DE102011002242B4

DE102011002242B4 - High-speed pressure test device for performing compression tests

Info

Publication number: DE102011002242B4
Application number: DE201110002242
Authority: DE
Inventors: Andreas Hamann; Peter Löwe
Original assignee: Bundesanstalt fuer Materialforschung und Pruefung BAM
Current assignee: Bundesanstalt fuer Materialforschung und Pruefung BAM
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2014-05-22
Anticipated expiration: 2031-04-22
Also published as: DE102011002242A1; WO2012143528A1

Abstract

Hochgeschwindigkeits-Druck-Prüfvorrichtung für eine Hochgeschwindigkeitsprüfmaschine zur Durchführung von Stauchversuchen zur Werkstoffprüfung mit zwei auf eine Stauchprobe (6) wirkenden Stauchstempeln (1, 3), dadurch gekennzeichnet, dass der eine Stauchstempel (3) zur Begrenzung der auf die Stauchprobe (6) sowie die Prüfvorrichtung und die Hochgeschwindigkeitsprüfmaschine wirkenden Kräfte einen auf einer Scherplatte (11) abgestützten Schnittstempel (7) umfasst und die Scherplatte (11) so ausgebildet ist, dass sie während des Stauchversuchs beim Überschreiten einer bestimmten, auf die bereits verformte Stauchprobe (6') ausgeübten Kraftwirkung schlagartig vom Schnittstempel (7) durchtrennt wird, und der Schnittstempel (7) nach dem Durchtrennen der Scherplatte (11) in Führungsmitteln (16, 12) gleitend bewegbar geführt ist.High-speed pressure testing device for a high-speed testing machine for performing upsetting tests for material testing with two compression punches (1, 3) acting on an upset specimen (6), characterized in that the one anvil (3) for limiting the compression test (6) and the testing device and the high-speed testing machine forces comprises a cutting punch (7) supported on a shear plate (11) and the shear plate (11) is designed to pass during the compression test when a certain compression test (6 ') has already been exceeded Force effect abruptly from the cutting punch (7) is severed, and the cutting punch (7) after the severing of the shear plate (11) in guide means (16, 12) is guided slidably movable.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochgeschwindigkeits-Druck-Prüfvorrichtung für eine Hochgeschwindigkeitsprüfmaschine zur Durchführung von Stauchversuchen zur Werkstoffprüfung mit zwei auf eine Stauchprobe wirkenden Stauchstempeln.The invention relates to a high-speed pressure testing device for a high-speed testing machine for performing upsetting tests for material testing with two upsetting dies acting on an upsetting sample.

Zur Durchführung von Hochgeschwindigkeitsstauchversuchen werden bekanntermaßen spezielle, auch für Stauchversuche geeignete und mithin kostenaufwendige Hochgeschwindigkeits-Zug-Druck-Prüfmaschinen ein-gesetzt, die eine einen stationären und einen beweglichen Stauchstempel oder auch zwei bewegliche Stauchstempel aufweisende Hochgeschwindigkeits-Druck-Prüfvorrichtung (im Folgenden als Prüfvorrichtung bezeichnet) umfassen. Hochgeschwindigkeitsstauchversuche dienen insbesondere dem Zweck, das Verhalten eines Werkstoffs bei hohen Verformungsgeschwindigkeiten zu untersuchen, die zum Beispiel bei Fahrzeugcrashs, bei Impactvorgängen oder bei Hochgeschwindigkeitsumformprozessen auftreten.To perform high-speed compression tests, it is known to use special high-speed tensile-compression testing machines which are also suitable for compression tests and which have a high-speed pressure testing device comprising a stationary and a mobile upsetting punch or else two movable upsetting punches (hereinafter referred to as testing device) designated). In particular, high-speed compression tests serve the purpose of investigating the behavior of a material at high deformation rates, which occur, for example, in vehicle crashes, in impact processes or in high-speed forming processes.

Aus DE 692 16 592 T2 ist eine Vorrichtung für dynamische Materialtests mit einer unabhängigen Regelung der Deformations- und Dehnungsgeschwindigkeit und eine Methode zur Verwendung derselben bekannt.Out DE 692 16 592 T2 is a device for dynamic material tests with an independent control of the deformation and strain rate and a method of using the same known.

DE 603 03 600 T2 beschreibt einen gesteuerten hydraulischen Kolben mit gesteuertem eingebautem Anschlag. DE 603 03 600 T2 describes a controlled hydraulic piston with controlled built-in stop.

