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Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung zur Befestigung eines schlauchförmigen Probenkörpers für die Durchführung eines Zugversuchs, eine Verwendung einer Haltevorrichtung sowie ein Verfahren zur Durchführung von Zugversuchen, mit deren Hilfe Zugversuche, insbesondere eine anisotherme Relaxationsprüfung eines, insbesondere elastomeren, Probenkörpers durchgeführt werden können.
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Der Zugversuch ist ein genormtes Standardverfahren, um das Werkstoffverhalten bei einachsiger, gleichförmiger über den Querschnitt verteilter Zugbeanspruchung zu ermitteln, wobei der Probenkörper gleichmäßig, stoßfrei, gegebenenfalls bis zum Bruch bei gleichzeitiger Messung der Dehnung und der an dem Probenkörper angreifenden Kraft gedehnt wird. Hierbei wird ein genormter Probenkörper in einer Haltevorrichtung einer Zugmaschine oder Universalprüfmaschine eingespannt und gedehnt. Der Probenkörper kann auch aus einem Kunststoff und/oder elastomeren Material sein.
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Beispielsweise aus
DE 100 22 818 A1 sind eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Durchführung eines Zugversuchs mit einem Probenkörper aus einem Kunststoffmaterial bei konstanter Last aber sich ändernder Temperatur bekannt. Der Probenkörper wir hierbei in einer oberen und einer unteren Einspannklemme eingeklemmt, die zur Aufprägung einer bestimmten Zugkraft und einer bestimmten Dehnung des Probenkörpers voneinander weg bewegt werden können.
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Es besteht das Bedürfnis das Bauteilverhalten eines schlauchförmigen, insbesondere elastomeren, Bauteils mit Hilfe eines Zugversuchs vorhersagen zu können. Hierbei ist es nicht ausreichend das für das schlauchförmige Bauteil vorgesehene Material in Form einer genormten Stabprobe („Normstab”) einem Zugversuch zu unterziehen. Durch die schlauchförmige Geometrie und den Herstellungsprozess ergeben sich in dem realen schlauchförmigen Bauteil zusätzliche Effekte, welche das Bauteilverhalten unter Last beeinflussen und auf die aus den für einen Normstab des gleichen Materials gewonnenen Messdaten nicht unmittelbar geschlussfolgert werden kann.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die das Messen eines Bauteilverhaltens unter Last eines schlauchförmigen Probenkörpers mit einer hohen Genauigkeit ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Haltevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Verwendung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist eine Haltevorrichtung zur Befestigung eines schlauchförmigen Probenkörpers für die Durchführung eines Zugversuchs vorgesehen mit einem in ein erstes Schlauchende des Probenkörpers einsteckbaren ersten Dorn zur Anlage an dem Probenkörper von radial innen her, einem auf das erste Schlauchende des Probenkörpers aufsteckbaren ersten Haltering zum Verpressen des Probenkörpers zwischen dem ersten Dorn und dem ersten Haltering, einem in ein von dem ersten Schlauchende weg weisendes zweites Schlauchende des Probenkörpers einsteckbaren zweiten Dorn zur Anlage an dem Probenkörper von radial innen her, einem auf das zweite Schlauchende des Probenkörpers aufsteckbaren zweiten Haltering zum Verpressen des Probenkörpers zwischen dem zweiten Dorn und dem zweiten Haltering, einem Halteteil zur Befestigung des ersten Schlauchendes, wobei das Halteteil einen an dem ersten Haltering anschlagbaren ersten Rückhalteanschlag aufweist, und einem relativ zum Halteteil in Längsrichtung des Probenkörpers axial verlagerbaren Zugteil zur Befestigung des zweiten Schlauchendes, wobei das Zugteil einen an dem zweiten Haltering anschlagbaren zweiten Rückhalteanschlag aufweist.
