Biegeversuch

Der Biegeversuch ist ein zerstörendes Werkstoffprüfverfahren und wird hauptsächlich an Metall-, Kunststoff- und Keramikwerkstoffen angewendet. Es gibt verschiedene Arten des Biegeversuchs. Ihr Ablauf ist ähnlich und sie unterscheiden sich nur durch die Prüfvorrichtung (Auflage). Bei der Biegeprüfung wird die Probe mit (quasi-)statischem Druck belastet. Anhand des Spannungs-Dehnungs-Diagramm werden die einzelnen Kennwerte bestimmt.

Wie läuft die Biegeprüfung ab?

Der Prüfkörper wird auf einer Vorrichtung durch einen Druckstempel an einer Universalprüfmaschine belastet, bis die Vorkraft erreicht ist. Die Probe wird dann so lange mit einer Kraft belastet, bis sie zerbricht. Die dazu erforderliche Kraft wird als Bruchkraft bezeichnet. Die Prüfergebnisse ähneln denen des Zugversuchs. Die Formeln unterscheiden sich jedoch je nach Aufbau und Art des Biegeversuchs.

Welche Arten von Biegeversuchen gibt es?

2-Punkt-Biegeversuch

Beim 2-Punkt-Biegeversuch wird der Probekörpfer einseitig eingespannt und an der freien Seite mit einem Prüfstempel belastet. Für eine Flachprobe wird der Biegemodul nach der folgenden Formel berechnet:

$E={\frac {4l_{\rm {v}}^{3}(X_{\rm {H}}-X_{\rm {L}})}{D_{\rm {L}}ba^{3}}}$

E: Biegemodul in kN/mm²
l_v: Stützweite in mm
X_H: Ende der Biegemodulermittlung in kN
X_L: Beginn der Biegemodulermittlung in kN
D_L: Durchbiegung in mm zwischen X_H und X_L
b: Probenbreite in mm
a: Probendicke in mm

3-Punkt-Biegeversuch

Beim 3-Punkt-Biegeversuch wird die Prüfprobe auf zwei Auflagen positioniert und in der Mitte mit einem Prüfstempel belastet. Diese Form des Biegeversuchs ist wahrscheinlich die am häufigsten verwendete. Für eine Flachprobe wird der Biegemodul nach der folgenden Formel berechnet: $E={\frac {l_{\rm {v}}^{3}(X_{\rm {H}}-X_{\rm {L}})}{4D_{\rm {L}}ba^{3}}}$

4-Punkt-Biegeversuch

Beim 4-Punkt-Biegeversuch wird die Probe auf zwei Auflagen gelegt. In der Mitte wird sie mit einem Prüfstempel belastet, der zwei Druckpunkte hat. Für eine Flachprobe wird der Biegemodul nach der folgenden Formel berechnet: $E={\frac {l_{\rm {A}}^{2}(2l_{\rm {A}}+3l_{\rm {B}})(X_{\rm {H}}-X_{\rm {L}})}{D_{\rm {L}}ba^{3}}}$

l_A: Spannlänge in mm
l_B: Länge des Bezugsbalkens in mm
D_L: Abstand zwischen Bezugsbalken und Balken (mittig zwischen den Druckpunkten) in mm.

Welche Normen sind bei der Biegeprüfung zu beachten? (Auswahl)

ISO 178, ASTM D790: Biegeversuche an Kunststoffen
ASTM D1037, EN 311, EN 320, EN 319, DIN 52186: Biegeversuche an Baustoffen/Holz
ISO 14125, ASTM D7264, EN 2562, EN 2746: Biegeversuche an Composites
ISO 7438, ISO 8491: Biegeversuche an Metallen
ISO 2493-1, ISO 5628, DIN 53121, DIN 54608: Biegeversuche an Papier und Pappe

Universalprüfmaschinen zur Durchführung des Biegeprüfung

Die verschiedenen Modelle der Zugprüfmaschinen Serie inspekt von Hegewald & Peschke — Modelle der Biegeprüfmaschinen der inspekt Serie

Eine Universalprüfmaschine von Hegewald & Peschke kann dank spezieller Biegevorrichtungen auch als Biegeprüfmaschine eingesetzt werden. Mit ihr lassen sich 2-Punkt-, 3-Punkt- und 4-Punkt-Biegeversuche normgerecht durchführen, zum Beispiel nach DIN EN ISO 178 für Kunststoffe oder DIN EN ISO 14125 für Faserverbundwerkstoffe. Während der Begriff Universalprüfmaschine den vielseitigen Einsatz für Zug-, Druck- und Biegeprüfungen beschreibt, wird im praktischen Einsatz oft auch von einer Biegeprüfmaschine gesprochen, wenn der Schwerpunkt auf Biegeversuchen liegt.