DE1996278U - Verfahren und geraet zur wasserstoffversproedungspruefung - Google Patents
Verfahren und geraet zur wasserstoffversproedungspruefungInfo
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Description
1 BERLIN 33
Auguete-VIMorla-StinBo 65
Pat.-Anw. Ur. Ruschko
Telefon:
Bankkonto:
Berlin 33
Kto. 32 7608
RArBOI 3249-19.6.68
Dr.- Ing. HANS RUSCHKE Dipl.-Ing. HEJNZ AGULAR
B MÜNCHEN 27
Plenientutr Strit« 3
Pat. -AnWiII Agglir
Month·»
Οβρ.·Κ··»β Uopold»lr»5«
KIo. SOtIS
L 351/B1
Lockheed Airoraft Corporation, Burbank/California
ee Gerät zur Waaserstoffversprödungsprüfung
Die Erfindung "betrifft ein Gerät zur Prüfung von hochfestem Stahl
auf Waaaerstoffvereprödung. Sie ist insbesondere auf ein Verfahren
gerichtet» bei dem ein gekerbtes Probestück innerhalb eines bestimmten Zeitraumes einer konstanten Biegelast unterworfen wird·
Die WaeaerstoffVer&prÖduns ist eine Erscheinung, bei der monoatossarer
Wasserstoff in einen hochfesten Stahl eindringt, wenn dieser mit den Wasserstoff enthaltenden Lösungen in Berührung kommt.
Dieser Vorgang verursacht «ine Yersprödung des Stahls und tritt gewöhnlich während des Säuberns, Beizens oder Plattieren» eines
Stahlteiles auf. Trotz vieler in der technischen Literatur referierten
Ustsrsashangea über die Waseerstoffrereprödung und den
verzögerten Sprödbruch bestelrs noch keia allgemeines Übereinkommen
kommen Uter den Meohanismus, auf Orund dessen Wasserstoff die
Duktilitlit von Stahl herabsetzt*
Sis Waauoretoffvereprödung Bird nur dann augensoheinlioh, wenn
aav hoolifantfc stahl so lange einer ctatiaohon Laöt auageootat
wird, duß gelöster Wannoratoff an Stelion diffundiert, die oioh
in einen dreiaohsigen Spannungazuatand befinden (wie β·Β· Kerben»
Blase u»w.)> und dort eine kritische Konssntratioa erreioht, die
■um ßefügebruch führt. Die Versprödung tritt gewöhnlich in Gebieten dreiachsiger Spannungen auf» da dort die Spannung ihr
XazimuB und der Wasserstoff seine höohsto Versprödungswirkung
erreioht. Wegen dieser Erscheinung sind spezielle Verfahren für die Säuberung und Plattierung Von Stahl entwickelt worden, um die
freiheit von einer Wasserstoff absorption zu gewährleisten, die
die Vereprödung der Teile und deren Bruch im Betrieb verursachen
würde.
Die Sauerbelastung einer gekerbten Probe ist die beste allgemein
anerkannte Methode zur Prüfung auf Waseerstoffrersprödung· Sie
Kerbprobe wird während eines bestimmten Zeitraumes - gewöhnlich 200 Std» - mit einer unterhalb ihrer Grenzfestigkeit liegenden
Spannung belastet· Ist sie Ton Yersprödung frei, wird sie unter
dieser Bauerlast nicht brechen· Ist sie jedoch Ton Wasserstoff
Tersprödet, wird si« unter ihr brechen·
Us genau· Ergebnisse su erzielen* werden die für di* Prüfung
auf WasserstoffVersprodung Terwendeten Proben aus der gleichen
Legierung
Legierung hergestellt wie dl· zu sluberndoxj oder zu plattierenden
feile und auf die gleiche Grenzfoetigkoit hin wäraebehsndslt·
Bio jotst «rar es für dio Dauerbolaatung einer Zerreiß-werbprobe
üblioh, diese in einer Bruohlastmaaohin© auf Zug zu beanspruchen·
Diooo Maschine übte auf die Probe irgendeine vorbeatimmte Iconatanta
einaohsige Zugspannung auo, und eine Uhr saß dia bis zuq Bruoh
unter Dauerlagt vorstrichen© Zeit« Die offensichtlichen Nachteils
der Verwendung einer solchen Maschine für die Prüfung auf Wasserst offversprodung waren ihre hohen Kosten und die Notwendigkeit
