Dynamische-mechanische Analyse
(DMA)
Bedeutung und Prüfung
Elastomere sind viskoelastische Materialien und vereinigen viskose und elastische Eigenschaften in sich. Die dynamisch-mechanischen Eigenschaften solcher Materialien werden u.a. durch die Art und Intensität der Belastung, die Frequenz der Belastung und die Einsatztemperatur beeinflusst.
In der dynamisch-mechanischen Analyse DMA, teilweise auch dynamisch-mechanisch thermische Analyse, DTMA genannt, werden diese dynamisch-mechanischen Eigenschaften unter verschiedenen Bedingungen qualitativ und quantitativ ermittelt.
Bedeutung für die Anwendungstechnik
Mit der DMA lassen sich zahlreiche Materialeigenschaften ermitteln. Die ermittelten komplexen Daten und Kennlinien sind u.a. wichtige Grundlage für FEA Berechnungen, die das dynamische Rückstellverhalten von elastomeren Bauteilen über einen gesamten Temperaturbereich und bei sich änderndem Druck abbilden. Dies ist insbesondere hilfreich, um die Anwendungsgrenzen einer Dichtung bei tiefen Temperaturen zu ermitteln.
Die Prüfung
Die Bestimmung dynamisch-mechanischer Eigenschaften von viskoelastischen Materialien werden in mehreren Normen definiert. Darunter finden sich die ISO 6721 und zahlreiche ASTM Normen, beispielsweise ASTM D 4065, ASTM D 4440 oder ASTM D 5279.
Was wird in der DMA gemessen?
In der Dynamisch-mechanischen Analyse ermitteln wir quantitativ und qualitativ und in Abhängigkeit der Temperatur
- das viskoealstische Verhalten und die Dämpfungseigenschaften (= tan Delta) bei unterschiedlichen, definierten Verformungen oder Frequenzen
- das Verlust- oder Speichermodul der Werkstoffe bei unterschiedlichen, definierten Verformungen oder Frequenzen
- und das Fließ- und Relaxationsverhalten der Elastomere.
Die Proben werden auf Zug, Druck oder Biegung belastet und dabei Kraft, Weg, Amplituden, Frequenzen, Dynamik oder Temperatur den Anforderungen entsprechend verändert. Die Messgrößen und Parameter der DMA sind äußerst vielfältig und variabel, weshalb diese Analyse sehr flexibel genutzt werden kann.
Die Toleranzbereiche sämtlicher Messgrößen sind sehr eng gesetzt. Der mögliche Temperaturbereich, in dem die Messungen durchgeführt werden können, liegt zwischen – 100 °C und 600 °C.
Beispiel-DMA eines Standard FKM-Werkstoffes
Der untersuchte Standard FKM hat einen TR10 Wert von -16 C.
Welche Anforderungen gibt es an die Proben?
Fast keine!
Für eine DMA sind keine genormten Probekörper notwendig. Wir können nahezu alle Elastomerproben messen, egal ob es sich um ein Fertigteil, eine Prüfplatte oder ein Schadensteil handelt. Nur für den Druck- oder Biegemodus braucht es planparallele Proben, die in der Regel aus Prüfplatten oder Fertigteilen hergestellt werden. Im Zugmodus nutzen wir übliche, jedoch leicht gekürzte, Zugprobekörper (Bsp. S3, S3A…).
Beispiel-DMA eines Tieftemperatur-FKM Werkstoffes
Der untersuchte Tieftemperatur FKM hat einen TR10 Wert von -30 °C.
Downloads
Weitere Informationen zur Dynamische-mechanische Analyse finden Sie in unseren Fachberichten:
Physikalische, analytische Prüfverfahren
In dem Bericht stellen die Autoren Bernd Sprenger, Dipl.-Ing. Bernhard Richter und Dipl.-Ing. (FH) Ulrich Blobner die drei wichtigsten Verfahren der physikalischen Analytik für Elastomere vor. Erklärt werden die Verfahren der Thermogravimetrischen Analyse (TGA), der Dynamischen Differenzkalorimetrie (DSC) und der Dynamisch-mechanischen Analyse (DMA).
