DD221007A1

DD221007A1 - Verfahren zur differenzdehnungsmessung in der werkstoffpruefung

Info

Publication number: DD221007A1
Application number: DD25816483A
Authority: DD
Inventors: Peter Heimbrodt
Original assignee: Thueringer Ind Rauenstein Veb
Priority date: 1983-12-19
Filing date: 1983-12-19
Publication date: 1985-04-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Differenzdehnungsmessung in der Werkstoffpruefung fuer hochdehnbare Materialien. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, bei geringem oekonomischem und technischem Aufwand und der Schaffung der Voraussetzung fuer eine automatische Versuchsdurchfuehrung ein zuverlaessiges Verfahren vorzugsweise mittels Messrollen zu finden, um grosse Verlaengerungen der Messlaenge an hochelastischen Proben zu ermitteln. Dazu werden die waehrend des Zugversuches durch die Traversenbewegung hervorgerufenen Verschiebungen der Messlaengenbegrenzungen an einer Probe gegenueber den dem Messraum zugewandten, als Festpunkte wirkenden Stirnflaechen der Spannbacken von Einspannvorrichtungen durch die Messrollen als rotatorische Bewegung erfasst, die in Messeinrichtungen zu Messsignalen umgewandelt und von Messgebern zur Ermittlung der Verlaengerung der Messlaenge abgegeben werden. Vor dem Zugversuch haben die Messrollen mit den Andrueckrollen durch ihre besondere Anordnung eine immer gleiche Positionierung auf den Messlaengenbegrenzungen der Probe im Abstand zu den Festpunkten. Zur Durchfuehrung dieses Verfahrens koennen auch die bei herkoemmlichen Verfahren fuer die Verlaengerungsmessung ungeeigneten Messfuehler Verwendung finden. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich auf Verfahren zur Differenzdehnungsmessung in der Werkstoffprüfung, insbesondere für hochdehnbare Materialien. -

Als spezielles Anwendungsgebiet kommen Verfahren zur Differenzdehnungsmessung in Betracht, die die Verlängerung der Meßlänge an der Probe durch Verschiebung der Meßlängenbegrenzungen zueinander oder zu einem Festpunkt bestimmen.

Charakteristik d®r bekannten technischen Lösung

Die in der Werkstoffprüfmaschine eingespannte Probe erfährt durch die Bewegung der abziehenden Traverse eine

Verlängerung. I

Die Probenverlängerung setzt sich dabei aus der Verlängerung AL₀ der Meßlänge L₀ und den Verlängerungen AL₁ und AL₂ der zwischen den Meßlängenbegrenzungen und den Einspannungen liegenden Probenteilen L₁ und L₂ zusammen.

Bei der Verlängerungsmessung ist grundsätzlich zwischen der Traversenwegmessung und der Differenzdehnungsmessung zu

unterscheiden. ^

Mit der Traversenwegmessung wird der Gesamtweg der Travese AL₀ erfaßt, d. h. neben den genannten Verlängerungen der Probenteile sind außerdem noch die Verformungen des gesamten mechanischen Aufbaues der Werkstoffprüfmaschine, wie beispielsweise des Kraftmeßwandiers, der Traverse, der Spindeln, der Lagerung u.d.gl. sowie des Schlupfes der Probe enthalten, so daß eine exakte Bestimmung der Verlängerung AL₀ der Meßlänge L₀ nur schwer möglich ist.

Zur ausschließlichen Bestimmung der Verlängerung AL₀ der Meßlänge L₀ zur Ermittlung des Kraft-Verlängerungsdiagrammes ist deshalb die Differenzdehnungsmessung anzuwenden, durch die die Verschiebung der Meßlängenbegrenzungen zueinander

oder zu einem Festpunkt an der Werkstoffprüfmaschine bestimmt wird. '

Dazu dienen Ansetzdehnungsaufriehmer, die die Verlängerung der Meßlänge über fest mit den Begrenzungen der Meßlänge verbindenen Schneiden messen, wobei eine Schneide fest mit dem als Festpunkt wirkenden Gehäuse des Dehnungsauf nehmers verbunden ist und die zweite Schneide die Verschiebung erfaßt und auf das Meßsystem überträgt, oder beide Schneiden die Verschiebung der Meßlängenbegrenzungen zu dem im Gleichgewicht befindlichen Gehäuse des Dehnungsaufnehmers erfassen und aus diesen Meßsignalen das Differenzsignal bilden. Die Ansetzdehnungsaufriehmer sind jedoch nur zur Erfassung relativ kleiner Dehnwege geeignet und deshalb zur Differenzdehnungsmessung an hochdehnbaren Materialien nicht einsetzbar.

Zur Differenzdehnungsmessung großer Dehnwege sind Fühlerdehnungsaufnehmer oder berührungslose Dehnungsaufnehmer einsetzbar, die die Verschiebung der Meßlängenbegrenzungen gegenüber einem Festpunkt an der Werkstoffprüfmaschine erfassen und aus der Differenz die Verlängerung der Meßlänge bilden.