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Grundsätzlich ist es möglich einen schlauchförmigen elastomeren Probenkörper an seinen Schlauchenden in aufeinander zu bewegbaren Klemmen einer Haltevorrichtung zu verklemmen, wobei die Klemmenpaare in Längsrichtung des Probenkörpers von einander weg bewegt werden können, um eine ansteigende Zugkraft in den Probenkörper einleiten zu können. Es ist jedoch überraschenderweise festgestellt worden, dass die Messergebnisse nicht zufriedenstellend sind und beispielsweise bei einer viel zu niedrigen Last ein Bauteilversagen gemessen wird, das bei dem realen Bauteil tatsächlich bei einer deutlich höheren Last auftritt. Durch die erfindungsgemäße Haltevorrichtung ist es jedoch möglich, dass durch die zwischen dem zugeordneten Dorn und dem Haltering eingesetzten jeweiligen Schlauchenden eine Veränderung des schlauchförmigen, insbesondere kreisringförmigen, Querschnitts des Probenkörpers vermieden wird. Die Geometrie des Probenkörpers während des Zugversuchs kann dadurch im Wesentlichen der Geometrie des zu dem Probenkörper korrespondierenden realen Bauteils entsprechen. Der Belastungsfall des Probenkörpers entspricht dadurch stärker dem Belastungsfall des korrespondierenden realen Bauteils, ohne dass Unterschiede in der Geometrie des Probenkörpers eine Übertragbarkeit der gewonnenen Messergebnisse auf den realen Anwendungsfall erschweren. Gleichzeitig ist es möglich eine Zugkraft in den Probenkörper dadurch einzuleiten, dass das Zugteil von dem Halteteil weg bewegt wird. Hierbei greifen das Zugteil und das Halteteil nicht direkt an dem Probenkörper sondern über ihren jeweiligen Rückhalteanschlag an dem jeweiligen zugeordneten Haltering an. Der Haltering wiederum kann die aufgeprägte Zugkraft in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt in den schlauchförmigen Probenkörper einleiten, so dass eine sehr gleichmäßige Zugbelastung des Probenkörpers erreicht werden kann. Insbesondere ist durch den mit dem Haltering zusammenwirkenden Dorn erreicht, dass ein ungleichmäßiges Verquetschen des schlauchförmigen Probenkörpers mit in Umfangsrichtung des Probenkörpers unterschiedlich starken Spannungen, wie sie bei einem Einklemmen des schlauchförmigen Probenkörpers zwischen zwei flachen Klemmen auftreten, vermieden sind. Eine Spannungsspitze an einem bestimmten Umfangswinkel des schlauchförmigen Probenkörpers in der Nähe der Schlauchenden ist dadurch vermieden. Das Risiko, dass der schlauchförmige Probenkörper bei einer zu niedrigen Last an der durch das Befestigen der Schlauchenden eingeleiteten Lasten vorzeitig reißen könnte, ist dadurch zumindest reduziert oder eliminiert. Zudem kann das jeweilige Schlauchende zwischen dem Haltering und dem Dorn verpresst sein, so dass der Haltering mit einer im Wesentlichen radial ausgerichteten Haltekraft auf das Schlauchende einwirkt. Die in den schlauchförmigen Probenkörper eingeleitete Kraft kann dadurch bei einer im Wesentlichen in radialer Richtung weisenden Normalkraft als über die Kontaktfläche des Halterings an dem schlauchförmigen Probenkörper verteilte Reibungskraft eingeleitet werden. Dadurch können beispielsweise Kerbwirkungseffekte reduziert werden. Durch die über die Halteringe von dem Zugteil und dem Halteteil an den zwischen dem Haltering und dem Dorn befestigten im Wesentlichen unverformten Schlauchenden sehr gleichmäßig angreifenden Zugkraft können unnötige durch die Befestigung des schlauchförmigen Probenkörpers verursachte Belastungsspitzen vermieden werden, so dass das Messen eines Bauteilverhaltens unter Last eines schlauchförmigen Probenkörpers mit einer hohen Genauigkeit ermöglicht ist.
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Da der Probenkörper mit geringeren Spannungsspitzen in der Haltevorrichtung aufgenommen ist, kann das Verhalten des Probenkörpers über eine größere Messdauer, insbesondere einen größeren Temperaturbereich und/oder Belastungsbereich, gemessen werden, ohne dass ein vorzeitiger Probenabriss zu befürchten ist. Dies ermöglicht es mit einem hohen Grad an Genauigkeit eine isotherme Relaxationsmessung, eine sogenannte Temperature Scanning Stress Relaxation („TSSR”) sowie eine anisotherme Spannungsrelaxations-Messmethode (AISR-Methode) durchzuführen. Dadurch können die mechanisch-thermischen Eigenschaften von schlauchförmigen Probenkörpern, beispielsweise hergestellt aus Kunststoffen, Elastomeren und/oder thermoplastischen Elastomern (TPE), gut ermittelt werden. Beispielsweise kann bestimmt werden wie stark das Verhalten des Probenkörpers einem idealen Elastomer entspricht oder wie hoch eine Vernetzungsdichte in dem aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise einem thermoplastischen Elastomer auf Olefinbasis (TPV) oder einem sonstigen Elastomer, hergestellten Probenkörper ist. Insbesondere können Zugversuche, wie in
EN ISO 527 für Proben aus Kunststoff, in
ISO 37 für Proben aus Gummi oder in
DE 100 22 818 A1 beschrieben, durchgeführt werden, mit der Maßgabe, dass mit Hilfe der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung ein schlauchförmiger Probenkörper verwendet wird.
