DE2722655B1 - Verfahren zur Ermittlung von Eigenspannungen in Bauteilen des Maschinen- oder Apparatebaues - Google Patents

Description

mit der Entfernung des Meßstellenkerns 13 insgesamt eine größere Ausnehmung 16 in dem auszumessenden Werkstück 1 zu schaffen. Während des schrittweisen Einarbeitens der Ringnut 15 werden in gleicher Weise die Dehnungsänderungen über den Dehnungsmeßstreifen 3 gemessen. Es ergibt sich dann ein neuer Meßstellenkern 17, wobei für diese zweite Stufe nach dem bekannten Verfahren ebenfalls die zugehörige Abklingfunktion ermittelt werden muß, um die entsprechenden Eigenspannungswerte des Werkstückes in diesem Tiefenabschnitt zu erhalten.

Wie aus Fig.4 zu ersehen ist, kann das Meß- und Einfräsverfahren schrittweise bis zum Erreichen der vorgegebenen Meßtiefe wiederholt werden. Dabei ist zunächst — ausgehend von der zweiten Meßstufe nach

Fig.3 — der stehengebliebene Meßstellenkern 17 bis zur Grundfläche 18 der Ringnut 15 zu entfernen, so daß sich entsprechend Fi g. 4 die neue Meßfläche 18 ergibt Auf diese ist dann der Dehnungsmeßstreifen 3 wieder aufzukleben und eine neue Ringnut 19 um den Meßstellenkern 20 einzuarbeiten. Auch hierbei ist für diesen Meßbereich eine gesonderte Abklingfunktion zu ermitteln.

Mit dem beschriebenen Verfahren ist es also auf einfache Weise möglich, sehr genaue Eigenspannungen auch in größeren Tiefen hoch beanspruchter Bauteile, wie z. B. Reaktordruckgefäße, zu erhalten, um damit sichere Aussagen über eine ordnungsgemäße Herstellung und die zukünftige Sicherheit des Bauteils machen zu können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Ermittlung von Eigenspannungen in Bauteilen des Maschinen- oder Apparatebaues durch stufenweises Einarbeiten einer Ringnut in die Oberfläche des auszumessenden Bauteils um eine mit Dehnungsmeßstreifen versehene Meßstelle, Messung der Dehnungsänderungen des stehenbleibenden Meßstellenkerns in Abhängigkeit von der Tiefe der Ringnut und Ermittlung der Eigenspannungen aus den gemessenen Dehnungen und einer an einer Eichmaterialprobe ermittelten, tiefenabhängigen Abklingfunktion, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Eigenspannungen in größeren Tiefen nach Einarbeiten der ersten Ringnut bis zur Wirkungstiefe der Abklingfunktion und Messen der Dehnungsänderungen der stehengebliebene Meßstellenkern mechanisch entfernt, der Dehnungsmeßstreifen erneut auf die so erhaltene neue Meßstelle aufgeklebt und eine weitere Ringnut unter Messung der Dehnungsänderungen eingearbeitet wird und diese Schritte abschnittsweise bis zum Erreichen der vorgegebenen Gesamteinstechtiefe wiederholt werden und daß für jeden neuen Meßstellenkern eine gesonderte Abklingfunktion ermittelt wird.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Eigenspannungen in Bauteilen des Maschinen- oder Apparatebaues durch stufenweises Einfräsen einer Ringnut in die Oberfläche des auszumessenden Bauteils um eine mit Dehnungsmeßstreifen versehene Meßstelle, Messung der Dehnungsänderungen des stehenbleibenden Meßstellenkerns in Abhängigkeit von der Tiefe der Ringnut und Ermittlung der Eigenspannungen aus den gemessenen Dehnungen und einer an einer Eichmaterialprobe ermittelten, tiefenabhängigen Abklingfunktion.

   Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-AS 20 16 118 bekannt Die einem Werkstück durch dessen Herstellung oder Bearbeitung innewohnenden Eigenspannungen werden dabei in dem durch die eingearbeitete Ringnut freigelegten und als Meßstellenkern bezeichneten Bereich des Werkstückes freigelegt und können durch Dehnungsmeßstreifen auf der Oberfläche dieses Meßstellenkerns im allgemeinen in zwei zueinander senkrecht stehenden Richtungen und einer dritten, unter 45° zu den beiden anderen geneigten Richtung erfaßt werden. Es können dann die Eigenspannungen in den drei vorgegebenen Richtungen entsprechend folgender Beziehung berechnet werden:

   a =

   Dabei bedeuten σ die Eigenspannungen, E den Elastizitätsmodul des auszumessenden Werkstücks, de die gemessene Dehnungsänderung, dz die schrittweise eingearbeitete Nuttiefe und K eine Abklingfunktion, die die mit zunehmender Einfrästiefe geringer werdende Reaktion des Dehnungsmeßstreifens auf Dehnungsänderungen im Meßstellenkern berücksichtigt Diese Abklingfunktion wird in einem Eichversuch bei vorgegebenen äußeren Spannungen an einer Eichmaterialprobe mit gleicher Geometrie der Meßstelle wie bei der Originalmessung ermittelt

