Form- und Maschinenbauteile werden unter Belastung eingesetzt. Die Belastung kann eine statische Belastung mit konstanter Stärke oder eine schwankende Belastung sein, die sich verändert. Generell treten Fälle mit schwankenden Belastungen häufiger auf. Darüber hinaus ist bekannt, dass sich durch die Akkumulation wiederholter Belastungen in Maschinenteilen ein Phänomen namens Ermüdung einstellt, das dazu führt, dass diese Teile bereits bei einer Spannung brechen, die deutlich unter der Bruchspannung liegt, die durch eine statische Belastung verursacht wird.
Diese Art des Versagens, das durch die Akkumulation wiederholter Belastungen entsteht, nennt man Ermüdungsbruch. Allgemein gibt es statistische Daten, nach denen die Mehrheit der Formteile und Maschinenbauteile innerhalb von 107107 (10.000.000) wiederholten Spannungszyklen bricht. Die untere Grenzspannung, die einen Ermüdungsbruch verursacht, wird als Ermüdungsgrenze bezeichnet; sie wird von folgenden Faktoren beeinflusst. Indem man darauf achtet, dass diese Faktoren nicht ungünstig werden, lässt sich die Ermüdungsgrenze erhöhen.
Bei der Konstruktion von Formteilen mit kurzen Formzyklen und hoher Schusszahl kann die Anwendung von Maßnahmen zur Erhöhung der Ermüdungsgrenze zu einer Senkung der Wartungskosten führen.
Faktoren, die die Ermüdungsgrenze beeinflussen
- Zugfestigkeit
- Kerbeffekt
- Größe-Effekt
- Oberflächenrauheit
- Korrosion
- Von anderen Bauteilen ausgeübter Spannungsbelastung
- Umgebungstemperatur während der Bearbeitung
- Temperatur der Betriebsumgebung
- Wiederholte Belastungsgeschwindigkeit
- Kombinierte Belastung
- Wiederholte Belastung
- Schwankende Belastung
- Belastungspause
- Ermüdungsdeformation
Häufige Beispiele für Ermüdungsbruch bei Kunststoff-Spritzgussformteilen sind der Bruch von Kernstiften, die Zerstörung von Hohlräumen, das Knickversagen von Auswerferstiften sowie der Bruch von Schraubenfedern.
Formenkonstrukteure müssen stets an den Ermüdungsbruch denken, selbst bei geringen Belastungen, sofern diese wiederholt auftreten.