Definition
Der Scherversuch (englisch: Shear Test) ist ein mechanisches Prüfverfahren zur Bestimmung der Scherfestigkeit und des Schermoduls von Werkstoffen. Die Probe wird dabei so beansprucht, dass zwei benachbarte Querschnitte parallel zueinander verschoben werden.
Kernaussage: Der Scherversuch simuliert Beanspruchungen, wie sie bei Klebeverbindungen, Niet- und Bolzenverbindungen sowie bei der Zerspanung auftreten.
Normen und Standards
| Norm | Anwendungsbereich |
|---|---|
| DIN EN ISO 14130 | Faserverbunde - Interlaminare Scherfestigkeit (Kurzbiegeversuch) |
| DIN EN ISO 4587 | Klebstoffe - Zugscherversuch an Überlappungsklebungen |
| DIN 53294 | Schaumkunststoffe - Scherfestigkeit |
| ASTM D732 | Scherfestigkeit von Kunststoffen durch Stanzwerkzeug |
| DIN EN 1465 | Klebstoffe - Zugscherprüfung von Überlappungsklebungen |
Prüfverfahren
Stanzscherversuch (Punch Shear)
- Prinzip: Kreisförmiger Stempel stanzt durch flache Probe
- Berechnung: τ = F / (π × d × t)
- Anwendung: Schnelle Vergleichsprüfung, Qualitätskontrolle
Zugscherversuch (Lap Shear)
- Prinzip: Zwei überlappend verklebte Proben werden auf Zug belastet
- Berechnung: τ = F / A mit A = Überlappungsfläche
- Anwendung: Prüfung von Klebstoffen und Klebeverbindungen
Kurzbiegeversuch (Short Beam Shear)
- Prinzip: Dreipunktbiegung mit kurzem Auflagerabstand
- Berechnung: τ = 0,75 × F / (b × h)
- Anwendung: Interlaminare Scherfestigkeit von Faserverbunden
Scherspannung: τ = F / A
Schermodul: G = τ / γ (γ = Scherwinkel)
Schermodul: G = τ / γ (γ = Scherwinkel)
Typische Kennwerte
| Werkstoff | Scherfestigkeit [MPa] | Prüfmethode |
|---|---|---|
| PE-HD | 20-30 | Stanzscherversuch |
| PP | 30-45 | Stanzscherversuch |
| POM | 50-65 | Stanzscherversuch |
| Epoxid-Klebstoff | 15-40 | Zugscherversuch |
| GFK-Laminat | 30-50 | Kurzbiegeversuch |
| CFK-Laminat | 50-80 | Kurzbiegeversuch |
Einflussfaktoren
- Probengeometrie: Überlappungslänge, Dicke, Kanteneffekte
- Prüfgeschwindigkeit: Höhere Geschwindigkeit ergibt oft höhere Festigkeit
- Temperatur: Starker Einfluss bei Thermoplasten und Klebstoffen
- Oberflächenvorbereitung: Kritisch für Klebeverbindungen
Anwendungsbereiche
- Klebetechnik: Qualifizierung von Klebstoffen und Klebeprozessen
- Faserverbunde: Charakterisierung der Matrix-Faser-Haftung
- Verbindungstechnik: Auslegung von Bolzen- und Nietverbindungen
- Schaumkerne: Sandwichstrukturen im Leichtbau