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Verfahren zur Bestimmung der Verschleißfestigkeit von -aufeinander
hin und her gleitenden Maschinenteilen, insbesondere von Zylindern und Kolbenringen
Die bisher bekannten Verschleißprüfverfahren zeigen, soweit sie bisher für die Materialprüfung
im Maschinenbau Verwendung finden, vorwiegend gleichgerichtete Bewegung der Proben
zueinander und sind für die Prüfung von gleichen Beanspruchungsarten verwendbar.
Als solche sind die Verfahren von Hanffstaengel und Spindel bekannt.
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Zu den Verfahren mit gleichgerichteter Bewegung gehört auch -das von
Klingenstein, bei dem das eine Probestück nach Art eines stumpfen Bohrers in das
andere eindringt.
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Für rollende und auch rollend gleitende Reibung (Reibung unter Schlupf)
sind die Verfahren von Amsler, -Mohr & Federhaff und Heidebrock-Bondi bekanntgeworden.
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Die Prüfungsmöglichkeit von im Betrieb unter Reibung aufeinander hin
und her gehenden Werkstoffen ist unter Beibehaltung der hin und her gehenden Bewegung
nur für Textilstoffe bekanntgeworden.
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Die gleichzeitig erzeugte Dauerbiegebeanspruchung macht diese Verfahren
jedoch zur Prüfung aufeinandergleitender MascLin:enteile unbrauchbar.
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Auch für Stoßbeanspruchung oder Stoß-und Reibungsbeanspruchung ist
ein Prüfverfahren, und zwar für Leder o. dgl., bekanntgeworden. Hierbei wird auf
eine drehende Pendelbewegung zur Erzeugung von Stoßbeanspruchung in den Hubenden
hingewiesen. Reine Gleitbeanspruchung wird durch das Verfahren jedoch nicht geprüft.
Die bisher angewandten Verfahren haben eine Reihe von Nachteilen, die z. B. darin
bestehen, daß die Probestücke bei jedem Versuch am ganzen Umfang oder an der ganzen
Arbeitsfläche beansprucht werden, so daß zur Wiederholung eines Versuches entweder
neue Probestücke- oder ein Nacharbeiten der bereits benutzten Probestücke notwendig
werden,: was jedoch unter Umständen eine Veränderung der Versuchsbedingungen bedeutet.
Auch sind die Proben nicht ohne Nacharbeit vertauschbar, wie es zur sicheren Beurteilung
der Werkstoffgüte mitunter notwendig ist.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung, bei dem in_ an sich bekannter Weise
eine bewegte Probe 'gegen eine ruhende unter Reibungsbeanspruchung arbeitet, unterscheidet
sich zunächst von den bekannten Verfahren dadurch. daß für die ruhende und für die
bewegte Probe die Ringform benutzt wird. Diese kann mit einfachen Bearbeitungsverfahren
sowohl bezüglich der Form als auch der Oberflächengüte mit großer Genauigkeit hergestellt
werden. - Die bei anderen Verfahren angewandte Scheibenform ist unzweckmäßig, da
das größere Gewicht der Scheibe gegenüber dem der ringförmigen Probe eine größere
Ungenauigkeit in der gewichtsmäßigen Erfassung des Abriebes bedingt, der bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren auf normalen Analysenwaagen festgestellt werden kann.
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Handelt es sich bei den zu prüfenden Werkstücken um Kolbenringe und
Zylinder, dann
bringt die ringförmige Ausbildung der Proben noch
den weiteren Vorteil, daß hierbei unmittelbar die Kolbenringe selbst als Probekörper
benutzt werden können, die ohne Nacharbeit zu verwenden sind und das Herausarbeiten
der ringförmigen Probe aus den Zylindern besonders einfach ist. Die Versuchsproben
stimmen demnach hierbei mit den im Betrieb aufeinandergleitenden Werkstücken vollkommen
überein.
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Für die- zu bewegende ringförmige Probe wird eine drehend hin und
her gehende Bewegung gewählt, wie sie bereits bei anderen Abnutzungsprüfgeräten
zur Hervorrufuug von Stoßbeanspuchung benutzt wird. Diese Bewegungsrichtung bringt-
zusammen mit der gewählten Probeform die gleiche Reibungsbeanspruchung, wie sie
die Werkstücke im Betrieb beim hin und her gehenden Gleiten aufeinander erleiden,
da äie geradlinige Führung als Kreisbewegung mit unendlich großem Radius aufgefaßt
werden kann.
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Da für jeden Abnutzungsversuch nur ein Teil des Umfanges der ringförmigen
Probe benötigt wird, so kann an den gleichen Prüfstücken jeder Versuch unter genau
den gleichen Bedingungen mehrmals wiederholt werden, indem die Probestücke jeweils
mit bisher unbeanspruchten Stellen zusammengebracht werden. Dabei ist immer die
gleiche anfängliche Oberflächengüte vorhanden.
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Auf Grund der gleichen für beide Versuchsstücke gewählten Form ist
ein Vertauschen der Probestücke ohne weiteres möglich. Sind bei größeren Versuchsreihen
mehrere Prüfstücke vorhanden, so haben diese auch untereinander eine größtmögliche
gleichmäßige Oberfläche, da sie als runde Teile »auf dem gleichen Dorn in demselben
Arbeitsgang bearbeitet werden können.
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Gleichmäßige Versuchsbedingungen sind besonders für Abnahme- und Kontrollversuche
wichtig.
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In den Abb. r und 2 ist eine nicht zum Erfindungsgegenstand gehörige
Versuchseinrichtung dargestellt, auf der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt
werden kann. Sie mag im folgenden kurz erläutert werden. Die Achse a, die in den
Lagern b und c gehalten ist, wird durch den Schwingarm d über die Pleuelstange e
von der mit veränderlicher Tourenzahl rotierenden Kurbel f in drehend hin und her
gehende Bewegung versetzt. Der Hub der Kurbel f und ebenfalls des Schwingarmes d
lassen sich verändern. Am oberen Ende der Achse a ist mittels der Scheibe g der
Sting lt, der in Durchmesser und Breite ein beliebiges Maß haben kann, als bewegtes
Probestück befestigt. Mittels Winkelhebels i und veränderlichen Gewichtes k wird
der Sting 1, der in seinen Abmessungen dem Sting lt angepaßt ist, als ruhendes Probestück
gegen den sich bewegenden Ring lt gepreßt.
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Die Abb. 3 bis 5 erläutern das eigentliche erfindungsgemäße Prüfverfahren.
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In Abb. 3 und q. ist schematisch die Versuchsstellung der Prüfstücke
gezeigt, wobei die Ringe h und 1 je einmal- als ruhende und laufende Probe
dargestellt sind.
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In Abb. 5 ist ein Probering dargestellt, der vollständig für mehrere
Versuche verbraucht ist; er ist viermal als laufende und viermal als ruhende Probe
benutzt worden.