einer Probe, die zum Festhalten Gewinde oder Schultern aufwies· Die Kosten einer solohen Maschine sind sehr wesentlich, da die
Dauerprüfung einer einzelnen Probe sich über acht Tage erstrecken kann·
Um die hohen Kosten einer solohen Bruchbelastungsmasbhine zu vermeiden, sind für die Prüfung auf Wasserstoffversprödung in großem
Mafistab Spannungsringe verwendet worden« Diese Geräte bestehen aus einem Stahlring Ton 201,6 mm (θ inch) Durchmesser und Greifgliedern,
durch die auf die Kerbprobe eine Zugspannung aufgebracht wird· Dies geschieht durch das Anziehen einer an den Greifgliedern angebrachten Mutter}, die Auslenkung des Rings wird auf einer Sksla
angezeigt. Man eicht diese Ring» durch Messen der Auslenkung unter des EinfixLD bestimmter Lasten mit Hilfe einer
Der Nachteil derartiger Spaanungsringe für die Prüfung auf Wasser
st«, -"frereprödung ist die Schwierigkeit, eine r?in einachsige Last
ohne
ohne Biegung su erhalten· Biese Schwierigkeit führte zu yer-■ohieiea
«3tü6atrieöh*a Belastungen rand zu falschen, nicht vorhersehbaron
überspannungswerten an der Kerfe©. Die durch die
Biegung vorursaohten zusätzlichen Spannungen verursachten dann
•inen verfrühten Bruch dor Probe sowie eine weite Streuung der
Prüfergobn*sse. Aue diesem erund war es schwierig festzustellen,
ob eine Wasaerstoffverspröduüg vorlag oder nicht bzw. in welchem
AugaaS dies der Fall isais Anders Nachteils waren die Schwierigkeit,
das Gqrät zu belasten, sowie die Notwendigkeit von Gewinden
"bzw. f?ohultern am der Probe, an denen die Stahlgreifer des Hinges
angreifen konnten.
5i.o tfoi*lrma.l α nnA VQTP-keüg U.&T VSrUSgSSdSS Erf ind-US1* ^shsS S.US
der folgenden Beschreibung sowie der beigefügten Zeichnung hervor,
die eine teilweise geschnittene isometrische Ansicht des Prüfgerätes mit der darin eingespannten Probe darstellte
Sie Zeichnung bildet eine vorsugsweise Ausführungsform £"i
Prüfgerätes 40 mit einer eingespannten Kerbprobe 10 ab. Das
Prüfgerät 40 weist eine Grundplatte 41 auf» An deren einem
Ende befindet sich sin senkrechter Plansch 42, in d©n sich ein
Stopfen 43 einsetzen läßt. Dieser Stopfen 43 ist im Plansch 42
mittels einer Schraube 47 befestigt. Stopfen 43 trägt außerdem eise Bohrung 45 s in die ein Snde der probe 10 eingesetzt werden
! leans, as diese ia einer freitragenden Stellung ss halten* Sis
Lastausleger 53 f^ist eine Bohrung 55 auf, die das freie Ende
der Probe 10 aufnimmt. Am anderen Ende des Auslegers 53 befindet
sich eine Bohrung 58.
Am anderen Ende der Grundplatte 41 ist ein Last j och 49 angeordnet,
-reiches an dieser üb Achse 51 schwenkoar befestigt
ist· Sas Lastjoch 49 »eist ein Gewindeloch 39 auf, in das die
Lastschraube 57 eingeschraubt ist. Das untere Sude dieser Lastschraube
57 läßt sich in die Bohrung 58 des Lastauslegers 53 einführen.
6o
Ein Mikroschalter/oder ein anderes geeignetes Schaltglied ist mittels eines Montagewinkels 61 auf der Grundplatt· 41 befestigt. Der Mikroschalter 6o weiit einen Stößel 62 auf, der das Joch 49 berührt und den Schalter betätigt, wenn das Joch 49 sich in der in der Zeiohnung gezeigten auixeoht stehenden bzw. belasteten Stellung befindet. In dieser Stellung ateht der Stößel 62 unter Federspannung. Der Mikroschalter ist «einerseits elektronisch mit einer (nicht gezeigten) Uhr verbunden, die der Aufzeichnung der Prüfergebnisse dient.