Abgesehen davon, dass viele der bekannten Hochgeschwindigkeits-Zug-Druck-Prüfmaschinen nicht für Hochgeschwindigkeitsstauchversuche geeignet sind, kann es bei hohen Stauchgeschwindigkeiten als Folge hoher Massenträgheitskräfte und den üblicherweise verwendeten Kraftsensoren zu einer fehlerhaften Kraftmessung kommen.Apart from the fact that many of the known high-speed pull-pressure testing machines are not suitable for high-speed compression tests, high compression speeds can result in erroneous force measurement as a result of high inertia forces and the commonly used force sensors.

Bei Hochgeschwindigkeitsprüfmaschinen besteht zudem im Falle von sehr hohen Umformgraden, das heißt, wenn die Prüfvorrichtung „auf Block fährt” (die Probe zerquetscht wird) keine Möglichkeit zur Begrenzung der Stauchkraft, um den Stauchvorgang zu begrenzen und die Hochgeschwindigkeitsprüfvorrichtung vor Überlastung zu schützen, da eine zur Begrenzung der Stauchkraft vorgesehene steuerungstechnische Abschaltung der Prüfvorrichtung zu langsam reagiert.In high-speed testing machines, moreover, in the case of very high degrees of deformation, that is, when the tester "rams" (the sample is crushed), there is no way to limit the compression force to limit the upsetting operation and protect the high speed tester from overloading intended to limit the compression force provided control-technical shutdown of the test device too slow.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine die Stauchstempel umfassende Prüfvorrichtung für eine herkömmliche, nicht speziell für Stauchversuche konzipierte Hochgeschwindigkeits-Zug-Druck-Prüfmaschine mit einfachen Mitteln und kostengünstig so auszustatten, dass die Stauchkraft variabel begrenzt werden kann und damit gestoppte, das heißt auf eine definierte Stauchkraft bzw. einen angestrebten Umformungsgrad begrenzte Stauchversuche durchgeführt werden können und ein Überlastungsschutz der Hochgeschwindigkeits-Zug-Druck-Prüfmaschine und der Prüfvorrichtung gewährleistet sind.The invention has for its object to provide a compression stamp comprehensive testing device for a conventional, not designed specifically for compression tests high-speed train-pressure testing machine with simple means and cost so that the compression force can be variably limited and thus stopped, that is on a defined compression force or a desired degree of deformation limited compression tests can be performed and overload protection of the high-speed train-pressure testing machine and the tester are guaranteed.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildeten Prüfvorrichtung für eine Hochgeschwindigkeits-Zug-Druck-Prüfmaschine gelöst.According to the invention the object is achieved with a trained according to the features of claim 1 test apparatus for a high-speed train-pressure testing machine.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass einer der beiden Stauchstempel, üblicherweise der stationär in der Prüfvorrichtung angeordnete Stauchstempel, einen auf einer für jeden Stauchversuch individuell eingesetzten Scherplatte abgestützten und in einem Führungsmittel gehaltenen Schnittstempel umfasst und die Scherplatte so ausgebildet ist, dass sie während des Stauchversuchs beim Überschreiten einer bestimmten, auf die Stauchprobe ausgeübten Kraftwirkung schlagartig durchtrennt wird. Nach dem Durchtrennen der Scherplatte wird der Kraftfluss in der Prüfvorrichtung unterbrochen und der Schnittstempel kann in Führungsmitteln frei gleitend auslaufen. Durch die in Abhängigkeit von der jeweiligen Scherplatte individuell einstellbare Begrenzung der auf die Prüfvorrichtung und die Stauchprobe wirkenden Kräfte werden ein „Auf-Block-Fahren” und eine Überlastung der Prüfvorrichtung sowie Prüfmaschine verhindert.The basic idea of the invention is that one of the two upsetting punches, usually the upset stamper stationarily arranged in the test apparatus, comprises a cutting punch supported on a shear plate individually used for each compression test and held in a guide means, and the shear plate is designed to engage during the Compression test is transiently severed when a certain force exerted on the compression test sample is exceeded. After severing the shear plate, the flow of force in the test device is interrupted and the cutting punch can run freely sliding in guide means. The limitation of the forces acting on the test apparatus and the swage test, which can be individually adjusted as a function of the respective shear plate, prevents "on-block driving" and overloading of the test apparatus and testing machine.

