DE878285C - Verfahren und Pruefgeraet zum Pruefen von keramischen und anderen plastischen Massen - Google Patents

Description

• Verfahren und Prüfgerät zum Prüfen von keramischen und anderen plastischen Massen Die Erfindung dient bei der Verarbeitung plastischer Massen, wie insbesondere von Tonen und anderen Materialien in der fein- und grobkeramischen Industrie, zum Erkennen, Beschreiben und Äviedereflnnen eines gewünschten oder unbekannten Aufbereitungszustandes solcher Massen oder einer Materialmischung oder eines Materials selber und damit auch der bequemen Uberwachung des Materials und seines Aufbereitungszustandes oder -grades während der laufenden Fabrikation. Es werden spezifische Merkmale plastischer Massen während ihrer Verformung durch jeweils genau gemessene Verdrehungsbeanspruchungen erkannt.
• Wegen der auch heute noch nicht ausreichenden Definitionen der Plastizität oder Bildsamkeit und des Fehlens eines jederzeit leicht erkennbaren und praktisch befriedigenden Maßes der Plastizität wird dazu der klare Begriff der inneren Formänderungsarbeit in Zentimetern mal Grammen herangezogen. Die Erfindung ermöglicht, bei eindeutig dosierter und nur streng einmaliger Verformung der Masse ohne unklare innere Umweg auf kürzestem Wege durch Verdrehung des Materials die dabei von diesem aufgenommene innere Formänderungsarbeit in Abhängigkeit vom Verformungsweg oder -winkel der Größe nach präzisest anzugeben. Der auch sogleich in Diagrammform aufschreibbare Kurvenzug (Verlauf des Drehmomentes in Abhängigkeit vom Verdrehungswinkel) ist stark von der Art der Masse, ihren verschiede- nen Magerungsgraden, der Güte ihrer mechanischen Aufbereitung, geringfügigen Zusätzen von Chemikalien, ihrem Anmachewassergehalt und besonders auch von ihrer Ruhezeit nach der letzten mechanischen Aufbereitung (Maukzeit) und noch weiteren Faktoren abhängig, so daß umgekehrt von der Kurvengestalt auf diese Faktoren rückgeschlossen werden kann, besonders, wenn nach den GeplMogenheiten bei wissenschaftlichen Untersuchungsreihen die einen oder anderen der obigen Faktoren bei der Prüfung konstant gehalten oder bewußt variiert werden. Die Tatsache, daß plastische Massen und Erden u. a. hinsichtlich ihres Wassergehaltes und ihrer Änderungen während ihres Alterns (Sumpfen, Wintern,Mauken, d.h. durchVorgänge, dieheute noch nicht ausreichend geklärt sind) sehr verschiedene Merkmale bei der Prüfung mit dem neuen TorsioAsgerät aufzeigen, ermöglicht auch die Untersuchung des Brache-j Bearbeitungs- und Bindezustandes etwa landwirtschaftlich oder technisch genutzter sogenannter schwerer und anderer Böden. Die mit dem Prüfgerät aufstellbaren Kurven sind mathematisch diskutierbar und gestatten dadurch das Erkennen einer großen Zahl von technologischen Eigenschaften der so geprüften Tone oder anderen plastischen Massen oder Böden. Das Ergebnis einer derartigen Untersuchung, die Torsionscharakteristik, eines plastischen Stoffes kann bei der Verwendung eines derartigen auch noch selbstschreibenden Gerätes (Torsionsplastograph) auch sogleich qualitativ und quantitativ registriert werden.
• Beschreibung einer Ausf,ührungsform des Meß-oder Prüfgerätes (Torsionsplastograph): In der Grundrißschemaskizze bedeutet I eine auf einem Zapfen drehbare, waagerechte Schnurscheibe mit Schnurrille, 2 ein auf ihr auswechselbar befestigtes und oben offenes Metallkästchen, in das ein prismatisches Probestück des beispielsweise zu untersuchenden Tonmaterials von etwa 30 X30 + I40 mm Abmessungen aufrecht und mit Passung hineingeschoben wird, 3 einen nur angedeuteten Kragarm, der oberhalb 2 ein gleiches Kästchen darüber zentrierbar trägt. Dieses Kästchen ist mittels eines Zapfens im Kragarm heb-und senkbar sowie gegen Verdrehung mittels Stellschraube lös- und anziehbar befestigt; 4 ist eine durchlaufende Schnur, Darmsaite oder Litze, die zwecks Vornahme der Messung mit der Handkurbel 5 aufgewickelt wird, um eine lose Rolle 6 führt und beim Umschlingen der Schnurscheibe an dieser bei 7 gegen Gleiten nochmals festgeklemmt ist. Sie führt über die Umlenkrolle 8 an den Schreibwagen 9, um dessen Vorschub zu besorgen.
• Der Schreibwagen g wird mit Millimeterpapier oder gewachstem Diagrammpapier beschickt, über dem ein Schreibzeug 10 (Kugelschreiber oder Messingschreibstift) befestigt ist. Das Schreibzeug wird vom Zapfenlager der losen Rolle 6 aus getragen.
• Das Zapfenlager der Rolle wird vom Ende der Stange II getragen, die in Richtung zweier Führungsstangen I2 in der Führungsbüchse I3 verschiebbar ist. Das Querhaupt 14 dabei hindert gleichzeitig eine Drehung der Rolle 6 aus ihrer Ebene. Jeder durch das Bedienen des Gerätes ausgelöste Seilzug an der losen Rolle spannt die auswechselbare Meßfeder 15 und Iäßt das Schreibzeug nach links ausschlagen. I6 ist eine zarte Bremsfeder, die vermeidet, daß die die Handkurbel 5 drehende Hand durch Fühlen schon kleinster Änderungen im Drehwiderstand beeinflußt wird. Ihr Bremsarbeitsbetrag ist in der Messung selber nicht enthalten. I7 ist die Bohrung für einen Blockierungspaßstift für die Schnurscheibe I.
