DE2943332A1 - Verfahren und vorrichtung zur werkstoffpruefung fuer statische und dynamische versuche - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Werkstoff-
• prüfung für statische und dynamische Versuche Verfahren und Vorrichtung zur Werkstoffprüfung für statische und dynamische Versuche Bei Prüfeinrichtungen,die sowohl für statische wie dynamische Versuche benutzt werden sollen, zeigt sich der Nachteil, daß sie nur für eine der beiden Betriebsarten optimal ausgelegt sind.
• Für statische Versuche ist im allgemeinen ein großer Arbeitshub erforderlich, der mit einem großen Füllvolumen des Zylinders verbunden ist, wogegen für dynamische Versuche mit höheren Schwingfrequenzen im allgemeinen nur kleine Hübe erforderlich sind und das Füllvolumen des Zylinders so klein wie möglich sein sollte,um die durch die KompressibilitBt des eingeschlossenen Füllvolumens und die Verformung der Zylinderwände etc. auftretenden Energieverluste klein zu halten.
• Legt man den hydraulischen Antrieb daher z.B. im Hinblick auf den statischen Versuch mit den notwendigen großen Hub aus, so ist er für Schwingversuche mit höheren Frequenzen nur mit so hohen Energieverlusten zu benutzen, daß er praktisch hierfür als unbrauchbar bezeichnet werden kann.
• Legt man dagegen einen hydraulischen Antrieb mit Rücksicht auf Schwingversuche mit einem sehr kleinen Hub aus, 8o können statische Versuche, bei denen meist größere Dehnbeträge zu durchfahren sind, überhaupt nicht durchgeführt werden.
• Es sind Konstruktionen bekannt geworden, die eine Verbesserung dadurch anstreben, daß in einem Maschinenrahmen zwei Antriebssysteme nebeneinander angeordnet sind z.B. in der Weise, daß für den statischen Antrieb zwei seitlich angeordnete mechanische Spindelantriebe vorgesehen sind mit großem Verstellweg,damit großem Bub, wobei in der Mitte zwischen diesen Spindelantrieben ein hydraulischer Antrieb mit kleinem Hub eingebaut ist, eine Anordnung,die durch die Vielzahl der Bauelemente und Antriebe kostspielig ist, mögliche Bauformen der Maschine einschränkt und schließlich wegen des großen Aufwandes auf kleinere Maschineneinheiten beschränkt ist. Bei Universalprüfständen mit sogenannten Einzel zylindern kann eine solche MaBeAhme überhaupt nicht angewandt werden.
• Die Aufgabe,eine hydraulische Prüfeinrichtung sowohl für statische wie auch dynamische Versuche optimal einsetzen zu können, wird nach der Erfin- dung so gelöst, daß Hub und Füllvolumen des hydraulischen Antriebes der Betriebsart und den anstehenden Prüfproblemen angepaßt werden können z.B. durch eine Änderung der wirksamen Zylinderlänge, oder eine Änderung der Länge des Scheibenkolbens oder durch Anordnung von zwei Kolbenscheiben auf einer Kolbenstange mit unterteiltem Zylindert gegebenenfalls auch durch eine Kombination dieser Maßnahmen.
• Die im weiteren beschriebenen Ausführungsmöglichkeiten haben den Vorteil eines gegenüber dem bekannten einfacheren Aufbaus,der Möglichkeit vorhandene Prüfmaschinen durch Einbau des erfindungsgemäßen Antriebes für statische und dynamische Versuche einsatzfähig zu machen und schließlich kann df erfindungsgemäße Antrieb auch in sogenannten Einzelzylindern benutzt werden, einem Anwendungsgebiet das mit den bekanntgewordenen Lösungsversuchen überhaupt nicht abgedeckt werden kann. Schließlich ist die Bauform der Prüfeinrichtung, ihre Baugröße, der Einbauraum etc. von der erfindungsgemäßen Maßnahme unbeeinflußt.
• Bei der erfindungsgemäßen Ausführung mit variabler wirksamer Zylinderlänge,wird z.B. eine verschiebbare Büchse im Zylinder angeordnet, die hydraulisch oder mechanisch so verschoben werden kann, daß der mögliche Hubweg des Kolbens, und damit das Füllvolumen vergrößert oder verkleinert wird, wobei eine solche Büchse an einem oder an beiden Zylinderenden angeordnet sein kann.
• Bei der erfindungsgemäßen Ausführung mit Änderung der Länge des Scheibenkolbens,besteht der Kolben aus zwei Hälfte, die hydraulisch oder mechanisch gegeneinander verstellt werden können, wodurch der mögliche Hub und damit der Hubraum verändert wird.
• Hierbei kann erfindungsgemäß einmal Scheibenkolben und Kolbens tange geteilt sein und gegeneinander verschoben werden oder es kann nur der Scheibenkolben geteilt sein, wobei die eine Hälfte auf der Kolbenstange fest ist, die andere verschoben und festgeklemmt werden kann.
• Bei der erfindungsgemäßen weiteren Ausführung mit zwei Scheibenkolben auf einer Kolbenstange und zwei Arbeitsräumen,ist die für den statischen Versuch mit großem Hub angeordnete Scheibe fest mit der Kolbenstange verbunden, wogegen die für den ynemischen Versuch vorgesehene Scheibe zunächst lose ist und der Bewegung der Kolben- stange nicht folgt, bis sie für den dynamischen Versuch mit der Kolbenstangeßz.B. mit einer hydraulischen Klemmvorriehtungßfest verbunden wird.
• Die Mittellage der Kolbenscheibe wird durch hier nicht gezeigte Federn erreicht oder durch hydraulisches Verschieben durch entsprechende ölzufuhr ober-oder unterhalb der Scheibe.
• Die Wahl der Betriebsart kann entweder vor Versuchsbeginn getroffen werden oder es können beide Betriebsarten überlagert eingesetzt werden, so daß z.B. erläutert an Abb. 6,zunächst mit dem Kolben 3 eine bestimmte Verlängerung der Probe bewirkt wird und dann nach Festlegen des Kolbens 4 die dynamische Belastung folgt.
• Beispielsweise kann auch zunächst mit dem Antriebskolben 4 eine Probe dynamisch bis zum Anriß belastet werden, die momentane Last vom Kolben 3 übernommen werden und nach Lösen der Kupplung 5 die Probe statisch bis zum Bruch werden, wie es z.B. bei Bruchmechanikversuchen üblich ist.
• Weiterhin kann für dynamische Versuche, z.B. die Probe mit dem Scheibenkolben 3,eine Vorlast a erhalten,z.B. durch Anschluß einer Druckflasche und die Schwingamplitude b dieser Vorlast überlagert werden, weil vorteilhafterweise nur die der Amplitude + b entsprechende Differenzkraft aufzubringen ist, wodurch eine ganz bedeutende Energieeinsparung erreicht wird. Wird die Schwingamplitude z.B. durch Anschluß des Kolbens 4 an eine Pumpe mit Servoventilregelung angeschlossen, so kann mit niedrigem Flüssigkeitsdruckniveau gearbeitet werden und Antriebs-und Kühlenergie eingespart werden. Die Abb. 7 zeigt einige beispielhafte Schwingkurven.
• Die Steuerung oder Regelung der Scheibenkolben 3 und 4 bei diesem Beispiel oder der Verstell-und Arbeitshübe bei den anderen Beispielen, kann entweder über einen Steuer- oder Regelkreis erfolgen, der umgesteuert wird, oder Jedem ein getrennter Steu.r- und Regelkreis zugeordnet werden.
• Abb. 1 zeigt eine Ausführung mit verschiebbarer Buchse im Zylinder Abb. 2 zeigt eine Ausführung mit getrennten Scheibenkolben und Kolbenatangen mit hydraulischer Verstellung Abb. 3 zeigt eine Ausführung mit getrennter Scheibe und Kolbenstange mit mechanischer Verschiebung Abb. 4 zeigt den Drehantrieb für die eine Scheibenkolbenhälfte Abb. 5 zeigt eine Ausführung mit geteiltem Scheibenkolben und gemeinsamer Kolbenstange Abb. 6 zeigt eine Ausführung mit geteiltem Kolben, und gemeinsamer Kolbenstange mit Trennwand im Zylinder.
• Die Beschreibung zu den Abbildungen: Die Abb. 1 zeigt auf der linken Seite den Zylinder 1 mit Scheibenkolben 2, hydraulisch verschiebbarer Büchse 3, hydraulischem Klemmelement 4 und auf der rechten Seite der Zeichnung eine Ausführung mit verschiebbarer Büchse 5 und mechanischem Antrieb 6.
• Die Abb. 2 zeigt den Zylinder 1, die 8cheibenkolbenhälften 2 und 3 und die hydraulische glemmeinrichtung 4.
• Die Abb. 3 zeigt den Zylinder 1, die beiden 8cheibenkolbenhälften 4 und 5, wobei die 8cheibenkolben- hälfte 4 mit einer nicht gezeichneten Drehsicherung gegen Drehen gesichert ist und Nutenwelle 7.
• Die Abb. 4 zeigt den Zylinder 1 mit unten austretender Kolbenstange 6, mit Nutenwelle 7 und Drehantrieb 8.
• Abb. 5 zeigt den Zylinder 1,die Kolbenstange 2 mit Scheibenkolben 3 und den losen Scheibenkolben 4 mit der hydraulischen Klemmeinrichtung 5.
• Die Abb. 6 zeigt den Zylinder 1, die Kolbenstange 2 mit festen Scheibenkolben 3, losem Scheibenkolben 4 mit hydraulischer Klemmeinrichtung 5.

