DD261720A3 - Temperiereinrichtung für eine Prüfanordnung zur automatisierten Kerbschlagbiegeprüfung von temperierten Probekörpern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Temperiereinrichtung fuer eine Pruefanordnung zur automatisierten Kerbschlagbiegepruefung von temperierten Probekoerpern in einem Temperaturbereich von 123-423 K fuer Pendelschlagwerke, anwendbar in werkstofftechnischen Laboreinrichtungen. Die Erfindung verfolgt das Ziel, eine solche Temperiereinrichtung zu schaffen, die insbesondere eine Erhoehung der Reproduzierbarkeit der ermittelten Kennwerte durch das Ausschalten subjektiver Einfluesse bewirkt. Die diesbezuegliche technische Aufgabenstellung wird erfindungsgemaess dahingehend geloest, dass als Probentemperiereinrichtung eine Temperaturkammer mit Temperaturregler, Temperaturmesseinrichtung und Probenvortemperiereinrichtung eingesetzt wird, die in Gefaellerichtung mit einem Stickstoffreservoir verbunden ist und dass im Behaelter ein Probekoerpermagazin angeordnet ist.

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Temperiereinrichtung für eine Prüfanordnung zur automatisierten Kerbschlagbiegeprüfung von temperierten Probekörpern in einem Temperaturbereich von 123 bis 423 K, vorzugsweise bis 293 K für Pendelschlagwerke, anwendbar in werkstofftechnischen Laboratorien in Industrie- und Forschungseinrichtungen zur Untersuchung der Struktur-, Eigenschafts- und Gebrauchswertkenngrößen von polymeren und anderen Werkstoffen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß zur Ermittlung von strukturell begründeten Werkstoffkennwerten, z. B. der Widerstandsfähigkeit gegenüber schlag-oder stoßartiger Beanspruchung im Hinblick auf eine Optimierung der Werkstoffauswahl oder der Werkstoffentwicklung von polymeren und anderen Werkstoffen die im Schlagzug-, Schlagbiege- oder Kerbschlagbiegeversuch ermittelten Schlagzug-, Schlagbiege- oder Kerbschlagbiegefestigkeiten herangezogen werden. Die zugehörigen Prüfverfahren und -anordnungen sind in der Regel standardisiert und relativ einfach durchführbar (Autorenkollektiv: Prüfung hochpolymerer Werkstoffe, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1977; DD-Standard: TGL 14068).

Nachteilig ist, daß die in derartigen Prüfanordnungen ermittelten Kennwerte eine eingeschränkte Reproduzierbarkeit aufweisen. Die Kennwerte werden bekanntlich aus der beim Zerschlagen des Prüfkörpers verbrauchten Schlagarbeit gebildet, die auf den Prüfkörperquerschnitt bezogen wird. Da die verbrauchte Schlagarbeit als eine integrale Größe sowohl Kraft- als auch Verformungsanteile enthält, kann praktisch der gleiche Kennwert durch große Schlagkraft und kleine Verformung oder umgedreht erhalten werden. Hinzu kommen weitere Verunsicherungen durch subjektive Einflüsse bei der Positionierung der Prüfkörper, bedingt zum Teil durch das Auftreten von Prellschwingungen und bei der Temperierung der Probekörper. Zum anderen ist die Prüfleistung deutlich begrenzt.

Zur Verbesserung dieser Situation wurden in den letzten Jahren Prüfvorrichtungen entwickelt, die durch Verringerung der subjektiven Einflüsse zu einer Erhöhung der Aussagegenauigkeit der ermittelten Werkstoffkennwerte beitragen sollen. Es wird vorgeschlagen, Probekörper vor Durchführung der bruchmechanischen Untersuchungen h, speziellen Temperiereinrichtungen zu temperieren und über geeignete Beschickungsvorrichtungen dem eigentlichen Prüfgerät, z. B. einem Pendelschlagwerk zuzuführen (DE-OS 2542664). Die Probentemperatur in der Temperierkammer wird in der Regel durch besondere Temperatur-Zeit-Programme eingestellt (US-PS 4019365).