In Ausgestaltung der Erfindung ist die Scherplatte kreisringförmig ausgebildet und auf einer stirnseitig an einem den Schnittstempel bei dessen Bewegung aufnehmenden Auslaufzylinder vorgesehenen Matrize abgestützt. Die Matrize korrespondiert mit einem an dem Schnittstempel vorgesehenen Schnittring. Die Scherplatte wird durch einen am Auslaufzylinder lösbar befestigten Niederhalter auf die Matrize gedrückt. Als Führungsmittel für den als nach unten offener Hohlkörper ausgeführten Schnittstempel dienen zum einen der hohlzylindrische Niederhalter und zum anderen ein im Auslaufzylinder angeordneter Auffangdorn.In an embodiment of the invention, the shear plate is annular and supported on a front side on a the punch in the movement receiving outlet cylinder provided die. The die corresponds to a cutting ring provided on the cutting punch. The shear plate is pressed by a releasably attached to the outlet cylinder hold-down on the die. As a guide means for running as downwardly open hollow body cutting punch serve on the one hand, the hollow cylindrical hold-down and on the other hand arranged in a discharge cylinder collection mandrel.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zur exakten Führung des Schnittstempels an dem Niederhalter eine mit der Außenfläche des Schnittstempels korrespondierende erste Gleitbuchse und an der Innenfläche des hohl ausgebildeten Schnittstempels eine mit der Außenfläche des Auffangdorns korrespondierende zweite Gleitbuchse vorgesehen.In a further embodiment of the invention, a corresponding to the outer surface of the cutting punch first slide bushing and provided on the inner surface of the hollow cutting punch a corresponding to the outer surface of the collecting mandrel second slide bushing for exact guidance of the cutting punch.

Das Anpressen der Scherplatte an die Matrize des Auslaufzylinders erfolgt mit einem am Niederhalter ausgebildeten Niederhaltebund.The pressing of the shear plate to the die of the discharge cylinder is carried out with a hold-down collar formed on the hold-down.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der obere Teil des Auffangdorns konisch ausgebildet, um eine sichere Aufnahme des Schnittstempels zu gewährleisten, und am Außenumfang des Auffangdorns ein Auflagebund für den vom Schnittstempel abgescherten Teil der Scherplatte ausgebildet. In an advantageous embodiment of the invention, the upper part of the collecting mandrel is conical in order to ensure a secure recording of the cutting punch, and formed on the outer circumference of the collecting mandrel a support collar for sheared off by the cutting part of the shear plate.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bildet der Auffangdorn einen stirnseitigen Anschlag für den Schnittstempel, wobei der Schnittstempel an der stirnseitigen Anschlagstelle mit dem Auffangdorn ein Dämpfungselement aufweist.In a further embodiment of the invention, the collecting mandrel forms an end stop for the cutting punch, wherein the cutting punch has a damping element at the end stop point with the collecting mandrel.

Gemäß einem noch anderen Merkmal der Erfindung sind in der Wand des Auslaufzylinders Entlüftungsbohrungen ausgebildet, die die Bewegung des Schnittstempels im Auslaufzylinder erleichtern.According to yet another feature of the invention, vent holes are formed in the wall of the discharge cylinder, which facilitate the movement of the cutting punch in the discharge cylinder.

Der Auffangdorn ist in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung als offener Hohlkörper ausgebildet und in dem Auslaufzylinder ist ein an eine Druckluftquelle anschließbarer, bis in den Auffangdorn reichender Druckluftzuführungskanal ausgebildet, um den Schnittstempel aus dem Auslaufzylinder entnehmen und für einen weiteren Stauchversuch mit einer neuen Scherplatte montieren zu können.The collecting mandrel is formed in an advantageous embodiment of the invention as an open hollow body and in the discharge cylinder connectable to a source of compressed air, extending into the collection mandrel compressed air supply channel to remove the cutting punch from the discharge cylinder and assemble for a further compression test with a new shear plate can ,

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung, in derAn embodiment of the invention will be described with reference to the drawing, in which

1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht der beiden Stauchstempel einer Hochgeschwindigkeits-Druck-Prüfvorrichtung während des Stauchversuchs mit einer noch unverformten, zwischen zwei Druckplatten befindlichen zylindrischen Stauchprobe; 1 a partially sectioned side view of the two upsets of a high-speed pressure tester during the compression test with a still undeformed, located between two pressure plates cylindrical compression sample;

