DE3714185A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung der axialen dehnung an einem probestab - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur messung der axialen dehnung an einem probestab

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    • G01N33/388—Ceramics

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der axialen Dehnung an einem in einer Prüf­ maschine eingespannten Probestab, insbesondere auch bei hohen Temperaturen.
Es sind Einrichtungen für die Messungen von axialen Dehnungen an Probestäben bekannt, diese sind insbesondere elektronischer Art, z. B. mit Dehnmeßstreifen als Geber. Dieses Verfahren ist mit einem hohen Aufwand an Geräten wie Vergleicher, Impulsver­ stärker und Registriergeräten verbunden. Auch die Dehnmeß­ streifen selbst sind teuer und nur für einen einmaligen Einsatz zu gebrauchen. Bei Messungen unter Hitzeeinwirkungen kann das Verfahren mit Dehnmeßstreifen überhaupt nicht zur Anwendung kommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu finden, nach dem der mit einfachen Mitteln die axialen Dehnungen an Probestäben, insbesondere auch im stark erhitzten Umfeld, gemessen und registriert werden können.
Dies wird erfindungsgemäß mit dem Verfahren nach Anspruch 1 und den Vorrichtungen nach den Ansprüchen 2 und 3 erzielt.
Das Verfahren zeichnet sich durch seine Einfachheit aus, indem die bei Zugbeanspruchung auf dem Probestab erfolgende Stabverlängerung von +Δ l am Wegaufnehmer als -Δ l eingegeben und registriert wird. Auch die Vorrichtung ist ein einfaches Gebilde, die auch auf in kleineren Werkstätten vorhandenen Werkzeugmaschinen erstellt werden kann. Die Vorrichtung unterliegt keinem Verschleiß und hat somit eine fast unbegrenzte Lebensdauer. Sie setzt keinen speziellen elektronischen Meßaufbau voraus. Für die Registratur der Dehnraten kann jeder laborübliche Wegaufnehmer verwendet werden. Für Langzeitversuche, bei denen elektronische Meß­ vorrichtungen blockiert würden, können auch mit mechanischen Meßuhren hinreichende Genauigkeiten erzielt werden. Nach einem weiteren Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auf Einkerbungen am Probestab, die möglicherweise die Dehncharakteristik verändern, verzichtet werden. Von besonderer Bedeutung ist die Ausführung der Erfindung mit Meßfühlern aus einem Material mit sehr geringem Wärme­ ausdehnungskoeffizienten, z. B. Keramik. Solcherart können auch Messungen an Probestäben in einem erhitzten Umfeld vorgenommen werden, was bisher ohne aufwendigen Meßaufbau nicht möglich war.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist an einem Meßbalken der Wegaufnehmer und an dem anderen Meßbalken eine Justierschraube angeordnet. Mittels der Justierschraube kann der Wegaufnehmer bei Beginn der Messung in einfacher Art und Weise abgeglichen werden.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Meßbalken an seinem Ende durch eine Zugfeder mit einem festen Lager verbunden, wodurch das Gewicht des Wegaufnehmers kompensiert wird.
Die Vorrichtung ist vorzugsweise so auszubilden, daß die Abstände zwischen den Spitzen der Meßbalken und den Dreh­ punkten der Brücken einerseits und diesen Drehpunkten und dem Drehpunkt des Meßbalkens mit angelenktem Wegaufnehmer anderer­ seits gleich sind, d. h., es liegt ein Übersetzungsverhältnis von 1 : 1 vor, so daß keine Übersetzungskonstante im Ablese­ oder Registrierverfahren berücksichtigt werden muß.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen.
Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt.
In der Fig. ist ein in einer nicht dargestellten Prüf­ maschine eingespannter Probestab (1) gezeigt. Die Meßzone des Probestabes befindet sich in der Heizzone einer Heiz­ einrichtung (2), die den Probestab mantelartig umgibt. Die Meßvorrichtung (3) weist einen ortsfesten Träger (6) mit in seinem Vertikalsteg angeordneten Bohrungen auf, in denen die mit Brücken (8, 8′) fest verbundenen Stifte (9, 9′) längs­ verschieblich geführt sind. In den Drehpunkten (14, 14′) der Brücken (8, 8′) sind Meßbalken (4, 4′) pendelnd gelagert. Mit den Meßbalken (4, 4′) sind an den probenseitigen Enden Meß­ fühler (5, 5′) fest verbunden. Bei der Messung an erhitzten Probestäben sind die Meßfühler aus einem Material mit sehr geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten, z.B. Keramik. Zwischen den Brücken (8, 8′) und dem Vertikalsteg des Trägers (6) sind Federn (10, 10′) eingespannt, die den erforderlichen Andruck der Meßfühlerspitzen auf den Probestab (1) bewirken. Bei der Wahl von Tellerfedern besteht der Vorteil, Kraft und Feder­ weg mit gleichen Elementen den jeweiligen Erfordernissen veränderbar anpassen zu können. Am freien Ende des Meßbalkens (4) ist ein Meßaufnehmer (7) pendelbar im Dreh­ punkt (15) angeordnet, der mit der am freien Ende des Meßbalkens (4′) angebrachten Justierschraube (11) in Wirk­ verbindung steht. Das freie Ende des Meßbalkens (4) kann weiterhin über eine Zugfeder (12) gegen ein festes Lager gespannt sein, so daß das Gewicht des Wegaufnehmers (7) kompen­ siert wird.
  • Bezugszeichenliste  1 Probestab
     2 Heizeinrichtung
     3 Meßvorrichtung
     4, 4′ Meßbalken
     5, 5′ Meßfühler
     6 Träger
     7 Wegaufnehmer
     8, 8′ Brücken
     9, 9′ Stifte
    10, 10′ Feder
    11 Justierschraube
    12 Zugfeder
    14, 14′ Drehpunkte der Brücken
    15 Drehpunkt des Meßbalkens 4

