DE2612278C2 - Vorrichtung zum Prüfen von Werkstoffen auf ihre Eignung für eine Verformung - Google Patents

Description

licht, aus der sich wiederum Rückschlüsse auf die Größe und gegebenenfalls die Verteilung der zwischen Druckstempeln und Prüfling auftretenden Reibungskräfte gewinnen lassen.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels für eine Prüfvorrichtung für Bleche veranschaulicht; dabei zeigt in der Zeichnung

F i g. 1 einen Axialschnitt durch die beiden Druckstempel der Vorrichtung mit dem dazwischen eingefügten Prüfling; und

F i g. 2 einen Schnitt durch die Darstellung von F i g. 1 entlang der Schnittlinie A-B in Fig. 1, von dem nur die eine Hälfte wiedergegeben ist.

Die in der Zeichnung dargestellte Prüfvorrichtung besitzt zwei zueinander koaxiale Druckstempel, zwischen die ein Prüfling eingeführt ist, der bei dem dargestellten Beispiel die Form eines relativ schmalen, ebenen Blechstreifens 1 aufweist

Diese? Blechstreifen 1. kann in der Prüfvorrichtung zwischen den beiden Druckstempeln zum eifen einer senkrecht zu seiner Ebene gerichteten Druckkraft von einstellbarer Größe und zum anderen einer in seiner Ebene liegenden, also zur Druckrichtung senkrechten Zugkraft unterworfen werden, wie dies in F i g. 1 durch entsprechend gerichtete und bezeichnete Pfeile angedeutet ist

Von den beiden in F i g. 1 dargestellten Druckstempeln der Prüfvorrichtung weist der eine einen feststehenden Führungszylinder 4 auf, in dem ein Anpreßkolben 2 axial verschiebbar, aber gegen Verdrehen mittels einer Paßfeder gesichert geführt ist, der zur Übertragung der Druckkraft auf den Blechstreifen 1 dient Diese Druckkraft wird in einem Hydraulikzylinder 9 erzeugt und mittels eines Gleitkolbens 10 auf den Anpreßkolben 2 im Führungszylinder 4 übertragen. Ein zwischen den Gleitkolben 10 und den Anpreßkolben 2 eingefügte Kraftmeßdose 11 ermöglicht die Messung dieser Druckkraft, die be, dem dargestellten Beispiel bis zu einem Maximalwert von 20 000 N gesteigert werden kann.

Der zweite Druckstempel der in F i g. 1 dargestellten Prüfvorrichtung ist in Form eines Aufnahmekopfes 5 ausgebildet, der mit dem Führungszylinder 4 über Vorspannschrauben 8 verschraubt ist, mit deren Hilfe auf den Blechsireifen i ein einstellbarer Vorspanndruck ausgeübt werden kann, der ein sicheres Aufliegen des Blechstreifens 1 zwischen den Druckstempeln gewährleistet.

In unmittelbarer Nähe um Blechstreifen 1 stehen zwei Anpreßkörper 6 und 13, die jeweils mit einer quadratischen PreEiläche von gleicher Größe auf entgegengesetzten Seiten auf den Blechstreifen 1 einwirken. Die Preßflächen dieser Anpreßkörper 6 und 13 bilden also die wirksamen Stirnseiten der beiden Druckstempel und sind in Form. Größe, Materialauswahl und Oberflächenausbildung dem jeweiligen Prüfling bzw. dem zu prüfenden Werkstoff angepaßt Je nach dem vorliegenden Falle kann also mit zweckentsprechend ausgeführten Anpreßkörpern 6 und 13 gearbeitet werden.