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Das Halteteil und das Zugteil können relativ zueinander in Längsrichtung des Probenkörper zueinander verlagert werden, um in einem aufeinander zu positionierten Aufnahmeabstand den Probenkörper leicht aufnehmen zu können und in einem voneinander weg positionierten Startabstand ein Spiel zwischen den Halteringen und den zugeordneten Rückhalteanschlägen zu eliminieren. Bei dem Aufnahmeabstand kann der Probenkörper im Wesentlichen spannungsfrei und/oder ohne Vordehnung in das Halteteil und das Zugteil eingelegt werden, so dass eine Beeinflussung des Messergebnisses durch eine unbeabsichtigte Dehnung des Materials des Probenkörpers beim Einlegen vermieden werden kann. Insbesondere kann der Probenkörper bei dem Startabstand des Halteteils zum Zugteil vorgedehnt sein, so dass die Messung leicht reproduzierbar bei einer definierten Vordehnung des Probenkörpers beginnen kann. Bei dem Verpressen der Schlauchenden zwischen dem Haltering und dem Dorn kann die Erkenntnis ausgenutzt werden, dass bei einem nachgiebigen, insbesondere flexiblen und/oder elastomeren Material, des Probenkörpers der Probenkörper aufgrund der hohlen schlauchförmigen Geometrie bei dem aufgesteckten Haltering ohne signifikante Spannungen im Material nach radial innen nachgeben kann. Gleichzeitig ist es möglich, dass das nachgiebige Material des Probenkörpers bei dem eingesteckten Dorn ohne signifikante Spannungen im Material leicht nach radial außen ausweichen kann. Wenn dann der Haltering auf den Dorn geschoben wird, kann der schlauchförmige Probenkörper weder nach radial außen noch nach radial innen signifikant ausweichen, so dass der Probenkörper leicht zwischen dem Haltering und dem Dorn reibschlüssig verpresst werden kann. Hierbei kann je nach geometrischer Ausgestaltung des Halterings und des Dorns eine so hohe Haltekraft auf das verpresste Schlauchende aufgebracht werden, dass Zugkräfte in den Probenkörper eingeleitet werden können, die oberhalb der Zugfestigkeit des Probenkörpers liegen können. Der erste Dorn und/oder der zweite Dorn sind insbesondere als Vollkörper, das heißt nicht als Hohlkörper, ausgestaltet, so dass der Dorn leicht hohe in radialer Richtung wirkende Kräfte aufnehmen kann ohne sich zu deformieren.
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Insbesondere weisen der erste Dorn und/oder der zweite Dorn eine im Wesentlichen kegelige Außenfläche und der erste Haltering und/oder der zweite Haltering eine zu der Außenfläche des ersten Dorns und/oder des zweiten Dorns korrespondierende kegelige Innenfläche auf. Ein Spiel des Schlauchendes zwischen dem Dorn und dem Haltering kann durch ein entsprechend weites Aufschieben des Halterings auf den Dorn automatisch eliminiert werden. Insbesondere ergibt sich dadurch eine sich selbst verstärkende Verpressung des jeweiligen Schlauchendes zwischen dem Haltering und dem Dorn. Wenn über das Halteteil und das Zugteil eine sich erhöhende Kraft in Längsrichtung des Probenkörpers auf den jeweils zugeordneten Haltering aufgebracht wird, kann es passieren, dass die Reibung zwischen dem Haltering und dem Probenkörper gegebenenfalls nicht mehr ausreicht die volle Zugkraft zu übertragen. In dieser Situation kann der Haltering relativ zum Probenkörper weiter auf den Dorn aufgeschoben werden, wodurch sich eine stärkere Verpressung des Schlauchendes zwischen dem Haltering und dem Dorn mit einer entsprechend höheren Normalkraft in radialer Richtung ergibt, die dann wiederum so hoch ist, dass die gesamte eingeleitete Zugkraft in den Probenkörper eingeleitet werden kann.
