DE2118159C3 - Gewindeeinspannkopf für Dauerprüfmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gewindeeinspannkopf für Dauerprüfmaschinen zur Aufnahme höchst kerbempfindlicher Proben mit riner Gewindebüchse, in der ein Gewindeeinspannende der Probe verschraubt ist.

Dauerfesiigkeilsprüfurigeri werden in der Regel an mit Gewindeköpfen versehenen Probestäben durchgeführt. Dabei werde;¹ auch kerbempfindliche Teile geprüft, die wenn möglich verstärkte Einspannköpfe, d. h. eine Vergrößerung des Gewindedurchmessers erhalten, um Kopfbrüchc zu vermeiden. Pas Verhältnis von Einspann- zum Prüfquerschnitt beträgt in diesem Fall unter Umständen ca. 7,5, in der nicht kerbempfindlichen Probe jedoch nur ca. 3,5. Außerdem wurde versucht, bei kerbempfindlichen Proben ein genau rundlaufendes Gewinde durch Schleifen aufzubringen. Mit diesen Maßnahmen sollen die im Gewinde der Einspannenden der Probe auftretenden Spannungsspitzen abgebaut werden. Dennoch brechen bei der Prüfung von bestimmten Titanlegierungen und anderen höchst kerbempfindlichen Werkstoffen die Proben im Einspannkopf und können dann keine Aussage mehr liefern. Darüber hinaus kann die übliche Vergrößerung des Einspanndurchmessers und das Gewindeschleifen zu einer erheblichen Verteuerung der Prüfung führen, die insbesondere groß ist, wenn die Proben aus Bauteilen herausgearbeitet werden müssen.

Aus der US-PS 31 07 524 ist eine Vorrichtung bekanntgeworden, bei der die Gewindebüchse, in der der Probestab eingeschraubt ist, mit einer sphärischen Auflagefläche ausgebildet ist und deshalb bei der Prüfbelastung praktisch ausschließlich auf Druckspannung beansprucht wird. Dadurch ergibt sich jedoch eine übermäßig starke Belastung der ersten Gewindegänge des Probestabes und der Gewindebuchse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gewindeeinspannkopf einer Dauerprüfmaschine so zu verbessern, daß bei der Dauerfestigkeitsprüfung eines höchst kerbempfindlichen Werkstoffs keine Kopfbrüche mehr auftreten, wobei sich keine Verteuerung der Probe ergeben soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die Gewindebüchse bei einem jOttungsgemäßeii Gewindeeinspannkopf ,in ihrem, der Probe abgekehrten Ende einen Bund anfwent, mit dem si¹" ausschließlich im Gewindeeinspannkopf gehalten ist und daß der Querschnitt der Gewindebuchse sich im Bereich der ersten Gewindegänge am bundlosen Ende kontinuierlich verringert

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ergibt sich eine recht gleichmäßige Spannungsverteilung über nahezu die ganze Gewindelänge der Verschraubung zwischen Probe und Gewindebüchse. Die Spannung in den ersten Gewindegängen wird zusätzlich noch

ίο dadurch abgebaut, daß die Gewindebüchse an ihrem bundlosen Ende in ihrem Querschnitt geschwächt ist, etwa durch kegelförmiges Auslaufen des Mantels der Gewindebüchse, wie es für eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen wird. Durch diese i-rfindungsgemäße Ausbildung der Gewindebüchse läßt sich die Spannung im Bereich der ersten Gewindegänge der Probe sehr stark reduzieren, da die Krafteinleitung über die Gewindelänge gleichmäßiger verteilt wird. Die Gewindebuchse verhält sich dabei wie

ίο eine Dehnmutter, da sie mit Hilfe des Bundes im Einspannkopf fixiert ist, jedoch mit dem Mantel seihst axiale Bewegungen im Einspannkopf ausführen kann.

Eine besonders gleichmäßige Kraftübertragung und somit hohe Bruchsicherheit wird ferner dadurch erzielt,

2; daß die Querschnittsfläche der Gewindebuchse und der Kernquerschnitt des Gewindeeinspannendes des Probestabes etwa gleich groß sind.

Vorzugsweise besteht die Gewindebuchse aus einem Vergütungsstahl oder einem dem Probenwerkstoff bezüglich des Ε-Moduls entsprechenden Material.

Mit der Erfindung wird darüber hinaus der große Vorteil erzielt, daß der eigentliche Einspannkopf in etwa mit den üblichen genormten Abmessungen hergestellt werden kann. Wie sich an Hand von Versuchen gezeigt

is hat, brachen die spröden Proben sogar bei einem sehr kleinen Verhältnis von Einspann- zum Prüfquerschnitt von 4,65 noch vorschriftsmäßig in der Mitte des Probestabes. Kopfbrüche sind hiermit ausgeschlossen. Daraus ergibt sich auch, daß zusätzliche Material- und Bearbeitungskosten wegfallen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand <ier schematischen Zeichnung beschrieben.

In den Einspannkopf 1 einer nicht dargestellten Dauerprüfmaschine ist eine Gewindebuchse 2 aus Vergütungsstahl 50Cr V4 (vergütet auf ca. 210 HV 30) eingesetzt. Die Buchse ist an ihrer einen Stirnseite mit einem Bund 2a versehen. Der Außcnmantel der Buchse läuft gegen die andere Stirnseite kegelförmig zu. Ein nur zur Hälfte dargestellter Probestab 3 aus höchst kerbempfindlichem Werkstoff, z. B. der Titanlegierung T1AI6V4, ist an seinen beiden Enden mit Gewindeeinspannenden 4 versehen, die mit der Gewindebuchse verschraubt sind. Die Stirnseite dieser Einspannenden 4 liegt etwa in Höhe des Bundes 2a. Der Probestab 3 weist den Prüfquerschnitt Fo, der Einspannkopf den Einspannquerschnitt

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auf; das Verhältnis dieser beiden Querschnitte FiZF_n befragt ca. 4,70. Mit

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ist der Gewindebuchsenciuerschnitt bezeichnet, der etwa tiem Einspannquerschnitt F\ entspricht.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gewindeeinspannkopf für Dauerprüfmaschinen zur Aufnahme höchst kerbempfindlicher Proben mit einer Gewindebüchse, in der ein Gewindeeinspannende der Probe verschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindebuchse an ihrem der Probe abgekehrten Ende einen Bund aufweist, mit dem sie ausschließlich im Gewindeeinspannkopf gehalten ist, und daß der Querschnitt der Gewindebuchse sich im Bereich der ersten Gewindegänge am bundlosen Ende kontinuierlich verringert.

2. Gewindeeinspannkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittverminderung am bundlosen Ende der Gewindebüchse durch kegelförmiges Auslaufen des Mantels der Gewindebuchse erzielt ist.