DE2558943C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen von Werkstücken und anderen Prüfobjekten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen von Werkstücken und anderen Prüfobjekten, mit in schneller zeitlicher Folge sich ändernden Belastungen, die auf das Prüfobjekt in Form einer Schwingung wirken, sowie eine Vorrichtung zum Prüfen von Werkstücken und anderen Prüfobjekten, mit einem die Belastung ausführenden hydraulischen Arbeitszylinder und einem zwischen diesem und die Druckölquelle geschalteten, eine schwingende Belastung hervorrufenden Steuergerät, welches mit einer Druckölleituiig und einer Rücklaufleitung verbunden ist.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der US-PS 34 42 120 bekannt geworden. Bei dieser Vorrichtung sind mehrere Kolben von mehreren Hydraulikzylindern auf einer gemeinsamem Kolbenstange angeordnet, die auf das Prüfobjekt einwirkt. Servoventile sorgen für die Zuführung von Drucköl und die Abführung von Drucköl aus den doppelt wirkenden Hydraulikzylindern, die zusätzlich teils an Hydraulikölspeichcr, teils an einen Bypass angeschlossen sind, der die Räume zu beiden Seiten des Kolbens miteinander verbindet. Diese Prüfvorrichtung wird der Resonanzfrequenz betrieben, die durch die Masse und die Federung des Systems gegeben ist Die Federung ist hier durch die Hydraulikölspeicher gegeben. Das Arbeiten in der Resonanzfrequenz der Prüfvorrichtung erfordert zwar relativ geringe Energie zur Erzeugung relativ großer Amplituden, ergibt aber Prüfungsergebnisse, die nur bedingt verwertbar sind, weil in der Praxis meist andere Frequenzen bei dynamischer Belastung auftreten als die Resonanzfrequenz der Prüfvorrichtung.

Bei allen statischen Festigkeitsprüfungen geht man so vor, daß man die prüfende Einwirkung mit niedrigen Belastungswerten beginnend in zeitlicher Folge steigert. Man nimmt diese Steigerung solange vor, bis das zu prüfende Stück zu Bruch geht, bestimmte Deformationswerte überschreitet oder bestimmte Materialeigenschaften verliert In vielen Fällen stellt man nach Durchführung einer derartigen statischen Belastungsprüfung fest, daß die erwarteten Eigenschaften des Prüf- Stückes nicht vorhanden sind, wenn dynamische Belastungen an dem vorher statisch geprüften Stück wirksam werden. Das liegt daran, daß Materialermüdungserscheinungen umso stärker werden und umso schneller fortschreiten, je höher bei dynamischen Belastungen die statischen Belastungen sind und je mehr man bei hohen statischen Belastungen eine dynamische Belastung des Werkstückes vornimmt Nimmt man lediglich eine statische Belastung ohne eine dynamische Belastung vor, so können infolge des Ausbleibens von Materialermüdungserscheinungen bei einer einmaligen hohen statischen Belastung Werte vorgetäuscht werden, die schon bei mehrmaliger sta-üscher Belastung nicht mehr erreicht werden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Prüfverfahren und eine hierzu dienende Vorrichtung zu schaffen, mit der man in höchst einfacher Weise die Unzulänglichkeiten eines statischen Messens und die Unzulänglichkeiten eines dynamischen Messens in der Resonanzfrequenz ausschalten kann, obwohl man bei der Messung selbst in ähnlicher Weise wie bei einer statischen Messung vorgehen kann.

Die Erfindung besteht darin, daß man die prüfende Einwirkung bei niedrigen Belastungswerten beginnend in zeitlicher Folge steigert und vor jec"?- Steigerung der Einwirkung erst eine Teil- oder Vollentlastung vornimmt.

