1、Januar 2015DEUTSCHE NORM DIN-Normenausschuss Materialprfung (NMP)Preisgruppe 9DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 81.060.10!%#f“2270067www.din.deDDIN 51030Prfun
2、g keramischer Roh- und Werkstoffe Bestimmung der Trockenbiegefestigkeit von ungebranntenErzeugnissenTesting of ceramic raw and basic materials Determination of dry bending strength of unfired productsEssais de matriaux et matires premires cramiques Dtermination de la rsistance la flexion sec de prod
3、uits non cuitsAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frdie 1995-11 zurckgezogeneNormDIN 51030:1954-12www.beuth.deGesamtumfang 13 SeitenDIN 51030:2015-01 2 Inhalt Seite Vorwort . 3 Einleitung 4 1 Anwendungsbereich 5 2 Normative Verweisungen . 5 3 Begriffe 5 4 Gerte . 6 5
4、 Probekrper . 6 5.1 Anzahl 6 5.2 Form der Probekrper 6 5.3 Anforderungen an das Probenmaterial 7 5.4 Herstellung der Probekrper . 7 5.4.1 Formgebung durch Strangziehen unter Vakuum 7 5.4.2 Formgebung durch Gieen 8 5.4.3 Formgebung durch Trockenpressen 8 5.5 Trocknung . 8 6 Durchfhrung 8 7 Angabe und
5、 Berechnung der Ergebnisse 8 8 Prfbericht . 9 Anhang A (informativ) Ringversuchsergebnisse 10 Anhang B (informativ) Erluterungen zur Berechnung der Trockenbiegefestigkeit . 12 DIN 51030:2015-01 3 Vorwort Dieses Dokument ist vom Arbeitsausschuss NA 062-02-57 AA Ungeformte, dichte geformte und wrmedmm
6、ende feuerfeste Erzeugnisse und Werkstoffe“ im DIN-Normenausschuss Materialprfung (NMP) erarbeitet worden. nderungen Gegenber der 1995-11 zurckgezogenen DIN 51030:1954-12 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Titel przisiert; b) Messung nicht mehr enthalten, d. h. Durchfhrung der Messung und Ber
7、echnung der Ergebnisse nach DIN EN 993-6 festgelegt; c) Ringversuchsergebnisse in Anhang A hinzugefgt; d) Erluterungen zur Berechnung der Trockenbiegefestigkeit in Anhang B ergnzt; e) Inhalt redaktionell berarbeitet. Frhere Ausgaben DIN 51030: 1954-12 DIN 51030:2015-01 4 Einleitung Der Begriff Trock
8、enbiegefestigkeit, auch Rohbruchfestigkeit genannt, kennzeichnet die Biegefestigkeit getrockneter, aber noch nicht gebrannter oder geglhter keramischer Rohstoffe und Massen. Die vorliegende Norm beschreibt die Probenvorbereitung und die Herstellungsverfahren fr die Probekrper. Die Durch-fhrung des B
9、iegeversuchs erfolgt nach DIN EN 993-6. DIN 51030:2015-01 5 1 Anwendungsbereich Dieses Dokument legt die Bestimmung der Trockenbiegefestigkeit von plastischen keramischen Rohstoffen und keramischen Massen fest. Dieses Dokument gilt nicht fr geglhte oder gebrannte Keramik, Glas, hydraulisch gebundene
10、 Massen, unplastische Rohstoffe wie Feldspte, Kreide oder andere Gesteinsmehle, ungeformte feuerfeste Erzeugnisse. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Ver
11、weisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 53019-1, Viskosimetrie Messung von Viskositten und Fliekurven mit Rotationsviskosimetern Teil 1: Grundlagen und Messgeometrie
12、 DIN EN 993-6:1995-04, Prfverfahren fr dichte geformte feuerfeste Erzeugnisse Teil 6: Bestimmung der Biegefestigkeit bei Raumtemperatur DIN EN ISO 3219, Kunststoffe Polymere/Harze in flssigem, emulgiertem oder dispergiertem Zustand Bestimmung der Viskositt mit einem Rotationsviskosimeter bei definie
13、rtem Geschwindigkeitsgeflle DIN ISO 1773, Laborgerte aus Glas Erlenmeyer-, Rund- und Stehkolben, enghalsig DIN ISO 3310-1, Analysensiebe Technische Anforderungen und Prfung Teil 1: Analysensiebe mit Metalldrahtgewebe Deutsche Keramische Gesellschaft e. V.: DKG-Richtlinien und Vorschlge zur Untersuch
