DE8430154U1

DE8430154U1 - Prüfeinrichtung für Universal- und Schwingprüfmaschinen zur Ermittlung der Zug-Druck-Schwingfestigkeit metallischer Werkstoffproben unter gleichzeitiger thermischer und korrosiver Beanspruchung

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Publication number: DE8430154U1
Application number: DE8430154U
Authority: DE
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Current assignee: Individual
Publication date: 1985-03-14

Description

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Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Prüfeinrichtung für Universal- und Schwingprüfmaschinen - letztere in horizontaler-oder vertikaler Anordnung zur Ermittlung der Zug-Druck-Schwingfestigkeit metallischer Werkstoffe unter gleichzeitiger thermischer und korrosiver Beanspruchung. Diese Einrichtung besteht aus einer thermostatisierbaren, seitlich geführten Korrosionskammer mit Durchführungen für die Einspannvorrichtungen mit der Probe und für das gas- oder dampfförmige Korrosionsmittel sowie aus mechanischen, ebenfalls thermostatisierbaren Einspannvorrichtungen zum Einspannen von Proben, die mit einem entsprechenden Adapter an jeder Universal- bzw. Schwingprüfmaschine zentrisch angeflanscht werden können, und ferner aus der Stromzuführung sowie der Isolierung der Prüfeinrichtung gegenüber der Prüfmaschine und der Korrosionskammer gegenüber der Einspannvorrichtung.

Es ist bekannt, daß die Schwingfestigkeit metallischer Werkstoffe im allgemeinen mit steigender Temperatur erheblich abnimmt. Oberhalb bestimmter Temperaturen kann eine Dauerfestigkeit im eigentlichen Sinn nicht mehr erwartet werden. Ein korrosiver Angriff bewirkt ebenfalls eine deutliche Absenkung der Schwingfestigkeit. Wegen der Zeitabhängigkeit des Korrosionsvorganges kann auch hier keine Dauerfestigkeit ermittelt werden.

über das Dauerschwingverhalten metallischer Werkstoffe unter gleichzeitiger thermischer und korrosiver Beanspruchung liegen im Schrifttum erst sehr wenige Angaben vor '. Vielmehr finden sich meist Arbeiten, die lediglich

Kh.-G. Schmitt-Thomas, H. Meisel, H.-J. Dorn: Heißgaskorrosion und Zeitstandfestigkeit an einer Nickelbasislegierung unter betriebsnahen Bedingungen bei 75O⁰C und 95O⁰C.
Werkstoffe und Korrosion 29 (1978) 1, 1 - 9

H.-J. Dorn: Einfluß der Hochtemperaturkorrosion auf das Langzeitverhalten von Nickelbasislegierungen.
Dr.-Ing.-Diss. , München 1977

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entweder den Einfluß der Temperatur oder den der Korrosion (wäßriges bzw. gasförmiges Medium) auf die Schwinqfestigkeit von Proben beschreiben. Andere Arbeiten befassen sich demgegenüber mit dem Einfluß der Hochtemperaturkorrosion - ohne jegliche mechanische Beanspruchung. Dies ist möglicherweise durch den für solche Hochtemperatur-Korrosionsermüdungsversuche erforderlichen hohen Aufwand bedingt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , eine Zusatzeinheit für Prüfmaschinen zu schaffen, die die Schwingfestigkeitsprüfung metallischer Werkstoffe unter gleichzeitiger thermischer und korrosiver Beanspruchung gestattet, ohne daß hierbei die Heizvorrichtung oder der Temperaturfühler durch das korrosive Medium geschädigt werden. Desweiteren soll die zu untersuchende Probe auf einfache Weise spielfrei einzuspannen und zu zentrieren sein. Darüber hinaus ist der Prüfraum derart zu thermostatisieren, daß ein eingeleitetes, dampfförmiges Korrosionsmedium nicht an der Wand der Korrosionskammer kondensiert. Zudem soll wegen seiner Aggressivität kein Korrosionsmittel in die Umgebung entweichen können. Hinzu kommt, daß zur Vermeidung von Querschwingungen die Korrosionskammer seitlich geführt werden soll; bei horizontalem Einbau sollen außerdem die durch das Eigengewicht der Korrosionszelle auf die Probe ausgeübten Biegekräfte unterbunden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor (ein Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 1), die metallische Probe (1) durch direkten Stromdurchgang aufzuheizen. Hierzu muß diese gegenüber der übrigen Prüfeinrichtung elektrisch isoliert (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) sein. Diese Art der Temperaturerzeugung besitzt den Vorteil, daß hierbei keinerlei Vorkehrungen zum Schutz der Heizvorrichtung - etwa einer Ofenwicklung oder einer Induktionsspule - gegenüber dem Korrosionsmittel erforderlich sind. Zudem ist diese Methode mit äußerst kurzen Aufheiz- und Totzeiten bei der Temperaturregelung verbunden. Das sich in der Durchgangsbohrung (10) der Probe befindliche Thermoelement gewährleistet durch den Kontakt seines Mantels mit der

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inneren Probenwand eine hohe zeitliche Temperaturkonstanz und ist dabei vor der Einwirkung des korrosiven Mediums geschützt.

