DE1773462A1

DE1773462A1 - Verfahren und Vorrichtung zur schnellen und kontinuierlichen Bestimmung der Eigenschaften metallischer Werkstoffe

Info

Publication number: DE1773462A1
Application number: DE19681773462
Authority: DE
Inventors: Paul Cosse; Hove Christian Van Den; Leonard Herstal Lilet; Maurice Wybo
Original assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Current assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Priority date: 1967-05-18
Filing date: 1968-05-17
Publication date: 1971-06-24
Also published as: GB1165665A; NL161275B; FR1569356A; US3554019A; SE355674B; NL161275C; NL6806951A; DE1773462B2; DE1773462C3

Description

Centre National de Recherches Metallurgiques, Association sans but lucratif, 46, rue Montoyer

Brüssel / BELGIEN

Verfahren und Vorrichtung zur schnellen und

kontinuierlichen Bestimmung der Eigenschaften metallischer Werkstoffe

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur schnellen und kontinuierlichen Bestimmung der Eigenschafen metallischer Werkstoffe, wie beispielsweise bei Stählen der Streckfestigkeit, des Verfestigungsexponenten n, des senkrechten Anisotropiegrades r.

Eine der ältesten und am häufigsten durchgeführten mechanischen Werkstoffprüfungen ist der Zugversuch.

Dieser Versuch gibt Aufschluss über die bis zum Eintreten dos Bruche vorliegende Verformung eines zylindrischen oder- _t>ris-

inn?; ·.· F, / 0 2 7 7

matischen Probekörpers, der in seiner Längsrichtung einer progressiv zunehmenden Belastung ausgesetzt wird. Er umfasst namentlich die Aufzeichnung einer Kurve auf einem Registriergerät, welche die Veränderung der üblichen Dehnung des Prüflings in Abhängigkeit von der beaufschlagten Kraft v/iedergibt.

Unter dem Begriff "üoliche Dehnung"'sei die Verformung gemäss der folgenden Formel verstanden:

,,. ■.; ₌ . ίσο

Lo

wobei:

Lo = die Länge der kessbasis vor dem Versuch, und L = die Länge der Liessbasis nach einer bestimmten Dehnung.

Unter diesen Bedingungen wird der Verformungsviderstand (R) als das Verhältnis zwischen der dem Prüfling beaufschlagten Belastung (F) und dem Ausgan^squerschnitt (So) des Probekörpers bestimmt:

So

Im plastischen Bereich jedoch, wo man nicht mehr davon ausgehen kann, dass die Verformungen unendlich kleinen Werten gleichzusetzen sind, wie dies im elastischen Bereich der Fall ist, hat eine solche Darstellung als unzylänglich zu .gelten.

Tatsächlich ist der gegebene ,/iderstrnd wegen der Querschnittsveränderung des Prüflings rein fiktiv. Oartiberhinaus ist die Darstellung der Verformung nicht rationell, denn sie lässt keinen Vergleich zwischen Zug- und Druckvere;n zu. So entspricht eine ZusrunmendriicKung von 100 ',!>

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offenbar einer unendlichen Verformung, währerd eine i.'treckurg von 100 ^l/j lediglich eine ..ultiplikation der Lange lit 2 zulasst. Jchliesslich sine während der gesamten plastischen Periode und besonders nach de:i Inersc'-ieinungtreten der ώίηschnürung die Verformungen von einem Punkt des Prüflings ^u einem anderen beträchtlichen Sch- r.r.kungen unterv/orien, so aas? das konventionelle Diagramm lediglich einen ..■littelwert wiedergibt.

Die Dehnung wird somit zu einer j-'un^ction der Dimensionen des Probekörpers und es können die ]-:esul1i-te je nach der Art des vervendeten Prüflings sehr unterschiedlich sein.

Dielte ochwierig^eeiten lassen sich ausschalten, v/enn man die "iessungen .auf ein system nit abveichenden Koordinaten überträgt, das "System der rationellen Koordinaten" genannt wird

Bei diesem System übe-rträ/t man auf die Cröinate die dem Prüfling beauf r-chlagte effektive !Beanspruchung :

I¹'
σ = —

wobei S den kleinsten geraden Abschnitt des nit der LraJt odi r Belastung !■' beaufschiagten Prüflings darstellt.

In diesem gleichen System ist der Verformungswert:

ε = Log —

wobei So den Ausgangsquerschnitt des mit der Lelatstung li' beaufschlagten Prüflings bildet.

Den Verlauf eine - Zugversuchskurve in diesem oystem der Koor dinaten (σ,ε) bezeichnet man als "rationelles Zug-/Lehnunrsdiagramm".

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Es sei darauf hingewiesen, dass in diesem System die gleichen Bezeichnungen auch auf den Druckversuch anwendbar
sind."Die Koordinaten erhalten die Bezeichnung eohte Spannung (σ) bzw. echte Dehnung (ε).

Die Auswertung der Zugversuchskurve ist sehr mühsam, kann nicht immer mit der erforderlichen Genauigkeit vorgenommen werden und erweist sich gar ale unmöglich, wenn es eich um eine grössere Anzahl von Prüflingen handelt und wenn man
die Eigenschaften in aller Ausführlichkeit kennenlernen
will.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das diese Naohteile
ausschaltet, ohne dass eine Spezial-Zugversuohemaschine
erforderlich wäre, sondern bei dem ganz einfach die zur Zeit normalerweise sum Einsatz kommenden Zugversuohsmaeohinen
benutet werden.

Für eine ausreichend vollständige Festlegung der Eigenschaften von Werkstoffen wie beispielsweise Stählen sind zu bestimmens

1) die Streokfestigkeit bei χ fo der übliohen Dehnung, wobei χ im Bereich zwischen 0,01 und 0,2 liegt,

2) die obere und untere Streckfestigkeit der Dehnungsstufe,

3) das Verfestigungsmodul bzw. der Verfestigungeexponent
wie durch den Buchstaben η symbolisiert,

4) die Maxiraalbelastung und schliesslich die dieser maximalen Belastung entsprechende echte Dehnung,

5) der senkrechte Anisotropiegrad der plastischen Verformung, bezeichnet mit dem Buchstaben r.

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BAD ORIGINAL

Dank dem erfindungsgemässen Verfahren lassen sich alle diese charakteristischen Eigenschaften im Verlaufe des Zugversuchs sofort und kontinuierlich errechnen.

Das erfindungsgemässe Verfahren, bei dem ein Metallprüfling einem Zugversuch ausgesetzt wird, ist im wesentlichen"dadurch gekennzeichnet, dass mittels geeigneter Messfühler die Werte bestimmter Kennzahlen des Zugversuchs erfasst werden, zu denen z.B. die Dehnung der Messbasis sowie die Belastung und die Breitenänderung der genannten Messbais zählen, dass diese Werte auf eine aus elektronischen Bestandteilen gebildete Vorrichtung übertragen werden, die auf der Grundlage von Analogierechnerelementen aufgebaut ist, und dass eine Übertragung der mit dieser Vorrichtung erhaltenen Werte auf Vorrichtungen wie beispielsweise Registriergeräte vorgenommen wird, mittels derer man die Werte der gesuchten Eigenschaften erhält.

Erfindungegemäss werden zweckmässigerweise die Werte der
Zugversuchakennzahlen kontinuierlich erfasst, wodurch es möglich ist,.!ebenfalls kontinuierlich bestimmte Eigenschaften der diesem Zugversuch ausgesetzten metallischen Werkstoffe su bestimmen.

Die Streckfestigkeit bei χ % Dehnung wird im allgemeinen auf einem Zug-/Dehnungediagramm ermittelt, indem man eine Parallele zum geraden Abschnitt der Zugversuchskurve, d.h. zu dem Abschnitt einzeichnet, der den elastischen Bereich darstellt und in dem die Kräfte nach dem Hooke-schen Gesetz
variieren. Diese Parallele verläuft durch die folgenden
Koorcl i naf enpunkte ; Spannung = 0, Dehnung - κ %. Nimmt man

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desweiteren an,,dass die Dehnung proportional der Zeit ist, so kann man die Neigung dee geraden Abschnitte der Zugversuchskurve bestimmten, indem man den Differentialquotienten der dem Prüfling beaufschlagten Spannung relativ zur Zeit ermittelt. Der gesuchte Wert für die Streckfestigkeit ist gleich der Ordinate des Schnittpunktes dieser geraden Parallele mit der Zugversuchskurve (Figur 1).

Will man nunmehr die Streckfestigkeit bei χ % Dehnung bestimmen, so iet nach diesen Überlegungen gemäsB Figur 2 das Verfahren im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass vom Ausgang des Belastungsmessfühlers (1) das erhaltene Signal auf ein elektronische« Element (2) zur Ermittlung des Differenti*lquotienten dieses Signals relativ zur Zeit übertragen wird, dass der Maximalwert dieses Differentialquotienten mittels eines Maximum-Detektors (3) bestimmt wird, dass dieser Maximalwert dieses Differentialquotienten in eine Multipliaiereinheit (H) gegeben wird, in die auch das vom Dehnungame·sfUhler (&) kommend· Signal !eingespeist wird, dass das so erhaltene Produkt in ein Summierwerk (6) übertragen

! ' . ■ ι ■ ■ ' ■ .

wird, dem andererseits mittels des tttentiometerB (7) das

I₁. ,.