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Vorzugsweise verläuft die Außenfläche und/oder die Innenfläche gegenüber einer in Längsrichtung verlaufenden Mittellinie um einen Steigungswinkel φ geneigt, wobei 1° ≤ φ ≤ 30°, insbesondere 2° ≤ φ ≤ 20°, vorzugsweise 5° ≤ φ ≤ 15° und besonders bevorzugt φ = 10° ± 2° gilt. Bei einem derartigen Steigungswinkel kann bei einem geringen Bauraumbedarf für den Dorn und/oder den Haltering ein leichtes Einstecken beziehungsweise Aufstecken erreicht werden. Gleichzeitig kann sich zwischen dem Dorn und dem Haltering eine schiefe Ebene ergeben, zwischen denen das jeweilige Schlauchende selbstverstärkend verpresst werden kann. Ferner ist es möglich schlauchförmige Probenkörper mit unterschiedlichen Materialdicken mit den selben Bauteilen leicht zu befestigen. Insbesondere weist der Dorn und der zugeordnete Haltering den gleichen Steigungswinkel auf. Vorzugsweise sind der erste Haltering und der zweite Haltering und/oder der erste Dorn und der zweite Dorn gleich ausgeformt, so dass sich Gleichteile ergeben, die sowohl bei dem Halteteil auch bei dem Zugteil verwendet werden können.
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Besonders bevorzugt weist der erste Dorn und/oder der zweite Dorn eine Aufsteckmarkierung zur Anzeige einer vordefinierten Einstecktiefe auf, wobei insbesondere die Aufsteckmarkierung durch eine in Umfangsrichtung umlaufende Nut oder Erhebung ausgestaltet ist. Durch die Aufsteckmarkierung kann vermieden werden, dass der Dorn zu weit in den schlauchförmigen Probenkörper eingesteckt wird und den Probenkörper möglicherweise zu stark aufweitet und dadurch unnötige Spannungen in den Probenkörper einleitet. Insbesondere kann das Schlauchende beim Einstecken des Dorns an der als Erhebung ausgestalteten Aufsteckmarkierung stirnseitig anschlagen und eine weitere Relativbewegung des Dorns in den Probenkörper blockieren. Wenn die Aufsteckmarkierung beispielsweise als optisch wahrnehmbare Markierung oder Nut ausgestaltet ist, sind in radialer Richtung vom Dorn abstehende Teile vermieden, so dass der Dorn leichter in dem Halteteil oder dem Zugteil koaxial zum schlauchförmigen Probenkörper zentriert werden kann.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass das Halteteil in einer zu dem Zugteil weisenden ersten Stirnwand eine erste Öffnung zur Durchfuhr des Probenkörpers aufweist, wobei die erste Stirnwand an der von dem Zugteil weg weisenden Seite den ersten Rückhalteanschlag ausbildet, und/oder das Zugteil in einer zu dem Halteteil weisenden zweiten Stirnwand eine zweite Öffnung zur Durchfuhr des Probenkörpers aufweist, wobei die zweite Stirnwand an der von dem Halteteil weg weisenden Seite den zweiten Rückhalteanschlag ausbildet. Die Ausrichtung des insbesondere flexiblen Probenkörpers kann durch die jeweilige Öffnung leicht vorgegeben werden. Der Probenkörper kann dadurch in radialer Richtung ausgerichtet werden. Ferner kann dadurch leicht eine koaxiale Zentrierung des jeweiligen zugeordneten Halterings und des Dorns zur jeweiligen Öffnung und dem in der Öffnung eingesetzten Probenkörper erreicht werden. Vorzugsweise ist zwischen der jeweiligen Öffnung und dem Probenkörper im entspannten Zustand eine Spielpassung ausgebildet, beispielsweise H7/h6 oder H8/h9.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Halteteil einen senkrecht zur Längsrichtung des Probenkörpers geöffneten ersten Aufnahmeraum zur Aufnahme des ersten Dorns, des ersten Halterings und des ersten Schlauchendes aufweist, wobei der mit dem ersten Schlauchende verbundene erste Dorn und der mit dem ersten Schlauchende verbundene erste Haltering seitlich in den ersten Aufnahmeraum einsetzbar sind, und/oder das Zugteil einen senkrecht zur Längsrichtung des Probenkörpers geöffneten zweiten Aufnahmeraum zur Aufnahme des zweiten Dorns, des zweiten Halterings und des zweiten Schlauchendes aufweist, wobei der mit dem zweiten Schlauchende verbundene zweite Dorn und der mit dem zweiten Schlauchende verbundene zweite Haltering seitlich in den zweiten Aufnahmeraum einsetzbar sind. Der mit den Halteringen und Dornen präparierte Probenkörper kann dadurch leicht durch eine zur Längsrichtung im eingesetzten Zustand laterale Bewegung seitlich in das Halteteil und/oder Zugteil eingesetzt werden. Dadurch kann eine Bewegung in Längsrichtung bei der Befestigung des präparierten Probenkörpers mit dem Halteteil und dem Zugteil vermieden werden, so dass eine unbeabsichtigte die Messung verfälschende Vordehnung des Probenkörpers in Längsrichtung vermieden ist. Das Risiko von Messfehlern durch Dehnungen des Probenkörpers beim Einsetzen des Probenkörpers in der Haltevorrichtung ist dadurch reduziert.