2 eine Seitenansicht der Prüfvorrichtung im Bereich der beiden Stauchstempel gemäß 1, jedoch mit einer bis zum Erreichen einer vorgegebenen begrenzten Stauchkraft im Stauchversuch verformten Stauchprobe; 2 a side view of the tester in the region of the two upsets according to 1 , but with an upset to a predetermined limited compression force in the compression test compression sample;

3 eine Seitenansicht der beiden Stauchstempel in einer abgesenkten Position eines Schnittstempels nach dem Überschreiten der vorgegebenen Stauchkraft; und three a side view of the two upsets in a lowered position of a cutting punch after exceeding the predetermined compression force; and

4 eine Seitenansicht der beiden Stauchstempel am Ende des Stauchversuchs in der Endposition des Schnittstempels
zeigt, näher erläutert. 4 a side view of the two upsets at the end of the compression test in the final position of the cutting punch
shows, explained in more detail.

Die in der Zeichnung wiedergegebene Hochgeschwindigkeits-Druck-Prüfvorrichtung umfasst zwei im Laststrang einer Hochgeschwindigkeitsprüfmaschine (nicht dargestellt) angeordnete Stauchstempel 1, 3. Dabei können die beiden Stauchstempel 1 bzw. 3 wahlweise entweder am starren Teil (Querhaupt oder Tisch) oder am beweglichen Teil (Kolbenstange) der Hochgeschwindigkeitsprüfmaschine montiert sein. Der an der Kolbenstange angebrachte bewegliche Stauchstempel (hier der zweite Stauchstempel 3) kann sich mit einer beliebigen, bei servohydraulischen Hochgeschwindigkeits-Zug-Druck-Prüfmaschinen z. Z. bis ca. 25 m/s betragenden Geschwindigkeit auf den feststehenden Stauchstempel (hier den ersten Stauchstempel 1) zu bewegen. An den stirnseitig einander zugewandten Seiten der beiden Stauchstempel 1, 3 ist jeweils eine Druckplatte 4, 5 aus einem hochfesten und verschleißfesten Werkstoff angebracht.The high-speed pressure test apparatus shown in the drawing comprises two upsetting punches (not shown) arranged in the load line of a high-speed testing machine 1 . three , Here are the two upsetting punches 1 respectively. three optionally mounted either on the rigid part (crosshead or table) or on the moving part (piston rod) of the high-speed testing machine. The attached to the piston rod movable upsetting punch (here the second upsetting punch three ) can be with any, in servohydraulic high-speed tensile-pressure testing machines z. Z. to about 25 m / s amounting speed on the fixed upsetting punch (here the first punch 1 ) to move. At the front side facing each other sides of the two upsetting punches 1 . three is each a pressure plate 4 . 5 made of a high-strength and wear-resistant material.

Auf der einen – in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der am beweglichen (zweiten) Stauchkolben 3 angebrachten Druckplatte 4 wird eine Stauchprobe 6 (1) zentriert positioniert, um – wie die 2 bis 4 zeigen – unter der Wirkung der auf diese mit hoher Geschwindigkeit ausgeübten Kraft des anderen – im vorliegenden Ausführungsbeispiel stationären (ersten) – Stauchkolbens 1 verformt (gestaucht) zu werden. Die während des Stauchvorgangs durchgeführte Verformungs- und Kraftmessung wird zur Charakterisierung des Verformungs- und Schädigungsverhaltens des Probenwerkstoffs genutzt. Die Kraftmessung erfolgt dabei durch die im – hier stationären – Stauchstempel 1 untergebrachte Kraftmesseinrichtung.On the one hand - in the present embodiment of the movable (second) upsetting piston three attached printing plate 4 becomes a compression test 6 ( 1 ) centered to - like the 2 to 4 show - in the present embodiment, stationary (first) - compression piston under the action of the force exerted on them at high speed of the other 1 to be deformed (compressed). The deformation and force measurement performed during the upsetting process is used to characterize the deformation and damage behavior of the sample material. The force is measured by the - here stationary - upsetting punches 1 accommodated force measuring device.

