DE1193698B - Device for investigating the flow behavior of materials - Google Patents

Device for investigating the flow behavior of materials

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DE1193698B
DE1193698B DEC15391A DEC0015391A DE1193698B DE 1193698 B DE1193698 B DE 1193698B DE C15391 A DEC15391 A DE C15391A DE C0015391 A DEC0015391 A DE C0015391A DE 1193698 B DE1193698 B DE 1193698B
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Germany
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hand
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DEC15391A
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Andre Gautier
Olivier Pommellet
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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    • GPHYSICS
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Description

Vorrichtung zum Untersuchen des Fließverhaltens von Werkstoffen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Untersuchen des Fließverhaltens von Werkstoffen, d. h. zum Ermitteln der Verformungen bei konstanter Temperatur, welche die Werkstoffe in Abhängigkeit von der Zeit bei geringen Belastungen erleiden, wobei die Möglichkeit gegeben sein soll, die Belastungen während der Zeit zu verändern und die Messung über längere Zeiträume auszudehnen. Die Vorrichtung soll insbesondere auch zur Untersuchung von Proben aus leicht oxydierbaren Metallen und Legierungen geeignet sein.Device for investigating the flow behavior of materials The The invention relates to a device for examining the flow behavior of materials, d. H. to determine the deformations at constant temperature which the materials as a function of time at low loads suffer, with the possibility should be given to change the loads during the time and the measurement to extend over longer periods of time. The device should in particular also be used for examination of samples made of easily oxidizable metals and alloys.

Es ist bei Messungen verschiedener Art, insbesondere auch zum Ermitteln des Fließverhaltens, bereits bekannt, die zu untersuchende Probe während der Messung in eine Schutzgasatmosphäre oder unter Vakuum zu setzen und dabei gegebenenfalls auch das Meßinstrument oder auch die Einrichtungen zur veränderlichen Belastung der Probe unter das gleiche Vakuum zu bringen. Auch ist es bekannt, die Erhitzung der Probe auf höhere Wärmegrade so durchzuführen, daß dadurch die Temperatur des Meßinstrumentes nicht beeinträchtigt wird, beispielsweise indem Kühlaggregate zwischen das Meßinstrument und die zu untersuchende Probe eingefügt sind. It is used for measurements of various kinds, especially for determining the flow behavior, already known, the sample to be examined during the measurement to put in a protective gas atmosphere or under vacuum and, if necessary also the measuring instrument or the devices for variable loading to bring the sample under the same vacuum. It is also known to heat up to carry out the sample to higher degrees of heat so that the temperature of the Measuring instrument is not affected, for example by placing cooling units between the measuring instrument and the sample to be examined are inserted.

Das Ziel der Erfindung geht dahin, eine Vorrichtung zur Untersuchung des Fließverhaltens von Werkstoffen mit evakuiertem Behälter zur Aufnahme des Prüflings und einer Differentialdehnungsmeßein richtung, mit Einrichtungen zum Erzeugen einer vorbestimmbaren gleichmäßigen Prüflingstemperatur und einer Belastungseinrichtung so auszubilden, daß der Prüfling bei jeder im Meßbereich liegenden Temperatur sowohl mit sehr kleiner als auch mit sehr erheblicher, immer genau meßbarer Belastung untersucht und dabei die Belastung um sehr kleine Beträge gesteigert werden kann. The aim of the invention is to provide a device for examination the flow behavior of materials with an evacuated container for receiving the test object and a Differentialdehnungsmeßein direction, with means for generating a predeterminable uniform test specimen temperature and a loading device to be trained in such a way that the test object at each temperature lying in the measuring range both examined with very small as well as with very considerable, always precisely measurable load and the burden can be increased by very small amounts.

Die Belastungseinrichtung besteht dabei gemäß der Erfindung aus zwei innerhalb des Vakuums übereinander angeordneten Schalen, die mittels eines Differentialhebelwerks einerseits an dem Gehäuse des Vakuumbehälters, andererseits an dem unteren Ende des Prüflings angelenkt, zur Aufnahme von leicht beweglichen Gewichtseinheiten, z. B. Kugeln, bestimmt und mit einer elektrischen Steuereinrichtung ausgestattet sind, durch die die Gewichtseinheiten in beliebiger Menge zum Herabfallen von der oberen auf die untere Schale gebracht werden können. According to the invention, the loading device consists of two shells arranged one above the other within the vacuum, which by means of a differential lever mechanism on the one hand on the housing of the vacuum container, on the other hand at the lower end articulated to the test object, to accommodate easily movable weight units, z. B. balls, determined and equipped with an electrical control device are by which the weight units in any amount to fall from the upper can be brought onto the lower shell.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung dargestellt. In the drawing is an embodiment of the new device shown.

Fig. 1 zeigt die Vorrichtung schematisch im Schnitt; F i g. 2 und 3 zeigen zwei erfindungsgemäße Ausführungsformen der Belastungseinrichtung. Fig. 1 shows the device schematically in section; F i g. 2 and 3 show two embodiments of the loading device according to the invention.