Produkt de· H^jfimum-Differentialquotientwi mit den Prossentwert χ der Dehnung, das der gesuchten Streokfestigkeit ent sprechen muss, beaufschlaft wurde, und

dass der Wert dieser

Streckfestigkeit in einem Analogspeicher (8) in Verbindung einerseits mit dem Belastungsmessftthler {%) und andererseits-mit dem Summierwerk (6) bestimmt wird, wobei diese Bestimmung erfolgt dank einem Komparator (9), in den die vom Summierwerk (6) und vom Belastungsmessfühler

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(1) kommenden Signale eingespeist werden und der bei Gleichheit dieser beiden Signale aktiviert wird und einen Schalter (10) erregt mit dem Ziel, jeden weiteren Eintritt in den Speicher (θ) zu verhindern, welcher somit den jeweils letzten eingespeicherten Wert behält, der gleich der gesuchten Streckfestigkeit ist.

Unter Analogspeicher sei eine elektronische Vorrichtung mit dem folgenden Punktionsablauf verstanden! gelangt eine mit der Zeit variierende und durch eine veränderliche elektrische Spannung repräsentierte Information an den Eingang dieser elektronischen Vorrichtung, so wird sie kontinuierlich, jedoch mit einer gewissen Verzögerung, an den Ausgang verbracht· Biese Zeitkonetante genannte Verzögerung kann je nach Fall verändert, ja sogar auf einen vernachlässigbaren Wert verringert werden· Hört die Beaufschlagung des Eingangs dieser Vorrichtung mit der Information auf, so behält diese in ihrem Ausgang die zuletzt vor der Unterbrechnung erhaltene Information.

Erfindungsgemäss ist die Bestimmung des Maximalwertes einer Funktion nach Figur 3 im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass dieses die Punktion repräsentierende Signal einerseits in eine Komparatoreinheit (1) und andererseits in einen Analogspeicher (2) eingespeist wird, der die Information mit einer leichten Verzögerung in diesen Komparator (1) zurücküberträgt, und dass bei Vorzeichenumkehrung der am Eingang des !Comparators (I) resultierenden Spannung diese Komparatoreinheit aktiviert wird und einen Schalter (3) erregt mit dem Ziel, jede weitere Einspeisung in den

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Speicher (2) zu verhindern, der somit den jeweils letzten eingespeicherten Wert behält, welcher gleich dem gesuchten Maximalwert dieser Funktion ist.

Um die richtige Errechnung des Differentialquotienten des durch den Belastungsmessfühler gegebenen Signals relativ zur Zeit sicherzustellen, muss die Arbeitsgeschwindigkeit der Zugversuchsmaschine sehr niedrig und die Zone der elastischen Verformung genügend lang sein.

Erfindungsgemäss ist es zweckmässig, eine elektronische Filterung der Signale für die Errechnung des ,Differentialquotienten der vom Belastungsmessfühler gegebenen Information relativ zur Zeit vorzunehmen, da man auf diese Weise gewisse StörSchwankungen dieser Signale ausschaltet.

Eine weitere Lösung der Streckfestigkeit bei χ % Dehnung sieht die Bestimmung des Schnittpunktes der Zugversuchskurve mit einer zum geraden Abschnitt dieser Kurve verlaufenden geraden Parallele vor, welche durch die folgenden Koordinatenpunkte vlrfSüft: Spannung β 0, Dehnung = χ %, wobei deren Neigung einen statistisch gewählten Festwert oder vorher entsprechned der Anzahl der Prüflinge bestimmte Festwerte hat.

Entsprechend dieser zweiten Lösung ist die Bestimmung der Streckfestigkeit bei χ % Dehnung nach Figur 4 im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass man einem Potentiometer (1) den gewählten Festwert der Neigung der zum geraden Abschnitt der Zugsversuchskurve verlaufenden geraden Parallele beaufschlagt, dass man diesen Wert in eine Multipliziereinheit (2) einspeist, in die man auch als zweiten Multiplika-Öonsfaktor das vom

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(3) kommende Signal gibt, dass man das so erhaltene Produkt in ein Summierwerk (U) überträgt, in das andererseits mittels des Potentiometers (5) auch das Produkt des für die Neigung gewählten Festwertes mit dem Prozentwert χ der Dehnung» das dem gesuchten Streckfestigkeitswert entsprechend muss, eingespeist wurde, und dass man den Wert dieser Streckfestigkeit in einem Analogspeicher (6) in Verbindung einerseits mit dem Belastungsmessfühler (7) und andererseits mit dem Summierwerkt (¹O bestimmt, wobei diese Bestimmung erfolgt dank einem Komparator (8), in den man die vom Summierwerk (t) und vom Belastungsmessfühler (7) kommenden Signale einspeist und der bei Gleichheit dieser beiden Signale aktiviert wird und einen Schalter (9) erregt mit dem Ziel, jede weitere Einspeisung in den Speicher (6) zu verhindern, der somit den jeweils letzten eingespeicherten Wert, d.h. den gesuchten Streckfestigkeitswert, behält.

Es sei darauf hingewiesen» dass zwischen den beiden Potentiometern (1) und (S) gemäss Figur t der Einbau einer Entkoppelungsvorrichtung vorgesehen ist, welche eine relativ genaue mechanische Einstellung dieser Potentiometer ermöglicht.

Eine dritte Lösung nach Figur S sieht die Bestimmung des Schnittpunktes der Zugversuchskurve mit einer durch die folgenden Koordinatenpunkte verlaufenden geraden Senkrechten vor: Spannung * 0, Dehnung * χ %, Der gesuchte Streokfestigkeitswert ist gleich der Ordinate dieses Schnittpunktes.

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Entsprechend dieser dritten Lösung ist die Bestimmung der Streckfestigkeit bei χ % Dehnung nach Figur 6 im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass man vom Ausgang des Dehnungsmessfühlers (1) das erhaltene Signal in einen Komparator (2) überträgt, der ausserdem mit einem auf den Wert χ % eingestellten Potentiometer (3) verbunden ist, wodurch bei Gleichheit des Dehnungswertes und des gesuchten Prozentwertes dieser Komparator (2) aktiviert werden kann, der seinerseits einen Schalter C¹O erregt mit dem Ziel, jede weitere Einspeisung der mittels des Belastungsmessfühlers (6) erhaltenen Signale in den Speicher (5) zu verhindern, wobei dieser Speicher somit den jeweils letzten eingespeisten bzw. eingespeicherten Wert, d.h. den Wert derjenigen Belastung, bei welcher die Dehnung des Prüflings gleich χ % ist, behält.

Will man allgemein die Streckfestigkeit für äusserst geringe Dehnungswerte, beispielsweise 0.01 = _x i 0.2, bestimmen, so verwende man erfindungsgemäss möglichst einen Dehnungsmessfühler mit einem kleinen Hub für die Messung solcher kleiner Dehnungen.

Besonders könnte diese betriebliche Alternative erforderlieh sein, wenn «an Wert legt auf eine Linearität des Messfühlers, die bei induktiv arbeitenden Messfühlern in der Grössenordnung von - 0,5 % liegt.

Die obere und untere Streckfestigkeit der Dehnungsstufe der Zugversuchakurve aind in der Figur 7 wiedergegeben·

Enteprechend der Darstellung nach Figur 8 i»t da· Verfahren im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, das» man vom

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Ausgang des Belastungsmessfühlers (1) das erhaltene Signal einerseits in einen Komparator (2) und andererseits in einen mit diesem Komparator (2) verbundenen Analogspeicher

(3) überträgt, wobei der Komparator dieses zweite Signal mit einer leichten Verzögerung zum ersten empfängt, dass bei der Vorzeichenumwandlung der Differenz zwischen diesen beiden Signalen der Komparator (2) aktiviert wird und einen Schalter (4) erregt, der jede weitere Einspeicherung in den Speicher (3) verhindert, so dass der Speicher den jeweils letzten eingespeicherten Belastungswert, d.h. den Wert der oberen Streckfestigkeit, behält, dass die Funktion des Schalters (4) ebenfalls mit einigen Sekunden Verzögerung mittels einer entsprechenden Vorrichtung (5) die definitive Unterbrechung des Stromkreises (2), (3),

(4) des Belastungsmessfühlers (1) bewirkt dergestalt,

dass die Bestimmung eines zweiten Maximalwertes der Streckfestigkeit nicht mehr möglich ist, der höher als der erste Maximalwert sein könnte, dass die Funktion des gleichen Schalters (4) ausserdem bewirkt die Zuschaltung des Belastungsmessfühlers (1) auf einen weiteren, dem ersten ähnlichen Stromkreis dergestalt, dass das von diesem Messfühler (1) angefallene Signal einerseits in einen Komparator (6) und andererseits in einen seinerseits mit dem Komparator (6) gekoppelten Analogspeicher (7) übertragen wird, wobei dieser Komparator das zweite Belastungesignal mit einer leichten Verzögerung auf das erste empfängt, und dass bei Umkehrung des Vorzeichens der Differenz zwischen diesen beiden Signalen der Komparator (6) aktiviert wird und einen Schalter (8) erregt, der jede weitere Einspeiöherung in den Speicher (7) verhindert, so dass dieser

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ORlGlNAU

'Speicher jeweils den letzten eingespeicherten Belastungswert_} d.h. den Wert der unteren Streckfestigkeit, behält.

