DE685106C

DE685106C - Verfahren zum Bestimmen der Dauerfestigkeit von Werkstoffen

Info

Publication number: DE685106C
Application number: DEK143481D
Authority: DE
Original assignee: ERNST JUSTUS KOHLMEYER DR ING; ERICH MOHR DR ING
Current assignee: ERNST JUSTUS KOHLMEYER DR ING; ERICH MOHR DR ING
Priority date: 1936-08-30
Filing date: 1936-08-30
Publication date: 1939-12-16

Description

Verfahren zum Bestimmen der Dauerfestigkeit von Werkstoffen Zum Bestimmen der Dauerfestigkeit von Werkstoffen werden diese im allgemeinen einer sehr großen Zahl von w (echselnden Beanspruchungen (bis zu mehreren Millionen) unterworfen, so daß eine derartige Prüfung eine Zeit von mindestens mehreren Tagen in Anspruch nimmt. Zur wesentlichen Abkürzung der Versuchsazeit werden daher bei einem bekannten Verfahren mehrere gleichartige Probestäbe verwendet und die einzelnen Stäbe gleichzeitig seiner Zug-und Hinundherbiegebeanspruchung bis zum Bruch unterworfen.
Die Zugbeanspruchung bei den einzelnen Probestäben wird hierbiei verschieden groß gewählt, indem der nächste zu prüfende Probestab jeweils eine größere Zugbreanspruchung erfährt als der vorher geprüfte Stab.
Als Maß für die Dauerfestigkeit des zu prtifenden Werkstoffes wird dabei diejenige Zugbeanspruchung angenommen, bei der die zugehörige Bruchdehnung gegenüber den mit größer werdenden Zugbeanspruchungen sonst stetig zunehm, enden Werten der Bruchdehnung der übrigen Probestäbe eine charakteristische Abweichung aufweist. Bei diesem abgekürzten Verfahren wird ebenso wie bei dem sonst üblichen Hinundherbie, geversuch der Problestab um einen Winkel von I80° hin und her gebogen. Auf Grund von Versuchen konnte nun festgestellt werden, daß die Größe des Biegewinkels einen mehr oder weniger gro ßen Einfluß auf die Genauigkeit des Prüf verfahrens ausübt. Es ist nämlich erkannt worden, daß die auf den Versuchsstab aufge brachte statische Zugkraft um einen von der Größe des Biegewinkels abhängigen Betrag erhöht wird. So konnte beispielsweise an einem Werkstoff gefunden w, erden, daß die Erhöhung der rein statischen Zugkraft bei einem Biegewinkel von 10°.... ... 1,8%, 50°.. ... 9,4%, 90° 27, 2 %.
150°........55,5%, 180°........71,0% beträgt.
Bei einem Biegewinkel von 150° und einer Zuglast von 100 kg ist also der Stab nicht mit I 00 kg, sondern zusätzlich noch mit 55,5kg belastet, woraus sich eine Gesamt belastung von 155,5 kg ergibt. Dieser große Einfluß des Bieg, ewinkels ist bei der Durchführung der bisher bekannten Verfahren in keinem Fall berücksichtigt worden.
Bei den meisten technisch wichtigen Werkstoßen liegt die Streck-odzer Fließgrenze bedeutend oberhalb des Wertes für die Dauerfesti, gkeit. Um die Dauerfestigkeit feststellen zu können, bedeutet es daher eine weitgehende Verbesserung, wenn die Gesamtbelastung inden einzelnen Versuchsstufen, vor allem aberZ. in den unteren Stufen, von der Belastung Null bis zu dem Wert der Dauerfestigkeit selbst unterhalb der Streckgrenze des zu prüfenden Werkstoffes bleibt. Um dies zu erreichen, werden gemäß der Erfindung, die von dem hier in Rede stehenden abgekürzten Verfahren zum Bestimmen der Dauerfestigkeit von Werkstoffen ausgeht, die einzelnen Probestäbe nur um einen solchen von der Art des zu prüfenden Werkstoffes abhängigen Winkel hin und her gebogen, daß bei diesem gegenüber dem Normalbiegewinkel von I80° kleineren Biegewinkel praktisch eine zusätzliche Reckung der Probestäbe an der Biegestelle nicht eintritt. Als Maß für die Dauerfestigkeit des zu prüfenden Werkstoffes wird hierbei erfindungsgemäß diejenige Zugbeanspruchung angenommen, bei der die sonst stetig abnehmenden Biegezahien mit zunehmender Zugbeanspruchung eine charakteristische Ab. weichung aufweisen. Die Bestimmung dieser Kennziffer hat den Vorteil, daß sie auch bei solchen Werkstoffen erhalten wird, bei denen es überhaupt nicht möglich ist, die Dehnung zu messen, wenn diese nämlich die Eigenschaft der Sprödigkeit besitzen. Als Beispiele hierfür seien die spröden Magnesiumlegierungen und die hartgewalzten oder hartgezogenen Eisenlegierungen genannt. Die Biegezahlen erhöhen sich dagegen innerhalb einer Versuchsreihe, bis bei einer bestimmten Zugbelastung eine charakteristische Abweichung eintritt.