Man erreicht auf diese Weise eine vibrierende Einwirkung auf das Prüfobjekt, bei der man die Belastung fast ebenso wie bei einer statischen Messung vornehmen kann, wobei jedoch die Messung als eine dynamische Belastung wirkt, und zwar außerhalb der Resonanzfrequenz der Prüfvorrichtung. Dabei erreicht man. daß das zu untersuchende Prüfstück nicht Materialeigenschaften vortäuscht, die dadurch Zustandekommen, daß bei einer langsam größer werdenden statischen Belastung Risse, Brüche und dergl. nicht wirksam werden können, weil an anderen Stellen des Prüfobjektes noch Verhakungen, Reibungen oder dergl. auftreten, die eine Zerstörung des Prüflings noch eine Zeit lang bei statischer Belastung verhindern können. Gleichzeitig erreicht man aber auch, daß in der Praxis nie vorkommende Materialermüdungserscheinungen bei einer bestimmien Frequenz ausbleiben. Man erreicht vielmehr, daß man bei unterschiedlichsten Frequenzen prüfen kann. Dadurch.

daß man vor jeder Steigerung der Belastung erst eine Teilentlastung vornimmt, wird eine dynamische Beanspruchung des Werkstückes erreicht, die ständig einen größeren Belastungssprüng vornimmt, als er bei einer langsamen Belastungssteigerung erzielbar ist. Dieser größere Belastungssprüng wirkt selbst dann, wenn er klein ist gegenüber der ruhenden statischen Belastung, in der Weise, daß eine von Zufälligkeiten freie Messung der wahren erzielbaren Belastungswertc erreichi wird.

Zweckmäßig wird es in vielen Fällen sein, wenn man vor und/oder nach jeder Steigerung der Einwirkung in mehrmaligem Wechsel eine Teiientlastung und eine sofort darauffolgende Belastung auf den eingestellten Belastungswert vornimmt. Auf diese Weise erreicht man, daß Materialermüdungserscheinungen sehr viel schneller zum Vorschein kommen als bei einer rein statischen Belastungsmessung oder einer Belastungsmessung in einer bestimmten Resonanzfrequenz der Prüfvorrichtung.

Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß das Steuergerät einen rotierenden, axial verschiebbaren oder schwingenden Steuerkolben aufweist dessen Kanäle an der Stelle, an der sie den Umfang des Steuerkolbens erreichen, eine unregelmäßige, vorzugsweise trapezförmige Genialtung aufweisen, und mit welchem in ständiger Folge abwechselnd die zum Arbeitszylinder führende Leitung mit der Druckölleitung und der Rücklaufleitung so zu verbinden ist, daß in den Arbeitszylinder ständig eine etwas größere Menge Drucköl hineinfließt als anschließend aus dem Arbeitszylinder herausfließL

Durch den rotierenden und gleichzeitig axial verschiebbaren Steuerschieber lassen sich die verschiedensten Prüffrequenzen durch entsprechende Veränderung der Antriebsdrehzahl des rotierenden Steuerschiebers erzielen. Durch eine axiale Verschiebung des Steuerkolbens lassen sich unterschiedliche Druckölmengen in den Arbeitszylinder der Prüfvorrichtung ein- und wieder herausführen, so daß das Vorwärtsschreiten des Kolbens im Arbeitszylinder in unterschiedlichen Sehntten erfolgt, wobei zwischen jedem die Belastung steigernden Vorwärtsschritt ein entlastender Rückschritt erfolgt. Der Kolben im Arbeitszylinder führt diese Schritte und Rückschritte jedoch so aus, daß der Kolben in der einen, stärker belastenden Richtung eine längere Bewegung als in der anderen, entlastenden Richtung, durchführt.

Der Anmeldungsgegenstand ist anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näh ir erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Prüfmaschine,

F i g. 2 eine an einer Presse arbeitende Prüfvorrichtung.