Die Korrosionskammer (4) selbst ist eine doppelwandig ausgeführte, thermostatisierbare Schweißkonstruktion. Sie ist aus einem Werkstoff, der sich aus dem eingesetzten Korrosionsmittel ergibt, hergestellt und besitzt Durchführungen für den Ein- und Auslaß (12, 13) des korrosiven Mediums sowie einen Abfluß (14) für die im Inneren kondensierten Dämpfe. Um mit möglichst wenig schwingenden Massen auszukommen, ist die Korrosionskammer gegenüber der Schwingkrafteinleitung angeordnet und ist somit in der Regel über die Probeneinspannung mit der Kraftmeßeinrichtung fest verbunden. Da sie zudem gegenüber der Umgebung vollkommen abgedichtet ist, muß ein Faltenbalg (9) geringer Steifigkeit die oszillierende Bewegung der Probeneinspannung aufnehmen. Desweiteren ist die Korrosionskammer (4) zur Vermeidung von überlagerten Eigenschwingungen (Querschwingungen) auf einer oder beiden Seiten (11) geführt. Bei Einbau in eine horizontal wirkende Prüfmaschine lassen sich hiermit durch das Eigengewicht der Korrosionskammer verursachte, überlagerte Biegekräfte ausgleichen.

Das Einspannen der Probe erfolgt jeweils durch eine überwurfmutter (Spannmutter) (8) und durch zwei Spannkegelhälften (7), wobei der Schulterkopf der Probe (1) in einer eng tolerierten Bohrung geführt wird. Diese Art der Einspannung gestattet eine einfache Probenform und einen schnellen Probenwechsel. Das für Wechselfestigkeitsuntersuchungen unbedingt notwendige, spielfreie Einspannen der Probe ist somit gewährleistet. Diese Anordnung bewirkt zudem einen einwandfreien Stromübergang und verhindert die Bildung eines Lichtbogens zwischen der Probe (1) und der Einspannvorrichtung (3a, 3b). - Ein spielfreies Einspannen auch mit Proben, die Gewindeköpfe besitzen, ist ebenfalls möglich; hierfür ist zusätzlich je eine entsprechende Konterung (z. B. mittels einer Kontermutter) an beiden Gewindeköpfen vorzusehen.

Besondere Sorgfalt muß aufgewendet werden, um eine zentrische und reproduzierbare Einspannung und damit eineu genau zentrischen Kraftangriff auf die Probe sicherzustellen. Neben entsprechenden Fertigungstoleranzen

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bezüglich der Konzentrizitat von Probe (1) und Einspannung (3a, 3b), der Rechtwinkligkeit zwischen Einspannkopf und Flansch (15) sowie der Parallelität von Flansch (15), Stromanschluß (2a, 2b), Isolierplatte (5a, 5b) und jeweiligem Adapter (16a, 16b) wird eine reproduzierbare Einbaulage der Einspannvorrichtung (3a, 3b) durch zwei Zentrierstifte (6a, 6b) gewährleistet. Diese werden nach Verschrauben des Flansches wieder entfernt, damit die Prüfeinrichtung gegenüber der Prüfmaschine isoliert bleibt.

Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- oder Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Claims

Schutzansprüche:

1. Prüfeinrichtung für Universal Prüfmaschinen sowie für horizontale und vertikale Schwingprüfmaschinen zur Ermittlung der Zug-Druck-Schwingfes⁺igkeit metallischer Werkstoffproben unter gleichzeitiger thermischer und korrosiver Beanspruchung, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Stromzuführung (2a, 2b) als auch die Probeneinspannung (3a, 3b) gegenüber der Prüfmaschine sowie die Korrosionskammmer (4) gegenüber der Probeneinspannung (3a, 3b) mittels Scheiben, Platten oder Hülsen (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) aus einem keramischen Werkstoff bzw. aus einem Kunststoff elektrisch vollkommen isoliert sind

2. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ProbeneinspannungL/i (3a, 3b) durch entfernbare Stifte (6a, 6b) zentriert sind.

3. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum spielfreien Einspannen der Probe (1) geteilte Spannkegel (7) und eine Oberwurf-

_ mutter (8) beidseitig angeordnet sind.

4. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Probeneinspannung (3b) mit der Korrosionskammer (4) durch einen Faltenbalg (9) geringer Steifigkeit verbunden ist.

5. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrosionskammer (4) gegenüber der Schwingkrafteinleitung angeordnet und auf einer oder beiden Seiten geführt ist (11).

6. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrosionskammer (4) sowie die beiden Probeneinspannungen (3a, 3b) doppelwandig ausgeführt sind.

7. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannung (3b) und die Probe (1) eine axiale Thermoelementbohrung (10) besitzen. .··. :

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8. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrosionskammer (4) Durchführungen für die beiden Probeneinspannungen (3a, 3b) sowie für die Einleitung des Korrosionsmittels besitzt.

9. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfraum gegenüber der Umgebung vollkommen abgedichtet ist.