Um zu verhindern, dass ein zweiter Maximalwert erfasst wird, der höher ist als der den Wert der oberen Streckfestigkeit repräsentierende gewählte erste Wert, wird erfindungsgemäss zweckmässigerweise die Bestimmung dieses ersten Maximalwertes in einer Zone von lediglich einigen Prozent Dehnung vorgenommen.

Gibt die Zugversuchakurve den Maximalwert nicht innerhalb der gewählten Zone von einigen Prozent Dehnung wieder, so bedient man sich der Funktion einer zwischen dem Belastungsmessfühler (1) und dem Speicher (3) angeordneten entsprechenden Vorrichtung dergestalt, dass der Speicher (3) am Ende des Versuchs einen Nullwert abgibt.

'VIX-" *·--:■■ ■

Um zu verhindern, dass das Ausganssignal des Speichers (7) im Augenblick des Zubruchgehens des Prüflings gelöscht wird, nimmt man die Ermittlung der unteren Streckfestigkeit in einer vorbestimmten Dehnungszone vor und trennt man bei Erreichen der Grenze dieser Zone die Verbindung zwischen dem Belastungsmessfühler (1) und diesem Speicher (7).

Die Erfindung betrifft desweiteren ein Verfahren zur Bestimmung des Verfestigungsmoduls bzw. Verfestigungsexpoenenten "n", der das Anwachsen des Widerstands des Metalls im Laufe der Verformung kennzeichnet und namentlich ein Urteil über die Eignung der Bleche für das Ziehen ermöglicht.

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Dieses Verfahren basiert auf der Tatsache, dass die rationelle Zugversuchskurve für eine grosse Anzahl von Werkstoffen und besonders für Flußstahl und ferritische Stähle nach einer Gleichung der Art wie <f s«.£ⁿ aufgestellt werden kann, wobei«teine spezifische Konstante des Werkstoffs darstellt. Aus diesem Grunde ist die in logarithmischen Koordinaten (In^ In £ ) aufgetragene rationelle Zugversuchskurve eine Gerade, deren Neigung gleich ist dem Exponenten "n".

Man kann somit diesen Expdenten "n" unter Berücksichtigung von zwei Punkten der Geraden dieser Zugversuchskurve in der Zone der Gültigkeit des GeSCtZeSe" sA£ⁿ bestimmen nach der Formel:

InCT₉ -

lnf₂ - _A
oder allgemeiner n_lp,_p-1 = *_p,_p..i ^nβ"_p - InCp_-1)

und erhält den Mittelwert η = 1,., . „ . . χ

—-7~^<n21 + ⁿ32⁺ -· ♦Vp-l^

Von diesen Überlegungen ausgehend ist das erfindungsgemässe Verfahren nach Figur 9 dadurch gekennzeichnet, dass man vom Ausgang des Dehnungsmessfühlers (1) das erhaltene Signal in einen Komparator (2) überträgt, der andererseits die Information über die Dehnung an einem auf der Zugversuchskurve gewählten Punkt mittels eines Potentiometers (3) erhält, dass vom Belaetungsmesefühler (4) und vom Ltehnunßsmeeefühler (1) in Verbindung mit der elektro-

niechen Vorrichtung (5) an deren Ausgang ein der Formel lno* repräsentatives Signal anfällt, dass der Formelwert lno* in einen Analogspeicher (6) eingespeichert wird, dass bei Obereinstimmung zwischen dem vom Messfühler (1) kommenden Dehnungswert und dem Einstellwert des Potentiometers (3) der Komparator (2) aktiviert wird und einen Schalter (7) erregt» um jede weitere Einspeisung in diesen Speicher (6) zu verhindern, der somit den jeweils letzten eingespeicherten Wert In cf, d.h. den Wert, welcher dem Dehnungswert an dem auf der Zugversuchskurve gewählten Punkt entspricht, behält, dass eine der Anzahl der auf dieser Zugversuch&kurve gewählten Punkte entsprechende Zahl von Komparatoren (2), (8), (9), Potentiometers (3), (10), (11), Schaltern (7), (12), (13) und Speichern (6), (14), (15) vewendet wird, dass man so am Ausgang dieser Speicher (6), (IU), (15) ein für die Formelwerte In d,, In Λι In GU charakteristisches Signal für jeden dieser gewählten Punkte erhält, und dass diese Signale mittels elektronischer Bestandteile wie z.B. Wandler (16), (17), Summierwerke (18), (19) und schliesslich einer geeigneten elektronischen Vorrichtung wie (20) kombiniert ^werden, um den Exponenten ⁿ21 * *21 *^ln °2 ~ ^{ln 0}I^ ^{am Aus}8^anS ^des Summierwerkeβ (18) sowie den Exponenten n^ ^s ^32 ^ⁿ °3 " ^ln °2* ^{am Au}^gang des Summierwerkes (ί9) - wobei sich diese Exponenten jeweils auf die auf der Zugversuchskurve ausgewählten Punktpaare (z.B.l,2;3,2) beziehen- und schliesslich am Ausgang der elektronischen Vorrichtung (20) den für diese Punkt· gültigen mittleren Exponenten η χ 1 (nj _t+ n₃₂ + ... ♦ n^, ^) asu erhalten, (so

erhält man z.B. η « "21 * ⁿa2 am Ausgang der elektronischen

2 ■■ ■ ■■"■ ■■

Vorrichtung 20).

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«AD ORIGINAL

Eine andere Methode der Bestimmung des Exponenten "n" basiert auf der folgenden Definition:

η = ^d ^{ln F/dt} + S

d lnf /dt

wobei £ die echte Dehnung darstellt und gleich dem natürlichen Logarithmus von 1 +A, d.h. £ = In (1 +A), ist; hierbei bedeutet A die übliche Dehnung gleich L - Lp %

Lo wobei:

Lo = die Ausgangslänge der Messbasis, und

L. = die Länge der Messbasis nach einer bestimmten Dehnung.

stellt den Differentialquotienten, relativ zur Zeit, des natürlichen Logarithmus der Belastung F, und

d Ing den Differentialquotienten, relativ zur Zeit, des natürlichen Logarithmus der Dehnung dar.

Nach dieser letztgenanten Methode ist das Verfahren zur Bestimmung des Verfestigungsmoduls bzw. des Verfestigungeexponenten "n" gemäss Figur 10 im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass man vom Ausgang des Belastungsmeesfühlers (1) aus das erhaltene Signal in einen den Formelwert In F liefernden Funktionsgenerator (3) überträgt, dass man

_, andererseits vom Ausgang des die Dehnung A aufnehmenden

cd Messfühlers (2) die Übertragung des erhaltenen Signals co' '

n> in einen den Formelwert £ = In (1 +A) liefernden Funk-σ>

Q tionsgenerator (4) vornimmt, dass man dieses letztgenannte

^j Signal in a nen den Formelwert In L liefernden weiteren Funktionsgenerator (5) gibt, dass man in einer, elektronischen Element ''. (6) einerseits das den Formelwert In F und andererseits das den Formelwort ln£ repräsentierende

Signal einspeist, wobei dieser elektronische Baustein (6) den durch Differentialquotientableiten und sodann durch .Teilung erhaltenen Formelwert d__ln F/dt liefert, dass man dieses vom

d IrTg 7dt

elektronischen Baustein (6) abgegebene Signal einem Summierwerk (7) beaufschlagt, das andererseits auch das vom Funktionsgenerator (4) gelieferte Signal empfängt, und dass man am Ausgang dieses Summierwerkes (7) ein der Formel d In F/dt +£

d In Λ/dt

entsprechendes Signal erhält, das das Verfestigungsmodul bzw. den Verfestigungsexponenten "n" darstellt.

Zur Berechnung des Exponenten "n" nach der Methode der zeitlichen Differentialquotienten ist erfindungsgemäss der Zugversuch mit einer relativ grossen Geschwindigkeit durchzuführen.

Der solcherart errechnete Wert des Exponenten "n" ist im Prinzip für eine grosse Anzahl von Werkstoffen konstant in einem Teil des plastischen Bereichs, für den die Belastung kleiner als die Maximalbelastung ist.

Man kann somit den Formelwert d ln_F/dt + £ als Funktion

d Ί'η ε /dT"

der Dehnung registrieren und anhand der erhaltenen Aufzeichnung den Wert des Exponenten η in der betreffenden Zone ermitteln.

Um gewissen Schwankungen in der Auf^zeichnung REchnung zu tragen, die einerseits auf bestimmte Ungleichnicissigkeiten des Prüflings und des zur Prüfung anstehenden Werkstoffs und andererseits auf bestimmte Unzulänglichkeiten im i-lesafühlersystem und in der LlcktroniJ. allgemein zurückzuführen

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sind, integriert man darüberhinaus als .Funktion der Zt.it den Momentanwert der Formel - ^{+ ε während} einer der jeweiligen Dehnungszone entsprechenden Zeit mittels einer elektronischen Vorrichtung, die am Ende des Versuchs einen eingespeicherten Mittelwert des Exponenten "n" abgibt.

V/ährend eines Zugversuchs ist es interessant, die Maximalbelastung und die entsprechende Dehnung bestimmen zu können.