Der bewegliche (zweite) Stauchstempel 3 umfasst einen Schnittstempel 7, an dessen freier Stirnseite die Druckplatte 4 angebracht ist, einen Auslaufzylinder 8 für den Schnittstempel 7, einen an der offenen Seite des Auslaufzylinders 8 verschraubbaren Niederhalter 9 für eine auf einer stirnseitigen Matrize 10 des Auslaufzylinders 8 ruhende ringförmige Scherplatte 11 (Stauchkraftbegrenzungsplatte) und einen zentrisch in dem Auslaufzylinder 8 angeordneten Auffangdorn 12.The movable (second) upsetting stamp three includes a cutting punch 7 , at the free end face of the pressure plate 4 is attached, a discharge cylinder 8th for the cutting punch 7 , one on the open side of the discharge cylinder 8th screw-down holder 9 for a on a front-side die 10 the outlet cylinder 8th resting annular shear plate 11 (Stauchkraftbegrenzungsplatte) and a centric in the outlet cylinder 8th arranged collection pin 12 ,

Der Schnittstempel 7 ist als zum Auslaufzylinder 8 hin offener Hohlkörper ausgebildet und weist an der offenen Stirnseite einen mit der Matrize 10 zusammenwirkenden Schnittring 13 auf. An der zylindrischen Innenfläche des Schnittstempels 7 ist eine erste Gleitbuchse 14 ausgebildet, während sich an dessen innerer Stirnfläche ein Dämpfungselement 15 befindet. Eine zweite Gleitbuchse 16 ist an einer Innenumfangsfläche des als Überwurfmutter ausgebildeten und am Auslaufzylinder 8 verschraubbaren Niederhalters 9, und zwar oberhalb eines umlaufenden Niederhaltebundes 17, angeordnet. In der Wand des Auslaufzylinders 8 befinden sich Entlüftungsbohrungen 18 und ein sich bis in den Innenraum des Auffangdorns 12 erstreckender, an eine Druckluftquelle (nicht dargestellt) angeschlossener Druckluftzuführungskanal 19. Der am oberen Ende verjüngt ausgebildete Auffangdorn 12, dessen Außendurchmesser im Wesentlichen mit dem Innendurchmesser der ersten Gleitbuchse 14 übereinstimmt, weist am unteren Ende einen Auflagebund 20 für einen abgescherten Teil 21 der ringförmigen Scherplatte 11 auf. Der Außendurchmesser des Schnittstempels 7 ist kleiner als der Innendurchmesser des Auslaufzylinders 8.The cutting punch 7 is as to the outlet cylinder 8th formed open hollow body and has at the open end side with a die 10 cooperating cutting ring 13 on. On the cylindrical inner surface of the cutting punch 7 is a first sliding bush 14 formed, while at its inner end face a damping element 15 located. A second sliding bush 16 is on an inner peripheral surface of the formed as a union nut and the outlet cylinder 8th screw-down hold-down 9 , above a surrounding hold-down collar 17 arranged. In the wall of the outlet cylinder 8th There are vent holes 18 and into the interior of the collecting spike 12 extending, to a compressed air source (not shown) connected compressed air supply channel 19 , The tapered at the top trained collection pin 12 whose outside diameter is substantially equal to the inside diameter of the first sliding bush 14 matches, has a support collar at the bottom 20 for a sheared part 21 the annular shear plate 11 on. The outer diameter of the cutting punch 7 is smaller than the inner diameter of the discharge cylinder 8th ,

Die Funktion der oben in statischem Zustand beschriebenen Prüfvorrichtung zur Durchführung von Stauchversuchen wird nachfolgend anhand der 1 bis 4 beschrieben:
Vor der Versuchsdurchführung befindet sich der bewegliche Stauchstempel 3 in einer (nicht dargestellten) Ausgangsposition in deutlichem Abstand vom stationären Stauchstempels 1. Der Schnittstempel 7 und der als Überwurfmutter ausgebildete Niederhalter 9 befinden sich in einer vom beweglichen Stauchstempel 3 demontierten Lage (nicht dargestellt). In diesem Zustand wird auf die in die Stirnseite des Auslaufzylinders 8 integrierte Matrize 10 eine Scherplatte 11 aufgelegt und anschließend wird der Schnittstempel 7 zentrisch auf der Scherplatte 11 positioniert, so dass die Außenkanten des Matrize 10 und des Abscherrings 13 fluchtend übereinander liegen. Danach wird der als Überwurfmutter ausgebildete Niederhalter 9 auf den Auslaufzylinder 8 geschraubt, um die Scherplatte 11 zu fixieren und mittels der im Niederhalter ausgebildeten Gleitbuchse 16 eine exakte Gleitführung für den Schnittstempel 7 zu schaffen. Der Schnittring 13 ruht jetzt auf dem über die Schneidkante der Matrize 10 überstehenden Bereich (weiter unten als Teil 21 bezeichnet) der Scherplatte 11.The function of the test device for performing compression tests described above in the static state is described below with reference to FIGS 1 to 4 described:
Before the experiment, the movable upsetting punch is located three in a (not shown) starting position at a significant distance from the stationary compression punch 1 , The cutting punch 7 and trained as a union nut hold-down 9 are in one of the movable upsetting punch three disassembled position (not shown). In this state is on the in the end face of the discharge cylinder 8th integrated matrix 10 a shear plate 11 applied and then the cutting punch 7 centric on the shear plate 11 positioned so that the outer edges of the die 10 and the shearing ring 13 lying in alignment on top of each other. Thereafter, the trained as a union nut hold-down 9 on the outlet cylinder 8th screwed to the shear plate 11 to fix and by means of formed in the hold-down slide bushing 16 an exact sliding guide for the cutting punch 7 to accomplish. The cut ring 13 Now rest on the over the cutting edge of the die 10 projecting area (below as part 21 referred to) of the shear plate 11 ,

