DE843315C - Vorrichtung zur Bestimmung der Streckgrenze - Google Patents

Vorrichtung zur Bestimmung der Streckgrenze

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DE843315C
DE843315C DEM4991A DEM0004991A DE843315C DE 843315 C DE843315 C DE 843315C DE M4991 A DEM4991 A DE M4991A DE M0004991 A DEM0004991 A DE M0004991A DE 843315 C DE843315 C DE 843315C
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DEM4991A
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Alfred Dr Durer
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/02Details
    • G01N3/06Special adaptations of indicating or recording means
    • G01N3/066Special adaptations of indicating or recording means with electrical indicating or recording means

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Description

  • Vorrichtung zur Bestimmung der Streckgrenze Unter der Streckgrenze 60,2 eines Werkstoffes, insbesondere eines Metalls oder einer Legierung, versteht man die Spannung, bei der er eine nach der Entlastung bleibende Längenzunahme von O, 2 §/0 erlitten hat. Sie ist eine wichtige Kenngröße für die Beurteilung eines Werkstoffes. Da bei der üblichen Messung der Streckgrenze in der Zerreißmaschine zu der bleibenden Dehnung, die gemessen werden soll, noch die elastische Dehnung hinzutritt, wird bei der Bestimmung der Streckgrenze üblicherweise folgendermaßen vorgegangen: Der Zerreißstab wird in der Zerreißmaschine einem gemessenen Spannungszustand ausgesetzt, entlastet und die bleibende Dehnung gemessen. Darauf wird eine etwas höhere Spannung aufgebracht und wiederum die bleibende Dehnung gemessen. Dies wird so lange fortgesetzt, bis die bleibende Dehnung von 0,20/0 erreicht ist.
  • Dieses Verfahren hat den Nachteil großer Umständlichkeit. Außerdem besteht die Gefahr der Überreckung des Werkstoffes durch vorübergehend zu hoch aufgebrachte Spannungen, was besonders dadurch leicht auftreten kann, daß die üblichen Kraftmeßeinrichtungen der Zerreißmaschinen eine gewisse Trägheit haben. Es muß außerdem bei verschiedenen Werkstoffen als bedenklich erscheinen, daß die bleibende Verformung nicht durch eine Beanspruchung mit monotoner Kraftsteigerung, sondern durch mehrere aufeinanderfolgende Reckungen hervorgerufen wird.
  • Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Bestimmung der Streckgrenze, die das mehrfache Belasten und Entlasten der Probe überflüssig macht.
  • Mit dieser Vorrichtung wird nach folgendem Prinzip gearbeitet: Die elastische Dehnung (Abb. 1, Kurve I) der Werkstoffe ist proportional der Spannung a. Die bleibende Dehnung (Abb. I, Kurve 2) ist dagegen bei niedrigen Spannungen außerordentlich gering und gegenüber der elastischen Dehnung unmerklich. Erst bei einem beträchtlichen Bruchteil der Streckgrenze wird sie überhaupt meßbar. Wird eine Probe einer zunehmenden Spannungsbeanspruchung ausgesetzt, so ist die Dehnung anfänglich ausschließlich von der elastischen Komponente der Gesamtdehnung hervorgerufen. Erst bei höheren Spannungen überlagert sich ihr merklich der Anteil der bleibenden Verformung, so daß die Gesamtdehnung (Abb. I, Kurve 3) wesentlicll von der elastischen abweicht.
  • Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird von der Gesamtdehnung der Probe der elastische Anteil subtrahiert. Auf diese Weise kann unmittelbar die bleibende Dehnung während der Gesamtzeit der zunehmenden Belastung abgelesen werden, so daß dann eine Messung der bleibenden Dehnung bei Entlastung der Probe nicht mehr erforderlich ist.
