DE102019007207A1 - Test device for examining corrosion behavior, in particular stress corrosion cracking, on a specimen under tension and test system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Testeinrichtung (1) zur Untersuchung von Spannungsrisskorrosion an einer unter Zugspannung gesetzten Probe (3), aufweisend einen Probenhalter (5), eine Zugspannungsvorrichtung (7) sowie einen Induktionssensor (9), wobei der Probenhalter (5) dazu eingerichtet ist eine Probe (3) zu halten, wobei die Zugspannungsvorrichtung (7) dazu eingerichtet ist, die Probe (3) unter Zugspannung zu setzen, und wobei der Induktionssensor (9) dazu eingerichtet und angeordnet ist, einen Bruch der Probe (3) zu detektieren.The invention relates to a test device (1) for examining stress corrosion cracking on a specimen (3) placed under tensile stress, comprising a specimen holder (5), a tensile stress device (7) and an induction sensor (9), the specimen holder (5) being set up for this purpose holding a sample (3), the tension device (7) being set up to put the sample (3) under tension, and the induction sensor (9) being set up and arranged to detect a breakage of the sample (3) .
Description
Die Erfindung betrifft eine Testeinrichtung zur Untersuchung von einem Korrosionsverhalten, insbesondere von Spannungsrisskorrosion, an einer unter Zugspannung gesetzten Probe sowie ein Testsystem.The invention relates to a test device for examining corrosion behavior, in particular stress corrosion cracking, on a specimen placed under tensile stress, and a test system.
Testeinrichtungen sind prinzipiell bekannt um Untersuchungen von Spannungsrisskorrosion an einer unter Zugspannung gesetzten Probe durchzuführen.Test devices are known in principle for carrying out investigations of stress corrosion cracking on a specimen placed under tensile stress.
Aus der amerikanischen Patentschrift
Die aus dem Stand der Technik bekannten Testeinrichtungen mit beispielsweise Federvorspannung sind meist sehr teure Einrichtungen, um eine konstante Last aufzubringen. Häufig wird die konstante Last auch mittels einer Zugprüfanlage beziehungsweise Zugfestigkeitsprüfmaschine aufgebracht und/oder angelegt.The test devices known from the prior art, for example with spring preload, are usually very expensive devices in order to apply a constant load. The constant load is often also applied and / or applied by means of a tensile testing system or tensile testing machine.
Dies hat insbesondere den Nachteil, dass durch die teuren Einrichtungen hohe Investitionskosten verursacht werden beziehungsweise notwendig sind, wobei zudem eine manuelle Beobachtung notwendig ist, wodurch - neben den Investitionskosten - auch noch Personalkosten entstehen. Darüber hinaus sind die entsprechenden Einrichtungen sehr groß und unhandlich. Somit sind die Einrichtungen nicht einfach transportierbar und zudem sind in einem zur Verfügung stehenden Raum nur wenige Einrichtungen aufstellbar. Darüber hinaus ist ein paralleler Test von mehreren Proben mit einer einzigen Einrichtung, insbesondere einer einzigen Zugprüfanlage, meist nicht möglich.This has the disadvantage, in particular, that the expensive equipment causes or necessitates high investment costs, manual observation also being necessary, which - in addition to the investment costs - also results in personnel costs. In addition, the corresponding facilities are very large and bulky. The devices are therefore not easy to transport and, moreover, only a few devices can be set up in an available space. In addition, a parallel test of several samples with a single device, in particular a single tensile test system, is usually not possible.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Testeinrichtung zur Untersuchung von Spannungsrisskorrosion an einer unter Zugspannung gesetzten Probe sowie ein Testsystem zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.The invention is therefore based on the object of providing a test device for examining stress corrosion cracking on a specimen placed under tensile stress and a test system, the disadvantages mentioned not occurring.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten bevorzugten Ausführungsbeispiele.The object is achieved by providing the present technical teaching, in particular the teaching of the independent claims and of the preferred exemplary embodiments disclosed in the dependent claims and the description.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Testeinrichtung zur Untersuchung von Spannungsrisskorrosion an einer unter Zugspannung gesetzten Probe geschaffen wird, aufweisend einen Probehalter, eine Zugspannungsvorrichtung sowie einen Induktionssensor. Der Probenhalter ist dazu eingerichtet, eine Probe zu halten. Die Zugspannungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, die Probe unter Zugspannung zu setzen. Der Induktionssensor ist dazu eingerichtet und angeordnet, einen Bruch der Probe zu detektieren. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise ein Bruch der Probe detektiert werden kann. Besonders vorteilhaft daran ist, dass der Induktionssensor keinen direkten Kontakt zur Probe an sich oder zu einer Halterung der Probe bedarf. Hierdurch kann insbesondere vermieden werden, dass korrosive Flüssigkeiten mit dem Induktionssensor in Verbindung kommen. Hierdurch wird insbesondere eine Zuverlässigkeit oder Robustheit des Versuchs signifikant erhöht. Darüber hinaus handelt es sich bei einem Induktionssensor um ein sehr kostengünstiges Bauteil, weswegen insgesamt im Ergebnis eine günstige Testeinrichtung geschaffen werden kann, welche keine manuelle Beobachtung, beispielsweise durch einen Mitarbeiter, bedarf. Darüber hinaus ist der Platzbedarf für einen Induktionssensor sehr gering, weswegen insgesamt die Testeinrichtung einen sehr geringen Bauraum bedarf. Hierdurch ergibt sich weiterhin der Vorteil, dass die Testeinrichtung einfach transportiert und weltweit, beispielsweise auf einem Lkw-Anhänger, verwendet werden kann. Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Zugspannungsvorrichtung aus einem Material hergestellt ist, wobei das Material ein korrosionsresistentes Material, wie beispielsweise Edelstahl oder Aluminium, aufweist oder das Material aus einem korrosionsresistenten Material, wie beispielsweise Edelstahl oder Aluminium, besteht. Hierdurch wird insbesondere erreicht, dass keine Bimetallkorrosion - manchmal auch als Kontaktkorrosion oder galvanische Korrosion bezeichnet - auftritt. Überdies wird ebenfalls eine Spaltkorrosion vermieden. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass in einem Einspannbereich der Probe, insbesondere im Bereich des Bolzens, ein Spalt mit einer Größe von mindestens 0,5 mm vorgesehen ist. Ferner ist es vorteilhaft möglich, die exakte Zeit zu bestimmen, nach welcher ein Bruch der Probe stattfindet, da durch den induktiven Sensor direkt ein entsprechendes Signal zur Verfügung steht, welches maschinell erfasst werden kann. Hierdurch ist es insbesondere nicht mehr notwendig, dass die Proben manuell - beispielsweise durch einen Mitarbeiter - beobachtet werden müssen. Dies ist insbesondere für die entsprechenden Mitarbeiter vorteilhaft, da sie nicht dem entsprechenden Testklima - entweder besonders heiß oder besonders kalt - und/oder darüber hinaus auch nicht dem korrosiven Milieu - beispielsweise einer klimatischen Korrosionskammer - ausgesetzt sind. Ferner ist es mit der Testeinrichtung möglich auch durch eine Wasserstoffversprödung induzierte Spannungsrisse zu untersuchen.The object is achieved in particular by creating a test device for examining stress corrosion cracking on a sample placed under tension, comprising a sample holder, a tension device and an induction sensor. The sample holder is set up to hold a sample. The tension device is set up to put the sample under tension. The induction sensor is set up and arranged to detect a break in the sample. This has the particular advantage that a break in the sample can be detected in a simple manner. It is particularly advantageous that the induction sensor does not require direct contact with the sample itself or with a holder for the sample. This can in particular prevent corrosive liquids from coming into contact with the induction sensor. This increases the reliability or robustness of the test significantly. In addition, an induction sensor is a very inexpensive component, which is why, overall, an inexpensive test device can be created which does not require manual observation, for example by an employee. In addition, the space required for an induction sensor is very small, which is why the test device as a whole requires very little installation space. This also has the advantage that the test device can be easily transported and used worldwide, for example on a truck trailer. Furthermore, it is preferably provided that the tension device is made of a material, the material having a corrosion-resistant material, such as stainless steel or aluminum, or the material consisting of a corrosion-resistant material, such as stainless steel or aluminum. In particular, this ensures that no bimetal corrosion - sometimes referred to as contact corrosion or galvanic corrosion - occurs. Crevice corrosion is also avoided. This is preferably achieved by providing a gap with a size of at least 0.5 mm in a clamping area of the sample, in particular in the area of the bolt. Furthermore, it is advantageously possible to determine the exact time after which the sample breaks, since the inductive sensor directly provides a corresponding signal that can be recorded by machine. In particular, this means that it is no longer necessary for the samples to be observed manually, for example by an employee. This is particularly advantageous for the relevant employees, since they are not exposed to the appropriate test climate - either particularly hot or particularly cold - and / or, moreover, they are not exposed to the corrosive environment - for example a climatic corrosion chamber. It is also possible with the test device to investigate stress cracks induced by hydrogen embrittlement.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zugspannungsvorrichtung mindestens eine Federscheibe, insbesondere mindestens ein Paket aus Federscheiben, zum Erzeugen der Zugspannung aufweist. Hierdurch ist es insbesondere möglich, dass auf einfache und insbesondere günstige Art und Weise eine Zugspannung auf die Probe ausgeübt werden kann. Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, dass eine Federspannung der Zugspannungsvorrichtung mittels eines entsprechenden Kalibrierverfahrens und/oder mittels einer entsprechenden Kalibriervorrichtung kalibriert wird, in der Art, dass sehr genau und präzise eine für den Test anzuwendende Zugspannung eingestellt werden kann.According to a development of the invention, it is provided that the tension device has at least one spring washer, in particular at least one package of spring washers, for generating the tension. This makes it possible in particular for tensile stress to be exerted on the sample in a simple and, in particular, inexpensive manner. It is preferably provided that a spring tension of the tension device is calibrated by means of a corresponding calibration method and / or by means of a corresponding calibration device, in such a way that a tension to be used for the test can be set very precisely and precisely.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Probe durch einen Bolzen in der Testeinrichtung befestigt, insbesondere gehalten, wird. Dies hat den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise - mittels des Bolzens - die Probe in der Testeinrichtung gehalten werden kann. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Bolzen in der Testeinrichtung verschraubt ist.According to a development of the invention, it is provided that the sample is fastened, in particular held, in the test device by a bolt. This has the advantage that the sample can be held in the test device in a simple manner - by means of the bolt. It is particularly preferably provided that the bolt is screwed into the test device.