Die Scherplatte ist hinsichtlich des Materials und der Dicke so gewählt, dass diese beim Erreichen einer gewünschten Stauchkraft – abhängig vom Werkstoff und der Geometrie der Stauchprobe 6 sowie der Geschwindigkeitsdifferenz der beiden Stauchstempel 1, 3 und dem Umformgrad – vom Schnittring 13 des Schnittstempels 7 schlagartig durchtrennt wird. Dadurch wird der Kraftfluss durch die Prüfvorrichtung unterbrochen, der Stauchvorgang beendet und die Hochgeschwindigkeits-Zug-Druck-Prüfmaschine vor einer Überlastung geschützt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die kreisringförmige Scherplatte 11, deren Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser des Auffangdorns 12 ist, aus Aluminium und hat eine Dicke von 0,5 mm. Selbstverständlich kann die Scherplatte auch aus einem anderen Werkstoff bestehen und eine andere Dicke besitzen. Durch die Auswahl von Werkstoff und Dicke der Scherplatte wird die Charakteristik des Durchstoßvorgangs maßgeblich bestimmt.The shear plate is chosen with regard to the material and the thickness so that they reach a desired compression force - depending on the material and the geometry of the compression sample 6 as well as the speed difference of the two upsetting punches 1 . three and the degree of deformation - from the cutting ring 13 of the cutting punch 7 is severed suddenly. This breaks the flow of force through the tester, stops the upsetting operation, and protects the high-speed pull-test machine from overloading. In the present embodiment, the annular shear plate 11 whose inner diameter is greater than the outer diameter of the collecting mandrel 12 is made of aluminum and has a thickness of 0.5 mm. Of course, the shear plate can also consist of a different material and have a different thickness. By selecting material and thickness of the shear plate, the characteristic of the piercing process is significantly determined.

Nachdem der bewegliche Stauchstempel 3 mit Bezug auf die in dem Niederhalter 9 geführte und auf der Scherplatte 11 ruhende Anordnung des Schnittstempels 7 montiert ist, wird die zylindrische Stauchprobe 6 auf der Druckplatte 4 zentrisch positioniert. Anschließend erfolgt der Stauchvorgang durch eine Aufwärtsbewegung des beweglichen Stauchstempels 3 mit der auf dessen Druckplatte angeordneter Stauchprobe 6 in Richtung des stationären Stauchstempels 1, um die Stauchprobe 6 mit hoher Geschwindigkeit zu verformen und dabei sowohl die an der Stauchprobe wirksamen Kräfte mit der im stationären Stauchstempel 1 angeordneten Kraftmesseinrichtung 2 als auch – beispielsweise mit einer Hochgeschwindigkeitskamera oder mit einem Laserextensometer – die Verformung der Stauchprobe 6 zu erfassen.After the movable upset stamp three with reference to the in the hold down 9 guided and on the shear plate 11 resting arrangement of the cutting punch 7 is mounted, the cylindrical compression test 6 on the printing plate 4 centrically positioned. Subsequently, the upsetting process is carried out by an upward movement of the movable stamper three with the compression sample arranged on the pressure plate 6 in the direction of the stationary compression punch 1 to the compression test 6 To deform at high speed and thereby both the forces acting on the compression test forces with those in the stationary compression punch 1 arranged force measuring device 2 as well as - for example with a high-speed camera or with a laser extensometer - the deformation of the compression sample 6 capture.