  • Die Vorrichtung besitzt zwei Meßorgane. Das erste mißt die Kraft P, die proportional der Spannung a ist, es handelt sich also um eine Vorrichtung, die der Kraftmeßeinrichtung der üblichen Zerreißmaschine entspricht oder sie ersetzt. Das zweite Meßorgan mißt die Dehnung der Probe an einer gewissen Meßstrecke. Kurve I in Abb. 2 zeigt den Verlauf des Ausschlages der Kraftmeßeinrichtung bei zunehmender Kraft; Kurve 2 in Abb. 2 zeigt den Ausschlag der Dehnungsmeßeinrichtung. Der Ausschlag der Kraftmeßeinrichtung wird nun mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung derart proportional erhöht oder erniedrigt, daß er dem Ausschlag der Dehnungsmeßeinrichtung bei geringen Spannungen, bei denen beide proportional der Kraft sind, entspricht, so daß die nunmehr proportional verschobene Kurve I mit dem geradlinigen Auslauf der Kurve 2 zusammenfällt. Der Verlauf der Anieigegröße des Kraftmessers entspricht also nunmehr der Kurve 3 in Abb. 2.
  • Zur Messung der bleibenden Dehnung werden durch eine geeignete Vorrichtung die Ausschläge des Dehnungsmessers (Kurve 2) und des Kraftmessers (Kurve 3) voneinander subtrahiert, und die Differenz wird an einem geeigneten Meßinstrument abgelesen.
  • Die Einstellung auf das richtige Maß der proportionalen Veränderung des Ausschlages der Kraftmeßeinrichtung erfolgt jeweils dadurch, daß bei Beginn der Versuches unter zunehmender Spannung die von der Kraftmessung herrührende Komponente so eingestellt wird, daß der Ausschlag des die Differenz anzeigenden Meßinstrumentes Null bleibt (Kurve 4 in Abb. 2). Dadurch ist von der Gesamtdehnung der elastische Anteil subtrahiert worden.
  • Bei weiterer Steigerung der Spannung ist die Gesamtdehnung nicht mehr proportional der Kraft P, es tritt der bleibende Anteil der Dehnung dazu. Das die Differenz anzeigende Meßinstrument gibt nun einen Ausschlag, und die Belastung wird so lange gesteigert, bis das Meßinstrument einen Ausschlag gibt, der einer Dehnung von 0, 2°/o entspricht. Zu diesem Zeitpunkt wird die Spannung an der Kraftmeßvorrichtung abgelesen. Die Last kann ohne Unterbrechung weitergesteigert werden bis zum Bruch der Probe, wenn die Zerreißspannung im Anschluß an die Streckgrenze bestimmt werden soll.
  • Ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung zeigt Abb. 3. Der Probestab I ist in die Backen 2 und 3 einer Zerreißmaschine eingespannt.
  • Die Backen 2 werden zur Aufbringung der Zugspannung auf den Probestab in der üblichen Weise nach unten bewegt. Die Backen 3 sind mit einer Kraftmeßdose 4 verbunden, die ihrerseits wieder an dem starren Rahmen der ZerreiBmaschine befestigt ist. Die Kraftmeßdose liefert eine elektrische Spannung, die an dem Meßinstrument 5 ablesbar ist. Dieses Instrument kann also zur Messung der Kraft bzw. der am Probestab liegenden mechanischen Spannung a dienen. An die Meßstrecke des Probestabes I ist die elektrische Dehnungsmeßdose 6 mit zwei Schneiden angelegt. Sie liefert eine der Gesamtdehnung proportionale elektrische Spannung, die am Meßinstrument 7 abgelesen werden kann, das somit als Gesamtdehnungsmesser dienen kann. Durch das Potentiometer 8 wird nun die von der Kraftmeßdose 4 abgegebene elektrische Spannung derartig proportional herabgesetzt, daß sie bei niederen Kräften der vom Dehnungsmesser 6 abgegebenen Spannung gleich ist. Das Meßinstrument 9 mißt die Differenz der vom Dehnungsmesser 6 abgegebenen und der vom Kraftmesser 4 abgegebenen und durch das Potentiometer 8 proportional herabgesetzten Spannung.
