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Vorrichtung zum Ermitteln der Breitenänderung eines streifenförmigen
Prüfkörpers Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln der Breitenänderung
eines streifenförmigen Prüfkörpers bei einer Längsdehnung desselben bis zu einem
vorbestimmbaren Wert.
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Die Ermittlung der Tiefziehqualität von Blechen durch einen Ziehversuch
beruht auf der Erkenntnis, daß die Richtungsabhängigkeit oder Anisotropie der plastischen
Verformung, die durch den Kennwert oder Koeffizienten der Normal-Anisotropie, d.
h. das Verhältnis zwischen Querkontraktion und Dickenkontraktion, bei einer Probe
mit rechteckigem Querschnitt unter Zugbeanspruchung gekennzeichnet ist, den Wert
der Tiefziehqualität gut darstellt.
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Beispielsweise weist ein hoher Wert dieses Kennwertes der Anisotropie
auf einen bemerkenswerten Widerstand des Bleches gegenüber Einschnürung, d. h. auf
eine geringe Neigung zur Bildung örtlicher Einschnürungen, hin, die im allgemeinen
die Größe der Tiefung oder Napftiefe begrenzt.
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Praktisch ist es aber schwierig, die Dickenschwankungen mit ausreichender
Genauigkeit zu messen, insbesondere deshalb, weil dann, wenn die Proben den Blechen
entnommen sind, die Dickenkontraktion sich nicht gleichmäßig über die gesamte Probe
verteilt. Aus diesem Grund wurde die Messung der Dickenkontraktion durch die Messung
der Dehnung oder Längung ersetzt, wobei das Gesetz der Volumenkonstanz als gegeben
vorausgesetzt ist.
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Die heute für die Messung der Längsdehnung und Querkontraktion von
streifenförmigen Prüfkörpern verwendeten Meßgeräte sind aber so ausgelegt und ausgebildet,
daß durch sie eine große Anzahl verschiedenartiger Betriebsbedingungen dargestellt
werden kann, so daß diese Meßgeräte teuer, unhandlich und verwickelt sind. Offensichtlich
sind solche bekannten Meßgeräte zur Messung des oben definierten Koeffizienten der
Anisotropie unter den notwendigerweise vorgegebenen Bedingungen wenig geeignet,
da sie den zur Messung notwendigen Bedingungen wenig angepaßt sind.
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Es ist eine Vorrichtung vorgeschlagen worden, welche die gleichzeitige
Bestimmung der Dehnung und der Querschnittsänderung eines Probekörpers von größerer
Dicke zu bestimmen gestattet. Diese Vorrichtung ist aber nicht geeignet, die Querkontraktion
eines streifenförmigen Probekörpers zu bestimmen.
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Es ist zur Vereinfachung und Normung der Messung des Anisotropiekoeffizienten
vorteilhaft, für jede solche Messung einen konstanten Dehnungs- oder Längungswert
zu wählen; dann ist nämlich die Querkontraktion im geraden Teil des Prüfkörpers
die ein-
zige Veränderliche, die gemessen werden muß, um den zugeordneten Anisotropiekoeffizienten
des Prüfkörpers zu ermitteln. Um die Vorherbestimmung der Längsdehnung eines Prüfkörpers
zu ermöglichen, ist es üblich, Verformungseinrichtungen für langgestreckte Prüfkörper,
insbesondere auch solche, welche beim Erreichen einer vorbestimmbaren Dehnung ein
Signal auslösen, mittels Klemmstücke am Probekörper zu befestigen. Es ist ebenfalls
bekannt, bei Dehnungsmeßeinrichtungen einstellbare Anschläge vorzusehen, welche
die Grenzlagen der Dehnungswerte feststellen und bei Erreichen derselben Steuersignale
auslösen.
