausbeulung ("extrusion") zu erzeugen. Die in der Tabelle zitierten Normen überlassen es dem Anwender, die Art der Kugelbeanspruchung selbst festzulegen bzw. zu verabreden.

Es gibt einmal die Möglichkeit, die Fallenergie auf einen verabredeten, festen Wert einzustellen. Der Impact-Test liefert dann eine Ja/Nein-Aussage über den Widerstand der Beschichtung gegen Rissbildung bei schneller Umformung ("go/no-go Test" oder "pass/fail"-Test). Diese Methode erbringt zwar nur qualitative Ergebnisse, garantiert aber einen schnellen Probendurchlauf bei Serienuntersuchungen.

Quantitative Resultate hingegen enthält man mit der wiederholten Kugelschlagprüfung zur Bestimmung der minimalen Schädigungsenergie. Hierbei wird die Fallhöhe und damit die Impact-Energie so lange variiert, bis man an der Beschichtung Rissbildung und/oder Ablösung feststellt. Der Energiewert, der zu einer derartigen Schädigung geführt hat, ist durch Wiederholungsprüfungen, auch an anderen Probeplatten, definitiv zu bestätigen. Bei abweichenden Ergebnissen wird eine Mittelwertbildung empfohlen. Grundsätzlich – das gilt auch für den go/no-go Test – sollten die Prüfstellen auf der Probe einen ausreichenden Abstand vom Rand (mind. 35 mm) so wie auch voneinander (mind. 70 mm, Mitte zu Mitte) aufweisen.

Lieferumfang

• Kugelschlagprüfgerät, Modell 304 ISO-1
  • Basis- und Seitenplatte mit Aufbau und Fallrohr
  • ISO-1-Fallgewicht inkl. Kugelkopf (Ø 20 mm/0,79') – 1 kg
  • Aufschraubgewicht 1 kg (Zusatzgewicht)
  • ISO-1-Matrize (Ø 27 mm/1,1')
  • Zusatzausleger mit montierter Probenklemmvorrichtung
  • Schlagtiefenbegrenzung