  • Bei der Messung wird nun folgendermaßen vorgegangen: Bei steigender Kraft wird zunächst das Potentiometer8 so eingestellt, daß das Instrumentg keinen Ausschlag gibt. Diese Einstellung des Potentiometers bleibt nun unverändert. Bei weiter ansteigender Kraft tritt zu der elastischen Dehnung die bleibende. Das Meßinstrument g gibt nun einen zunehmenden Ausschlag. Dieser entspricht der bleibenden Dehnung des Probestabes. Wenn ein Ausschlag des Meßinstrumentes g erreicht ist, der einer bleibenden Dehnung von o,zO/o entspricht, wird am Instrument 5 die zugehörige Kraft bzw.
  • Spannung abgelesen. Die Kraft kann ohne Unterbrechung des Versuches weiter gesteigert und die Messung der Zerreißfestigkeit unmittelbar angeschlossen werden. Ebenso kann bei entsprechender Steigerung der Genauigkeit und Empfindlichkeit der Vorrichtung auch die Elastizitätsgrenze, die einer bleibenden Dehnung von 0,01 0/o entspricht, bestimmt werden.
  • Die Vorrichtung läßt sich in üblicher Weise mit Aufzeichengeräten ausstatten, so daß sie unmittelbar die bleibende Dehnung und gegebenenfalls auch die Gesamtdehnung der Probe in Abhängigkeit von der Spannung aufschreibt. Es ist auch eine automatische Fixierung der Spannungsanzeige bzw. Kraftanzeige beim Erreichen der o,2-0/o-Grenze möglich. L)ie Vorrichtung gemäß der Erfindung kann auch als Zusatz zu den üblichen Zerreißmaschinen gebaut werden. Dabei kann dann zur Kraftmessung neben oder an Stelle der von der Kraftmeßdose 4 abgegebenen Spannung die Kraftmeßeinrichtung der Zerreißmaschine dienen.
  • .\ls Meßorgall für die Dehnung können auch die 1 bekannten Dehnungsmeßstreifen verwendet werden.
  • . \ls Kraftmeßorgan können mit Dehnungsmeßstreifen ausgestattete geeignete elastische Zwischenglieder oder andere elastische Bauteile der Zerreißmaschine dienen.
  • I-l>enso wie elektrische Meßorgane zur Messung von Kraft und Dehnung können auch andere, beispielsweise mechanische oder optische dienen. Die optischen können durch Ablenkung von Lichtstrahlen oder durch deren Schwächung arbeiten.
  • PATENTANSI'RUCHE : 1. Vorrichtung zur Bestimmung der Streckgrenze, dadurch gekennzeichnet, daß sie Anordnungen enthält, die der mechanischen Spannung und der Gesamtdehnung entsprechende elektrische, mechanische oder optische Anzeigegrößen liefern.

Claims (1)

  1. 2. Vorrichtung nach Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anordnung enthält, die von der Gesamtdehnung der Probe den der aufgebrachten Spannung proportionalen Anteil subtrahiert.
    3. Vorrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der Spannung oder die der Gesamtdehnung entsprechende Anzeigegröße durch eine geeignete Vorrichtung derart proportional verändert wird, daß beide Anzeigegrößen bei niedriger Kraft einander gleich sind.
    4. Vorrichtung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigegrößen des verwendeten Kraftmessers und Dehnungsmessers gleichzeitig zur Ablesung der mechanischen Spannung und der Gesamtdehnung dienen.
    5. Vorrichtung nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Messung der Kraft und der Dehnung elektrische Geber verwendet werden und die vom Kraftmesser gelieferte elektrische Spannung proportional derart verändert wird, daß sie bei niedrigen Kräften der vom Dehnungsmesser abgegebenen elektrischen Spannung entspricht.
DEM4991A 1950-07-02 1950-07-02 Vorrichtung zur Bestimmung der Streckgrenze Expired DE843315C (de)

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