   Da jedoch mit größer werdender Nuttiefe Dehnungsänderungen des Meßstellenkerns in immer geringerem MaBe bis zu den Dehnungsmeßstreifen auf der Oberfläche des Meßstellenkerns ruckwirken und auch über die Abklingfunktion nicht mehr erfaßt werden können, ist dieses Meßverfahren im allgemeinen nur bei

   ι ο Nuttiefen bis zu etwa 5 mm aussagekräftig.

   Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, dieses an sich sehr einfache und vor allem sehr genaue Meßverfahren so auszugestalten, daß damit auch Eigenspannungen in größeren Werkstücktiefen ermittelt werden können.

   Zur Lösung dieser Aufgabe ist daher erfindungsgemäß vorgesehen, daß nach Einarbeiten der ersten Ringnut bis zur Wirkungstiefe der Abklingfunktion und Messen der Dehnungsänderungen der stehengebliebene Meßstellenkern mechanisch entfernt, der Dehnungsmeßstreifen erneut auf die so erhaltene neue Meßsteüe aufgeklebt und eine weitere Ringnut unter Messung der Dehnungsänderungen eingearbeitet wird und diese Schritte abschnittsweise bis zum Erreichen der vorgegebenen Gesamteinstechtiefe wiederholt werden und daß für jeden neuen Meßstellenkern eine gesonderte Abklingfunktion ermittelt wird.

   Durch dieses schrittweise Wiederholen des Ringnutausarbeitens und des Meßvorganges etwa in Schritten von jeweils 5 mm und Entfernen des stehengebliebenen

   Meßstellenkerns ist es also auf einfache Weise möglich,

   auch Eigenspannungen in größeren Werkstücktiefen zu ermitteln.

   Anhand einer schematischen Zeichnung ist die

   •λ Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert Dabei zeigt

   F i g. 1 eine Aufsicht auf die Meßstellenanordnung und die
   F i g. 2 bis 4 einen Querschnitt durch die Meßstelle bei verschiedenen Einstechtiefen.

   Wie zunächst aus den F i g. 1 und 2 zu ersehen ist, ist auf dem auszumessenden Werkstück 1 auf einer kreisförmigen Meßstelle 2 ein Dehnungsmeßstreifen 3 aufgeklebt der drei Meßgitter 4,5 und 6 trägt, wobei die Meßgitter 4 und 5 im rechten Winkel zueinander und das Meßgitter 6 im Winkel von 45° zu den beiden Meßgittern 4 und 5 liegen.

   Beim Einarbeiten einer Ringnut 7 um die ringförmige Meßstelle 2, was beispielsweise durch Einfräsen mit

   so einem Kronenbohrer gesehen kann, werden dann durch den Dehnungsmeßstreifen 3 Dehnungsanderungen de in den drei Meßrichtungen a, b, c gemessen. Wie aus F i g. 2 zu ersehen ist führen dabei die auf den Dehnungsmeßstreifen 3 aufgelöteten Meßleitungen 10,11 und 12 zu einem nicht näher dargestellten Meßgerät

   Da nun Dehnungsänderungen nur bis zu einer bestimmten Tiefe der Ringnut 7 auf den Dehnungsmeßstreifen 3 zurückwirken und ein meßbares Ergebnis liefern, wird der von der Ringnut 7 umschlossene, stehengebliebene Meßstellenkern 13 mechanisch, beispielsweise durch Ausbohren oder Ausfräsen, bis zur Grundfläche 14 der Nut 7 entfernt Wie aus Fig.3 zu ersehen ist wird auf die so gewonnene neue Meßfläch«· 14 erneut der Dehnungsmeßstreifen 3 aufgeklebt und von der neuen Oberfläche 14 ausgehend eine neue Ringnut 15 gefräst Zur leichteren Applizierung des Dehnungsmeßstreifens und Einbringen der neuen Ringnut 15 kann es dabei zweckmäßig sein, zusammen