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Üblicherweise wird die Messung der Breite einer aus einem Blech entnommenen
Probe von Hand, aber auch auf elektronischem, fotografischem oder optischem Wege
vorgenommen. Messungen von Hand weisen natürlich alle Mängel auf, die solchen Messungen
eigen sind, während Messungen auf elektronischem, fotografischem oder optischem
Wege durch die hierfür erforderlichen verwickelten und unhandlichen Einrichtungen
eine wesentliche Erschwerung bedeuten.
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Da bei einer Großzahl der bisher bekannten Verfahren die Breite der
Probe vor und nach dem Zugversuch an mehreren verschiedenen Stellen gemessen wird,
wobei aus diesen Einzelmeßwerten dann ein Mittelwert gebildet wird, ergeben sich
weitere Nachteile, da dabei eine große Anzahl
empfindlicher Messungen
durchzuführen ist, die die Versuchsdauer erheblich verlängert.
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Außerdem erlauben diese bekannten Vorrichtungen nicht, den Verlauf
der Querkontraktion des streifenförmigen Prüfkörpers während des Versuches fortlaufend
zu verfolgen, da sie keine Möglichkeit vorsehen, während des Versuches fortlaufend
derartige Messungen vorzunehmen. Denn der Wert des Koeffizienten der Anisotropie
schwankt in Abhängigkeit von dem Wert oder Dehnung. Zur Wahl der jeweils festen
Versuchsbedingungen ist daher eine fortlaufende Messung unbedingt erforderlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ermitteln
der Breitenänderung eines streifenförmigen Prüfkörpers bei dessen Längsdehnung bis
zu einem vorbestimmbaren Wert so auszubilden, daß sie einfach im Aufbau, leicht
im Gewicht und leicht zu bedienen und zu handhaben ist und daß sie eine schnelle
und fortlaufende Messung der Breite einer Probe während der gesamten Dauer des Versuches
erlaubt.
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Die Erfindung ist in erster Linie gekennzeichnet durch zwei am Prüfkörper
befestigbare und längs einer Führungsschiene verschiebbare Klemmstücke, durch einen
am Klemmstück angebrachten Halte arm für zwei einstellbare Anschläge zu beiden Seiten
des Klemmstückes zur Festlegung der Meßstrecke und der Enddehnung, durch einen längs
der Führungsschiene und einer weiteren Führungsschiene in Dehnungsrichtung verschiebbaren
Schlitten, welcher aus zwei mit Hilfe von Blattfedern miteinander verbundenen Tragplatten
besteht, wovon die eine Tragplatte die mit Meßschneiden versehenen Meßeinrichtungen
für die Breitenmessung des Prüfkörpers trägt.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung näher erläutert.
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Es zeigt F i g. 1 den Grundriß einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
F i g. 2 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und Fig.3 eine
perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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In Fig. 1 sind von einer Zugprüfmaschine lediglich der feste Einspannkopf
1 und der bewegliche Einspannkopf 2 angedeutet, die beide derartig angeordnet sind,
daß der Prüfkörper 3 eine im wesentlichen waagerechte Stellung einnimmt; dieser
Prüfkörper 3 wird in Richtung des Pfeiles 4 der Wirkung einer Zugkraft ausgesetzt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht, wie aus den F i g. 1 und
3 ersichtlich ist, aus zwei mittels Schrauben an den Prüfkörper 3 anklerambaren
Klemmstücken5 und 6, die sich auf einer gemeinsamen Führungsschiene 7 entsprechend
der am Prüfkörper 3 auftretenden Verformung verschieben können. Das Klemmstück 5
ist mit einem Haltearm 8 fest verbunden, der zwei einstellbare Anschläge 9 und 10
trägt, zwischen denen das zweite Klemmstück 6 sich befindet und die dessen Verschiebung
nach zugeordneten Richtungen hin abgrenzen. Von diesen beiden einstellbaren Anschlägen
9 und 10 dient der eine Anschlag 9 zur Bestimmung der Grundlänge des Probekörpers
vor Ausübung eines Zuges auf denselben, die durch den Abstand der beiden Klemmstücke
5 und 6 bei Berührung des Kleramstückes 6 mit dem Anschlag 9 gegeben ist. Der Anschlag
9 ist,
wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, auf de Haltearm 8 beweglich angeordnet,
um gegebenenfal die genannte Grundlänge entsprechend ändern 2 können. Im allgemeinen
wird man sich auf eir bestimmte Grundlänge, beispielsweise von 50 nun festlegen.