Die Beschränkung des Biegewinkels ermöglicht es auch, Werkstoffe von kreisförmigem Querschnitt, z. B. Drähte, Stangen, Seile, mit größerer Sicherheit auf ihre Dauerfestigkeit hin zu untersuchen. Die übliche Hinundherbewegung innerhalb einer Ebene gibt nämlich nur bei rechteckigen oder rechteckähnlichen Querschnittsformen der Versuchsstäbe zuverlässige Ergebnisse, denn Drähte, Seile und sonstige Rundkörper werden, im Gegensatz zu den vorerwähnten rechteckigen Formen, im Betrieb gleichmäßig von allen Seiten auf wechselnde Biegung beansprucht.
Diese gleichmäßige Beanspruchung von Werkstoffproben mehr runden oder ähnlichen Querschnittes im Sinne des Prüfverfahrens herbeizuführen, bildet den weiteren Gegenstand der Erfindung. Dieses wird dadurch erreicht, daß die Hinundherbiegebeanspruchung des Prüflings mit kreisförmigem Querschnitt erfindungsgemäß durch eine rotationsähnliche Bewegung des freien, oberhalb, der Einspannstelle liegenden Endes des Prüflings längs einer gedachten oder vorhandenen Kegelmantelfläche, dessen Neigungsnvinkel dem Biegewinkel entspricht, hervorgerufen wird.
Die Biegerollen werden hierbei durch eine unterhalb des gedachten oder vorhandenen Kegelmantels angeordnete Vorrichtung ersetzt, durch die das Probestück von kreisförmigem Querschnitt mit geringem Spielraum bindurchgeführt wird. Diese Vorrichtung dient 1ediglich der Führung des zu untersuchenden Probestückes, an dem die Zugbelastungunterhalb dieser Führung angreift. Oberhalb der Führung erfolgt die rotationsähnliche Bewegung des Prüflings in Form einer Kegelmantelfläche. Die Spitze des Kegelmantels bildet gewissermaßen die bienannte Führung.
Eine vollständige Rotation ist einer Hinundherbiegung von Proben rechteckigen Querschnittes gleichzusetzen. Die einleitend gemachten Ausführungen über die Bemessung des Biegewinkels bei dem Hinundherbiegen rechteckiger Querschnittsformen gelten in gleicher Weise für den Kegelmantelvinkel bei mit ihrem oberen Ende rotierenden Prüflingen mit runden Querschnittsformen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der Prüfling außer der Zug- und Hinundherbiegeb eanspruchung auch gleichzeitig einer Stoß-, Schlag- oder ähnlichen Beanspruchung ausgesetzt werden.
Diese zusätzlichen Beanspruchungen können sowohl mechanisch, hydraulisch oder elektromagnetisch hervorgerufen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum Bestimmen der Dauerfestigkeit von Werkstoffen unter Verwendung -mehrerer gleichartiger Probestäbe, bei dem die einzelnen Probestäbe gleichzeitig einer Zug- und Hinundherbiegebeanspruchung bis zum Bruch unterworfen werden und der nächste zu prüfende Probestab jeweils eine größere Zugbeanspruchung erfährt als der vorher geprüfte Stab, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Probestäbe nur um einen solchen von der Art des zu prüfenden Werkstoffes abhängigen Winlcel hin und her gebogen werden, daß bei diesem geegnüber dem Normalbiegewinkel von 180° kleineren Biegewinkel pralçtisch jeine zusätzliche Reckung der Probestäbe an der Biegestelle nicht eintritt und daß als Maß für die Dauerfestigkeit des zu prüfenden Werkstoffes diejenige Zugbeanspruchung angenommen wird, bei der die sonst stetig abnehmenden Biegezahien mit zunehmender Zugbeanspruchung eine charakteristische Abweichung aufweisen.
2. Verfahren nach Anspruch I zum Prüfen von Werkstoffen in Draht-, Seil-oder ähnlicher Form, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinundherbiegeheanspruchung des Prüflings durch eine rotationsähnliche Bewegung des freien, oberhalb der Einspannstelle liegenden Endes des Prüflings längs einer gedachten oder vorhandenen Kegelmantelfläche, dessen Neigungswinkel dem Biegewinkel entspricht, hervorgerufen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfling gleichzeitig einer Stoß, Schlag- oder ähnlichen Beanspruchung ausgesetzt wird.