Nachteilig ist, daß derartige Lösungen und Prüfvorrichtungen wegen der nicht durchgängigen Kopplung von Temperier- sowie Transport-, Positionier-, Registrier- und Prüfvorgang nur eine punktuelle Verbesserung der Reproduzierbarkeit der Versuchsergebnisse bewirken.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einerTemperiereinrichtung für eine Prüfanordnung zur automatisierten Kerbschlagbiegeprüfung zur Erhöhung der Reproduzierbarkeit der ermittelten Kennwerte.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine Temperierejn£ichtun£ für eine Prüfanordnung zur automatisierten Kerbschlagbiegeprüfung zu schaffen, mit der eine hohe Reproduzierbarkeit der Ergebnisse erreicht werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Temperierung der Probekörper eine doppelwandige isolierte Temperierkammer mit im Mantel eingebrachten Rohrleitungen eingesetzt wird, die ein Probekörpermagazin für maximal 15 Proben enthält, welche über in den Stirnseiten angebrachte Bohrungen definiert ausgeschoben werden. Die Probekörperausgabeöffnung ist dabei bündig mit einem Widerlager so gekoppelt, daß die Probe aus dieser Ausgabeöffnung direkt zwischen die Widerlager geschoben werden kann. Der notwendige Probekörpertransport erfolgt durch die Kolbenstange einer der Temperierkammer vorgeschalteten pneumatisch arbeitenden Prüfkörpertransportvorrichtung, die über eine Stirnseitenbohrung in das Magazin der Temperierkammer eingreift.

Erfindungsgemäß ist die Temperierkammer über eine Temperaturmeßeinrichtung mit einer Temperaturregeleinrichtung verbunden, die ausgangsseitig mit einem Magnetdruckluftförderventil, dem eine auf einem Stickstoff reservoir angeordnete Zapfarmatur nachgeschaltet ist, und der zentralen Steuervorrichtung gekoppelt, zum weiteren ist das Magnetdruckluftförderventil über einen vorgeschalteten KCI-Trockenturm, eine Kühlfalle und eine Druckregeleinrichtung mit dem Druckluftreservoir verbunden. Weiterhin ist die Temperaturregeleinrichtung ausgangsseitig mit einem Magnetdruckluftentspannungsventil gekoppelt, das in die Druckluftleitung zum Stickstoffreservoir geschaltet ist. Die Zeitdauer der benötigten Probentemperierung in der Temperierkammer wird über Vorversuche ermittelt und durch den Zeitbaustein der zentralen Steuereinheit realisiert. Diese Steuereinheit ist ebenfalls mit einer unterhalb eines Widerlagers auf der Grundplatte angebrachten optischen Wegmeßeinrichtung und einer elektronischen speichernden Registriereinheit gekoppelt. Bei geforderten Probekörpertemperaturen über293Kwird an Stelle der Temperierakammer eine Thermostatierein richtung eingesetzt. Der Temperierkammer bzw. derThermostatiereinrichtung wird wahlweise eine Probenvortemperiereinrichtung beigeordnet. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung ergeben sich aus einer Erhöhung der · Temperiergenauigkeit, einer Erhöhung der Prüfleistung, da die Probekörper vortemperiert und bis zu einer Anzahl von 15 Stück gleichzeitig in der Temperierkammer temperiert werden können, in der Einsparung von Kühlmedium und in der Erhöhung und Genauigkeit der aufgezeichneten Meßsignale, da durch die automatische Positionierung Prellschwingungen vermieden werden, was insgesamt dazu führt, daß die ermittelten bruchmechanischen Werkstoffkennwerte reproduzierbar sind.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Temperiereinrichtung für eine Prüfanordnung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden und zwar zeigen

Fig. 1: eine schematische Darstellung der räumlichen Anordnung,-Fig.2: ein Blockschema der Prüfanordnung.