Man stellt bei den meisten gewöhnlichen Aufzeichnungen der Zugversuchokurve eine starke Abflachung dsrselben im Maximalbereich fest; hinsichtlich der genauen Lage dieser Abflachung herrscht in der Regel eine gewisse Unsicherheit. Hieraus ergibt sich eine gewisse Schwierigkeit für die exakte Bestimmung der Maximalbelastung; darüberhinaus läsat sich feststellen, dass bei einem kleinen Fehler in Bezug auf diese Maxiraalbelastung (Ordinate) ein viel grösserer Fehler hinsichtlich der entsprechenden Dehnung (Abszisse) entsteht.

Die Erfindung betrifft deaweiteren ein Verfahren, durch das sich diese Ungenauigkeit v/eitgehend reduzieren lässt. Es basiert auf dem Vergleich einer Funktion mit der gleichen, leicht verzögerten Funktion.

Das erfindungsgemäoae Verfahren, mit dem man die Maximalbelaatung und die entsprechende Dehnung bestimmt, ist nach Figur 11 im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass vom

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Ausgang öes Belast.mgsmesEfnMt-rrs (l) des erhaltene Signal einerseits in einen Komparator (2) und andererseits in einen Analogspeicher (3) "bertr'gen v/ird, der das emofangene Sigvial nit einer geringen Verzögerung in diesen Komparator (2) zurückübertrr.gt, dass bei Vorzeichenumkehrung der Differenz zvinchei' den "beiden vom Konparator (2) empfangenen Signale dieser Hoioarator aktiviert wird und einen Schalter (4) erregt, der jece v/eitere Einspeisung in den Speicher (3) verhindert, der somit den jeweils letzten eingespeicherten Vert, d.h. den ..'ert der maximalen Belastung, behält, und dass der Schalter (4) gleichzeitig den Verbindungsstromkreis zwischen c'.em Deonungsraessfänler (5) und einem Analogspeicher (6) unterbricht, wodurch i;.i letzteren der Wert der der "laxinalbelastung entsprechenden Dehnung vorgehalten v/erden kann.

i'Jrfindungsgemäss bedient man sich für die Bestimmung der i.iaximalbelastung und der entsprechenden Dehnung eines Komparators (2) von sehr hoher Ann -»rechernpf indlichkeit in i.ii llivolt-Grössenordnung.

Eine weitere Methode zur Bestimmung der Maximal "belastung basiert auf der Tatsache, drss bei einem Zugversuch die bei kaximalbelastung gemessene echte Verfornung ε gleich dem Verfestigungsmodul bzw. Verfestigungsexponenten "n" ist.

Von dieser Grundlage ausgehend 1st das Verfahren zur Bestim iung der Maxiiiialbelas tun ·; und der entsprechenden Dehnung im wesentlichen dadurch g.ekennzeichnet, dass, wie aus der Figur 12 ersichtlich, von Dehnungs- bzw. Belastungsmesüfiihlern (1) bzw. (2) aus die erhaltenen Signale in eine

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elektronische Vorrichtung (3) übertragen werden, die den j,xpon^nten "n" errechnet, dass das aus der elektronischer Vorrichtung (3) austretende Signal in einen Komparator (4) eijjrosoeist wird, dass andererseits dieser ^T,onoe.rator (4) über den .,tronicreis (5) ein der momentanen echten :i(-Iirung ε repräsentatives ,jigr.al beaufschlagt erhalt, und än.iis in dev.i Augenblick, da diese Dehnung ε gleich dem Exponenten "n" wird, d.h. wenn die Belastung ihren l.ieximalwert erreicht, der Konoarator (4) aktiviert v/ird und einen in Ve bindungssirorilcreis zwischen äen l· f.laslui.gsinessfiihler (;.) und einem Analogspf icher (7) befii Glichen ,.chslter (6) erregt, u-i ,iec.e v/eitere .Jii,speisung in diesen Speicher (7) •Mi verhindern, der somit den jeweils letzten eingesoeicherten spannungsvvert, d.h. den wert der maximalen lela,stung, behielt, wobei die entsprechende Dehnung gleich dem von der elektronischen Vorrichtung ,3) errechneten ..^xponerten "n" int.

En'inaungsgen?-ss "/ird die üestim: \\\vr ('es DxOonenter "n" durch die elektronische Vorricht;.n; (3) für eine zwischen zwei vorbestinviten Werten liegende Dehnung dec Prüflings, beisnielsv/eise av/ischen 8 \j und Ii, ^-, jedoch in jeden Falle für eine solche ])ehi.'un.·; voi'geno :nen, nie kleiiif r ist als die der l..;..ximal"belastung entsprechende Delnung .

>eiter soll die Erfindung die liesti-, im,; des se;.-crech' vn V-.ii.isotropiegraoeü dir plaotischen ve^rorinurig, gejeenjizeichnet durch den Buchstaben "r", ^rrnöglichen.

Die Bostini.iung dieses Anir.otropie/r-oeo "r" ir;t deshalb von Inioresse, v;eil cie boiii Ί ieJziehen ans t ohenden Verformungen in Korrelation mit diesem Koeff i ::i<;n ι ei, "r" stellen.

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BAD ORiGiNAL

Dieser senkrechte imisotropiegrad "r" ist zu definieren als das Verhältnis zwischen den echten Verformungen in der Breite und in der Dicke eines Prüflings, der in seiner Längsrichtung einer progressiv zunehmenden Spannung ausgesetzt ist. Hieraus ergibt sich die Gleichung: r = — .

Die Ivies sung der Veränderung der Dicke eines Blechprüflings wird jedoch in dem Masse schwierig und ungenau, als der gerade Abschnitt des Prüflings nach dem Ziehen nicht rechteckig bleibt. Aus diesem Grunde wurde die Messung der Dickenveränderungen durch Messungen der Dehnungen und Breitenänderungen ersetzt. Die Formel für den senkrechten Anisotropiegrad erfährt somit die folgende Abänderung bzw. Abwandlung:

In Io

In Io - In 1

_r =

^ln Ι» χ 1 ε + In 1 - In Io

Lo χ Ιο

wobei:

Io = die Breite der Messbasis vor dem Versuch 1 = die Breite der -lessbasis nach einer bestimmten Dehnung Lo = die Länge der I;lessbasis vor dem Versuch L = die Länge der kiesnbasis nach einer bestimmten Dehnung ε = die echte Verformung in der Länge nach einer bestimmten Dehnung
In = das .jynbol des natürlichen Loga¹ ithrauB.

Die Anwendung dieser Formel ist gerechtfertigt unter dor Bedingung, das:; die Verformungen sowohl in der Breite als

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auch in der Länge im Innern der Hessbasis gleichnässig sind. Aus dieseu Grunde bestimmt man gewöhnlich den Koeffizienten ^I:r" für einen bestimmten Dehnungsgrad in der Grössenordnung von 20 %, denn Stähle in Ziehqualtität haben ira allgemeinen eine gleichmässig verteilte Dehnung über diesen viert von 2 0 % hinaus.

Von diesen Überlegungen ausgehend ist das Verfahren zur Bestimmung des senkrechten Anxsotropiegrades "r" nach dar Figur 13 im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass man ™

von Kessfühler (1) für die Breitenänderung der Hessbasis sowie vom Potentiometer (2), dessen Anzeige den Wert Io der breite dieser Hessbasis vor den Versuch darstellt, die entsprechenden Leiden Signale in ein elektronisches Summierwerk (3) einspeist, dass das von diesem Summierwerk (3) abgegebene Signal in einen den Formelwert In 1 liefernden Funktionsgenerator (H) übertragen wird, dass man das diesem Formelwert In 1 repräsentative Signal nach erfolgter Vorzeichenumkehrung in ein Summierwerk (5) gibt, in das man anderer- | soitü den Formelwert In Io mittels des vom Potentiometer (2) gespeisten Funktionsgenerators (6) einführt, wodurch man am Ausgang des Sumrnierwerks (5) ein dem Formelwert In Io - In entsprechendes Signal erhält, das in den Analogspeicher (7) eingespeist wird, dass man jede v/eitere Einspeisung in den Speicher (7) in dem Augenblick unterbricht, da die Dehnung der Hessbasis dem jeweils gewühlten V/ert entspricht, dass man dieses letztgenannte Resultat mittels des Komparators (b) erhält, in den man einerseits das vom DehnungsmessfUhler (9) und andererseits das vom Potentiometer (10) kommende und für

-

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den zur Berechnung des senkrechten Anisotropiegr^des "r" gewählten Dehnungsv/ert charakteristische Signal gibt, wobei dieser Komparator (8) bei Gleichheit dieser beiden Signale aktiviert wird und einen zwischen dem Summierwerk (5) und dem Speicher (⁷) angeordneten Scheiter (11) erregt, wodurch in diesem Speicher (7) der der gewählten Dehnung entsprechende iormelwert In Io - In 1 vorgehalten werden kann, dass man das diesen letztgenannten iormelwert repräsentative Signal einerseits in einen Teiler (12) und andererseits nach erfolgter Vorzeichenumkehrung in ein Summierwerk (13) überträgt, dem auch der .;ert der ermittelten echten Dehnung ε vom Potentiometer (10) und

/wurde vom u'unktionsgenerator (14) beaufschlagt, und dass man vom Ausgang des Su imierwerks (13) aus das dem i'ormelwert ε + In 1 - In Io entsprechende Signal in den Teiler (12) überträgt, welcher ein der Formel ■ ' charakteristisches Signal gleich dem senkrechten Anisotropiegrad "r" liefert.