1 zeigt die noch unverformte Stauchprobe 6 und die beiden Stauchstempel 1 und 3 (sowie die einzelnen Bestandteile des Stauchstempels 3) zum Zeitpunkt des ersten Kontakts des stationären Stauchstempels 1 an der Stauchprobe 6. 2 zeigt die bereits vollständig gestauchte Stauchprobe 6' und den gegenüber der Darstellung in 1 angehobenen beweglichen Stauchstempel 3 sowie die noch unveränderte Lage des Schnittstempels 7. In der in 3 gezeigten Darstellung hat der bewegliche Stauchstempel 3 eine bestimmte Kraftwirkung überschritten, so dass die Scherplatte 11 schlagartig durchstoßen wird und keine weitere Kraftwirkung auf die bereits verformte Stauchprobe 6', den Schnittstempel 7 und letztlich die Prüfvorrichtung und die Prüfmaschine ausgeübt werden kann. Das heißt, es wird nur eine durch die Auswahl der jeweiligen Scherplatte 11 variabel begrenzte Stauchkraft ausgeübt, der Stauchversuch wird schlagartig unterbrochen und die Prüfvorrichtung mit den beiden Stauchstempeln und die Prüfmaschine werden nicht überlastet. 1 shows the still undeformed compression test 6 and the two upsets 1 and three (as well as the individual components of the compression punch three ) at the time of the first contact of the stationary stamper 1 at the compression test 6 , 2 shows the already fully compressed compression test 6 ' and the opposite of the representation in 1 raised movable swage stamp three as well as the still unchanged position of the cutting punch 7 , In the in three shown representation has the movable upsetting punch three exceeded a certain force, leaving the shear plate 11 is pierced abruptly and no further force on the already deformed compression sample 6 ' , the cutting stamp 7 and ultimately the testing device and the testing machine can be exercised. That is, there is only one by the selection of the respective shear plate 11 variable compressive force exerted, the compression test is abruptly interrupted and the test device with the two compression punches and the testing machine are not overloaded.

3 zeigt den Schnittstempel 7 in der Abwärtsbewegung kurz nach dem Abscheren des Teils 21 der Scherplatte 11, der, wie 4 zeigt, auf einen Auflagebund 20 des Auffangdorns 12 fällt. Der Schnittstempel 7 mit der verformten Stauchprobe 6' gleitet mit seiner Gleitbuchse 14 entlang der Außenumfangsfläche des Auffangdorns 12 und wird an dessen freier Stirnseite, und zwar gedämpft durch das Dämpfungselement 15, aufgefangen. In der Wand des Auslaufzylinders 8 angeordnete Entlüftungsbohrungen 18 verhindern einen Druckaufbau im Auslaufzylinder 8, so dass die Abwärtsbewegung des Schnittstempels 7 gewährleistet ist. Um den Schnittstempel 7 anschließend aus dem Auslaufzylinder entfernen zu können, wird über den Druckluftzuführungskanal 19 Druckluft in den Hohlraum des Auffangdorns 12 eingeblasen, so dass der Schnittstempel 7 nach oben bewegt wird und dann entnommen werden kann. three shows the cutting punch 7 in the downward movement shortly after shearing the part 21 the shear plate 11 who, like 4 shows on a support collar 20 of the collecting spike 12 falls. The cutting punch 7 with the deformed compression test 6 ' slides with its sliding bush 14 along the outer peripheral surface of the collecting mandrel 12 and is at the free end face, and damped by the damping element 15 , caught. In the wall of the outlet cylinder 8th arranged ventilation holes 18 prevent pressure build-up in the outlet cylinder 8th , so that the downward movement of the cutting punch 7 is guaranteed. To the cutting punch 7 then to be able to remove from the discharge cylinder, via the compressed air supply channel 19 Compressed air in the cavity of the collecting mandrel 12 blown in, leaving the cutting punch 7 is moved upward and then can be removed.