In dem Gestell 1 der Prüfmaschine der F i g. 1 ist mittels der drei Prüfspitzen 2 das Prüfobjekt 3 eingespannt. Während Twei Prüfspitzen 2 fest nvt dem Gestell 1 verbunden sind, ist eine Prüfspitze 2 mit dem Kolben eines Hydraulikzylinders 4 verbunden. Dieser Hydraulikzylinder 4 wird über eine Leitung 5 aus dem Steuergerät 6 gespeist. Das Steuergerät 6 ist über die Leitung 7 mit der Druckölpumpe und über die Rücklaufleitung 8 mit dem Ölvc-ratsbehälter verbunden. Die Steuervorrichtung 6 ist durch einen rotierenden Steuerschieber gebildet. In dem Gehäuse der Steuervorrichtung 6 rotiert der Kolben 9, dessen zentrische Bohrung mit der Leitung 5 verbunden ist. Kanäle 10, die radial verlaufen, verbinden in abwechselnder Folge die Leitungen 7 und 8 mit der zentrischen Bohrung. Auf diese Weise wird in ständiger Folge einmal die Druckleitung 7, das andere Mal die Druckleitung 8 mit der Leitung 5 verbunden. Zweckmäßigerweise weisen die Kanäle 10 an der Stelle, wo sie den Umfang des rotierenden Kolbens 9 erreichen, trapezförmige Formen auf. Es kann sich hier auch! um Formen handeln, die eine andere unregelmäßige Gestaltung haben. Bei einer axialen Verschiebung des Steuerkolbens 9 läßt sich somit die Zeitspanne, mit der jeder Kanal 10 einmal mit de· druckleitung 7, das andere Mal mit der Rücklaufleitung 8 verbunden ist, durch axiale Verschiebung des rotierenden Steuerkolbens 9 verändern. Auf diese Weise läßt sich die Zeitdauer der Verbindung und somit die Durchflußmenge variieren.

In F i g. 2 ist zwischen dem Stempel der Presse 11 und dem Tisch der Presse 11 ein als Prüfvorrichtung dienender Hydraulikzylinder 12 gesetzt. Dieser ist über die Leitung 5 mit der Steuervorrichtung 6 verbunden. Läßi man nun die Presse auf diesem Hydraulikzylinder 12 arbeiten, so kann man eine Belastungsprüfung durchführen, bei der durch die vibrierende Beaufschlagung des Arbeitszylinders 12 sich an der Presise recht schnell diejenigen Bauteile bemerkbar machen, die zu schwach konstruktiv gestaltet sind und den Belastungen nicht standhalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Prüfen von Werkstücken und anderen Prüfobjekten, mit in schneller zeitlicher Folge sich ändernden Belastungen, die auf das Prüfobjekt in Form einer Schwingung wirken, dadurch gekennzeichnet, daß man die prüfende Einwirkung bei niedrigen Belastungswerten beginnend in zeitlicher Folge steigert und vor jeder Steigerung der Einwirkung erst eine Teil- oder Vollentlastuiig vornimmt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man vor und/oder nach jeder Steigerung der Einwirkung in mehrmaligem Wechsel eine Teil- oder Vollentlastung und einen sofort darauf folgende Belastung auf den eingestellten Belastungswert vornimmt.

3. Vorrichtung zum Prüfen von Werkstücken und anderen Prüf^bjekten, mit einem die Belastung ausführenden hydraulischen Arbeitszylinder und einem zwischen diesem und die Druckölquelle geschalteten, eine schwingende Belastung hervorrufenden Steuergerät, welches mit einer Druckölleitung und einer Rücklaufleitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (6) einen rotierenden, axial verschiebbaren «der schwingenden Steuerkolben (9) aufweist, dessen Kanäle (10) an der Stelle, an der sie den Umfang des Steuerkolbens (9) erreichen, eine unregelmäßige, vorzugsweise trapezförmige Gestaltung aufweisen, und mit welchem in ständiger Folge abwechselnd die zum Arbeitszylinder (4, 12) führende Leitung-,j) mit der Druckölleitung (7) und der Rücklajfteitung (8) so zu verbinden ist, daß in den Arbeitszylinder .4,12) ständig eine etwas größere Menge Drucköl hineinfließt als anschließend aus dem Arbeitszylinder (4, 12) herausfließt.