Da bei einem Zugversuch die bei Ivlaximalbelastung gemessene echte Verformung ε gleich dem Vertesti^ungsiodul bzw. dem Vertestigungsexponenten "n" ist, könnte es interessant sein, den senkrechten Anisotropiegrad "r" der plastischen Verformung unter den gleichen Bedingungen, d.h. bei liaximalbelastung, zu bestimnen; dies ist np.ch einer abgewandelten AusfUhrungsform der Krfindung möglich.

Entsprechend dem Vorhergeaagten ist das Verfahren zur Bestimmung des senkrechten Anisotropiegrades "r" nach der

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Figur 14 im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass vom Messfühler (1) für die Breitenänderung der Messbasis sowie vom Potentiometer (2), dessen Einstellung den V/ert Io der Breite dieser iiessbasis vor dem Versuch darstellt, die entsprechenden beiden Signale in ein elektronisches Summierwerk (3) eingespeist werden, dass das von diesem Summierwerk (3) abgegebene Signal in einen den Formelwert In 1 liefernden Funktionsgenerator (4) übertragen wird, dass das diesem Formelwert In 1 repräsentative Signal nach erfolgter Vorzeichenumkehrung in ein Summierwerk (5) gegeben wird, das andererseits den Formel In Io mittels des vom Potentiometer (2) gespeisten Funktionsgenerator (6) beaufschlagt erhält, wodurch am Ausgang des Summierwerks (5) ein dem Formelwert In Io - In entsprechendes Signal ansteht, das in den Analogspeicher (7) eingespeist wird, dass jede weitere Linspeieung in den Speicher (7) in dem Augenblick unterbunden wird, da die von der Zugversuchsmaschine beaufschlagte Belastung ihren Maximalwert erreicht, wobei dieses Resultat von der elektronischen Vorrichtung (8) zur Bestimmung dieser Haximalbelastung her anfällt, die einen zwischen dem Summierwerk (5) und dem Speicher (7) liegenden Schalter (9) erregt, wodurch in diesem Speicher (7) der Formelwert In Io - In 1 entsprechend der liaximalbelastung vorgehalten werden kann, dass das diesem letztgenannten Formelwert repräsentative Signal einerseits in einen Teiler (10) und andererseits nach erfolgter Vorzeichenumkehrung in ein Summierwerk (11) übertragen v/ird, in das der mittels einer elektronischen Vorrichtung (12) ermittelte Wert der der Haximalbolastung entsprechenden echten

Dehnung £ eingespeist wurde,

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BAD

und dass vom Ausgang des Gummierwerks (11) ein dem Fornelv/ert ε + In 1 - In Io repräsentatives Signal entsprechend der ;laximalbelastung in den Teiler (10) übertregen wird, der somit ein der Formel charakteristisches Signal gleich- dem senkrechten Anisotropiegrad "r" liefert.

ocbliesslich besteht eine erfindungsgemässe betriebliche Abwandlung des elektronischen Schalters darin, dass das erhaltene Signal in eine Relaisspule eingespeist wird, die einen in dem zu ur,t erbrechend en Stromkreis angeordneten mechanischen Schf lter betiitigt.

Unter dem !Begriff des am Ausgang des Belastungsmessi'-Mhlers anstehenden oder von diesem lessfünler kommenden Signals, wie er im vorstehenden Text v.TweiK'ot ist, "sei ein für den einen oder anderen der folgenden Formelwerte Charakteristlscnes Signal verstanden:

1) P = die dem Prüfling beaufschlagte Belastung.

In diesem Falle int der Messfühler eine einfache Vo:richtung und wird das cm ,Ji^gang enpiangene Signal direkt und ohne Veränderung num Ausgang geleitet.

2) F_ = die Belastung geteilt durch don Ausgangequerschnitt So

Go des Prüflings.

In diesem, dem allgemeineren, Falle ist der relaslungsmesR-fühler Teil einer elektronischen Vorrichtung, die aasserdem noch einen Teiler und ein Potentiometer umfasst, dessen iiinstellspannung dem Wert Jo renräsontativ ist. Der

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Teiler enpi'ängt also die für F und So charakteristischen oi.:;::f_;le, bewirkt die '.jeiliUig des ersten ./ertes durch rl en zweiten und überträgt zum Aus :".'<-ng ein für rr- charakteristioches Signal.

5) a - ^r = die echte Dennspruchur.g.

In diesem Falle ist der Delestungsnessfühler Lestandteil eine., elektronischen Vorrichtung, die andererseits auster ii.eri Potentiometer und einem Teiler wie unter 2) aufgeführt auch noch eine 1 ultipliziereinheit umfasst,

Ll

v/elohe einerseits das dem './ert rr- unc¹ andererseits das

So

den Forraelwert (1 + A) repräsentative Signal empfängt dergestalt, dass am Äusp^ng dieser . lultipliziereiriheit · ein dem liOrmelwert ·— (1 + Λ), d.h. dem ..ert σ, entsprechendes ;Ji^iu":l anfällt.

Die irfindui.;.; betrifft desv/eiteren eir^e Vorrichtung zur Durch ; ces vorbeschrie"benen Verfahrens.

jjie erf indu2i.gs";on isse Vorfichtung ist in v/esentlichen dadurch gekennzeichnet, dass sie einerseits eine Zurversuchsmaochiue nit .■,.'e.'j'ifii.hLern für belastung, Dehnung und j reitenänderung der Lieü.'jLasia eines de ι Zugversuch ausgesetzten Prüflings umfasst, wobei die ^iesrjfiililer zur Erfassung der Dehnung und dor Breitenänderung speziell zur Errechnung des senkrechten Aniijo tropiegraues r die gleichzeitige "lessung der Dehnung und der Dreiteriänderung ori^r aber· die l.lcssurig der einer bestiinnten Dehnung dieser laessbusis entspmchenden 1-ireitenänderung gejstai ten, und dass sie andererseits mit einer liiügi.ichfjt oder vorzugsweise aus /malogierechnerelementen aufgebauton elektronischen Vorrichtung versehen ist, die in

- 10 9 8 2 6/0277 BW> ^M

Verbindung mit den ,'.essfünlern der Zugversuchsmaschine steht und die Aufgabe hat, die vor· diesen hensfiihlern her angefallenen Signale auszuwerten.

In bestimmten besonderen Fällen, da echnell eine grosse Zahl von Llessun,-.en durchgeführt v/erden Müssen, so z.B. bei Produktionskontro.llen, erscheint es wünschenswert, an den gleichen Verwendungsstellen roch eine kleine Zugversuchsmaschine zur Verfugung zu he-ben, die für die ihr zugedachten Aufgaben entsprechend eingerichtet ist.

Dies ist beiST)ielsv;eise der ;.^!'all, wenn man die Eignung r.ietallischer Feinbleche für die Ziehverarbeitung anhand des senkrechten Anisotropiegraaes "r" und anhand de3 Veriestigungsnoduls bzw. Verfestigum;sexponenten "r." feststellen will, Eine solche, möglichst liegend angeordnete, kleine Zugversuchsmaschine ist nach dr:r Figur 15 im wesentlichen gekennzeichnet durch:

1) eine Einrichtung zur Regulierung der Dehnung eines Prüflings (3) mit zwei beweglichen Iarkierungselenenten (5) und (6), die auf dem Prüfling befestigt sind und deren Verschiebungen durch die Verformung des dem Zugversuch ausgesetzten Prüf Lings bedingt sind, wobei der Abstand zwischen diesen beiden warkierungselementen (5) und (6) jeweils die Länge der Uesabasis darstellt und das erste jJarkierungselement (5) mit einem Arm (M) als Träger filr die beiden Anschläge (9) und (10) versehen ist, die sich beiderseits des riarkierungselements (6) befinden und deren einstellbare Positionen auf dem Arm (B) den Abstand

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ii den Ia r'·:inrungselementen (5) und (6) auf ein m entsprechend der Kn^e der . ,escbasis vor (em Z ¹^v rsuch sowie auf ein j.iarimum entsprechend cer Länge η r ].. es., basis nach einei: best im ;t en Dehnung begrenzen;

2) eino ^irrichtung zur iiestinrmn^, der breitemnSssi^en \^;erfornung eines gleichen geraden ^h-.-chniits des nein ...U;"Vfrsuch aus_t;rßetzten Prüflings, umfassend eine auf eel· Achsen (7) und (lO bev/e^i iche Verschiel.eeinric'nung UiK^ eine durch eiion ,.inkel (11) gebildete 'i'ragvorrichtung für eine .,essapiaratur (17-1^) in it ein¹ r ieder und zwf:i j.ndrückspitsen (IQ) und (20) sur Herstellung des JvOi.taktes mit do; jiiü;drrn des .".'ruf 15n,^r:S, v/obei dier?er Kontakt auch mittels der ±-'ede:i V,ILi^. ier zvcr ^l/erbiiidun£ zwischen der ira^vorrichtung und der VerschirbeeinrichtMiif, νorgeh;-1 ί er v/ird .