In diesem Fall wird der Anschlag 9 in d entsprechenden Stellung am Haltearm8 festgestel
bzw. festgeklemmt.
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Der zweite Anschlag 10 dient zur Bestimmung di Betrages der Dehnung,
um den die Grundlänge de Prüfkörpers 3 durch die Wirkung einer Zugkra gedehnt werden
soll. Die Stellung dieses zweite Anschlages 10 ist einstellbar und wird derart be
stimmt bzw. eingestellt, daß in dem Augenblick, i dem das Klemmstück 6 mit dem Anschlag
10 i Berührung kommt, der Abstand zwischen de I(lemmstücken s und 6 gleich der Soll-Länge
de verformten Prüfkörpers ist. Dabei ist die erfindungs gemäße Anordnung so getroffen,
daß im Augenblic der Berührung des Klemmstückes 6 mit dem Anschla 10 der Versuch
abgebrochen wird, beispielsweis durch geeignete Schaltvorrichtungen 22, wie z. 13
einen mit der Schaltvorrichtung der Zugprüfmaschin zusammenarbeitenden Mikroschalter
22 od. dgl.
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Durch die freie Verschieblichkeit der Klemm stücke 5 und 6 längs
der Führungsschiene 7 und di freie Verschieblichkeit des Klemmstückes 6 relativ
zum Klemmstück 5 zwischen den einstellbaren An schlägen 9 und 10 ist gewährleistet,
daß nur di.
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Dehnung des durch die Grundlänge festgelegte Teiles des Prüfkörpers
3 gemessen wird, die Deh nungsmessung also fehlerfrei ist. Wie aus den F i g. g
und insbesondere aus der F i g. 2 ersichtlich ist besteht die erfindungsgemäße Einrichtung
zun Messen der Anderung der Breite des Prüfkörpers aus einer Tragplatte 11 für eine
Meßeinrichtung, mi der mittels Blattfedern 13 eine zweite bewegliche Tragplatte
12 fest verbunden ist. Diese zweite bewegliche Tragplatte besteht aus einem Winkeleisen
12. auf dem zwei Buchsen 16 und eine Rolle 15 angeordnet sind, die das Verschieben
der beweglicher Meßvorrichtung entlang den Führungsschienen 7 und 14 erlauben.
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Die Tragplatte 11 für die Meßvorrichtung bestehl aus einem Winkeleisen
11, auf dem ein Mikrometer 18 und eine Meßuhr 17 mit federndem Tastfingei angeordnet
sind, die die zugeordneten Meßschneiden 19 und 20 aufweisen; diese Meßschneiden
19 und 20 werden mit dem Prüfkörper 3 auf seinem geraden Teil in Berührung gebracht.
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Diese Meßvorrichtung macht die Verschiebungen dieses geraden Teiles
des zu messenden Prüfkörpers 3 mit, wenn der Prüfkörper 3 der Wirkung einer Zugkraft
unterworfen wird, und zwar deshalb, weil die Meßschneiden 19 und 20 mit ausreichendem
Druck an den Prüfkörper 3 angepreßt werden. Der hierfür notwendige Druck wird von
den Blattfedern 13 geliefert.