Der Anpreßkörper 6 sitzt in einer Ausnehmung des Aufnahmekopfes 5, wobei er durch Paßstifte Fixiert und mittels Schrauben 7 gehalten wird. Der Anpreßkörper 13 ist am Anpreßkolben 2 über ein Axialgelenklager 12 gelagert, das ihm K.iDpbewegungen mit zwei Freiheitsgraden ermöglicht so daß seine Preßfläche der Oberfläche des Büechstreifens 1 ta folgen vermag und ein Verkanten vermieden bleibt im AnpreQkolben 2 sind der bewegliche Teil des Axialgelenklagers 12 und der Anpreßkörper 13 über eine Zugfeder 14 federnd gehalten. .

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist also nur die Preßfläche des einen Druckstempels gelenkig gelagert, während die Preßfläche des anderen Druckstempels starr gehalten wird. Es bereitet jedoch keine konstruktiven Schwierigkeiten, auch im zweiten Druckstempel ein entsprechendes Gelenklager vorzusehen.

ίο Die dargestellte Prüfvorrichtung besitzt weiter eine in der Zeichnung nicht eigens gezeigte Zieheinrichtung, die in der durch den entsprechenden Pfeil in Fi g. 1 angedeuteten Ziehrichtung wirkt und auf den Blechstreifen 1 im Verlaufe der Prüfung zunehmende Zugkräfte ausüben kann, deren Größe sich wiederum mit Hilfe einer Kraftmeßdose messen läßt, wobei insbesondere die Größe der Zugkraft interessiert, die zur Einleitung einer Längsverschiebung des Blechstreifens 1 zwischen den mit Druckkraft beaufschlagten Druckstempeln erforderlich ist

Als Seitenführung für den BlechstreiL-n 1 sind am Anpreßkolben 2 vier Nadelrollenlager 3 angebracht die paarweise zu beiden Seiten des Blechstreifens 1 in geringem Abstand von dessen Rändern angeordnet sind und ein seitliches Ausweichen des Blechstreifens 1 begrenzen, so daß es nicht zu Beschädigungen von empfindlichen Teilen beispielsweise von Meßeinrichtungen durch eine Berührung mit dem Blechstreifen 1 kommen kann.

Zum Messen des Eindringweges der Preßfiäche des Anpreßkörpers 13 in den Blechstreifen 1 bzw. der Axialverschiebung der beiden Druckstempel relativ zueinander sind drei induktive Meßtaster 15 vorgesehen, die jeweils mit einem gegenseitigen Winkelabstand von 120° rund um die Vorrichtungsachse verteilt angeordnet sind und von denen sowohl in F i g. 1 als auch in Fi g. 2 jeweils nur einer dargestellt ist Diese Meßtaster 15 sind jeweils als induktive Wegaufnehmer mit im Aufnahmekopf 5 liegendem Spulenende und im Anpreßkörper 1.3 angeordnetem Tauchanker ausgebildet, und sie befinden sich außerhalb der durch die Nadelrollenlager 3 nach den Seiten hin begrenzten Bewegungsbahn für den Blechstreifen 1.

Beim praktischen Betriebe der dargestellten Prüfvor-

richtung wird der Blechstreifen 1 zunächst zwischen die Preßflächen der Anpreßkörper 6 und 13 eingeführt und vorzugsweise durch Anziehen der Vorspannschrauben 8 unter Vorspanndruck gesetzt. Anschließend wird der Anpreßkörper 13 vom Hydraulikzylinder 9 aus über den Gleitkolben 10, die Kraftmeßdose 11, den Anpreßkolben 2 und das Axialgelenklager 12 mit Druckkraft senk recht zur Ebene des Blechstreifens 1 beaufschlagt und mittels der Meßtaster 15 der sich ergebende Eindring weg gemessen. Anschließend wird mit Hilf? der Z:sheinrichtung auf den Blechstreifen 1 eine Zugkraft in Ziehrichtung mit bis zu einem Maximalwert von beispielsweise 15 000 N ausgeübt und wiederum mit Hilfe der Meßtaster 15 ('ir sich ergebende Eindringweg gemessen. Als weitere markante Meßgröße wird noch diejenige Zugkraft festgehalten, bei der die Verschiebung des Blechstreifens 1 in Ziehrichtung zwischen den Druckstempeln beginnt, und weiterhin kann mit Hilfe von in der Zeichnung nicht eigens dargestellten Temperaturfühlern in einerr. r>der in beiden Drucksiömpeln die Temperatur des Blechstreifens 1 bestimmt werden. Alle diese Meßgrößen — Druckkraft, Zugkraft, E'ndringweg und Prüflingstemperatur — können mit Hilft einfacher odeir kombinierter Schreiber oder sonstiger Registrier-