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Claims

Patentansprüche

1.)) Verfahren zur SchnellbeStimmung von Werkstoffeigenschaften, insbesondere bei Stählen, wobei an einem Prüfkörper des zu untersuchenden Metalls ein Zugversuch vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels geeigneter Messfühler die Werte bestimmter Kennzahlen des Zugversuches erfasst werden, zu denen z.B. die Dehnung der Messbasis sowie die Belastung ^ und die Breitenänderung der genannten Messbasis zählen und dass diese Werte auf eine aus elektronischen Bestandteilen aufgebaute Vorrichtung übertragen werden, die auf der Grundlage von Analogierechnerelementen aufgebaut ist, und dass die mit dieser Vorrichtung erhaltenen Werte auf Vorrichtungen wie beispielsweise Registriergeräte übertragen werden, mittels welcher die Werte der gesuchten Eigenschaften erhalten werden.

2.) Verjähren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet* dass ' die Werte der Zugversuchskennzahlen derart kontinuierlich erfasst werden, dass bestimmte Eigenschaften der diesem Zugversuch ausgesetzten metallischen Werkstoffe kontinuierlich bestimmt werden.

3.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2 zur Bestimmung der Streckfestigkeit bei χ % Dehnung gemäss Figur 2, dadurch gekennzeichnet^ dass vom Ausgang des Belastungmessfühlers

(1) das erhaltene Signal auf ein elektronisches Element

(2) zur Ermittlung des Differentialquotienten dieses Signals nach der Zeit übertragen wird, und dass der

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Maximalwert dieses Differentialquotienten mittels eines Maximumdetektors (3) bestimmt und in eine Multipliziereinheit

(4) gegeben wird, in die auch das vom Dehnungsmessfühler

(5) kommende Signal eingespeist wird, wobei das so erhaltene Produkt in ein Summierwerk (6) übertragen wird, dem andererseits mittels des Potentiometers (7) das Produkt des iftcimum-Differentialquotienten mit dem Prozentwert χ der Dehnung, das der gesuchten Streckfestigkeit entsprechen muss, beaufschlag wurde, und dass der Wert dieser Streckfestigkeit in einem Analogspeicher (8) in Verbindung einerseits mit dem Belastungsmessfühler (1) und andererseits mit dem Summierwerk (67 bestimmt wird, wobei diese Bestimmung mittels eines Komparators (9) erfolgt, in den die vom Summierwerk (6) und vom Belastungsmessfühler (1) kommenden Signale eiSlpeist werden und der bei Gleichheit dieser beiden Signale aktiviert wird und einen Schalter (10) derart erregt, dass jeder weitere Eintritt in den Speicher (8) verhindert wird, der somit den jeweils letzten eingespeicherten Wert behält, welcher gleich der gesuchten Streckfestigkeit ist.

¹I.) Verfahren nach Anspruch 3 zur Bestimmung des Maximalwertes einer Funktion gemäss Figur 3, dadurch gekennzeichnet_t dass das diese Funktion repräsentierende Signal einerseits in eine Komparatoreinheit (1) und andererseits in einen Analogspeicher (2) eingespeist wird, der die Information mit einer leichten Verzögerung in diesen Komparator (1) zurücküberträgt, und dass bei Umkehrung des Vorzeichens der am Eingang des Komparators (1) resultierenden Spannung diese Komparatoreinheit aktiviert wird und einen Schalter (3) derart erregt, dass jede weitere

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Einspeisung in den Speicher (2) verhindert wird, der somit den jeweils letzten eingespeicherten Wert behält, welcher gleich dem gesuchten Maximalwert dieser Funktion ist.

5.) Verfahren nach den Ansprüchen 3 und t, dadurch gekenn zeichnet, dass zur Sicherstellung der richtigen Errechnung des Differentialquotienten des durch den Belastungsmessfühler gegebenen Signals nach der Zeit die Arbeitsgeschwindigkeit der Zugversuchsmaschine sehr niedrig und die Zone der elastischen Verformung genügend lang gewählt wird.

6.) Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Filterung der Signale für die

Errechnung des Differentialquotienten der vom Belastungsderart/ messfühler gegebenen Irformation nach der Zeit /vorgenommen wird, dass gewisse StorSchwankungen dieser Signale ausgeschaltet werden.

7.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2 zur Bestimmung der Streckfestigkeit bei χ % Dehnung gemäss Figur 4, dadurch gekennzeichnet, dass einem Potentiometer (1) der gewählte Festwert der Neigung der zum geraden Abschnitt der Zugversuchskurve verlaufenden geraden Parallele beaufschlagt wird, und dass dieser Wert in eine Multipliziereinheit (2) eingespeist wird, in die auch als zweiten Multiplikationsfaktor das vom Dehnungsmessfühler (3) kommende Signal gegeben und von der das so erhaltene Produkt in ein Summierwerk (4) übertragen wird, in das andererseits mittels des Potentiometers (5) auch das Produkt des für die Neigung gewählten Festwertes mit dem Prozentwert χ der Dehnung,

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das dem gesuchten Streckfestigkeitswert entsprechen muss, eingespeist wurde, und dass der Wert dieser Streckfestigkeit in einem Analogspeicher (6) in Verbindung einerseits mit dem Belastungsmessfühler (7) und andererseits mit dem Summierwerk (4) bestimmt wird, wobei diese Bestimmung mittels eines Komparators (8) erfolgt, in den die vom Summierwerk (4) und vom Belastungsmessfühler (7) kommenden Signale eingespeist werden und der bei Giichheit dieser beiden Signale aktiviert wird und einen Schalter (9) derart erregt, dass jede weitere Einspeisung in den Speicher (6) verhindert wird, der somit den jeweils letzten eingespeicherten Wert, d.h. den gesuchten Streckfestigkeitswert, behält.

8.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 zur Bestimmung der Streckfestigkeit bei χ % Dehnung gemäss Figur 6, dadurok gekennzeichnet, dass vom Ausgang des Dehnungsmessfühlers (1) das erhaltene Signal in einen Komparator (2) übertragen wiii der ausserdem mit einem auf den Wert χ % eingestellten Potentiometer (3) verbunden ist, wodurch bei Gleichheit des Dehnungswertes und des gesuchten Prozentwertes dieser Komparator (2) aktiviert werden kann und seinerseits einen Schalter (4) derart erregt, dass jede weitere Einspeisung der mittels des Belastungsmessfühlers (6) erhaltenen S%iale in den Speicher (5) verhindert wird, wobei dieser Speicher somit den jeweils letzten eingespeisten Wert, d.h. den Wert derjenigen Belastung, bei welcher die Dehnung des Prüflings gleich χ % ist, behält.

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9.) Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 8. dadurch gekennzeichnet, dass für die Bestimmung der Strechfestigkeit bei äusserst geringen Dehnungswerten, beispielsweise O,öl - χ - 0.2, ^;

ein Dehnungsmessfühler mit einen kleinen Hub für die llessung solcher kleiner Denungen verwendet wird.

10.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 zur Bestimmung der oberen und unteren Streckfestigkeit der Dehnungsstufe der Zugversuchskurve genäss Figur 8_: dadurch gekennzeichnet; dass das vom Ausgang des Belastungsmessfühlers (1) erhaltene Signal einerseits in einen Komparator (2) und andererseits in einen mit diesen Komparator (2) verbundenen Analogspeicher (3) übertragen wird, wobei der Komparator dieses zweite Signal mit einer leichten Verzögerung in Bezug auf das erste emfpängt und dass bei Vorzeichenumkchrung ;

der Differenz zwischen diesen beiden Signalen der Komparator (2) aktiviert wird und einen Schalter (4) derart erregt, dass jede v/eitere Einspeisung in den Speicher (3) verhindert wird, so dass der Speicher den jeweils letzten einge- \

speicherten Belastungswert, d.h. den Wert der oberen ;

Streckfestigkeit, behält, dass die Funktion des SchaIter¹ ε ; (4) ebenfalls mit einigen Sekunden Verzögerung mittels einer > entsprechenden Vorrichtung (5) die definitive Unterbrechung \ des Stromkreises (2), (3), (4) des Belastungsmessfahlers (1) : bewirkt dergestalt, dass die Bestimmung eines zweiten Maximalwertes der Streckfestigkeit, der höher als der erste Maximalwert ist, nicht mehr möglich ist, und dass die Funktion des gleichen Schalters (4) ausserdem die Einschaltung des Eelastungsmensfühlers (1) in einen weiteren, dem

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ersten ähnlichen, Stromkreis dergestalt bewirkt, dass das von diesem Hessfühler (1) angefallene Signal einerseits in einen Komparator (6) und andererseits in einen seinerseits mit dem Komparator (6) gekoppelten Analogspeicher (7) übertragen wird, wobei dieser Komparator das zweite ßelastungssignal mit einer leichten Verzögerung auf das erste empfängt, und dass bei Vorzeichenumkehrung der Differenz zwischen diesen beiden Signalen der Komparator (6) aktiviert wird und einen Schalter (8) derart erregt, dass jede v/eitere Einspeisung in den Speicher (7) verhindert wird, so dass dieser Speicher den jeweils letzten eingespeicherten Belastungswert, d.h. den Wert der unteren Streckfestigkeit ,behält.