Die Messung der großen Dehnwege erfordert jedoch aufwendige Konstruktionen für eine stabile Geradführung der Meßfühler bzw. der berührungslosen Abtasteinrichtung und deren Nachführungseinrichtung sowie der Einrichtung zur Umwandlung der translatorischen Abtastung in die rotatorische Meßbewegung.

Diese Einrichtungen sind technisch kompliziert, sehr aufwendig in der Herstellung und lassen sich in automatische Prüfabläufe nur bedingt einordnen.

Zur Vermeidung der Nachteile, insbesondere des technischen Aufwandes vorgenannter Dehnungsaufnehmer, ist es deshalb zweckmäßig, zur Messung großer Dehnwege Meßroilen einzusetzen, die bei geringem technischem und ökonomischem Aufwand ein Messen von Teilstrecken gestatten.

Es ist nach DE-OS 1773351 ein Verfahren zur Differenzdehnungsmessung mittels Meßrollen bekannt, deren Abstand konstant ist und durch die Berührungspunkte der Andrückrollen gegeben sei, jedoch ist ein fester Bezugspunkt nicht genannt.

Dem Verfahren liegt fälschlicherweise zugrunde, daß der Klemmenabstand c und die Meßlänge L₀ durch die Meßeinrichtungen

der Werkstoffprüfmaschine gemessen werden, diese sind jedoch gegebenenfalls auszumessen und einzustellen. ;

Davon ausgehend wird auch nicht die verlängerte Meßlänge L₁ oder die verlängerte Einspannlänge c' gemessen, sondern es können nur Verlängerungen ermittelt werden, so daß das bekannte Verfahren der angegebenen Funktion

V ^-(a' + b'L-^To c'-(a+.a + b-b) L₀ " :

^L° ' ^L° .' ' . · - .

nicht erfolgen kann.

Desweiteren ist, wie unter anderem vorgeschlagen, ein gleichzeitiges direktes Ablesen der auf der oberen und unteren Meßrolle aufgebrachten Markierung zu einem beliebigen oder vorgegebenen Zeitpunkt nicht möglich.

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Ziel der Erfindung

Als Ziel der Erfindung soll erreicht werden, daß das Verfahren zur Differenzdehnungsmessung mit wesentlich geringerem ökonomischem und technischem Aufwand bei Schaffung der Voraussetzungen für eine automatische Versuchsdurchführung realisierbar ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die in der Charakteristik der bekannten technischen Lösung beschriebenen Mangel lassen sich darauf zurückführen, daß beim Verfahren zur Differenzdehnungsmessung mittels Meßrollen von fehlerhaften verfahrenstechnischen Voraussetzungen ausgegangen wurde.

Um diese Ursachen zu beseitigen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein zuverlässiges Verfahren zur Differenzdehnungsmessung vorzugsweise mittels Meßrollen zu finden, mit dem große Verlängerungen der Meßlängen an hochelastischen Materialien ermittelt werden können.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß zur Differenzdehnungsmessung in der Werkstoffprüfung Abtastelemente, Vorzugsweise Meßrollen mit Andrückrollen an Proben aus hochelastischen Materialien zur Ermittlung der Verlängerung der Meßlänge angeordnet werden.

Dazu werden die während des Zugversuches durch die Traversenbewegung hervorgerufenen Verschiebungen der Meßlängenbegrenzungen an einer Probe gegenüber dem dem Meßraum zugewandten, als Festpunkte wirkenden Stirnflächen der Spannbacken von Einspannvorrichtungen, durch die Meßrollen als rotatorische Bewegung erfaßt, die in Meßeinrichtungen zu Meßsignalen umgewandelt und von Meßgebern zur Ermittlung der Verlängerung der Meßlänge abgegegeben werden. Da die Meßrollen über die Meßeinrichtungen mit den Spannvorrichtungen verbunden sind, ergibt sich eine immer gleiche Positionierung der Meßrollen mit den Andrückrollen auf den Meßlängenbegrenzungen der Probe im Abstand zu den dem Meßraum zugewandten Stirnflächen der Spannbacken der Einspannvorrichtung. Durch die Abtastung einer relativ kleinen Verlängerung des Abstandes der Meßlängenbegrenzungen der Probe gegenüber den als Festpunkte wirkenden Stirnflächen der Spannbacken der Einspannvorrichtungen können an Stelle der Meßrollen Meßfühler angeordnet werden, die die

Verschiebung der Meßlängenbegrenzungen der Probe als translatorische oder Winkelbewegung erfassen. . , 'i ' ·

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die Figuren zeigen: .