geräte fortlaufend festgehalten werden und liefern bei gemeinsamer Betrachtung ein zuverlässiges Bild Ober das bei der vorgesehenen Verformung durch Ziehen oder Stanzen zu erwartende Verhalten des untersuchten Werkstoffs.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

IO

20

25

30

35

40

SO

55

60

Claims (6)

1 2 Druckkraft in Eindringrichtung und einer dazu senk- Patentansprüche: recht gerichteten Zugkraft belasteten Materialprüfung zum Gegenstand hat

1. Vorrichtung zum Prüfen von Werkstoffen, ins- Bei einer solchen Vorrichtung ist es zur Gewinnung besondere von Feinblechen, auf ihre Eignung für 5 zuverlässiger und aussagekräftiger Meßergebnisse bzw. eine Verformung mittels Sehen, insbesondere Tief- Eignungskriterien sehr wesentlich, daß die am Prüfling ziehen, oder Stanzen unter Messung des Eindring- anliegendeil Preßflächen der Druckstempel dem Verweges in einen mit einer Druckkraft in Eindringlich- lauf der Oberfläche des Prüflings während dessen BeIatung und mit einer senkrecht dazu gerichteten Zug- stung genau zu folgen vermögen und insbesondere ein kraft belasteten Prüfling mit zwei relativ zueinander io Verkanten dieser Preßflächen vermieden bleibt, das im bewegbaren Druckstempeln zum Ausüben einer Ergebnis zur Messung eines theoretisch negativen Eineinstellbaren Druckkraft auf den zwischen ihren ein- dringweges für Teilbereiche des Prüflings führen könnander zugewandten Stirnseiten befindlichen Prüf- te, so daß sich insgesamt keine verwertbare Aussage ling, mit einer Zieheinrichtung zum Ausüben einer i-.ber die interessierende Oberflächenstruktur des Prüfsenkrecht zur Druckkraft gerichteten Zugkraft von is lings gewinnen läßt

ansteigender Größe auf den gleichen Prüfling und Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine

mit Meßeinrichtungen zum Messen der gegenseiti- Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so a-'jszubil-

gen Verschiebung der beiden Druckstempel unter den, daß sie die Gewähr dafür bietet, daß die Wirkungs-

Eindringeeürer Preßflächen in den belasteten Prüf- richtung der für die Prüfung eingesetzten Druckkräfte

iing und zinn Messen der Größe der für die Esnlcl· 20 stets genau senkrecht zur Ebene des Prüflings und zur

tung einer Verschiebung des mit Druckkraft beauf- Wirkungsrichtung der außerdem darauf ausgeübten

schlagten Prüflings quer zur Druckkraftrichtung er- Zugkraft bleibt

forderlichen Zugkraft dadurch gekenn- Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch

zeichnet, daß wenigstens einer der beiden gelöst daß wenigstens einer der beiden Druckstempel

Druckstempel ein Axialgelenklager (12) aufweist 25 ein Axialgelenklager aufweist über das die Druckkraft

über das die Druckkraft auf den Prüfling (1) zur auf den Prüfling zur Einwirkung kommt.