11.) Verfahren nach Anspruch 10, dadurch, gekennzeichnet, dass zur Vermeidung der Erfassung eines zweiten Maximalwertes, der höher ist als der den Wert der oberen Streckfestigkeit repräsentierende erste Wert die Bestimmung dieses ersten Maximalwertes in einer Zone von lediglich einigen Prozent Dehnung vorgenommen wird.

12.) Verfahren nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekenn zeichnet, dass, wenn die Zugversuchskurve den Maximalwert nicht innerhalb der gewählten Zone von einigen Prozent Dehnung wiedergibt, dir; Funktion einer zwischen dem Belastung*- messfühler (1) und dem Speicher (3) angeordneten entsprechenden Vorrichtung dergestalt vorgesehen wird, dass der Speicher (3)" am Ende deh Versuchs einer» ilullwert abgibt. _{; :} ._ .., _v ...

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13.) Verfahren nach den Ansprüchen 10 bis 12, daduroh gekenn zeichnet, dass zur Vermeidung des Löschens des Ausgangssignals des Speichers (7) im Augenblick des Bruches des Prüflings die Ermittlung der unteren Streckfestigkeit in einer vorbestimmten Dehnungszone vorgenommen wird und bei Erreichen der Grenze dieser Zone die Verbindung zwischen dem Belastungsmessfühler (1) und dem Speicher (7) getrennt wird.

I¹+.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 zur Bestimmung des Verfestigungsmoduls bzw. Verfestigungsexponenten "n" gemäss Figur 9, dadurch gekennzeichnet_Λ dass vom Ausgang des Dehnungsmessfühlers (1) das erhaltene Signal auf einen Komparator (2) übertragen wird, der andererseits die Information über die Dehnung an einem auf der Zugsversuchskurve gewählten Punkt mittels eines Potentiometers (3) erhält, dass vom Belastungsmessfühler (Ό und vom Dehnungsmessfühler (1) in Verbindung mit der elektronischen Vorrichtung (5) an deren Ausgang ein dem Ausdruck ln<* entsprechendes Signal anfällt, dass der Ausdruck lntf in einen Analogspeicher (6) eingespeichert wird, dass bei Übereinstimmung zwischen dem vom Messfühler (1) kommenden Dehnungswert und dem Einstellwert des Potentiometers (3) der Komparator (2) aktiviert wird und einen Schalter (7) derart erregt, dass jede weitere Einspeisung in diesen Speicher (6) verhindert wird, der somit den jeweils letzten eingespeicherten Wert lntf , d.h. den Wert, welcher dem Dehnungswert an dem auf der Zugversuchskurve gewählten Punkt entspricht, bihält, und dass eine der Anzahl der auf dieser Zugversuchskurve gewählten Punkte entsprechende Zahl Von Kom-

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paratoren (2), (8), (9), Potentiometern (3), (10), (11), Schaltern (7), (12), (13) und Speichern (6), (14), (15) derart verwendet wird, dass am Ausgang dieser Speicher (6), (14), (15) ein für die Formelwert In^₁, ln<J"₂, lnffg charakteristisches Signal für jeden dieser gewählten Punkte erhalten wird, und dass diese 5ipale mittels elektronischer Bestandteile oder Bausteine, wie z.B. Wandler (16), (17), Summierwerke (18), (19) und schliesslich einer geeigneten elektronischen Schaltung wie (20) so kombiniert werden, dass der Exponent n-* = k₂-. (InO^ - InCf^ ) am Ausgang des Summierwerkes (18) sowie der Exponent n^₂ s· ^o? (l^n<^3 " InP^,) am Ausgang des Summier Werkes (19) - wobei sich diese Exponenten jeweils auf die auf der Zugversuchskurve ausgewählten Punktpaare (z.3. 1,2; 2,3) beziehen und schliesslih am Ausgang der elektronischen Vorrichtung (20) den für diese Punkte gültigen mittleren Exponenten η = (n„. + n_0o + ... + η _Λ) erhalten wird,

·— ί J. ο ί. ρ, ρ— X

P - 1 n_. + _n

beispielsweise η = _fj^ 3J2 _^ am Ausgang der elektronischen Vorrichtung 2C .

15.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 zur Bestimmung des Verfestigungsmoduls bzw. des Verfestigungsexponenten "n" gemäss Figur 10. dadurch gekennzeichnet₃ dass vom Ausgang des Belastungsmessfühlers (1) aus das erhaltene Signal in einen den Ausdruck In F liefernden Funktionsgenerator (3) übertragen wird, dass andererseits vom Ausgang des die Behnung A aufnehmenden Messfühlers (2) die Übertragung des erhaltenen Signals in einen den Ausdruckt= In (1 + A)liefernden Funktionsgenerator (4) erfolgt, dass dieses letzt-

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genannte Signal in einen den Fornelwert In E liefernder, v/eiteren Funktionsgenerator (5) gegeben wird, dass in ein elektronisches Element (G) einerseits das den Forinelwort In F und andererseits das den Fornelwert In £ repräsentierende Signal eingespeist wird, wobei dieser elektronische Baustein (δ) der; durch Difjerentialquotient-

ableiten und sodann durch Teilung erhaltenennAusdruck d_ln F/dt

d dLn £ 7'd t

liefert, dass dieses vom elektronischen Baustein (6) abgegebene Signal einem Summierwerk (7) beaufschlagt wird, welches andererseits auch das von Funktionsgenerator (¹O gelieferte Signal empfängt, und dass am Ausgang dieses SummierWerkes (7) ein deia Ausdruck d In F/dt . _f

cTinr/dt ⁺ * ^cnt"

sprechendes Signal erhalten wird, das das Verfestigungsmodul bzw. den Verfestigungsexponenten "n" darstellt.

16.) Verfahren nach Anspruch 15, dadurch neV.ennzeichi.net. dass zur Errechnung des Exponenten "n" nach der Methode der zeitlichen Differentialquotienten der Zugversuch mit einer relativ grossen Geschv/indigkeit durchgeführt wird.

17.) Verfahren nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch gekenn- zeichnetj dass der Ausdruck d In F_/d_t + £ als Funktion

d™in I /dt

der Dehnung registriert und anhand der erhaltenen Aufzeichnung der Wert des Exponenten ¹¹P.¹¹ in der betreffenden Zone ermittelt wird.

18.) Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet₃ dass zur Berücksichtigung gewisser Schwankungen in der Aufzeichnung, die einerseits auf bestimmte Ungleichmässigkeiten des Prüflings und des zur Prüfung anstehenden Werkstoffs

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und andererseits auf bestimmte Unzulänglichkeiten im Ilessfühlersystem und in der Elektronik allgemein zurückzuführen sind, als Funktion der Zeit der llomentanwert der Formel ~ΤΎ~~~~/~ζψ ⁺ £ während einer der jeweiligen Dehnungszone entsprechenden Zeit mittels einer elektronischen Vorrichtung integriert wird, die am Ende des Versuchs einen eingespeicherten Mittelwert des Exponenenten "n" abgibt.

19.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 zur Bestimmung der ilaxiraalbelastung und der entsprechenden Dehnung gemüss Figur 11, dadurch, (gekennzeichnet, dass vom Ausgang des ßelastungsmessfühlers (1) das erhaltene Signal einerseits in einen Komparator (2) und andererseits in einen Analogspeicher (3) übertragen wird, von dem das empfangene Signal mit einer geringen Verzögerung in diesen Komparator (2) zurückübertragen wird, dass bei Vorzeichenumkehrung der Differenz zwischen den beiden vom Komparator (2) empfangenen Signale dieser Komparator aktiviert wird und einen Schalter {

(4) derart erregt, dass jede weitere Einspeisung in den Speicher (3) verhindert wird, dor somit den jeweils letzten eingespeicherten 'Wort, d.h. den V/ert der maximalen belastung, behält, und dass der Schalter (4) gleichzeitig den Verbiridungsstrornkreis zwischen dem Dehnungsmessfühler

(5) und einem Analogspeicher (6) unterbricht, wodurch im letzteren der Wert der der llaximalbelastunp, entsprechenden dehnung vorgegeben werden kann.

10 9 8 2 6/0277 _BP>0

20.) Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekenn»eiakn$t, dass für die Bestimmung der Maximalbelastung und der entsprechenden Dehnung ein Komparator (2) von sehr hoher Ansprechempfindliqhkeit in HtXlivQlt-Grössenordnung verwendet wird.

21.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und % zur Bestimmung dar Maximalbelastung und der entsprechenden Dehnung geraäss Figur 12_s dadurch gekennzeiohn&t» dass die vom Dehnung^- bzw. Belastungsmessfühler (1) bzw. (2) aus erhaltenen Signale in eine elektronische Vorrichtung (3) übertragen werden, die den Exponenten "n" errechnet, dass das aus der elektronischen Vorrichtung C3) austretende Signal in einen Komparator (H) eingespeist wird, dass andererseits diesem Komparator (H) über den Stromkreis (5) ein der momentanen echten Dehnung % repräsentatives Signal beaufschlagt wird, und dass in dem Augenblick, da diese Dehnungigleich dem Exponenten "n" wird, d.h. wenn die Belastung ihren Maxiaalwert erreicht, der Komparator (4) aktiviert wird und einen im Verbindungsstromkreis zwischen dem Belastungsmessfühler (2) und einem Analogspeicher (7) befindlichen Schalter (6) derart erregt, dass jede weitere Einspeisung in diesen Speicher (7) verhindert wird, der somit den jeweils letzten eingespeicherten Spannungswert, d.h. den Wert

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der maximalen Belastung, behält, wobei diß entsprechende Dehnung gleich dem von der elektronischen Schaltung (3) errechneten Exponenten "n" ist.