14、ung tonkeramischer Rohstoffe und Massen; Wasserbindevermgen, Plastizitt, Wasserbedarf nach Pfefferkorn DKG-Richtlinie 1.5 Juli 19811)3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 3.1 Trockenbiegefestigkeit TBF Biegefestigkeit getrockneter, ungebrannter keramischer Rohst
15、offe und Massen Anmerkung 1 zum Begriff: Die TBF wird in Newton je Quadratmillimeter (N/mm2) oder Megapascal (MPa) angegeben. 3.2 Formgebung Verfahren zur Herstellung der Probekrper durch Gieen, Strangziehen oder Trockenpressen 1) Bezugsquelle: Forschungsinstitut fr Anorganische Werkstoffe Glas/Kera
16、mik GmbH, Hhr-Grenzhausen DIN 51030:2015-01 6 4 Gerte 4.1 bliche Laborgerte und die Gerte nach 4.2 bis 4.16. 4.2 Waage mit Fehlergrenzen von 1 g. 4.3 Wrmeschrank, regelbar auf eine Betriebstemperatur von (110 5) C. 4.4 Labor-Flgelrhrer mit einstellbarer Drehzahl zur Herstellung des Schlickers. 4.5 E
17、nghals-Messkolben mit einem Nennvolumen von 1 000 ml nach DIN ISO 1773. 4.6 Rotationsviskosimeter zur Einstellung der Viskositt des Schlickers. 4.7 Gipsformen zur Probekrperherstellung im Gieverfahren. 4.8 Platten zum Abdecken whrend der Trocknung, z. B. Bisquitplatten. 4.9 Luftdicht verschliebare G
18、efe. 4.10 Gegenstrom-Intensivmischer oder vergleichbarer Mischer. 4.11 Laborvakuum-Strangpresse zur Herstellung der Probekrper im Strangpressverfahren. 4.12 Pfefferkorn-Prfgert zur Einstellung der Plastizitt nach DKG-Richtlinie 1.5. 4.13 Hydraulische Uniaxialpresse zur Herstellung der trockengepress
19、ten Probekrper. 4.14 Prfsieb nach DIN ISO 3310-1, mit einer lichten Maschenweite von 1 mm. 4.15 Exsikkator. 4.16 Messschieber. 5 Probekrper 5.1 Anzahl Es mssen mindestens 12 fehlerfreie Probekrper hergestellt und geprft werden. 5.2 Form der Probekrper Die Probekrper, die durch Strangziehen (nach 5.4
20、.1) oder im Gieverfahren (nach 5.4.2) hergestellt werden, sollten den Querschnitt eines gleichschenkligen Trapezes (siehe Bild 1) haben. Trockengepresste Probekrper (nach 5.4.3) sollten eine Lnge von etwa 120 mm, eine Breite von etwa 40 mm und eine Hhe von etwa 7 mm aufweisen. Auf die Angabe von Tol
21、eranzen wird verzichtet, da die nach den beschriebenen 3 Herstellungsverfahren hergestellten Probekrper durch die anschlieende Trocknung noch eine Schwindung erfahren. Fr die Berechnung der Trockenbiegefestigkeit werden die an den getrockneten Probekrper (nach 5.5) ermittelten Mae verwendet. DIN 510
22、30:2015-01 7 Legende b Breite der Probe, in Millimeter b1 kleine Breite des trapezfrmigen Querschnitts, in Millimeter b2 groe Breite des trapezfrmigen Querschnitts, in Millimeter F Kraft, in Newton h Hhe der Probe, in Millimeter l Auflagerabstand, in Millimeter l1 kleine Lnge des Probenkrpers, in Mi
23、llimeter l2 groe Lnge des Probenkrpers, in Millimeter r Krmmungsradius der Auflager Bild 1 Biegeprobe fr die Bestimmung der Trockenbiegefestigkeit 5.3 Anforderungen an das Probenmaterial Zur Herstellung der Probekrper muss das Ausgangsmaterial, falls es Anteile mit Korngren 2 mm enthlt, mit einer Sc
24、hlagkreuzmhle oder einem anderen geeigneten Mahlaggregat mit einem Siebeinsatz von 2 mm zerkleinert werden. Anschlieend muss das Material bei 40 C getrocknet und luftdicht verpackt gelagert werden. 5.4 Herstellung der Probekrper 5.4.1 Formgebung durch Strangziehen unter Vakuum Mit der Waage (4.2) si
25、nd 2 kg des zu prfenden Materials zu wgen und mit deionisiertem Wasser in einem Gegenstrom-Intensivmischer (4.10) zu versetzen und gut zu homogenisieren. Durch einen einzustellenden, geeigneten und zu dokumentierenden Wassergehalt sind aus einem Rohstoff oder einer Masse mittels der Laborvakuum-Stra