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Besonders bevorzugt ist ein lösbar mit dem Zugteil verbindbares Befestigungsteil zur Befestigung des Zugteils mit einer Krafteinleitungseinrichtung vorgesehen, wobei das Befestigungsteil durch eine Montagebewegung in Längsrichtung des Probenkörpers von dem Zugteil abtrennbar ist und das Befestigungsteil im mit dem Zugteil befestigten Zustand durch ein quer zur Montagebewegung in das Zugteil und das Befestigungsteil einlegbares Riegelelement mit dem Zugteil arretierbar ist. Insbesondere kann das Halteteil über ein Befestigungsmittel ortsfest in einer Zugversuchseinrichtung verbunden werden. Die Krafteinleitungseinrichtung kann die auf den Probenkörper aufzubringende Zugkraft erzeugen und das Zugteil von dem ortsfesten Halteteil wegziehen. Das Riegelelement kann soweit in das Zugteil und in das Befestigungsteil eingesetzt sein, dass sich auch bei einer maximalen von einer Krafteinleitungseinrichtung aufbringbaren Zugkraft das Zugteil nicht von dem Befestigungsteil löst. Das Riegelelement kann hierbei in der Art eines Riegels eine formschlüssige Verbindung herbeiführen, wobei das Riegelelement insbesondere mit vergleichsweise großen Kontaktflächen an dem Zugteil und dem Befestigungsteil anliegt, so dass unnötige Spannungsspitzen bei der Kraftübertragung zwischen dem Zugteil und dem Befestigungsteil über das Riegelelement vermieden werden können. Durch die lösbare Verbindung kann das Zugteil leicht auf das ortsfeste Halteteil zu bewegt werden, um das Einsetzen des Probenkörpers in das Halteteil und das Zugteil zu vereinfachen. Nachfolgend kann das Zugteil mit dem Befestigungsteil wieder verbunden werden, wobei über das Riegelelement eine genau definierte Relativlage in Längsrichtung des Probenkörpers sichergestellt werden kann. Vorzugsweise ist das Befestigungsteil in dem Zugteil, beispielsweise über eine Kulissenführung und/oder Schwalbenschwanzverbindung, in Längsrichtung geführt, so dass das Zugteil durch die ausgebildete Längsführung nur in Längsrichtung relativ zu dem Befestigungsteil verschoben werden kann. Das Risiko, dass der Probenkörper schräg und/oder nicht koaxial und/oder nicht präzise genug eingesetzt wird, wodurch im verspannten Zustand des Probenkörpers unnötige und die Messung verfälschende Spannungen indiziert werden können, kann dadurch vermieden oder zumindest reduziert werden.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Zugversuchseinrichtung, insbesondere zur anisothermen Relaxationsprüfung, mit einer Haltevorrichtung zur Aufnahme eines Probenkörpers, einer an der Haltevorrichtung angreifenden Krafteinleitungseinrichtung zur Aufbringung einer in Längsrichtung des Probenkörpers verlaufenden Zugkraft und einem Ofen zum Temperieren des Probenkörpers auf eine bestimmte Temperatur und/oder eines bestimmten Temperaturverlaufs, wobei die Haltevorrichtung als eine Haltevorrichtung, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, ausgestaltet ist. Durch die über die Halteringe von dem Zugteil und dem Halteteil an den zwischen dem Haltering und dem Dorn befestigten im Wesentlichen unverformten Schlauchenden sehr gleichmäßig angreifenden Zugkraft können unnötige durch die Befestigung des schlauchförmigen Probenkörpers verursachte Belastungsspitzen vermieden werden, so dass das Messen eines Bauteilverhaltens unter Last eines schlauchförmigen Probenkörpers mit einer hohen Genauigkeit ermöglicht ist.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung einer Haltevorrichtung, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, in einer für Zugversuche von Normstäben ausgestalteten Zugversuchseinrichtung zur Durchführung von Zugversuchen von schlauchförmigen Probenkörpern. Durch die über die Halteringe von dem Zugteil und dem Halteteil an den zwischen dem Haltering und dem Dorn befestigten im Wesentlichen unverformten Schlauchenden sehr gleichmäßig angreifenden Zugkraft können unnötige durch die Befestigung des schlauchförmigen Probenkörpers verursachte Belastungsspitzen vermieden werden, so dass das Messen eines Bauteilverhaltens unter Last eines schlauchförmigen Probenkörpers mit einer hohen Genauigkeit ermöglicht ist. Dadurch ist es insbesondere möglich eine für Normstäbe vorgesehene Halteeinrichtung einer Zugversuchseinrichtung durch die für schlauchförmige Probenkörper vorgesehene Haltevorrichtung zu ersetzen, so dass zur Durchführung eines Zugversuchs mit einem schlauchförmigen Probenkörper nur ein geringer Umrüstaufwand erforderlich ist. Bei dem Normstab handelt es insbesondere um einen in EN ISO 527 definierten Probekörper, vorzugsweise den Probekörper 5A gemäß EN ISO 527.