Ein Mikroschalter/oder ein anderes geeignetes Schaltglied ist mittels eines Montagewinkels 61 auf der Grundplatt· 41 befestigt. Der Mikroschalter 6o weiit einen Stößel 62 auf, der das Joch 49 berührt und den Schalter betätigt, wenn das Joch 49 sich in der in der Zeiohnung gezeigten auixeoht stehenden bzw. belasteten Stellung befindet. In dieser Stellung ateht der Stößel 62 unter Federspannung. Der Mikroschalter ist «einerseits elektronisch mit einer (nicht gezeigten) Uhr verbunden, die der Aufzeichnung der Prüfergebnisse dient.
Das Gerät wird mittels einer Universalprüfmaschine gaeioht,
indem man die Last als Funktion der Auslenkung des Auslegers an dem Punkt mißt, an dem die Last angreift. Diese Last-Auslenkungsbeziahung
wird zurErleichterung der Lasteinsteilung in
©ine Lastbeziehung bezüglich der Schrsubenumdrehungsn übertragen.
Für die eigentlich· Verwendung wird das Gerät belastet, indem
man dio Probe 10 in die Bohrung 45 des Stopfens 43 einsetzt und
die Bohrung1 55 des Lastauslegers 53 über die Probe sohiebt. Dana
droht mun dio Laotaohraube 57, bis sie den Boden der Bohrung 58
gerade
gerade berührt; dies ist die Nullstellung· Dann bringt man eine
Torbestimmte Last auf, indem man die Schraube mittels eines
Inbasschlüssels die erforderliche Zahl von Umdrehungen eindreht.
Die vorbestimmte Last ist ein bestimmter prozentualer Anteil der Last, die zum Bruch ein von Wasserstoffversprödung
freien Probe erforderlich ist» Hat man z.B· gefunden, daß die
bei I3f2 Umdrehungen der Schraube 57 von der Nullstellung aus
liegt, wobei die Gewindesteigung 0,788 Gänge pro Hillimet·!1
(20 threads per inch) beträgt und der Momentenarm 127 am (5 inches)
lang ist, entspräche die vorbestimmte Last einem bestimmten prozentualen Anteil von 13,2 Umdrehungen· Es wird empfohlen,
als Richtwert 75$ eier Grenzfestigkeit zu verwenden. Es ist
ebenso einzusehen, daß die Entfernung von der Probenkerb· zur Bohrung 58 des Auslegers 53 und damit die Biegelänge der Proben
gleichmäßig sein sollten, um ein gleichmäßiges Biegemoaent zu
gewährleisten» Mit einer solchen Normierung lassen sich sinnvollere
Prüfergebnisse erzielen.
Bei der Belastung berührt der Stößel 62 das Jooh 49} er
schließt den Mikroeohalter 60 und setzt die Uhr in Gang«
Sie Belastung wird dann über einen bestimmten Zeitraum aufroohtorhalton.
