DE3321541C2 - Verfahren zum Bestimmen mechanischer Werkstoffkennwerte und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Bei der Durchführung von instrumentierten Kerbschlagbiegeversuchen werden zur Vermeidung nicht eindeutiger Prüfbedingungen reaktionskräftefreie bzw. widerlagerfreie Auflager verwendet. Die Biegeprobe wird unter Ausnutzung der bei der Schlagbelastung auftretenden Trägheitskräfte während der Durchbiegungsphase zu Beginn einer ersten Eigenschwingung der Biegeprobe zerbrochen, ohne daß die Probenenden entgegen der Schlagbelastung von Widerlagern unterstützt sind.

Description

zum definierten Orientieren der Biegeprobe 6 auf dem Auflager 7 dienen. Der Abstand dieser Positionierungs-Stifte 11 ist kleiner als die halbe Probenlänge.

Die beiden Positionierungsstifte 11 dienen nur zur Positionierung der Biegeprobe 6. Wie man in Fig.2 ebenfalls erkennt, ist das Auflager 7 in der Mitte unterbrochen, um einen Durchgang für das Projektil 20 freizulassen.

Da die Biegeprobe 6 bei der in den F i g. 1 und 2 genannten Anordnung lediglich durch das Projektil 20 und nicht durch Widerlager beansprucht wird, kann die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Versuchstechnik als »Ein-Punkt-Biegeversuch« bezeichnet werden.

In an sich bekannter Weise kann eine Messung der Schlagbruchzähigkeit unter Einsatz einer Schlagreaktionskurve und Bestimmung der Brucheinsatzzeit mit Hilfe eines Dehnungsmeßstreifens erfolgen. Die zur Bestimmung der Schlagreaktionskurve benötigten dynamischen Spannungsintensitätsfaktoren können in üblicher Weise mittels der schattenoptischen K.austiken-Methode bestimmt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

33 21 54ί 1 2 daß die Schlagbelastung mit Hilfe eines Profektils erPatentansprüche: folgt, das in einer Hochgeschwindigkeits-Schlagvorrich- tung mit Hilfe von Preßluft beschleunigt wird.

1. Verfahren zum Bestimmen mechanischer Werk- Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist Stoffkennwerte unter hoher Belastungsgeschwindig- 5 erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß vor der keit insbesondere der dynamischen Schlagbruchzä- Laufmündung der Hochgeschwindigkeits-Schlagvorhigkeit, in gekerbten Biegeproben, bei dem etwa richtung ein Auflager mit zwei Positionierungsstiften mittig eine die Biegeprobe zerbrechende Schlagbe- für die Biegeprobe vorgesehen ist die auf der zum Lauf lastung auf der der Kerbe gegenüberliegenden Seite weisenden Seite des Auflagers angeordnet sind und eider Biegeprobe eingeleitet und eine dem Proben- io rien Abstand voneinander haben, der kleiner als die halbruch zugeordnete Meßgröße erfaßt werden, wobei be Probenlänge und größer als der Durchmesser des die Biegeprobe in Schlagrichtung im wesentlichen Projektils ist Da die Positionierungsstifte so angebracht reaktionskräftefrei gelagert wird und unter Ausnut- sind, daß das Projektil ungehindert passieren kann und zung der bei der Schlagbelastung auftretenden die Ausbildung der transversalen Grundschwingung Trägheitskräfte während der Durchbiegungsphase 15 nicht behindert wird, ist es möglich, die Probe bei Expezu Beginn einer ersten Eigenschwingung der Biege- rimenten mit hohen Probentemperaturen zur Vermeiprobe zerbrochen wird, dadurch gekenn- dung von Temperaturänderungen schnell in ihre Schußzeichnet, daß die Schlagbelastung mit Hilfe ei- position zu bringen. Dabei ist es vorteilhaft wenn das nes Projektils erfolgt das in einer Hochgeschwindig- Auflager als eine ebene Fläche ausgebildet ist
keits-Schlagvorrichtung mit Hilfe von Preßluft be- 20 In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorschleunigt wird. richtung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Eis zeigt

nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß vor Fig. 1 eine mit einem Druckgas betriebene Hochgeder Laufmündung (21) der Hochgeschwindigkeits- s::hwindigkeits-Schlagvorrichtung in einer schemati-Schlagvorrichtung ein Auflager (7) mit zwei Positio- 25 s::hen perspektivischen Ansicht und «
nierungsstiften (11) für die Biegeprobe (6) vorgese- F i g. 2 die Auflageanordnung für eine Schlagvorrichhen ist die auf der zum Lauf (19) weisenden Seite des lung gemäß F i g. 1 in einer vergrößerten Ansicht
Auflagers (7) angeordnet sind und einen Abstand In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichvoneinander haben, der kleiner als die halbe Proben- tang zur Durchführung des erfindungsgemäßen Prüflänge und größer als der Durchmesser des Projektils 30 Verfahrens dargestellt und zeigt eine mit Druckgas be-(20) ist. triiebene Hochgeschwindigkeits-Schlagvorrichtung.