Die Erfindung ist nicht auf das zuvor geschilderte Ausführungsbeispiel beschränkt. Im Rahmen des Grundgedankens der Erfindung, der eine Ausbildung des stationären Stauchstempels als auf einer bei einer bestimmten Stauchkraft schlagartig durchtrennten Scherplatte ruhenden Schnittstempel vorsieht, sind zahlreiche Modifikationen denkbar. Die im Hochgeschwindigkeitsbereich bis ca. 25 m/s einsetzbare Prüfvorrichtung kann auch für statische Stauchversuche eingesetzt werden und gleichermaßen kann die Stauchkraft nicht nur wie hier beschrieben von unten nach oben, sondern auch von oben nach unten wirken.The invention is not limited to the previously described embodiment. Within the scope of the basic concept of the invention, which provides for a design of the stationary compression punch as a cutting punch resting on a shear plate which is abruptly severed at a certain upsetting force, numerous modifications are conceivable. The testing device which can be used in the high-speed range up to approx. 25 m / s can also be used for static compression tests and likewise the compression force can not only act from bottom to top as described here but also from top to bottom.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: erster (stationärer) Stauchstempelfirst (stationary) upsetting stamp
22: KraftmesseinrichtungForce measuring device
33: zweiter (beweglicher) Stauchstempelsecond (movable) upsetting stamp
44: Druckplatte von 3 Printing plate of three
55: Druckplatte von 1 Printing plate of 1
66: Stauchprobe; 6' verformte StauchprobeStauch sample; 6 ' deformed compression test
77: Schnittstempelpunch
88th: Auslaufzylinderdelivery cylinder
99: NiederhalterStripper plate
1010: Matrize von 8 Matrix of 8th
1111: ringförmige Scherplatteannular shear plate
1212: Auffangdorncollecting thorn
1313: Schnittring von 7 Cutting ring of 7
1414: erste Gleitbuchse von 7 first sliding bush of 7
1515: Dämpfungselement von 7 Damping element of 7
1616: zweite Gleitbuchse von 9 second sliding bush of 9
1717: Niederhaltebund von 9 Hold-down collar of 9
1818: Entlüftungsbohrung in 8 Vent hole in 8th
1919: Druckluftzuführungskanal in 8, 12 Compressed air supply channel in 8th . 12
2020: Auflagebund von 12 Edition of 12
2121: abgescherter Teil von 11 sheared off part of 11

Claims

High-speed pressure testing device for a high-speed testing machine for performing upsetting tests for material testing with two on one compression test specimen ( 6 ) acting compression punches ( 1 . three ), characterized in that the one upsetting punch ( three ) for limiting the compression test ( 6 ) as well as the testing device and the high-speed testing machine acting on a shear plate ( 11 ) supported cutting punch ( 7 ) and the shear plate ( 11 ) is designed so that during the compression test when exceeding a certain, on the already deformed compression sample ( 6 ' ) applied force abruptly from the cutting punch ( 7 ) is severed, and the cutting punch ( 7 ) after cutting the shear plate ( 11 ) in management resources ( 16 . 12 ) is slidably guided guided.

Test device according to claim 1, characterized in that the shear plate ( 11 ) is annular and formed on a front side of a discharge cylinder ( 8th ) template ( 10 ) is supported with one on the cutting punch ( 7 ) provided cutting ring ( 13 ), wherein the shear plate ( 7 ) by one at the outlet cylinder ( 8th ) detachably fastened hold-down ( 9 ) is fixable and as a guide means for the designed as an open hollow body cutting punch ( 7 ) on the one hand the hold-down ( 9 ) associated first bushing ( 16 ) and on the other hand in the discharge cylinder ( 8th ) arranged collecting mandrel ( 12 ) serve.

Test device according to claim 2, characterized in that on the inner surface of the cutting punch ( 7 ) one with the outer surface of the collecting mandrel ( 12 ) corresponding sliding bushing ( 14 ) are provided.

Test device according to claim 2, characterized in that the cylindrical holder ( 9 ) one on the shear plate ( 7 ) acting hold-down collar ( 17 ) having.

Test device according to claim 2, characterized in that the outer circumferential surface of the collecting mandrel ( 12 ) is conically formed in the upper part and that on the outer circumference of the collecting mandrel ( 12 ) a support covenant ( 20 ) for one of the cutting punch ( 7 ) sheared off part ( 21 ) of the shear plate ( 11 ) is trained.

Test device according to claim 2, characterized in that the collecting mandrel ( 12 ) an end stop for the cutting punch ( 7 ), wherein the cutting punch ( 7 ) at the end stop point with the collecting mandrel ( 12 ) a damping element ( 15 ) having.

Test device according to claim 2, characterized in that in the wall of the discharge cylinder ( 8th ) Vent holes ( 18 ) are formed.

Test device according to claim 2, characterized in that the collecting mandrel ( 12 ) is designed as an open hollow body and in the outlet cylinder ( 8th ) connectable to a source of compressed air, into the collecting mandrel ( 12 ) reaching compressed air supply channel ( 19 ) is trained.

Test device according to claim 1, characterized in that the two upsets ( 1 . three ) at the contact side with the compression test ( 6 ) each with a pressure plate ( 4 . 5 ) consist of high-strength and wear-resistant material.