26、ngpresse (4.11) mindestens 12 Probekrper nach DKG-Richtlinie 1.5 herzustellen, die eine Reststauchhhe von (20 1) mm aufweisen. Beim Ansetzen der Mischung muss der Restfeuchtegehalt der verwendeten Rohstoffe bercksichtigt werden. Anschlieend ist die plastische Masse bei Raumtemperatur 24 h in einem l
27、uftdicht verschlossenen Gef (4.9) zum Mauken einzuschlieen. Die fr das Strangziehen eingestellten Parameter, d. h. die Schneckendrehzahl je Minute (min1), der Pressdruck am Mundstck in Pa, die Druckreduzierung in der Vakuumkammer in % und die Temperatur in C sind im Prfbericht zu dokumentieren. Der
28、Restdruck in der Vakuumkammer muss etwa 10 kPa betragen. DIN 51030:2015-01 8 5.4.2 Formgebung durch Gieen Der Schlicker ist nach den Vorgaben des Herstellers oder Verarbeiters anzusetzen, und die Art der Aufbereitung ist im Prfbericht zu dokumentieren. Dem Versatz ist unter Bercksichtigung der Restf
29、euchte der Rohstoffe im Rotationsviskosimeter (4.6) deionisiertes Wasser zuzusetzen, bis ein giefhiger Schlicker mit einer Viskositt von 0,6 Pa s bis 0,8 Pa s bei 50 s1, bestimmt mit Messsystem nach DIN 53019-1 oder DIN EN ISO 3219, entsteht. Wasserzugaben und eventuelle Elektrolytzugaben sind zu do
30、kumentieren. Der fertige Schlicker ist in einem luftdicht verschlossenen Gef 24 h ruhen zu lassen. Danach ist der Schlicker 5 min mit dem Labor-Flgelrhrer (4.4) mit geeigneter Drehzahl aufzurhren und anschlieend in eine zuvor bei 40 C ber 12 h im Trockenschrank getrocknete, unbeschdigte Gipsform (4.
31、7) zur Herstellung von TBF-Probekrpern zu gieen. Dichte und Viskositt sind im Prfbericht zu dokumentieren. Nach Mglichkeit sollte auf eine Zugabe von Verflssigern verzichtet werden, um das Ergebnis der TBF nicht zu beeinflussen. Sollte es jedoch nicht mglich sein, den Schlicker ohne Blasen oder Lunk
32、er in die Form zu gieen, oder bilden sich nach der Trocknung Einschnrungen durch eine zu geringe Dichte, oder ist der Schlicker nicht giefhig, ist eine Verflssigung zugelassen. Die Menge und Art des eventuell zugesetzten Verflssigers sind im Prfbericht zu dokumentieren. 5.4.3 Formgebung durch Trocke
33、npressen Das zu prfende Material ist zunchst im Gegenstrom-Intensivmischer (4.10) trocken zu homogenisieren. Die Mischung ist dann mit 5 l bis 10 l deionisierten Wassers je 100 kg Probeneinwaage zu besprhen, wobei die Restfeuchte der Rohstoffe zu beachten ist. Nach dem Besprhen muss die Masse noch a
34、usreichend rieselfhig sein. Danach ist die Masse vorsichtig durch das Prfsieb (4.14) zu drcken und luftdicht zu verschlieen. Dies dient dem Ausgleich der Feuchte innerhalb der hergestellten Mischung. Bis zur Verarbeitung muss die Masse luftdicht gelagert werden. Die zum Pressen mittels hydraulischer
35、 Uniaxialpresse (4.13) eingestellten Parameter sind im Prfbericht zu dokumentieren. 5.5 Trocknung Um ein Verziehen der Probekrper zu vermeiden, mssen diese dicht aneinander liegend mit einer Platte (4.8) abgedeckt und 24 h bei Raumtemperatur getrocknet werden. Danach sind sie bis zur Massenkonstanz
36、bei (110 5) C im Trockenschrank weiter zu trocknen. Das Abkhlen der Proben auf Raumtemperatur ist im Exsikkator (4.15) ber ein Trockenmittel vorzunehmen, um eine Readsorption von Feuchte zu vermeiden. 6 Durchfhrung Die Durchfhrung der Bestimmung der Biegefestigkeit ist nach DIN EN 993-6:1995-04, Abs
37、chnitt 6, vorzu-nehmen, wobei eine Anstiegsrate der Spannung von (0,05 0,005) MPa/s einzuhalten ist. Abweichende Parameter mssen im Prfbericht vermerkt werden. Es drfen nur einwandfreie, nicht deformierte und an den Rndern und Kanten unbeschdigte Probekrper zur Prfung verwendet werden. Die noch nich