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Durchführung von Zugversuchen von schlauchförmigen Probenkörpern, bei dem ein schlauchförmiger, insbesondere im Wesentlichen zylindrischer, Probenkörper bereit gestellt werden, wobei der Probenkörper ein erstes Schlauchende und ein von dem ersten Schlauchende weg weisendes zweites Schlauchende aufweist, in einem ersten Vorbereitungsschritt ein erster Haltering auf den Probenkörper aufgesteckt wird, nachfolgend ein erster Dorn in das erste Schlauchende eingesteckt wird und der erste Haltering soweit auf das erste Schlauchende zu relativ zu dem ersten Dorn verschoben wird bis das erste Schlauchende zwischen dem ersten Dorn und dem ersten Haltering positioniert und insbesondere reibschlüssig verpresst ist, in einem zweiten Vorbereitungsschritt ein zweiter Haltering auf den Probenkörper aufgesteckt wird, nachfolgend ein zweiter Dorn in das zweite Schlauchende eingesteckt wird und der zweite Haltering soweit auf das zweite Schlauchende zu relativ zu dem zweiten Dorn verschoben wird bis das zweite Schlauchende zwischen dem zweiten Dorn und dem zweiten Haltering positioniert und insbesondere reibschlüssig verpresst ist, ein Halteteil und ein Zugteil in einem Aufnahmeabstand zueinander beabstandet positioniert werden, das erste Schlauchende zusammen mit dem ersten Dorn und dem ersten Haltering in das Halteteil eingelegt wird, so dass ein von dem Zugteil weg weisender erster Rückhalteanschlag des Halteteils auf den ersten Haltering zu weist, das zweite Schlauchende zusammen mit dem zweiten Dorn und dem zweiten Haltering in das Zugteil eingelegt wird, so dass ein von dem Halteteil weg weisender zweite Rückhalteanschlag des Zugteils auf den zweiten Haltering zu weist, wobei der Aufnahmeabstand zwischen dem Halteteil und dem Zugteil derart bemessen ist, dass das Einlegen des ersten Schlauchendes und des zweiten Schlauchendes frei von an dem Probenkörper aufgebrachten Kräften in Längsrichtung des Probenkörpers erfolgt, und nachfolgend das Zugteil auf einen zum Halteteil definierten Startabstand für die Durchführung des Zugversuchs von dem Halteteil weg bewegt wird, wobei der Probenkörper bei Erreichung des Startabstands mit einer vordefinierten Dehnung vorgedehnt ist. Durch das Verfahren kann insbesondere die Haltevorrichtung, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, ausgebildet werden. Das Verfahren kann insbesondere wie vorstehend anhand der Haltevorrichtung erläutert aus- und weitergebildet sein. Durch die über die Halteringe von dem Zugteil und dem Halteteil an den zwischen dem Haltering und dem Dorn befestigten im Wesentlichen unverformten Schlauchenden sehr gleichmäßig angreifenden Zugkraft können unnötige durch die Befestigung des schlauchförmigen Probenkörpers verursachte Belastungsspitzen vermieden werden, so dass das Messen eines Bauteilverhaltens unter Last eines schlauchförmigen Probenkörpers mit einer hohen Genauigkeit ermöglicht ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
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1: eine schematische Draufsicht eines Teils einer Zugversuchseinrichtung,
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2: eine schematische Draufsicht einer Haltevorrichtung für die Zugversuchseinrichtung aus 1,
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3: eine schematische geschnittene Detailansicht der Zugversuchseinrichtung aus 1,
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4: eine schematische Draufsicht auf einen Dorn der Haltevorrichtung aus 2,
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5: eine schematische perspektivische Ansicht eines Zugteils der Haltevorrichtung aus 2 und
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6: eine schematische perspektivische Ansicht eines Befestigungsteils der Haltevorrichtung aus 2.