Wenn die Probe auf Grund der Waaserstoffver-•prödung
brioht, fällt der Aueleger 53 ab, und Joch 49
•ohwenkt wegen der Fvderbelastung des Stößel 62 vom Mikroeohalter
60 weg* Diese Bewegung trennt das Jooh vom Stößel 62,
öffnet den Sohalter 60 und hält die Uhr an« Der Betrag der Last
- 7 - | auf | die | Probe | y | einwirkte, | |
der Zeitraum, während dem sie | ||||||
sowie | dann aufgezeichnet werden· | |||||
können | ||||||
!fach dem vorliegenden Verfahren zum Aufspüren der Wasserstoffversprödung
von hochfestem Stahl wird also eine Kerbprobe freitragend befestigt und einer Sauerbiegelast von vorbestiamter
Hose ausgesetzt· Ist die Probe nicht durch Wasserstoff vereprödet,
wird sie nicht brechen. Ist sie Jedoch versprödet, bricht sis in der Kerbgegend, Ifech jede» Präfdurchg;ang werden
dann der Betrag der Last sowie die Belastungszeit a.ufg«*eiohnet·
*!s wurde festgestellt, daß dieses Verfahren die Streuung der
Prüfergebnisse erheblich reduziert» Durch die Verwendung eines
konstanten Biegemomentes liegt nur ein« I^start vor, d.h« eine
reine Biegung; dies ist der Grund für dis hohe Wiederholbarkeit·
Das vorliegende Verfahren zur Prüfung auf Wasserstoffversprödung
vermeidet die Schwierigkeiten, die bei den bisher benutzten Prüfgeräten und Proben auftreten. Da die Probe nicht auf Zug
belastet wird, sind Schultern oder Gewinde zur Befestigung nioht erforderlich} die Probe läßt sich zur Belastung leicht in das
Gerät sinsstssn. Sie Kosten dieses Prüfgerätes sind erheblich
niedriger als für einen Spannungsringe Auf die Probe wirkt eine
rtin· Biegelast} dieser Methode ist eine hohe Wiederholbarkeit •igen· Demgegenüber ist es unsioher, ob man mittels eines Sp*n-Bvngringee
«ine reine einachsige Last erhält. Die Verwendung eines
Biegemomentes besdfcigt das Problem der durch Exzentrizitäten
verursachten unbekannten Spannungen und bietet glsiehzeitig
die Möglichkeit, auf die Wurzel der Kerbe eine maximale Zugspannung auszuüben·
Wegen des mechanischen Vorteils der Verwendung eines Biegemomentes
ist schließlich die erforderliche Last nur ein Bruchteil der für einen Spannungsring benötigten, die die Probe unter
Zugspannung setzt.
Es ist einzvisehen, daß innerhalb des Hauptgedankens und des
TJmfanges der Erfindung, wie diese in den bdgefügten Ansprüchen
ausgedrückt sind, die Fachwelt an den zur Erklärung des Wesens der Erfindung hierin beschriebenen und dargestellten Details,
Materialien, Verfahrensschritten und Anordnungen der Teile - wie z.B. Aufbringung des Siegemomentes oder Aufzeichnung
der 3elastungszeit - verschiedene Änderungen durchführen kann.
Schutzaneprüciüi
Claims (1)
- PA-eO13249-lä 6.68 4)Schutzansprüche1· Gerät zum Aufspüren der Wasserstoff^ersprödung in Teilen aus hochfestern Stahl, umfassend: eine Grundplatte, auf dieser Grundplatte angeordnete Befestigungsmittel, mit denen eiu Ende einer Kerbprobe in einer !Beitragenden Stellung gehalten wird, und auf der Grundplatte angeordnete Belastungsmittel, mit denen auf das freie Ende der Eerbprobe eine:· Bauerbiegelast aufgebracht wird»2· Ein Gerät nach Anspruch 1, in dam die Belastungsmittel ein ■clnenkl^r an der Grundplatte befestigtes Lastjoch umfassen sowie eine ^um Aufbringen der Sauerlast auf das freie Probenende ■ittels eines Gewindes in dem Joch befestigte Lastschraube·3» Ein Gerät nach Annpruoh 2, in dem die Belastungsmittel weiterhin umfassen! einen Lastausleger mit einer ersten Bohrung an ■einem einen Ende, die das freie Ende der Probe aufnimmt, und einer zweiten Bohrung an seinem anderen Ende, die das Schaftende der Lastschraubs aufnimmt.4· Ein Gerät naoh Anspruch 1, 2 oder 3» in dem die Befestigungsmittel einen Plonooh mit einer darin angeordneten Bohrung umfassen, die ein Ende der Kerbprobe aufnimmt,5« Sin Gerät naoh Anspruoh 1, 2, 3 oder 4t In den auf der Grundplatt« ein Sohaltgllod angeordnet lit, da· bei Bruch der Probe unter der Dauerlaet ein Signal gibt·6β Bin Gerät zum Aufspüren der Wasserst-offversprödung von Teilen aus hochfestem Stahl, das im wesentlichen, wie hieria. unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen "beschrieben, konstruiert ist und betrieben warden kann·1 551/Bl
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US64704467A | 1967-06-19 | 1967-06-19 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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1967
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- 1968-06-19 DE DE1996278U patent/DE1996278U/de not_active Expired
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FR1570915A (de) | 1969-06-13 |
US3479866A (en) | 1969-11-25 |
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GB1177044A (en) | 1970-01-07 |
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