Einwirkung kommt. Dank der erfindungsgemäßen Ausbildung der PrOf-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- vorrichtung vermögen sich die Preßflächen ihrer zeichnet daß die Preßflächen der Druckstempel an Druckstempel den Prüfling während dessen zunehmenaustauschba¹"»; Anpreßkörpern (6,13) an den Stirn- 30 der Belastung mit Druck- und Zugkräften im Verlaufe Seiten der Druckstempel ausgebildet sind. der Prüfung jeweils optimal anzupassen, und ein die

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Meßaussage beeinträchtigendes Verkanten dieser gekennzeichnet daß der bewegliche Teil der Axial- Preßflächen unterbleibt bzw. wird sofort automatisch gelenklager (12) und/oder die Anpreßkörper (6,13) kompensiert Gleichzeitig wird die erfindungsgemäß im jeweiligen Druckstempel federnd (14) gehalten 35 ausgebildete Prüfvorrichtung in ihrem Aufbau sehr einsind, fach und robust und damit zum einen kostengünstig in

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der Herstellung und zum anderen problemlos im Bedadurch gekennzeichnet daß an einem der beiden trieb.

Druckstempel eine Seitenführung (3) für den Prüf- Die gelenkige Führung der Druckkraftübertragung

ling (1) angeordnet ist 40 ermöglicht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfin-

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- dung in der Weise, daß die Preßflächen der Druckstemzeichnet, daß als Seitenführung für den Prüfling (1) pel an Austauschbaren Anpreßkörpern an den Stirnseian der Stirnseite eines der beiden Druckstempel ten der Druckstempel ausgebildet werden. Dadurch laszwei Paare von Nadelrollenlagern (3) angeordnet sen sich diese Preßflächen rasch und bequem in Form sind. 45 und Größe sowie Materialauswahl an den jeweils zu

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, prüfenden Werkstoff und dessen Form anpassen. Dabei dadurch gekennzeichnet daß wenigstens einer der ist es weiter zweckmäßig, den beweglichen Teil der Axibeiden Druckstempel zusätzlich mit mindestens ei- algelenklager und/oder die Anpreßkörper im jeweiligen nem Temperaturmesser zum Messen der Prüflings- Druckstempel federnd zu halten, womit einerseits eine temperatur versehen ist. 50 ausreichende Bewegungsfreiheit für diese Bauteile sichergestellt ist andererseits aber ein ungewolltes Loslösen von den Druckstempeln vermieden bleibt

Zum Schütze der Meßorgane der Meßeinrichtung für

den Eindringweg gegen eine Beschädigung im Zuge der 55 Bewegung des Prüflings ist es zweckmäßig, an wenigstens einem der beiden Druckstempel eine Seitenfüh-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen rung für den Prüfling vorzusehen, die in der Praxis als von Werkstoffen, insbesondere von Feinblechen, auf ih- seitliche Begrenzung für den Verschiebungsweg des re Eignung für eine Verformung mittels Ziehen, insbe- Prüflings wirkt, ohne diesen im Normalfall zu berühren, sondere Tiefziehen, oder Stanzen unter Messung des 60 Eine günstige Ausführungsform für eine solche Seiien-Eindringweges in einen mit einer Druckkraft in Ein- führung ergibt sich durch die Anordnung zweier Paare dringrichtung und mit einer senkrecht dazu gerichteten von Nadelrollenlagern an der Stirnseite eines der beiZugkraft belasteten Prüfling mit den im Oberbegriff des den Druckstempel.

Patentanspruchs t angegebenen Merkmalen. Ein zusätzlicher Meßwert für die Beurteilung des zu

Eine Vorrichtung dieser Art ist in ihrem prinzipiellen 65 prüfenden Werkstoffes läßt sich dadurch gewinnen, daß

Aufbau in der DE-PS 11 74 537 beschrieben, die außer- wenigstens einer der beiden Druckstempel zusätzlich

dem auch das grundsätzliche Prüfverfahren mit Mes- mit mindestens einem Temperaturmesscr versehen

sung des Eindringweges an einem gleichzeitig mit einer wird, der eine Messung der Prüflingstemperatur ermög-