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Im nachfolgenden wird der Zusammenbau und die Zusammenarbeit der
beiden erfindungsgemäßen Einrichtungen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben:
Zuerst wird dafür gesorgt, daß die Meßschneiden 19 und 20 so weit geöffnet sind,
daß der Prüfkörper 3 in seine vorbestimmte Lage gebracht werden kann. Dann wird
dieser Prüfkörper 3 in den festen Einspannkopf 1 eingesetzt, und der bewegliche
Einspannkopf 2 wird derart an den Prüfkörper 3 herangeführt, daß Jetzterer in diesem
Einspannkopf 2
zum Anschlag kommt. Darauf wird der Prüfkörper 3
so kräftig in den beiden Einspannköpfenl und 2 eingeklemmt, daß während der Ausübung
eines Zuges auf den Prüfkörper 3 jede das Meßergebnis verfälschende Änderung der
Einsp annungsverhältnisse ausgeschlossen ist.
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Durch Verschieben auf der Führungsschiene 7 wird nun die Einrichtung
zur Einstellung der Dehnung oder Längung vorläufig mittig eingestellt und das Klemmstück
5 an den Prüfkörper 3 angeklemmt.
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Anschließend wird das bewegliche Klemmstück 6 mit dem Anschlag 9 in
Berührung gebracht, worauf auch dieses Klemmstück 6 an den Prüfkörper 3 angeklemmt
wird. Dadurch wird erreicht, daß die Einrichtung zur Festlegung eines bestimmten
vorgegebenen Betrages der Dehnung oder Längung in ihre zugeordnete Lage gebracht
ist.
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Um nun die Einrichtung zur Bestimmung der Breitenänderungen des Prüfkörpers
3 in ihre Meßstellung zu bringen, genügt es, die Meßschneiden 19 und 20 mit dem
Prüfkörper 3 mittels der Schraube 21 an dem Mikrometer 18 in Berührung zu bringen.
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Anschließend wird der Zeiger der Meßuhr 17 auf 0 gestellt und durch
Ablesung an dem Mikrometer 18 die genaue Breite des Prüfkörpers 3 festgestellt.
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Um zu vermeiden, daß die Meßschneiden 19 und 20 während des Zugversuches
die Berührung mit dem Prüfkörper 3 verlieren, wird zunächst der Prüfkörper 3 einem
Druck ausgesetzt, der einer Formveränderung von 2 mm entspricht, die auf der Meßuhr
17 abgelesen wird. Darauf wird die Nullkorrektur an der Meßuhr mittels der Schraube
21 des Mikrometers 18 durchgeführt. Dadurch wird erreicht, daß die Berührung der
Meßschneiden 19 und 20 während des Meßvorganges dauernd aufrechterhalten wird, da
die zugeordneten Federn 13 auf diese Weise unter Vorspannung gebracht worden sind.
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Nun wird im Sinne des Pfeiles 4 auf den Prüfkörper 3 ein Zug ausgeübt,
wodurch dieser Prüfkörper 3 Formveränderungen erleidet, denen die oben beschriebenen
erfindungsgemäßen Einrichtungen entsprechend folgen: Das Klemmstück 6 entfernt sich
vom Anschlag 9 und nähert sich entsprechend der Dehnung des Prüfkörpers 3 dem Anschlag
10, indem es sich auf der Führungsschiene 7 entsprechend verschiebt. Bei Berührung
des Klemmstückes 6 mit dem Anschlag 10 wird der Zugversuch über den Mikroschalter
22 abgebrochen.
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Gleichzeitig folgt die Einrichtung zur genauen Messung der Breitenänderung
des gerade Teiles des Prüfkörpers 3 dessen Formveränderungen, wobei die Meßuhr 17
diese Änderungen fortlaufend anzeigt.
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Es ist offensichtlich, daß die in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendete Meßuhr 17 auch durch eine andere geeignete
Einrichtung, z. .B ein Versteilpotentiometer
oder ein elektrisches Registriergerät
geeigneter Ausführung zur fortlaufenden Aufzeichnung der Breitenänderung ersetzt
werden kann, ohne daß dadurch der Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung verlassen
wird.