Laserextensometer

Ansprechpartner:
Methode: Reinhold Damko
Dienstleistung: Dipl.-Ing. Joachim Amberg

• Dehnungsmesseinrichtung an Zugprüfmaschine Zwick Z020 TH2A
• Berührungslos bis zu einer Temperatur von 250°C
• Auflösungsgrenze 0,2µm
• Bestimmung von Längs- und Querdehnung
• Auswertung der Querkontraktionszahl für bis zu 5 Bereiche
• Integriert in die Softwareumgebung Zwick TestXpert 11 der Prüfmaschine
• Probenpräparation durch Beschichten mit einer Kontrastmaske
• Eine spezielle Beschichtung erlaubt auch das Markieren von PP

Für die Messung temperaturabhängiger mechanischer Materialkennwerte steht eine moderne Zugprüfmaschine (Zwick Z020/TH2A) mit temperierbarer Kammer zur Verfügung. Die Prüfmaschine wurde zur berührungslosen Messung der Längs- und Querdehnung mit einem Laserextensometer vom Typ Kreuzscanner K50 der Firma Fiedler Optoelektronik GmbH ausgerüstet. In Abbildung 1 ist der Aufbau des Zugprüfstands mit optischer Dehnungsmessung dargestellt.

Das Funktionsprinzip der laseroptischen Dehnungsmessung ist der Abbildung 2 zu entnehmen. Während des Zugversuchs scannt das Laserextensometer den mit einer kontrastreichen Markierung versehenen Messbereich des Probekörpers mit einem sichtbaren Laserstrahl ab. Dazu wird je ein Laserstrahl zur Erfassung der Längs- und Querdehnung auf eine rotierende planparallele Platte gerichtet. Beim Ein- und Austritt wird der Strahl an zwei gegenüberliegenden Flächen der Platte gebrochen, wodurch sich jeweils gleiche Brechungswinkel ergeben. Durch Rotation der Platte wird der Laserstrahl parallel zu sich selbst abgelenkt und überläuft die Probe. Die Intensität des an der Probe reflektierten Lichts wird in einem Empfänger gemessen. Überstreicht der Laser den Kantenübergang einer Markierung, ändert sich die Intensität des reflektierten Lichts. Durch eine Triggerfunktion wird die Laufzeit des Lichtstrahls über die Markierung erfasst. Da die Drehgeschwindigkeit des Ablenkelements bekannt ist, kann aus den gemessenen Zeitinformationen die Länge bzw. Breite der Markierung berechnet werden. Die aktuellen Werte werden von der Systemsoftware über eine serielle Schnittstelle an die Software der Prüfmaschine übergeben.

Die Abbildungen 3 und 4 zeigen gemessene Elastizitätsmoduln und Querkontraktionszahlen, die unter Einsatz der laseroptischen Dehnungsmessung an Zugproben aus verschiedenen PBT-Typen ermittelt wurden.