Claims (6)

1. Patentansprüche: Verfahren zur Werkstoffprüfung für statische und dynamische Versuche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub und das Füllvolumen des hydraulischen Antriebs der Betriebsart und dem anstehenden Prüfproblem angepaßt wird durch eine Änderung der wirksamen Zylinderlänge und/ oder einer Änderung der Länge des Schebenkolbens und/oder durch die Anordnung von einer losen und einer festen Kolbenscheibe auf einer Kolbenstange.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinder eine verschiebbare Büchse angeordnet ist, die hydraulisch oder mechanisch zur Veränderung des Hubweges des Kolbens verschiebbar ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange mit Scheibenkolben aus zwei Hälften besteht, die hydraulisch oder mechanisch gegeneinander verstellbar sind, so daß der mögliche Hub der gekuppelten Hälfte variabel ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer gemeinsamen Kolbenstange zwei Scheibenkolben arbeiten, wovon der eine mit der Kolbenstange fest verbunden, der andere auf ihr verschiebbar und blockierbar ist und der Abstand der beiden Scheibenkolbenhälften hydraulisch variierbar ist.
5. 5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Kolbenstange zwei ßcheibenkolben arbeiten, wovon der eine fest mit der Kolbenstange verbunden ist, der andere lose auf ihr gleitbar oder mit ihr verklemmt ist, wobei Jeder Scheibenkolben in einem Arbeitsraum des Zylinders arbeitet.
6. 6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der statische Scheibenkolben (3) z.B.

   durch Anschluß an eine Druckflasche die Probe mit einer Vorlast (a) beansprucht und der dynamische Scheibenkolben (4) nur die schwingende Differenz-Belastungsamplitude erzeugt, z.B. durch Anschluß an eine Pumpe mit Servoventilregelung oder an einen Pulsator.