DE2428687B1 - Vorrichtung zur Prüfung der Schlagfestigkeit von Beschichtungen - Google Patents

Description

• Weitere Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung
• werden in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert.
• Die Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung den Aufbau des Prüfgeräts mit Motor, Schlagwerk und Probentisch auf einer Grundplatte in perspektivischer Sicht; in Fig. 2 sind drei Bewegungsphasen der Kupplung zwischen der Antriebswelle des Motors und dem Schlagwerk wiedergegeben.
• An dem Ständer la der Grundplatte 1 ist der Motor 2 angeflanscht, dessen Wellenstummel 2a am Ende einen topfförmigen Kupplungskörper 3 trägt.
• Das Schlagwerk 4 besteht aus der Welle 4a mit dem Lager 4b auf dem Lagerbock lb, wobei die Schlagwerkwelle 4a an dem dem Motor 2 zugewandten Ende in dem Kupplungskörper 3 der Motorachse endet und am anderen Ende in einem Einspannstück 4c den auswechselbaren Schlagkörper 4d trägt. Der Schlagkörper 4d ist entsprechend dem Abstand des Einspannstücks 4c vom Probentisch 5 und dessen Flächenabmessungen derart gekröpft, daß er jedes Flächenelement der Probe auf dem Probentisch erreicht, wenn die Position des Probentisches in zwei Richtungen schrittweise verstellt wird. Das abgewinkelte äußere Ende des Schlagkörpers 4d ist mit einem entweder kugelförmigen oder kegelförmigen oder pyramidenstumpfförmigen auswechselbaren Kopf K versehen, wie es der zu simulierende Schlag auf die beschichtete Probe von Fall zu Fall erfordert. Bei einer Drehung der Schlagwerkswelle 4a entgegen dem Uhrzeigersinn gemäß Pfeil in Fig. 1 trifft der Schlagkopf einmal die auf dem Probentisch aufgespannte Probe.
• Zur Begrenzung der Drehbewegungen der Motorwelle 2a ist ein Anschlagkörper 6a mit dem Ständer la fest verbunden, wobei der Anschlagkörper 6a mit einem außen auf dem Kupplungskörper 3 fest aufgesetzten Anschlag 3a (siehe Fig. 2a) zusammenwirkt.
• Ein weiterer Anschlag 4e ist mit der Welle 4a des Schlagwerks fest verbunden. Der Anschlag 4e wirkt seinerseits mit einem weiteren Anschlag 3b auf der inneren Seite des topfförmigen Kupplungskörpers 3 zusammen (Fig. 2b).
• Zur Ausführung von Versuchsserien an einem beschichteten Probeblech vorgegebener Größe, z. B.
• Versuchen mit gleichbleibender Aufprallgeschwindigkeit und veränderter Kopfform des Schlagkörpers 4 d, ferner solchen bei schrittweise größer werdender Aufprallgeschwindigkeit oder schließlich auch solchen bei stetig geänderter Temperatur ist der Probentisch 5 in zwei vorzugsweise rechtwinklig zueinander angeordneten Führungsschlitten 7a und 7b verschiebbar gelagert. Hierbei ermöglichen es die Motoren 8a und 8 b, die Verschiebebewegungen nach vorgegebenen Koordinaten schrittweise selbsttätig auszuführen. Für serienmäßige Versuche bei geänderter Temperatur bzw. bei sich ändernden klimatischen Bedingungen ist dazu der Probentisch 5 bis nahe an die vertikale Ebene des Lagerbocks 1 b mit einer nicht näher dargestellten Haube bedeckt. Ferner befinden sich in diesem Fall an Öffnungen der Haube zwei abgedichtete Handschuhe zum Probenwechsel. Das Auslösen des Schlagvorgangs sowie das Verstellen des Probentisches geschieht mit einem Steuergerät, das sich au- ßerhalb der Haube befindet.
• Zum Antrieb des Scheibenankermotors 2 dient zweckmäßig ein stabilisiertes Gleichspannungsnetzgerät mit Spannungsanzeige. Bei einer Drehzahlmessung während des Anlaufvorganges mit-einem Tachogenerator und einem Speicheroszillographen wird für einen solchen Motor festgestellt, daß die Enddrehzahl in einem Bereich der Antriebsspannung zwischen 2 und 12 Volt linear von dieser Spannung abhängt. Es liegen danach bei einer bestimmten Motortype z.B.
• folgende Verhältnisse vor: U = 2 V ergibt eine Drehzahl von N = 50 U/min; U= 12V ergibteineDrehzahlvon N= 1200 U/min.