Fig.1: eine schematische Darstellung der Ein-

Ffig.2: richtung zur Differenzdehnungsmessung,nach dem erfinderischen Verfahren

Fig. 3: die Probe vor Beginn des Zugversuches \

.Fpig.4: die Probe während des Zugversuches j

Nach Fig. 1 sind an einer im Spannbacken einer Einspannvorrichtung 1 und einer Einspannvorrichtung 2 fast eingespannten i -Probe 3 in einem gleichen Abstand L₁ und L₂ von den dem Meßraum zugewandten Stirnflächen der Spannbacken der f

Einspannvorrichtungen 1; 2 an den Meßlängenbegrenzungen der Probe 3 jeweils eine Meßrolle 4 bzw. 5 mit dazugehöriger Andrückrolle 6 bzw. 7 mit minimalem Anpreßdruck angeordnet.

Die Meßrollen 4 bzw. 5 sowie die Andrückrollen 6 bzw. 7 sind, wie in Fig.2 dargestellt/über die Meßeinrichtungen 8 bzw. 9 mit den Einspannvorrichtungen 1 bzw. 2 verbunden.

Vorteilhaft ist, daß durch die Verwendung der Stirnfläche der Spannbacken der Einspannvorrichtungen 1; 2 als Festpunkte die ^Meßeinrichtungen 8 bzw. 9 mit den Einspannvorrichtungen 1 bzw. 2 verbunden bzw. in diese integriert werden können, so daß die Meßeinrichtungen 8 und 9 als seperate Baugruppen sowie die Positionierung der Abtastelemente, wie der Meßrollen 4 und 5 an den Andrückrollen 6 und 7 entfallen.

Während des Zugversuches erfährt die Probe 3, in Fig.3 dargestellt, durch die Traversenbewegung eine Verlängerung gemäß Fig.4. V:- ..· .. ' ;[' ' ' ' . ' '

Da die Verlängerung AL₀ der Meßlänge AL₀ an der Probe 3 bei hochelastischen Materialien sehr groß ist, werden vorteilhafter M/eise die wesentlich kleineren Verschiebungen der Meßlängenbegrenzungen gegenüber den Festpunkten an den -Einspannvorrichtungen 1; 2 während des Zugversuches erfaßt, so daß die Meßrolle 4 die Verlängerung AL₁ des Abstandes L₁ vund die Meßrolle 5 die Verlängerung AL₂ des Abstandes L₂ abtasten.

Die Verlängerungen werden als rotatorische Bewegungen erfaßt, in den Meßeinrichtungen 8; 9 zu Meßsignalen umgewandeil jUnd von Meßgebern 10; 11 zur Ermittlung der Verlängerung AL₀ der Meßlänge L₀ abgegeben.

/Die Differenz der Verlängerungen AL₁ und AL₂ zu dem verfahrenen Traversenweg AL_G ergibt die Verlängerung AL₀ der iMeßlänge L₀, so daß das erfinderische Verfahren der Funktion

\folgt.

^Weitere Vorteile der Erfindung sind, daß die wesentlich kleineren Verlängerungen AL₁ und AL₂ zwischen den Festpunkten an ,den Einspannvorrichtungen 1; 2 und den jMeßlängenbegrenzungen gemessen werden, so daß der Aufwand gegenüber ,herkömmlichen Verfahren der Messung der Verlängerung AL₀ der Meßlänge L₀ aus der Verschiebung der Meßlängen-.· begrenzü ngen zueinander bzw. gegen einen Festpunkt an der Werkstoff prüf maschine sehr gering ist.

Claims

1. Verfahren zur Differenzdehnungsmessung in der Werkstoffprüfung mittels Abtastelemente, vorzugsweise Meßrollen mit Andrückrollen an Proben aus hochelastischen Materialien, gekennzeichnet dadurch, daß während des Zugversuches die durch die Traversenböwegung hervorgerufenen Verschiebungen der Meßiängenbegrenzungen einer Probe (3) gegenüber dan dem Meßraum zugewandten, als Festpunkt wirkenden Stirnflächen der Spannbacken von Einspannvorrichtungen (1; 2) durch die über Meßeinrichtungen (8; 9) mit den Einspannvorrichtungen (1; 2) verbundenen Meßrollen (4; 5) als rotatorische Bewegungen erfaßt, in den Meßeinrichtungen (8; 9)zu Meßsignalen umgewandelt und von Meßgebern (10; 11) zur Ermittlung der Verlängerung der Meßlänge abgegeben werden.

2. Verfahren nach Pkt. 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Meßrollen (4; 5) mit Andrückrollen (6; 7) vor und während des Zugversuches in gleichem Abstand von den dem Meßraum zugewandten, als Festpunkte wirkenden Stirnflächen der Spannbacken der Einspannvorrichtungen (1; 2) auf den Meßlängenbegrenzungen der Probe (3) positioniert sind.

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Erfmdungsansprüche:

3. Verfahren nach Pkt. 1, gekennzeichnet dadurch, daß an Stelle der Meßrollen (4; 5) Meßfühler die Verschiebungen der Meßlängenbegrenzungen der Probe (3) als translatorische oder Winkelbewegung erfassen.