In diesen Figuren sind lediglich die Teile dargestellt, die zum Verständnis der Erfindung notwendig sind, wobei entsprechende Teile in den verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen tragen. In these figures, only those parts are shown that are necessary for understanding of the invention are necessary, with corresponding parts in the various figures bear the same reference numerals.

Es handelt sich um eine Maschine mit senkrechter Bauweise, bei der die auf den zu untersuchenden Prüfling 0 ausgeübten Belastungen (Zugkräfte) von oben nach unten gerichtet sind. Die Maschine umfaßt, wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, im wesentlichen: Ein Rohr 1 aus rostfreiem Stahl, das in den Mantel eines elektrischen Ofens 2 hineinragt, dessen Regelung in bekannter Weise selbsttätig erfolgt; einen Satz Verbindungsköpfe aus hitzebeständigem Stahl, die den Prüfling 0 halten, und der aus einem festen oberen Kopf 3, der eine Meßuhr 4 trägt, und aus einem unteren Kopf 5 besteht, der mit dem Belastungssystem 6 verbindbar ist, das an mit dem Rohr 1 verbundenen Stützen 7 angelenkt ist; eine nicht dargestellte Ausdehnungsmeßvorrichtung mit einem differentiell arbeitenden Anzeigesystem, welche die Meßuhr 4 betätigt; ein nicht dargestelltes Pyrometerrohr aus Kieselerde zur Kontrolle der Temperatur; eine obere Glocke 9 mit einem eine Ablesung der Meßuhr 4 ermöglichenden Fenster und einer nicht dargestellten Anzapfung zur Vakuumregelung; eine untere Glocke 10, die das Belastungssystem, das in Fig. 1 nur unvollständig dargestellt ist und genauer im nachstehenden unter Bezugnahme auf F i g. 2 und 3 beschrieben ist, einschließt und zwei Auslässe 11 zu einer nicht dargestellten Pumpstation besitzt; zwei Scheiben 8 mit Wasserzirkulation, die parallel zu den Stirnseiten des Ofens liegen und in unmittelbarer Berührung mit dem rostfreien Rohr 1 stehen und die eine Homogenisierung der Heizzone bewirken und dazu die Haltbarkeit der Vakuumdichtungen 17 und 18 zwischen dem Rohr 1 und den Glocken 9 und 10 sicherstellen. It is a machine with a vertical construction in which the loads (tensile forces) exerted on the test specimen 0 of are directed upwards and downwards. As shown in FIG. 1 can be seen is, essentially: A tube 1 made of stainless steel, which is inserted into the jacket of an electrical Projecting furnace 2, the regulation of which takes place automatically in a known manner; a Set of connection heads made of heat-resistant steel that hold the test object 0, and that of a fixed upper head 3, which carries a dial indicator 4, and a lower one Head 5, which is connectable to the loading system 6, which is connected to the pipe 1 connected supports 7 is articulated; an expansion measuring device, not shown with a differentially operating display system which actuates the dial indicator 4; a pyrometer tube (not shown) made of silica to control the temperature; an upper bell 9 with a window enabling the dial indicator 4 to be read and one tap for vacuum control, not shown; one lower bell 10, which is the loading system, which is shown in Fig. 1 only incompletely and in more detail below with reference to FIG. 2 and 3 is, includes and has two outlets 11 to a pumping station, not shown; two discs 8 with water circulation that are parallel to the front sides of the furnace lie and stand in direct contact with the stainless tube 1 and the one Cause homogenization of the heating zone and also the durability of the vacuum seals Secure 17 and 18 between pipe 1 and bells 9 and 10.

Das in Fig. 2 in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellte Belastungssystem besteht aus zwei Schalen, die eine Differentialwaage bilden, bei der die Belastung der einen Schale auf die andere in einem wählbaren Zeitpunkt und mit einer einstellbaren Folge übergeht. Die »Negativschale« 19 trägt zwei schraubenlinienförmige, übereinander angeordnete, rampenförmige Vorsprünge 20 und 21, in denen eine Reihe Kugeln liegen, die der aufzuwendenden Belastung entsprechen. Die Schale ist am Ende von zwei Waagebalken 22 aufgehängt, die an den Stützen 7 und am unteren Kopf 5 in einem Gelenk 24 angelenkt sind. Das andere Ende dieser Waagebalken trägt die sogenannte »Positivschalea 23, die nach und nach die Kugeln der Negativschale aufnimmt. The loading system shown in FIG. 2 in a preferred embodiment consists of two shells that form a differential balance with which the load one bowl to the other at a selectable time and with an adjustable one Episode passes. The "negative shell" 19 carries two helical lines one above the other arranged, ramp-shaped projections 20 and 21, in which a row of balls lie, which correspond to the load to be applied. The bowl is at the end of two balance beams 22, which are hinged to the supports 7 and to the lower head 5 in a joint 24 are. The other end of this balance beam carries the so-called »positive shell 23, which gradually picks up the balls of the negative shell.