• Bei einem Abstand des Schlagkopfes K von der Welle 4a von 12 cm berechnen sich daraus Aufprallgeschwindigkeiten von 10 cm/s bis 240 cm/s, die in diesem Bereich mitttels des Gleichspannungsnetzgerätes mit Spannungsanzeige linear verändert werden können.
• Der gesamte Prüfvorgang läuft auf folgende Weise ab: Beim Einschalten der vorgewählten Anregungsspannung läuft der Motor 2 zunächst ohne das Schlagwerk auf 3/4-Umdrehung zu hohen Drehzahlen auf, nimmt danach mittels des Anschlags 3 b am topfförmigen Kupplungskörper und des Anschlags 4e an der Schlagwerkwelle 4a das Schlagwerk 4a eine weitere '/4-Umdrehung bis 6a mit. Danach wird der Motor durch den Anschlag 3a am festen Anschlag 6a abgebremst und wieder vom Schlagwerk 4 entkuppelt.
• D;eses Schlagwerk läuft auf Grund seiner Trägheit mit der Enddrehzahl des Motors 2 eine Viertelumdrehung weiter, bis der Schlagkörper K auf die beschichtete Probe trifft (siehe Fig. 2a, 2b, 2c). Beim Auftreffen des Motoranschlags 3a auf den festen Anschlag 6a wird gleichzeitig ein Mikroschalter betätigt, durch den die Anregungsspannung des Motors abgeschaltet und zugleich über eine Relaisschaltung eine Antriebsspannung entgegengesetzter Polarität eingeschaltet wird. Dadurch wird der Motor in der Drehrichtung umgesteuert. Beim Zurücklaufen führt er das Schlagwerk, dessen Schlagkörper K in der Zwischenzeit auf die beschichtete Probe getroffen und zurückgeprallt ist, in die Ausgangslage zurück. Dadurch wird ein wiederholtes Auftreffen des Schlagkörpers auf das Blech vermieden (siehe Fig. 2a, 2b, 2c). - Das beschichtete Probeblech, z.B. eines mit den Abmessungen 100 x 100 mm, befindet sich auf dem Probentisch 5, der durch die Stellmotoren 8a, 8b und ein Schrittschaltwerk parallel und senkrecht zur Schlagwerkachse 4a um konstante Strecken verschoben wird. Es ist dann möglich, ein äquidistantes Raster von Schlagmarken auf die Probe aufzubringen, wobei der Probentisch und die mit diesem thermisch gut leitend verbundene Probe durch einen Thermostaten oder durch eingebaute Peltier-Elemente stetig auf Temperaturen zwischen - 20 und + 60° Cgebracht werden können.
• - Die Beurteilung der Steinschlag- oder Stoßfestigkeit der Beschichtung der Probe nach der Schlagserie kann visuell oder nach irgendeiner geeigneten Methode vorgenommen werden, wobei z.B. bei der Prüfung von Automobillacken zusätzlich ein Salzsprühtest zwischengeschaltet werden kann.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur punktförmigen, gegebenenfalls unter sich ändernden physikalischen Bedingungen vielfach wiederholbaren Prüfung der Haft-und Schlagfestigkeit von Beschichtungen, insbesondere von Lackfilmen, auf einer Unterlage, welche zur Ausübung von Schlagimpulsen eine von einem Motor angetriebene Welle aufweist, die einen Schlagkörper gegen die Probe bewegt, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a) Eine zwischen dem Antriebsmotor (2) und der die Schlagkraft auf den Schlagkörper (4d) von vorbestimmter Masse übertragenden Welle (4a) angeordnete, nach vorgegebenen Drehwinkeln ein- und ausrückbare Kupplung (3, 3a, 3b, 4a, 4e); b) einen Antriebsmotor (2) von geringem Massenträgheitsmoment und entsprechend hoher Winkelbeschleunigung, vorzugsweise ein Scheibenankermotor; c) einen nach zwei Koordinaten verschiebbaren Tisch (5) für eine beschichtete Probe.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Anschläge (4e, 3a, 3b) in der Kupplung (3), die in weniger als 360" Winkelweg der den Schlagimpuls übertragenden Welle (4a) und des Wellenstummels (2a) des Motors bei dessen Vorwärts- und Rückwärtslauf wirksam sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (3) mit ihren Anschlägen die Wirkverbindung zwischen dem Antriebsmotor (2) und dem Schlagwerk (4) vor dem Auftreffen des Schlagkörpers (4d) auf die Probe unterbricht und den Antriebsmotor durch selbsttätiges Umsteuern seines Drehsinns in die Ausgangslage der Anschläge zurückführt.

   Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur punktförmigen, gegebenenfalls unter sich ändernden physikalischen Bedingungen vielfach wiederholbaren Prüfung der Haft- und Schlagfestigkeit von Beschichtungen, insbesondere von Lackfilmen auf einer Unterlage, welche zur Ausübung von Schlagimpulsen eine von einem Motor angetriebene Welle aufweist, die einen Schlagkörper gegen die Probe bewegt.

   Für den Gebrauchswert von Beschichtungen und insbesondere Lackfilmen sind ihre Stoßfestigkeit (Schlagfestigkeit) und ihre Haftfestigkeit auf der Unterlage qualitativ ausschlaggebend. Es ist insbesondere eine reproduzierbar vergleichende Beurteilung der Steinschlagfestigkeit von Lackfilmen für die Automobillackierung von wesentlicher Bedeutung. Die hierfür bisher bekannten Prüfmethoden und entsprechende Vorrichtungen erfüllen jeweils einzelne oder mehrere unerläßliche Forderungen an die Reproduzierbarkeit nicht. Ferner fehlt bei fast allen bisher bekannten Prüfgeräten die Möglichkeit, die Prüfung bei unterschiedlichen Temperaturen und Klimabedingungen vorzunehmen.

   Es sind Prüfgeräte bekannt, bei denen die Aufprallenergie durch den freien Fall eines oder mehrerer kugelförmiger Schlagkörper erzeugt wird. Zur wirklichkeitsnahen Prüfung mit hinreichend großer Energie sind hierbei jedoch große Massen der Schlagkörper erforderlich, die dann eine Deformation des Prüflings hervorrufen. Zur Reproduzierung der Wirkung eines Steinschlages wäre demgegenüber eher das Aufprallen eines Körpers von kleiner Masse bei hoher Geschwindigkeit zu realisieren. Ähnliche Nachteile weisen auch Geräte auf, bei denen die auf einen Schlagkörper ausgeübte Schlagenergie von vorgespannten Federn erzeugt wird. Derartigen Gerätesystemen haftet gemeinsam der Fehler an, daß die Aufprallgeschwindigkeit nicht oder nur in geringem Maß verändert werden kann.

   Es ist ferner ein Prüfgerät mit definierbarer Schlagenergie bekannt, bei dem ein Schlagkörper durch einen mit konstanter Drehzahl umlaufenden Motor gegen die Probe geführt wird. Der Prüfkörper trifft hierbei jedoch mehrfach und unter geneigtem bis flachem Winkel auf die Probe auf. Das wiederholte Auftreffen ist jedoch selbst bei bewegter Probe insofern nachteilig, als die Beschichtung bzw. der Lack bei hoher Schlagenergie in einem größeren Flächenbereich um die Prallstelle herum geschädigt wird. Beim steilen bzw. senkrechten Auftreffen des Schlagkörpers ist jedoch sowohl mit gleichmäßig hoher bzw. in Serienversuchen auch mit schrittweise veränderter Energieübertragung die wirklichkeitsnahe Beanspruchung der Beschichtung besser gewährleistet.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Prüfgerät zu schaffen, das als Funktionseinheit folgende Forderungen gleichzeitig erfüllt: a) Der Schlagimpuls soll die zu prüfende Fläche möglichst senkrecht und b) eine begrenzte Teilfläche der Probe nur einmal treffen, c) einzelne Schläge sollen reproduzierbar groß und durch Vorwahl energetisch einstellbar sein, d) bei stetig geänderten physikalischen Bedingungen sollen auf der Probe von vorbestimmter Flächengröße Schlagimpulsserien unter schrittweiser Verschiebung der Probe zeilen- und spaltenweise ausführbar sein.

   Diese Aufgabe wird bei Verwendung eines elektromotorischen Antriebes erfindungsgemäß gelöst durch die Kombination folgender Merkmale: 1. Eine zwischen dem Antriebsmotor und der die Schlagkraft auf den Schlagkörper von vorbestimmter Masse übertragenden Welle angeordnete und nach vorgegebenen Drehwinkeln ein-und ausrückbare Kupplung, 2. einen Antriebsmotor von geringem Massenträgheitsmoment und entsprechend hoher Winkelbeschleunigung, vorzugsweise ein Scheibenankermotor, 3. einen nach zwei Koordinaten verschiebbaren Tisch für eine beschichtete Probe.

   Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung weist die Kupplung zwischen dem Antriebsmotor und dem Schlagkörper bewegungsbegrenzende Anschläge auf, die bei weniger als 360" Winkelweg der Motorwelle bei dessen Vorwärts- und Rückwärtslauf wirksam werden und solcherart die sofortige Rückführung des Schlagkörpers nach einem ausgeführten Schlagimpuls sicherstellen.