22.)Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet} dass die Bestimmung des Exponenten "n" durch die elektronische Vorrichtung (3) für eine zwischen zwei vorbestimmten Werten liegende Dehnung des Prüflings, beispielsweise zwischen 8 % und 16 %, jedoch in jedem Falle für eine solche Dehnung vorgenommen wird, die kleiner ist als die der Maximalbelastung entsprechende Dehnung.

23.)Verfahren nach Anspruch 1 und 2 zur Bestimmung des senkrechten Anisotropiegrades "r" der plastischen Verformung gemäss Figur 13, dadurch gekennzeichnet_t dass vom Messfühler (1) für die Breitenänderung der Hessbasis sowie vom Potentiometer (2), dessen Anzeige den V.'ert Io der Breite dieser Messbasis vor dem Versuch darstellt, die entsprechenden beiden Signale in ein elektronisches

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- no -

Summierwerk (3) eingespeist werden, dass das von diesen Summierwerk (3) abgegebene Signal in einen den Forme1-wert In 1 liefernden Funktionsgenerator (U) übertragen wird, dass das diesem Formelwert In 1 repräsentative Signal nach erfolgter Vorzeichenumkehrung in ein Summierwerk (5) gegeben wird, in das andererseits der Formelwert In Io mittels des vom Potentiometer (2) gespeisten Funktionsgenerators (6) eingeführt wird, wodurch am Ausgang des Summierwerks (5) ein dem Formelwert In Io - In 1 entsprechendes Signal anfallt, das in den Analogspeicher (7) eingespeist wird, dass jede weitere Einspeisung in den Speicher (7) in dem Augenblick unterbrochen wird, da die Dehnung' der :iessbasis dem jeweils gewählten V.'ert entspricht, dass dieses letztgenannte Resultat mittels des Koruparators (8) anfällt, in den einerseits das vom Dehnun^siaessfühler (9) und andererseits das vom Potentiometer (10) kommende Signal, das dem zur Berechnung des senkrechten Anisotrop^egrades ^:'r^r' gewählten Denungswert entspricht, einrespeist wird, V7obei dieser Komparator (8) bei Gleichheit dieser beiden Signale aktiviert wird und einen zwischen dem Speicher (7) und dem Summierwerk (5) angeordneten Schalter (11) erregt, wodurch in diesem Speicher (7) der der gewählten Dehnung entsprechende Formelwert In Io - In 1 vorgehalten werden kann, dass das diesem letztgenannten ' Formelwert repräsentative Signal einerseits in einen Teiler (12) und andererseits nach erfolgter Vorzeichenumkehrung in ein Summierwerk (13) übertragen wird, dem auch der Wert der ermittelten echten Dehnung £ vom Potentiometer (10)

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und vom Funktionsgenerator (14) beaufschlagt wurde, und dass vom Ausgang des Summlerwerks (13) aus das dem Formelwert £ + In 1 - In Io entsprechende Signal in den Teiler (12) übertragen wird, welcher ein der Formel __ .JU? Io ~ In .1 charakteristisches Signal gleich dem £ "+ In" 1 - In Io

senreehten Anisotropiegrad "r"· liefert»

24,)Verfahren nach Anspruch 1 und 2 zur Bestimmung des senkrechten Anisotropiegrades "r" der plastischen Verformung gemäss der Figur 14, dadurch gekennzeichnet^ dass vom Messfühler (1) für die 3reitenänderung der Messbasis sowie vom Potentiometer (2), dessen Einstellung den Wert Io der Breite dieser Messbasis vor dem Versuch darstellt., die entsprechenden beiden Signale In ein elektronisches Summierwerk (3) eingespeist werden, dass das von diesem ] Summierwerk (3) abgegebene Signal in einen den Formelwert In 1 liefernden Funktionsgenerator (4) übertragen wird, dass das diesem Formelwert In 1 repräsentative Signal nach erfolgter Vorzeichenumkehrung in ein Summierwerk (5) gegeben wird, das andererseits den Formelwert In Io mittels des vom Potentiometer (2) gespeisten Funktionsgenerator (6) beaufschlagt erhält, wodurch am Ausgang des Summierwerks (5) ein dem Formelwert In 1 - In Io entsprechendes Signal ansteht, das in den Analogspeicher (7) eingespeist wird, dass jede weitere Einspeisung in den Speicher (7) in dem Augenblick unterbunden wird, da die von der ZugversuchBmasehine beaufschlagte Belastung ihren Maximalwert «rreicht, wobei

I Ö i 11S f H11 f^{: :} BAD OHiGlNAL

17734S2

dieses Resultat τ©η der elefctronise&eii Torricfrtmag zar Bestimmung dieser Maximalbelastaug feer anfällt, die einem zwischen dem Summierwerk (5) send dem Speicher (7) liegenden Schalter (9) «rregt, wodarcäi in •■dies-em Speicher (?) der lOrmelwert Im 1© - Im 1 ■«*.$— spreciieaid der Maximaib-elasttmg vorgeSmlt-eo weräen featai» dass das diesem letztgenannte» ionielwert re$räsenta~ tiv-e Signal -eineraeita in eiaaen leilei· flO^ «ski acwäereraeita -nach, «rfolgt«!· ?oraeic3ie»iadDefeara*n^| la ei» Saomierweri fll]) übertragen wirä, ia Xlsts d«r mittels «!©er elektroaisctieu Tor rieht Jtaig (12) *raitt«lt« «eict der der H&ximalfc-elaatÄßg «atspreeJaeaacl^i «ahteaa Deimung £ eingespeist ward«, und dass vom Ausgang des Summi*rwer3ces (11.) «in den 2f*or"mel«ert e +In-I- Is 1® repräsentatives Signal entspreciieaid der in den IeHer (10) übertrageia wird,

der Formel — ciiaralifc«rietisiäa»a ε -+ In α. — la -ίο

gleich dem senkrecht en Anisotropie graM ^mT^m

25» Verfahren nach, den Anspriichem 3 bis 2#» äadicrcia gekennzeichnet:, dass di« ionktiöia «jjnes el«ktrö»isNBh«a Sclial-terelementa darin ibest-eiit, I«s erlualt^iie Sigßal in eine EelaiqBp.,al« «inz3ftspreisen, äie «inen im &em z®. miter brechenäen .Stroalcrela angeordneten ffleohaniscbeii Schalter t^etatigt»

• - β -

durch eine Zugversuchsmasehine mit Messfühlern für Belastung, Dehnung und Breitenänderung der Mqssbasis eines dem Zugversuch ausgesetzten Prüflings, wobei die Messfühler zur Erfassung der Dehnung und der Breitenänderung speziell zur Errechnung des senkrechten Anisotropiegrades r die gleichzeitige Messung der Dehnung und der Breitenänderung oder aber die Messung der einer bestimmten Dehnung dieser Messbasis entsprechenden Breitenänderung gestatten, und andererseits durch eine dieser Zugversuchsmasehine zugeordnete, möglichst aus Analogierechnerelementen aufgebaute elektronische Vorrichtung, die in Verbindung mit den Messfühlern dieser Zugversuchsmasehine steht und die Aufgabe hat, die von diesen Messfühlern her angefallenen Signale auszuwerten,

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugversuchsmaschine gemäss der Figur 15 umfasst:

1) eine Einrichtung zur Regulierung der Dehnung eines Prüflings (3)» mit zwei beweglichen Markierungselementen (5) und (6), die auf den Prüfling befestigt sind und deren Verschiebungen durch die Verformung des dem Zugversuch ausgesetzten Prüflings bedingt sind, wobei der Abstand zwischen diesen beiden Markierungselementen (5) und (6) jeweils die Länge der Messbasis darstellt und das erste Markierungselement (5) mit einem Arm (8) als Träger für die beiden Anschläge (9) und

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(10) versehen ist, die sich beiderseits des i-Iarkierungsgelements (6) befinden und deren einstellbare Positionen auf dem Arm (8) den Abstand zwischen den Markierungselementen (5) und (6) auf ein Minimum entsprechend der Länge der Kessbasis vor den Zugversuch sowie auf ein Maximum entsprechend der Länge der ilessbasis nach einer bestimmten Dehnung begrenzen;

2)eine Einrichtung zur Bestimmung der breitenmässigen Verformung eines gleichen geraden Abschnitts des dem Zugversuch ausgesetzten Prüflings, umfassend eine auf den Achsen (7) und (14) bewegliche Verschiebeeinrichtung und eine durch einen Winkel (11) gebildete Tragvorrichtung für eine Kessapparatur (17-18) mit einer Feder und zwei Andrückspitzen (19) und (2 0) zur Herstellung des Kontaktes mit den Rändern des Prüflings, wobei dieser Kontakt auch mittels der Federblätter zur Verbindung zwischen der Tragvorrichtung und der Verschiebevorrichtung vorgehalten wird.

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