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Die in 1 teilweise dargestellte Zugversuchseinrichtung 10 weist einen Ofen 12 auf, in dem mit Hilfe einer in 2 näher dargestellten Haltevorrichtung 14 ein schlauchförmiger Probenkörper 16 aufgenommen und mit Hilfe des Ofens 12 auf eine bestimmte Temperatur temperiert und/oder mit einem vordefinierten, insbesondere stetig ansteigendem, Temperaturprofil erwärmt werden kann. Die Haltevorrichtung 14 weist ein mit Hilfe eines Befestigungsmittels 18 ortsfest in dem Ofen 12 fixiertes Halteteil 20 auf, mit dem ein oberes erstes Schlauchende des Probenkörpers 16 befestigt werden kann. Ein von dem ersten Schlauchende weg weisendes zweites Schlauchende kann mit einem Zugteil 22 befestigt werden, das in dem Ofen linear geführt in Längsrichtung des Probenkörpers 16 von einer nicht dargestellten Krafteinleitungseinrichtung von dem Halteteil 20 weggezogen werden kann, um für die Durchführung eines Zugversuchs in den Probenkörper 16 eine definierte Zugkraft einzuleiten und/oder den Probenkörper 16 zu dehnen. Die Krafteinleitungseinrichtung kann hierzu an einem Befestigungsteil 24 angreifen, das lösbar mit Hilfe eines in dem Zugteil 22 und dem Befestigungsteil 24 einsetzbaren und quer zur Längsrichtung des Probenkörpers 16 verlaufenden Riegelelements 26 bewegungsfest arretiert werden kann. Wenn das Riegelelement 26 gelöst wird, kann das Zugteil 22 linear an dem Befestigungsteil 24 und dem Ofen 12 geführt auf das Halteteil 20 zu verlagert werden, um den Probenkörper 16 leicht über eine Bewegung lateral zur Längsrichtung des Probenkörpers 16 in einen ersten Aufnahmeraum 25 des Halteteils 20 und in einen zweiten Aufnahmeraum 27 des Zugteils 22 einsetzen zu können. Der Probenkörper 16 kann hierbei im Wesentlichen spannungsfrei und ohne Vordehnung in das Halteteil 20 und das Zugteil 22 eingesetzt werden, so dass durch das Einsetzen des Probenkörpers 16 das Messergebnis des Zugversuchs nicht durch unbeabsichtigte Verformungen des Probenkörpers 16 oder andere mechanische Beeinträchtigungen des Probenkörpers 16 beeinträchtigt wird. Dadurch kann zusätzlich die Reproduzierbarkeit der Messergebnisse verbessert werden.
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Wie in 2 und 3 dargestellt kann der schlauchförmige Probenkörper 16 dadurch mit dem Halteteil 20 befestigt werden, dass das erste Schlauchende des Probenkörpers 16 in einen ersten Haltering 28 eingesteckt und auf einen ersten Dorn 30 aufgesteckt wird und nachfolgend der erste Haltering 28 auf den ersten Dorn 30 geschoben wird, bis der Probenkörper 16 im Bereich des ersten Schlauchendes zwischen dem ersten Haltering 28 und dem zweiten Dorn 30 reibschlüssig verpresst ist. Entsprechend kann der schlauchförmige Probenkörper 16 dadurch mit dem Zugteil 22 befestigt werden, dass das zweite Schlauchende des Probenkörpers 16 in einen zweiten Haltering 32 eingesteckt und auf einen zweiten Dorn 34 aufgesteckt wird und nachfolgend der zweite Haltering 32 auf den zweiten Dorn 34 geschoben wird, bis der Probenkörper 16 im Bereich des zweiten Schlauchendes zwischen dem zweiten Haltering 32 und dem zweiten Dorn 34 reibschlüssig verpresst ist.