Diese verfügt im wesentlichen über eine Peßluftkam-

inter 18, die mit einem Lauf 19 verbunden ist, um ein

Projektil 20 auf eine gekerbte Biegeprobe 6 zu schießen. 35 In F i g. 2 ist die Anordnung vor der Laufmündung 21

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen vergrößert dargestellt und man erkennt, daß die Biegemechanischer Werkstoffkennwerte unter hoher BeIa- probe 6 auf einem Auflager 7 ruht das über keinerlei stungsgeschwindigkeit, insbesondere der dynamischen Widerlager verfügt gegen die sich die Biegeprobe 6 bei Schlagbruchzähigkeit von gekerbten Biegeproben, bei einer Belastung abstützen kann. Beim Auftreffen des dem etwa mittig eine die Biegeprobe zerbrechende 40 Projektils 20 auf die mit einer Kerbe 10 versehene Bie-Schlagbelastung auf der der Kerbe gegenüberliegenden güprobe 6 führen die Probenarme 15,16 eine zur Flug-Seite der Biegeprobe eingeleitet und eine dem Proben- richtung des Projektils 20 entgegengesetzte Bewegung bruch zugeordnete Meßgröße erfaßt werden, wobei die aus, so daß die durch die Biegung verursachte Span-Biegeprobe in Schlagrichtung im wesentlichen reak- m.ingskonzentration an der Kerbspitze bei hinreichentionskräftefrei gelagert wird und unter Ausnutzung der 45 der Schlagenergie zum Probenbruch führt,
bei der Schlagbelastung auftretenden Trägheitskräfte Der Probenbruch kann mit einem Meßverfahren erwährend der Durchbiegungsphase zu Beginn einer er- faßt werden, bei dem ein Dehnmeßstreifen 13 zur Besten Eigenschwingung der Biegeprobe zerbrochen wird. Stimmung der Brucheinsatzzeit in Rißnähe aufgeklebt Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur ist.

Durchführung eines solchen Verfahrens. 50 Der Dehnungsmeßstreifen 13 ist auf der gekerbten Aus der EP 00 27 757 ist es bekannt, eine Biegeprobe Biegeprobe 6 seitlich der Rißspitze angeordnet. Mit HiI-in Schlagrichtung im wesentlichen reaktionskräftefrei fe des Dehnungsmeßstreifens 13 können die bis zum zu lagern, um unter Ausnutzung der bei der Schlagbela- Bruch der Biegeprobe auftretenden Spannungen in an stung auftretenden Trägheitskräfte einen Bruch der sich bekannter Weise erfaßt werden, um die gesuchten Probe zu erzielen. Dabei werden Pendelschlagwerke 55 mechanischen Werkstoffkennwerte zu bestimmen. Daverwendet, die ihrer Natur nach lediglich Schlagge- bei ist es möglich, sowohl mit kalibrierten Dehnungsschwindigkeiten bis etwa 5 m/sec. ermöglichen. Es hat rneßstreifen 13 zu arbeiten als auch unkalibrierte Dehsich jedoch gezeigt daß bei einer Durchführung des nuingsmeßstreifen 13 zur Bestimmung der Brucheinsatzeingangs genannten Verfahrens Geschwindigkeiten zeit nach dem in der Patentanmeldung P 30 44 841.0-52 zwischen 10 m/sec und 100 m/sec wünschenswert sind. 60 beschriebenen Verfahren zu verwenden.
Mit Pendelschlagwerken lassen sich jedoch derartig ho- Eine weitere Methode zur Erfassung der gesuchten he Geschwindigkeiten nicht erreichen. mechanischen Werkstoffkennwerte besteht darin, unter Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver- Einsatz des schattenoptischen Kaustiken-Verfahrens fahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es gestat- nach Manogg die Spannungsintensitätsfaktoren im Beten, die Schlagbelastung mit einer hohen Geschwindig- 65 re ich der Rißspitze auf optische Weise unter Einsatz keit innerhalb eines großen Geschwindigkeitsbereiches einer Hochgeschwindigkeitskamera zu bestimmen,
durchzuführen. Hn F i g. 2 erkennt man weiterhin zwei Positionie-Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, riingsstifte 11, die nicht als Widerlager sondern lediglich