Die Aufgabe wird insbesondere auch gelöst, indem ein Testsystem geschaffen wird, aufweisend mindestens eine Testeinrichtung gemäß der Erfindung oder eine Testeinrichtung nach einem der zuvor genannten Ausführungsbeispiele und mindestens eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung ist mit jeder Testeinrichtung, insbesondere jedem Induktionssensor der jeweiligen Testeinrichtung, der mindestens einen Testeinrichtung wirkverbunden. Die Steuereinrichtung ist darüber hinaus dazu eingerichtet, eine Fehlerfallzeit für jede einzelne Testeinrichtung der mindestens einenTesteinrichtung separat zu bestimmen, wobei die Fehlerfallzeit ab einem vorgebbaren Zeitpunkt beginnt und endet, wenn der Induktionssensor den Bruch der Probe in der jeweiligen Testeinrichtung anzeigt. Hierdurch ist es insbesondere möglich, dass auf einfache Art und Weise eine Vielzahl von verschiedenen Proben gleichzeitig und ohne notwendige Beobachtung getestet werden können. Darüber hinaus ist das Testsystem äußerst günstig in der Anschaffung, weswegen hier auch keine großen Investitionskosten notwendig sind. In Zusammenhang mit dem Testsystem verwirklichen sich insbesondere die bereits in Zusammenhang mit der Testeinrichtung erläuterten Vorteile.In particular, the object is also achieved by creating a test system comprising at least one test device according to the invention or a test device according to one of the aforementioned exemplary embodiments and at least one control device. The control device is operatively connected to each test device, in particular each induction sensor of the respective test device, of the at least one test device. The control device is also set up to separately determine an error time for each individual test device of the at least one test device, the error time starting from a predeterminable time and ending when the induction sensor indicates the breakage of the sample in the respective test device. This makes it possible in particular for a large number of different samples to be tested in a simple manner at the same time and without the need for observation. In addition, the test system is extremely inexpensive to buy, which is why no large investment costs are necessary here. The advantages already explained in connection with the test device are realized in connection with the test system.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, für jede der mindestens einen Testeinrichtung die Fehlerfallzeit anzugeben, insbesondere akustisch und/oder visuell und/oder digital. Hierdurch wird es insbesondere möglich, dass sich ein Mitarbeiter auf einfache Art und Weise, insbesondere wenn die Fehlerfallzeit visuell angegeben wird, in kurzer Zeit einen Überblick über den aktuellen Stand einer Vielzahl von parallelen Versuchen mittels des Testsystems verschaffen kann.According to a development of the invention, it is provided that the control device is set up to indicate the time of failure for each of the at least one test device, in particular acoustically and / or visually and / or digitally. This makes it possible, in particular, for an employee to be able to obtain an overview of the current status of a large number of parallel tests using the test system in a simple manner, in particular if the error time is indicated visually.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Fehlerfallzeit in Stunden, und vorzugsweise auch in Minuten, auszugeben. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass besonders genau eine Fehlerfallzeit bestimmt werden kann.According to a development of the invention, it is provided that the control device is set up to output the error time in hours, and preferably also in minutes. This has the particular advantage that an error time can be determined particularly precisely.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Testsystem mindestens
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing.
Dabei zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Testeinrichtung zur Untersuchung von Spannungsrisskorrosion an einer unter Zugspannung gesetzten Probe, wobei die Probe der Testeinrichtung noch nicht gebrochen ist, -
2 das Ausführungsbeispiel aus1 , wobei die Probe gebrochen ist, -
3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Testsystems.
-
1 1 shows a schematic illustration of an exemplary embodiment of the test device for examining stress corrosion cracking on a sample placed under tensile stress, the sample of the test device not yet being broken, -
2nd the embodiment from1 with the sample broken, -
3rd is a schematic representation of an embodiment of the test system.
Der
Ferner ist der
Ferner ist der
Der
Ferner ist der
In
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Steuereinrichtung
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass das Testsystem
Dementsprechend ist auch der
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 9541485 B1 [0003]US 9541485 B1 [0003]
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---|---|---|---|---|
DE102021002688A1 (en) | 2021-05-21 | 2021-07-15 | Daimler Ag | Method for testing stress corrosion cracking of a component |
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2019
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DE102021003081A1 (en) | 2021-05-21 | 2021-07-29 | Daimler Ag | Method for testing a component's susceptibility to stress corrosion cracking |
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