Eingesetzt wird ein handelsübliches Pendelschlagwerk mit runder Skale und Bolzenarretierung über die Skale für das Schlagwerkzeug mit entsprechend Fig. 1 integrierten, zentral über eine Steuervorrichtung und Magnetventile gesteuerten pneumatisch arbeitenden Transport-, Positionier- und Auslöseeinrichtungen 7; 2; 8; optischer Wegmeßeinrichtung 5 und Temperierkammer 6 für Kerbschlagbiegeprüfungen in einem Temperaturbereich von 123 bis 293 K. Im Probekörpermagazin der Temperierkammer 6 sind maximal 15 Probekörper übereinander erfaßt. Zur Verdeutlichung der Funktionsweise der Gesamtprüfanordnung wird Fig. 2 benutzt. Nach Einstellung der Probekörpersolltemperatur am Temperaturregler 17 der Temperiereinrichtung 6 öffnet das Magnetdruckluftförderventil 15 an derauf einem Stickstoffreservoir 12 mit flüssigem Stickstoff aufgesetzten Zapfarmatur 11, wobei auf einen Druck von 0,05MPa geregelte Druckluft aus dem Druckluftreservoir 13 über eine Kühlfalle 19 und einen KCI-Trockenturm 20 getrocknet in das Stickstoffreservoir 12 strömt. Infolge des sich aufbauenden Druckpolsters wird der flüssige Stickstoffaus diesem durch isolierte, mit Gefällen versehene Leitungen zur Temperierkammer 6 geführt, der ein Vorkühlgefäß zur Vorkühlung der Proben vorgeschaltet ist. Die Messung der Isttemperatur in der Temperierkammer 6 erfolgt durch ein Thermoelement 25. Nach Erreichen der Solltemperatur schließt das Magnetdruckluftförderventil 15, gleichzeitig wird das Magnetdruckluftspannungsventil 16 geöffnet, wodurch das Druckpolster in dem Stickstoffreservoir 12 abgebaut wird und der in der Leitung zur Temperierkammer 6 und in dieser befindliche Stickstoff infolge des Leitungsgefälles in dieses zurückfließt. Gleichzeitig wird durch den Temperaturregler 17 ein Zeitbaustein in der zentralen Steuereinheit 10 gestartet, der eine definierte, variierbare, durch Vorversuche ermittelte Temperierzeit der Probekörper in der Temperierkammer 6 bei Solltemperatur sichert.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   1. Temperiereinrichtung für eine Prüfanordnung zur automatisierten Kerbschlagbiegeprüfung, gekennzeichnet dadurch, daß als Temperiereinrichtung eine Temperierkammer (6) als doppelwandiger, isolierter Behälter mit Temperaturregler (17), Temperaturmeßeinrichtung (25) und beigeordneter Probenvortemperiereinrichtung (14) mit im Mantel des Behälters eingebrachten mit Gefalle versehenen Rohrleitungen zur Aufnahme des Kühlmediums, vorzugsweise von flüssigem Stickstoff, eingesetzt ist, die in Gefällerichtung mit einem Stickstoff reservoir (12) verbunden sind, das seriell mit einer Druckluftvorlage (13), einer Kühlfalle (19) und einem KCL-Trockenturm (20) gekoppelt ist und das im Behälter ein Probekörpermagazin mit übereinanderliegenden Proben angeordnet ist, wobei das in der Kammer (6) fixierte Magazin über Öffnungen in den Stirnseiten der Kammer (6) jeweils mit einer Probentransporteinrichtung (7) eingangsseitig und den Lagern (3,4) ausgangsseitig gekoppelt ist. ,
2. 2. Temperiereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Temperaturmeßeinrichtung (25) der Temperierkammer (6) als Thermoelement ausgeführt ist und mit der Temperierregeleinrichtung (17) verbunden ist, die ausgangsseitig mit einem Magnetdruckluftförderventil (15) und einem Magnetdruckluftentspannungsventil (16) der Druckluftvorlage (13) gekoppelt ist.
3. 3. Temperiereinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Temperierkammer (6) über die Temperaturregeleinrichtung (17) mit einem Zeitbaustein gekoppelt ist. .·