• Funktion des Prüfgerätes Vor dem Beschicken des Gerätes mit dem zu prüfenden Material schreibt man durch langsames Drehen der Handkurbel die Gerätenullinie. Sie trägt geringsten Leerlaufbeträgen der Reibung des Gerätes Rechnung, so daß die eigentliche spätere Kurve nur oberhalb der Nullinie zählt. Die Nulllinie gibt gleichzeitig Gewißheit darüber, ob das Gerät vor jeder eigentlichen Messung in Ordnung ist. Nach Beschicken des Gerätes mit einem prismatischen Prüfstück, was nur bei eingerastetem Schnurscheibenblockierungsstift geschehen soll, um einen eindeutigen Nullpunkt zu erzielen, wird das Material, dessen oberes Ende gegenVerdrehung durch 3 gehalten wird, durch langsames Drehen der Handkurbel bis zu einem fühlbaren Anschlag verdreht. Nach Maßgabe des jeweils vorliegenden Drillungswiderstandes des Prüflings spannt sich dabei die Schnur verschieden stark und läßt die Rolle 6 in die durch die Meßfeder 15 vorgeschriebene Gleichgewichtslage kommen, so daß der Schreibstift 10 das zu jedem Verdrehungswinkel arc a aufgewendete äußere Drehmoment als Ordinate und das andere Ende der gleichen Schnur durch den inzwischen ausgeführten Schreibwagentransport die Abszisse der Kurve: erforderliches Drehmoment MD in Abhängigkeit vom Verdrehungswinkel arc a schreibt. Durch Integration oder Planimetrieren der Fläche zwischen Anfangs- und beliebiger Endordinate, Kurvenzug und Nullinie ergibt sich die aufgezwungene innere Formänderungsarbeit, Integral MD d arca, in Zentimetern mal Grammen. Allen Elementen der Kurve entsprechen bestimmte technologische Eigenschaften des tordierten plastischen Prüflings. Die Diskussion solcher Kurven erstreckt sich entsprechend den jeweils interessierenden Materialeigenschaften auf den Kurvencharakter, der z. B. streng logarithmisch sein kann, die absolute Höhe der Kurve, die Fläche unter der Kurve, die Art des Kurvenanstiegs, ob gesetzmäßig abnehmende Steigung oder wellenförmiger Anstieg, eine etwa auffallend lange Konstanz der Ordinate, die Ordinatenhöhen zu einigen bestimmten Verdrehungswinkeln, den maximalen Verdrehungswinkel vor gänzlicher Lockerung des Materialzusammenhanges usw.
• Während solcher Messungen sind nach den allgemeinen Arbeitsmethoden des Experimentes natürlich jeweils ein oder mehrere der die Materialeigenschaften beeinflussenden Faktoren, wie Wasser gehalt, Menge und Art der Magerungsmittel usw., je nach Art der Fragestellung konstant zu halten oder zu variieren.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zum Prüfen von keramischen oder anderen plastischen Massen, Erden oder Böden, Formsanden oder -massen, dadurch gekennzeichnet, daß, während dem Material eine innere Formänderungsarbeit aufgezwungen wird, sowohl das erforderliche Drehmoment als auch der jeweils zugehörige Verdrehungswinkel gleichzeitig gemessen werden, in dem Sinne, daß das Produkt aus dem aufgezwungenen Drehmoment und dem Formänderungswinkel im Bogenmaß (MD arc a) ein Maß für die dem Material aufgezwungene innere Formänderungsarbeit ist und damit die erhaltenen Kurven über das Drehmoment in Abhängigkeit vom erlittenen Verdrehungswinkel im Sinne einer mathematischen Kurvenbetrachtung als materialspezifisches Charakteristikum einer Probe plastischen Materials verwendet werden können.
2. 2. Prüfgerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das durchlaufende Konstruktionselement (Schnur, Saite oder Litze), das dem Material die Verdrehung aufzwingt, so angeordnet ist, daß es zwangsläufig gleichzeitig den jeweiligen Verdrehungswinkel mißt (Wagenweg als Abszisse der Kurve) und dabei auch weiter durch das Dehnen einer Gleichgewichtsfeder durch Vermittlung einer verschiebbaren losen Rolle über ein Schreibzeug die Größe des neu aufgezwungenen Drehmomentes (Schreibzeugbewegung als Ordinate der Kurve) angibt.
3. 3. Prüfgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder auswechselbar ist, so daß sowohl Stark- als auch Schwachfederdiagramme für verschiedene Plastizitätsgrade der verschiedensten zu prüfenden Massen aufgenommen werden können und um weiter je nach beabsichtigter Einsicht in die Struktur der Massen die Empfindlichkeit des Gerätes variieren zu können.
4. 4. Prüfgerät nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Hand betätigte Organ (hier eine Kurbel) eine Gefühlsbremse erhält, deren Reibungsarbeit zwar nicht als Fehler in die Messung eingeht, wohl aber die von den zu messenden feinsten Drehwiderstandsänderungen des Materials herrührenden Schwankungen der drehenden Handkraft beseitigt und so eine hohe Gleichförmigkeit des Drehens ermöglicht.
5. 5. Prüfgerät nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Handkurbel durch einen einfachen motorischen Antrieb und im Falle extremer Forderungen auch durch Antrieb mittels eines Synchronmotors ersetzt ist.