38、t geprften Probekrper sind whrend der Prfarbeit im Exsikkator (4.15) aufzubewahren, damit sie keine Feuchte aus der Luft aufnehmen. Sind alle Gerteparameter eingestellt, ist die Probe mittig auf die Auflager zu legen, und es ist mit der Prfung zu beginnen. Nach dem Bruch ist sicherzustellen, dass de
39、r Probekrper nicht mehr als 10 mm von der Biegeschneide entfernt gebrochen ist. Die Bruchflche muss eben sein und darf keine Verwerfungen, Texturen, Lunker, Risse o. . aufweisen. Andernfalls ist das Ergebnis zu verwerfen. Fr die Auswertung sind nur Ergebnisse von nicht beanstandeten Probekrpern hera
40、nzuziehen. 7 Angabe und Berechnung der Ergebnisse Die Trockenbiegefestigkeit ist nach DIN EN 993-6:1995-04, 7.1, zu berechnen. Sie ist auf drei signifikante Stellen in Newton je Quadratmillimeter (N/mm2) oder Megapascal (MPa) anzugeben. DIN 51030:2015-01 9 8 Prfbericht Der Prfbericht muss mindestens
41、 die folgenden Angaben enthalten: a) Name des Prflaboratoriums; b) Verweisung auf diese Norm, d. h. DIN 51030; c) Art und Bezeichnung des Materials (Auftraggeber, Hersteller, Sorte, usw.); d) Art des Formgebungsverfahrens; e) Art und Menge des verwendeten Verflssigers bei der Formgebung durch Gieen;
42、 f) Anzahl der geprften Probekrper; g) Mae der Probekrper; h) Einzelwerte und Mittelwert der Biegefestigkeit sowie Standardabweichung; i) Ort und Datum der Prfung. DIN 51030:2015-01 10 Anhang A (informativ) Ringversuchsergebnisse Der Ringversuch zum Vergleich der von verschiedenen Laboratorien besti
43、mmten Trockenbiegefestigkeit wurde 2002 von Forschungsinstitut fr Anorganische Werkstoffe Glas/Keramik GmbH durchgefhrt. Die statistischen Kenngren sind auf der Basis von Einzelwerten berechnet worden. Der im Prfbericht (siehe Abschnitt 8) anzugebende Mittelwert ist auf Basis von 12 Einzelwerten zu
44、bestimmen. Die Ringversuchsergebnisse fr stranggezogene, gegossene und trockengepresste Proben sind in den Tabellen A.1 bis A.3 angegeben. Die Proben A sind Seilitzer Kaolin (hohe TBF) und die Proben B Kaolin Wolfka (niedrige TBF). Tabelle A.1 Ringversuchsergebnisse der stranggezogenen Proben Benenn
45、ung Kaolin A Kaolin B Anzahl der teilnehmenden Laboratorien 4 4 Anzahl der gltigen Einzelwerte 48 48 Mittelwert Trockenbiegefestigkeit, in MPa 15,535 3,871 Wiederholstandardabweichung, sr, in MPa 1,634 0,375 Wiederholgrenze r = (2,8 sr), in MPa 4,575 1,050 Vergleichstandardabweichung, sR, in MPa 1,6
46、34 0,375 Vergleichgrenze R = (2,8 sR), in MPa 4,575 1,050 Variationskoeffizient der Wiederholstandardabweichung, in % 29,45 27,13 Variationskoeffizient der Vergleichstandardabweichung, in % 29,45 27,13 Tabelle A.2 Ringversuchsergebnisse der gegossenen Proben Benennung Kaolin AKaolin BAnzahl der teil
47、nehmenden Laboratorien 4 4 Anzahl der gltigen Einzelwerte 48 48 Mittelwert Trockenbiegefestigkeit, in MPa 11,696 3,167 Wiederholstandardabweichung, sr, in MPa 0,799 0,485 Wiederholgrenze r = (2,8 sr), in MPa 2,238 1,358 Vergleichstandardabweichung, sR, in MPa 0,874 0,485 Vergleichgrenze R = (2,8 sR)
48、, in MPa 2,447 1,358 Variationskoeffizient der Wiederholstandardabweichung, in % 19,14 42,90 Variationskoeffizient der Vergleichstandardabweichung, in % 20,92 42,90 DIN 51030:2015-01 11 Tabelle A.3 Ringversuchsergebnisse der trockengepressten Proben Benennung Kaolin AKaolin BAnzahl der teilnehmenden
49、 Laboratorien 4 4 Anzahl der gltigen Einzelwerte 48 48 Mittelwert Biegefestigkeit, in MPa 13,131 3,585 Wiederholstandardabweichung, sr, in MPa 1,362 0,489 Wiederholgrenze r = (2,8 sr), in MPa 3,814 1,369 Vergleichstandardabweichung, sR, in MPa 1,362 0,489 Vergleichgrenze R = (2,8 sR), in MPa 3,814 1,369 Variation