Vor dem Versuch und nach der Anbringung der Kugeln auf der Negativschale wird eine Austarierung der Positivschale vorgenommen, damit die Belastungswaage völlig im Gleichgewicht ist. Before the experiment and after attaching the balls to the negative shell a balancing of the positive shell is carried out, so that the load balance is completely in balance.

Nach der Stabilisierung der Versuchstemperatur werden die Kugeln nacheinander laufengelassen. und zwar mit Hilfe von zwei nicht dargestellten Elektromagneten, die unter jedem schraubenförmigen Vorsprung angeordnet sind. Ein Impulssender ermöglicht nicht nur die wechselweise Inbetriebsetzung jeder Rampe, sondern auch die Regelung der Absperrzeiten. After the test temperature has stabilized, the balls are run one after the other. with the help of two electromagnets, not shown, which are located under each helical projection. A pulse transmitter enables not only the alternating commissioning of each ramp, but also the regulation the shut-off times.

Bei einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurden Versuche mit Kugeln von 10 g und Waagebalkenarmen im Verhältnis von 1:5 gemacht, so daß die durch jede Kugel ausgeübte Belastung 50 g betrug. In one embodiment of the device according to the invention Try with bullets made of 10 g and balance beam arms in the ratio of 1: 5, so that the load applied by each ball was 50 g.

Bei einer in Fig.3 dargestellten, abgewandelten Ausführungsform des Belastungssystems sind die schraubenlinienförmig verlaufenden, rampenartigen Vorsprünge ersetzt durch zwei Kreissektoren 25 mit geneigter Ebene. Der Austritt der Kugeln erfolgt in diesem Falle in der Nähe des Mittelpunktes der Negativschale 19. Eine solche Ausführungsform ist vorteilhafter, denn sie ist leichter herzustellen und arbeitet sicherer. In a modified embodiment of the shown in Figure 3 The load system are the helical, ramp-like projections replaced by two circular sectors 25 with an inclined plane. The exit of the balls takes place in this case near the center of the negative shell 19. One Such an embodiment is more advantageous because it is easier to manufacture and works safer.

Claims (1)

Patentanspruch: Vorrichtung zum Untersuchen des Fließverhaltens von Werkstoffen, insbesondere von leicht oxydierbaren Metallen und Legierungen, bestehend aus einem evakuierbaren Behälter zur Aufnahme des Prüflings und einer Differentialdehnungsmeßeinrichtung, aus einer Einrichtung zum Erzeugen einer vorbestimmten gleichmäßigen Prüflingstemperatur und aus einer Belastungseinrichtung, gekennzeichnet durch eine vollständig innerhalb des Vakuumgehäuses angeordnete, elektrisch fernsteuerbare Einrichtung zur Belastung des Prüflings (0), die aus zwei übereinander angeordneten Schalen (19, 23) besteht, die mittels eines Differentialhebelwerks (22) einerseits an dem Gehäuse des Vakuumbehälters, andererseits an dem unteren Ende des Prüflings angelenkt, zur Aufnahme von leicht beweglichen Gewichtseinheiten, z. B. Kugeln, bestimmt und mit einer elektrischen Steuereinrichtung ausgestattet sind, durch die die Gewichtseinheiten in beliebiger Menge zum Herabfallen von der oberen auf die untere Schale gebracht werden können. Claim: Device for examining the flow behavior of Materials, in particular consisting of easily oxidizable metals and alloys from an evacuable container to hold the test item and a differential strain measuring device, from a device for generating a predetermined uniform test object temperature and from a loading device characterized by a completely within the vacuum housing arranged, electrically remotely controllable device for loading of the test item (0), which consists of two bowls (19, 23) arranged one above the other, which by means of a differential lever mechanism (22) on the one hand on the housing of the vacuum container, on the other hand, hinged to the lower end of the test specimen, to accommodate easily movable weight units, e.g. B. balls, determined and with an electric Control device are equipped, through which the weight units in any Amount can be brought to fall from the upper to the lower bowl. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 824 267, 828 160; französische Patentschrift Nr. 1 048 117; USA.-Patentschriften Nr. 2 154 280, 2 375 034, 2531906; »Journal of Scientific Instruments«, Bd. 30, 1953, H. 11, S. 406 und 407; »Revue de Metallurgie«, Bd. 52, 1955, Nr. 11, S. 864 bis 866. Considered publications: German Patent Specifications No. 824 267, 828 160; French Patent No. 1,048,117; U.S. Patents No. 2,154,280, 2,375,034, 2531906; "Journal of Scientific Instruments", Vol. 30, 1953, H. 11, pp. 406 and 407; "Revue de Metallurgie", Vol. 52, 1955, No. 11, p. 864 to 866.
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