Claims (14)

1. Verfahren zur Messung der axialen Dehnung an einem in einer Prüfmaschine eingespannten Probestab, dadurch gekennzeichnet, daß die an zwei Referenzpunkten abgegriffene Längendehnung des Probestabes über eine kombinierte rotatorisch-translatorische Bewegung einer Meßeinrichtung von einem Wegaufnehmer gemessen und registriert wird.
2. Vorrichtung für das Verfahren nach Anspruch 1 zur Messung der axialen Dehnung an einem in einer Prüfmaschine eingespannten Probestab, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwei im Abstand zueinander angeordnete, unter Andruck stehende und in dem Probestab (1) zugewandten Bereich Meßfühler (5, 5′) aufweisende Meßbalken (4, 4′) in einem zur Prüfmaschine ortsfesten Träger (6) schwenkbar wie quer zur Längsachse des Probestabes längsverschieblich angeordnet sind, daß die Meßfühler (5, 5′) Spitzen aufweisen, die unter Andruck am Umfang der Meßzone des Probestabes (1) in seiner axialen Erstreckung anliegen, und daß die Meß­ balken (4, 4′) an ihren freien Enden einen Wegaufnehmer (7) aufweisen.
3. Vorrichtung für das Verfahren nach Anspruch 1 zur Messung der axialen Dehnung an einem in einer Prüfmaschine eingespannten Probestab, dessen Meßzone im aktivierten Hochtemperaturbereich einer Heizeinrichtung liegt, dadurch gekennzeichnet, daß zwei im Abstand zueinander angeordnete, unter Andruck stehende und in dem Probestab (1) zugewandten Bereich, die Heizein­ richtung (2) durchdringende Meßfühler (5, 5′) mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisende Meßbalken (4, 4′) in einem zur Prüfmaschine ortsfesten Träger (6) schwenkbar, wie quer zur Längsachse des Probestabes längsverschieblich angeordnet sind, daß die Meßfühler (5, 5′) Spitzen aufweisen, die unter Andruck am Umfang der Meßzone des Probestabes (1) in seiner axialen Erstreckung anliegen, und daß die Meßbalken (4, 4′) an ihren freien Enden einen Wegaufnehmer (7) aufweisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühler (5, 5′) aus Keramik gebildet sind.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßbalken (4, 4′) in Brücken (8, 8′) schwenkbar aufgehängt sind und die Brücken (8, 8′) an ihren Enden mit ihnen fest verbundene Stifte (9, 9′) aufweisen, die in Bohrungen des Trägers (6) gegen die Kraftwirkung von zwischen Träger (6) und Brücken (8, 8′) angeordneten Federn (10, 10′) längsverschiebbar sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (10, 10′) als Spiralfedern ausgebildet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (10, 10′) als Tellerfederpaket mit variabler Zuordnung in Parallel- und Längsschaltung ausgebildet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (10, 10′) als Blattfedern ausgebildet sind.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Wegaufnehmer (7) eine mechanische Meßuhr vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Wegaufnehmer (7) ein elektronischer Wegaufnehmer vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Meßbalken (4) der Wegaufnehmer (7) und an dem anderen Meßbalken (4′) eine Justierschraube (11) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßbalken (4) an seinem freien Ende mittels einer Zugfeder (12) gegen ein festes Lager aufgehängt ist.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegaufnehmer (7) im Endbereich des Meßbalkens (4) gelenkig (15) aufgehängt ist.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände zwischen den Spitzen der Meßbalken (4, 4′) und den Drehpunkten (14, 14′) der Brücken (8, 8′) einerseits und den Drehpunkten (14, 14′) und dem Drehpunkt (15) des Meßbalkens (4) mit angelenktem Wegaufnehmer anderer­ seits gleich sind.
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