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Das Halteteil 20 kann an einem zum Zugteil 22 weisenden Ende eine erste Stirnwand 36 aufweisen, in der eine erste Öffnung 38 für den Probenkörper 16 vorgesehen ist. Dadurch kann der erste Haltering 28 im Innern des Halteteils 20 in dem ersten Aufnahmeraum 25 positioniert sein und an einem von der ersten Stirnwand 36 ausgebildeten ersten Rückhalteanschlag 40 anschlagen. Entsprechend kann das Zugteil 22 in dem zweiten Aufnahmeraum 27 an einem zum Halteteil 20 weisenden Ende eine zweite Stirnwand 42 aufweisen, in der eine zweite Öffnung 44 für den Probenkörper 16 vorgesehen ist. Dadurch kann der zweite Haltering 32 im Innern des Zugteils 22 positioniert sein und an einem von der zweiten Stirnwand 42 ausgebildeten zweiten Rückhalteanschlag 46 anschlagen.
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Wie in 4 dargestellt können der erste Dorn 30 und der zweite Dorn 34 identisch ausgestaltet sein und einen Kegelbereich 48 aufweisen, der leicht in eines der Schlauchenden des Probenkörpers 16 eingesteckt werden kann. Der Kegelbereich kann beispielsweise gegenüber einer Mittellinie um einen Steigungswinkel von ca. 10° geneigt sein. Eine nach radial innen weisende Innenfläche der Halteringe 28, 32 ist insbesondere entsprechend angeschrägt ausgestaltet. Der Kegelbereich 48 des Dorns 30, 34 weist eine Aufsteckmarkierung 50 auf, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als umlaufende Nut ausgestaltet ist. Durch die Aufsteckmarkierung 50 kann eine vorgesehene Einstecktiefe für den Dorn 30, 34 dargestellt werden, so dass das jeweilige Schlauchende des Probenkörpers 16 leicht nur bis zur Aufsteckmarkierung 50 auf den jeweiligen zugeordneten Dorn 30, 34 aufgeschoben werden kann, wie in 3 dargestellt.
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Das in 5 dargestellte Zugteil 22 weist eine in Längsrichtung verlaufende Kulissenführung 52 in Form einer T-Nut auf, in die eine entsprechende Kontur des in 6 dargestellten Befestigungsteils 24 eingesteckt werden kann. Das Zugteil 22 weist einander gegenüberliegende Aussparungen 54 auf, in die das Riegelelement 26 eingesetzt werden kann. Wenn das Befestigungsteil 24 in dem Zugteil 22 eingesteckt ist, kann das Riegelelement 26 nur dann in die Aussparungen 54 des Zugteils 22 eingesetzt werden, wenn eine Aufnahmenut 56 des Befestigungsteils 24 mit den Aussparungen 54 fluchtet. In dieser genau definierten Relativlage des Befestigungsteils 24 relativ zum Zugteil 22 kann das Riegelelement 26 sowohl in den Aussparungen 54 des Zugteils 22 als auch in der Aufnahmenut 56 des Befestigungsteils eingesetzt werden und dadurch das Befestigungsteil 24 mit dem Zugteil 22 in einer definierten Relativlage arretieren. Insbesondere kann das Riegelelement 26 zentriert werden, indem beispielsweise ein in die Aufnahmenut 56 hineinragender Fortsatz 58 des Befestigungsteils 24 eine korrespondierende Vertiefung des Riegelelements 26 eingreift. Ein seitliches Überstehen des Riegelelements 26 über das Zugteil 22 kann dadurch vermieden werden. Ferner kann sichergestellt werden, dass das Riegelelement 26 mit einem ausreichenden Flächenkontakt innerhalb der Aussparung 54 an dem Zugteil 22 angreifen kann, um die über das Befestigungsteil 24 von der Krafteinleitungseinrichtung eingeleiteten Kräfte über das Riegelelement 26 ohne Deformationen in den beteiligten Bauteilen übertragen zu können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10022818 A1 [0003, 0009]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- EN ISO 527 [0009]
- ISO 37 [0009]
- EN ISO 527 [0018]
- EN ISO 527 [0018]
