Anwendungen: Flex Life

Flex Life Messvorrichtung

„Flex Life“ wird in Deutschland synonym mit dem Begriff „Biegewechselfestigkeit“ verwendet und beschreibt die Eigenschaft, die ein Einzeldraht oder eine Litze einer ständig wechselnden Biegebeanspruchung entgegensetzt, bis diese zum Bruch führt. Die Messung dieser Eigenschaft wird üblicherweise auf Basis einer standardisierten Methode durchgeführt, welche in der ASTM B470 beschrieben ist. Die Messergebnisse geben Aufschluss über das Ausfallverhalten von Leitern, die in einer Umgebung mit ständig wechselnden Beanspruchungen zum Einsatz kommen sollen. Auf diese Weise werden Produkte mit gleichem Aufbau in ihrer Beständigkeit vergleichbar.

Aus einer Reihe von Versuchsmessungen, die bei LEONI durchgeführt wurden, lassen sich folgende Zusammenhänge nachweisen:

  • die Biegewechselfestigkeit ist höher, je höher die Zugfestigkeit des getesteten Materials ist
  • je dünner die Einzeldrähte in einer Litze sind, desto höher ist die Anzahl der Lastwechsel, denen ein Leiter widersteht

Anwendungen

Geringe Biegewechselfestigkeit

Umfeld:

  • normalerweise keinen allzu hohen Belastungen ausgesetzt

Produkte / Materialien:

  • im Wesentlichen CuNi-Legierungen

Anwendungen:

  • Haupteinsatzgebiet sind Widerstands-Heizleitungen

Mittlere Biegewechselfestigkeit

Umfeld:

  • starken Vibrationen
  • permanente Bewegung

Produkte / Materialien:

Legierungen mit

  • erhöhter Zugfestigkeit
  • gute elektrische Leitfähigkeit

Anwendungen:

Signalkabel in:

 

  • Automotive
  • Militärtechnik
  • Luft- und Raumfahrttechnik
  • Traffic
Hier sind die Leitungen vor allem beim Verlegen einer relativ hohen Belastung ausgesetzt
  • Automatisierungstechnik
Im laufenden Betrieb oft starken Schwingungen ausgesetzt, welche bei Materialien mit geringem Flex Life zu häufigem Litzenbruch und damit zu Maschinen-Ausfallzeiten führen können
  • Medizintechnik
Einsatz vor allem wegen ihrer hohen Ausfallsicherheit, hier steht das Wohl des Patienten im Vordergrund

Hohe Biegewechselfestigkeit

Umfeld:

  • höchste Ansprüche an Flex-Life-Eigenschaften

Produkte / Materialien:

Legierungen mit:

  • sehr hohem Flexlife
  • teilweise eingeschränkter Leitfähigkeit

Anwendungen:

industrielle Bereiche

  • Sensorleitungen in stark beanspruchten Anwendungen in der Fahrzeugtechnik (z.B. ABS)
  • Signalleitungen in der Robotik (höchste Anforderungen an die Biegewechselfestigkeit)

Messmethodik

Beim Flex-Life-Test (auch Hin- und Her-Biegeversuch) wird eine Probe unter definierten Bedingungen (Länge, Gewicht, Biegeradius) in eine Prüfvorrichtung eingespannt.

Dort wird sie ausgehend von der Vertikalen erst in die eine Richtung (1), dann zurück in die Vertikale (2), anschließend in die andere Richtung (3) und wieder zurück in die Vertikale (4) gebogen.

Ein kompletter Durchlauf wird als Zyklus bezeichnet.

Messmethodik Flex Life

Ausgewertet werden folgende Daten:

  • Anzahl der durchgeführten Zyklen bis zum vollständigen Bruch der Probe
  • Anzahl der durchgeführten Zyklen bis ein voreingestellter Widerstandswert in der Litze erreicht ist (brechen einzelne Drähte in einer Litze, so erhöht sich der Widerstand der Litze)
  • Erreichen einer vorgegebenen Anzahl von Zyklen ohne Bruch der Probe

Folgende Parameter wurden angewendet:

  • Einspannlänge 70 cm
  • Gewichtsbelastung entsprechend Querschnitt
  • Biegewechsel 60º
  • 30 Zyklen pro Minute
  • Messwertabtastung 5 HZ
  • Prüfstrom 1 A

Vergleich von Messergebnissen

Bei Litzen wird die Biegewechselfestigkeit sehr stark beeinflusst von der Art der Konstruktion, wie z.B. Anzahl und Abmessung der Einzeldrähte, Schlaglänge oder Schlagrichtung. Die Messungen erlauben einen qualitativen Vergleich von Proben nur dann, wenn der Litzenaufbau bei allen verglichenen Materialien absolut gleich ist.

Die Versuchsreihen bei LEONI wurden an einer Testserie mit Litzen AWG 28/36 durchgeführt.

Es wurde ein repräsentativer Querschnitt aus dem LEONI Histral®-Portfolio getestet, jeweils im Zustand hart und weich, mit einer maximalen Festigkeit von bis zu 1200 N/mm2.

Grafik Flex-Life-Test

Wie die Grafik deutlich zeigt, haben die Litzen im harten Zustand ein deutlich besseres Flex-Life-Verhalten als die im weichen Zustand. Weiches Material wird entlang der Biegeradien sehr schnell gedehnt, an dieser Stelle kommt es dann zu einer Materialermüdung bis hin zum Bruch.

Bei den Litzen im harten Zustand können 3 Gruppen identifiziert werden:

  1. geringe Biegewechselfestigkeit
  2. mittlere Biegewechselfestigkeit
  3. hohe Biegewechselfestigkeit

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Materialien

Quellen

GTS Test Solutions, Berlin    
http://www.gts-online.net/

LEONI
ASTM B470

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